ゾル-ゲル法をベースとした新機能性材料の開発
原料溶液を加水分解し、重縮重合などの化学反応を起こさせゲル(ゼリー状の固体)を作成。それを熱処理して内部に残された溶媒を取り除き、さらに緻密化を促進することでセラミックスを得られるという「ゾル-ゲル法」。無機材料、有機材料を問わず、機能性材料を開発する際には広く行われている手法です。
しかし無機材料によるゾル-ゲル反応は、加水分解反応からゲル化まで数百時間も必要になるものがあり材料合成自体が困難でした。そこで当社では、ゾル-ゲル法で使う出発原料に適した反応触媒を発見し反応速度の制御技術を確立。反応速度の異なる無機材料と有機材料の複合化をすることで、新たな機能性材料を開発しました。
龍谷大学や京都工芸繊維大学といった大学機関や、京都市産業技術総合研究所や大阪府立産業技術総合研究所、産業技術総合研究所 九州センターといった公的機関との協同研究により生まれた新機能性材料は、当社オリジナルの反応触媒により、「コーティング薄膜」「多孔質薄膜」といった二次元化や、「多孔質物質」「中空粒子」「中空多孔質粒子」といった三次元化をすることにより、さまざまな製品に活用することができます。
株式会社中戸研究所が開発した新機能性材料は、私たちの生活を変えいく可能性を秘めているといえるでしょう。
目次
特長
無機物と有機物の特徴を併せ持った新たな機能性を有するコーティング薄膜① 《吸水や親水機能を有する防曇・結露防止技術》
シリカ(二酸化ケイ素)の三次元構造中に吸水物質や親水物質(有機物)を構成することにより、無機物の特徴【強固な骨格、不溶性】と有機物の特徴【吸水性、親水性】を併せ持ったコーティング薄膜を実現。優れた防曇性能を発揮します。
界面活性剤やその他薬剤の溶出によって曇りを抑える防曇技術などとは異なり、不溶性で耐久性・耐候性に優れているという特長を持っています。
この防曇・結露防止技術は低湿度から高湿度まで幅広く対応でき、用途に応じた塗膜の設計が可能です。

無機物と有機物の特徴を併せ持った新たな機能性を有するコーティング薄膜② 《酸素や水蒸気などを通さないガスバリア技術》
一般的にガスバリア性が高いとされるフィルムにはポリ塩化ビニリデン(PVDC)などが使用されており、焼却時の有害ガス発生が問題視されておりました。そこで当社は、無公害でガスバリア性の高いポリビニルアルコール(PVA)やエチレンビニルアルコール(EVOH)とシリカ(SiO2)を組み合わせた画期的なガスバリア技術を開発し特許を取得。
大手企業へのライセンス供与などにより、現在、食品包装用ガスバリアフィルムとして広く活用されています。今後は、電子機器分野への応用も期待される技術です。
「ゾルーゲル法」を用いて、溶液合成反応で無機の多成分系複合酸化物を実現

「ゾルーゲル法」を用いて、溶液合成反応で無機の多成分系複合酸化物を実現
「ゾルーゲル法」を用いた溶液合成において、pHや反応速度の異なる無機材料を混合すると析出や部分的なゲル化が起こりやすく、均一混合溶液を得ることは難しいとされておりました。そこで当社は独自の反応触媒を用いて各溶液のpH調整や反応速度調整を行うことで、無機多成分系の均一混合溶液の合成を実現し、任意の組み合わせ・組成比による複合酸化物の薄膜化に成功しました。 これにより、比較的安価な液相法でPZTなどの圧電材料や透明導電膜を作製することが可能となりました。
本技術は、ベースとなる「ゾルーゲル法」の反応制御法を確立したことで、無機や有機,2成分系や3成分系(多成分系)など組み合わせの自由度が高く、皆様のニーズに応じた新たな機能性材料の提供が可能です。

粒子製造技術① 多孔質粒子
「ゾル-ゲル法」で合成したシリカの加水分解液にある触媒を添加することで多孔質なシリカが得られることを発見。この多孔質シリカは二酸化窒素(NOx)や揮発性有機化合物(VOC)などの吸着に優れており、光触媒(TiO2)や二酸化マンガン(MnO)、助触媒などと複合化することにより吸着した有害物質を分解・無害化できるという特長を持ちます。

粒子製造技術② 中空粒子・中空多孔質(籠状)粒子
「ゾルーゲル法」をベースとした合成溶液から中空粒子を製造する技術を確立し、中空粒子の殻の組成や形状を任意で設計することが可能になりました。
単一組成や多成分系の均一混合溶液はもとより、ベースの合成溶液に溶解または均一分散出来るものであればその複合組成物で中空粒子の殻を作ることが出来るのです。
粒子のサイズは平均的に1.0~5.0μm、製造条件や組成によっても異なりますが10~30μmの粒子を作ることも可能です。また、殻に任意の穴を開けてポーラス化するなど様々な粒子設計も可能で、比重の調整なども行えます。また、当社の中空粒子は非常に分散性が良好で他の材料と混合した際に凝集しにくいといった特徴もあります。
現在は顔料や染料を無機材料のシリカやアルミナ(Al2O3)で被覆しカプセル化することにも成功し、低比重の化粧品原料や色材として広く利用されております。

粒子製造技術③ 球状(単分散)粒子
前述の中空粒子よりも粒子径は小さく、数十~数百nmの範囲内であれば任意にサイズをコントロールすることが可能。サブミクロンサイズの粒子径が均一に揃った単分散粒子は、規則正しく配列することで、可視光の干渉によって、オパールやクジャクの羽、モルフォ蝶のように構造色を発現します。
色素による発色の場合は化学変化による退色などの課題がありますが、構造色による発色は光の屈折・反射・干渉・散乱などの物理変化によるものであり、退色は基本的に起こらないことから新たな色材として期待されております。

用途例
| 不溶性で耐久性に優れた吸水・親水機能を有する防曇コーティング膜および防曇フィルム |
低湿度から高湿度まで幅広く対応でき、用途に応じた塗膜の設計が可能な防曇性能により、ガラス・アクリル、ポリカーボネート、 PETフィルムなど、あらゆる基材へのコーティングを実現しています。 既に、大手カメラのファインダー(アイピース)に採用されているほか、洗面台や冷蔵・冷凍ガラス扉など向けには「曇らないフィルム」として製品化されており、今後はセンサー周辺の感知部や防犯カメラ用ハウジング、自動車関連部品、電子部品、内視鏡レンズ、手術用ゴーグルなどへの応用も期待されています。 ![]() |
|---|---|
| 酸素や水蒸気を通さないガスバリアフィルム【食品包装,詰替え用パウチ】 |
シリカ(SiO2)をベース材料として、無公害でガスバリア性の高いポリビニルアルコール(PVA)やエチレンビニルアルコール(EVOH)を組み合わせたコーティング組成物をフィルム上に構成することで高いガスバリア性を発現し、酸素や水蒸気の透過を抑えて内容物の変質や劣化を防ぐことが可能になります。現在は食品包装材料をはじめ、医療分野、産業分野においても幅広い用途で活用されています。 ![]() |
| 顔料や染料を無機材料で被覆してカプセル化し、軽量かつ分散性が良好で凝集しにくい化粧品原料や塗料として実用化 |
顔料、染料の微細(粒径1.0~5.0μmサイズ)な中空カプセル化と、軽量かつ分散性が良好で凝縮しにくいといったメリットを活用して塗料や化粧品が製品化されています。 顔料や染料によって着色された粒子径が1.0~5.0μm程度の中空カプセルは、これまでの着色原料と比べて「比重が軽い」「発色が良い」「他の原料への分散性が良好」といった利点が認められ、化粧品原料として広く利用されている。 また、無機材料を上手く組み合わせることで退色防止などの効果もみられることから、無機-有機ハイブリッド材料による新たな色材や塗料として期待されている。 ![]() |
| 有害物質の吸着分解除去を可能にする多孔質物質の特長を活かしたフィルター |
有害物質の吸着分解除去を可能にする多孔質物質の特長を活かして、複写機内部の発生ガス除去や空気浄化システム内のフィルターモジュールに採用されています。 ![]() |
その他
| 受託開発【国】 |
◆地域新生コンソーシアム事業 『有機ELディスプレイ用ガスバリアフィルムの研究開発』 〔平成16~17年度〕 ◆《サポイン》戦略的基盤技術高度化支援事業 『高品位電子写真装置用 高機能クリーニングブラシの開発』 〔平成22~24年度〕『高品位電子写真装置用 高機能クリーニングブラシの開発』 〔平成22~24年度〕 VOCガスの吸着・分解機能を有する多孔質材料の開発--- ◆ ものづくり中小企業試作開発等支援補助事業 『有害物質(VOC,オゾン,NOx)の選択的吸着分解機能を備えた粒子およびそれを用いたデバイスの開発』 〔平成25~26年度〕 『光学特性を有する単分散粒子および中空粒子を用いた機能性材料の開発』〔平成26~27年度〕 |
|---|---|
| 受託開発【滋賀県】 |
◆滋賀県経済振興特別区域産学連携新技術創出事業 『NOx・SOxの吸着・分解および選択吸着機能を有する無機多孔質材料』〔平成16~17年度〕 |
よくあるご質問
Q. 主な組成は?
ゾルーゲル法がベースであるためシリカやチタニア、ジルコニア、アルミナなどの金属アルコキシドを出発原料とすることが多いですが、無機・有機を問わず、H2Oやアルコールに溶解するものであれば合成・複合化は可能です。
Q. 比表面積はどれくらい?
SiO2多孔性粒子・・・1,000㎡/g
SiO2中空粒子・・・200~300㎡/g
Q. 中空粒子の耐熱性は?
SiO2単一組成であれば800~1000℃
Al2O3系では1300~1500℃
関連記事
磁気シールドキット
パーマロイの特長や性質、効果などについて、お客様からご質問をいただくことがよくあります。 本実験キットは、そのような方のためにご用意した製品です。 実際にパーマロイを見て、そして触っていただくことによって、どのような金属なのかお分かりいただけるでしょう。
スマホ・タブレットPC用保護フィルム
IT機器では世界の最先端を走る韓国で開発されたスマホ・タブレットPC用保護フィルムです。 3D曲面設計に、端面の浮き無く曲面までしっかりフィルムが貼りつく、高硬度、高精細、指紋認証機能は当たり前。折りたたみスマホ対応の製品もございます。 プライバシー、キズ、ウイルスと、時代・お客様のニーズにしっかり寄り添う製品がそろっています。フィルム原反販売、OEMも承ります。
溶融塩浸漬法を用いた「耐食・耐摩耗性の向上」
従来、機械部品や金型等、耐久性や耐摩耗性を要求される金属部材は、コーティング、拡散処理、熱処理等によって表面を改質し、耐食性や硬度を向上させてきました。しかし素材や用途、形状によっては、それら処理ができなかったり、耐久性に問題が生じるケースがあります。 そこで高品質でかつ容易に金属表面を硬化することのできる安価な処理方法を研究し、溶融塩浸漬法を用いた「ホウ化処理法」を実現しました。 ステップ1 : ホウ砂及びアルミニウムを溶融した溶融塩浴を作製 ステップ2 : 溶融塩浴に金属部材を浸漬する ステップ3 : 金属部材を溶融塩浴から取り出し、水中にて冷却 この方法によって非常に高い硬度を金属部材に賦与することができます。また安価なホウ素源であるホウ砂を用いて短時間で硬化処理を行うことが可能となります。
透過型アダプティブレンズ
透過型で小型のアダプティブレンズです。高出力レーザーシステム内での実績も多く、波面補正による焦点サイズの最小化だけでなく、パッシブな波面コントロールも可能な製品です。Dynamic Opticsでは全く新しい発想と技術開発により、液体デフォーマブルレンズを発表しました。この技術は従来のデフォーマブルミラーと異なり、光軸上で反射をさせる必要がなく、通常のレンズ使用方法と同じ透過にてウェーブフロントを変化させることが可能です。他に任意の位置で止めることができるディフォーマブルミラーやシャックハルトマンセンサーも製造しています。
経年劣化予防剤 タウンガード
木材は、水分状態の変化、紫外線、ホコリなどによって寸法変化を起こすほか性質がさまざまに変化します。そのために利用上のトラブルの原因となることが多くあります。また、造膜型の塗料を木材に塗布して屋外で使用していると、数年で変色や塗膜の割れ、剥離などが発生します。 開発者の株式会社丹宇 伊藤博 氏が「経年劣化そのものから材木を守ることができるものとは?」と考えていたところ、京都大学生存圏研究所の今村祐嗣教授と乃出会いがあり、炭素とフッ素の化合物RF基(パーフルオロアルキル基)と酸化ナノチタンで構成された木質美観保護剤「タウンガード」が完成しました。
機能性コーティング剤
自社で合成した樹脂や分散剤などを用いて独自の機能性コーティング剤を開発しています。防曇性やキズ修復など様々な機能を基材に付与できるコーティング剤で、ご用途やご使用方法、塗布方法などに合わせて改良検討が可能。カタログ以外にも多種製品がございますので、お気軽にお問い合わせください。
弱酸性条件下のみで発光する新規蛍光物質
様々な条件下で発光する蛍光物質は、私たちの身近なものでも広く使われています。さらに、ライフサイエンスの研究においても特定の条件で反応する「機能性蛍光物質」は用いられています。 今回ご紹介する蛍光物質は、「弱酸性下」という条件での発光ができる新しい蛍光物質です。これまでの実験で、強酸性の条件下での弱酸性部分の発光もできることがを証明し、例えば、胃の中のような検査にも活躍できる可能性があることがわかっています。
AM用高品質パウダー 『PowderRange (パウダーレンジ)』
標準ラインナップ製品「PowderRange」では、LPBF方式・EPBF方式(また、一部DED方式)に最適化された金属パウダーを取り揃えております。パウダーの製造・加工・在庫はAS9120、AS9100、ISO9001、ISO13485の認証を取得した拠点で徹底的に管理されてます。 鋼種のラインナップはNi/Ti/Co/Fe/Al/その他と幅広く、お求めの材料がきっと見つかるはずです。数量は10kgの少量から トンオーダーでもご提供しているため、R&DスケールからAM部品のフルプロダクションスケールのご要望にご対応することが出来ます。標準ラインナップに記載のないパウダーも特注にてご対応致しますので、ぜひお気軽にお問い合わせください。
SUMIDECO, Sumideco Paper
炭(Sumi)でエコ(eco)する「Sumideco Paper」は、「廃棄物」を炭化して再生紙に抄きこんだ、「炭の機能」を持った紙です。 最初は「梅の種」を炭化した「梅炭(うめずみ)」を紙に抄きこむことから始まりました。 日本古来の健康食品として名をはせている『梅』。我が社はそのブランドである「南高梅」の産地のほど近くにあります。美味しい「南高梅」は、世界中の人に愛されていますが、一方で、加工業者から出る梅の種が産業廃棄物としてその処分が問題となっていました。そこでその種を「炭」にして、次に用途を広げるために紙の中に抄きこめないかと依頼がありました。弊社は独自の製法で、梅の種の「炭」を紙の中に抄き込み、「炭」の機能を持った紙に生まれ変わらせました。 この製法を使って、その後もビール粕やコーヒー粕を炭化したものを紙に抄きこんで、「炭」の機能を持った紙をつくるようになりました。これが「Sumideco Paper」です。「Sumideco Paper」には、炭が持つ優れた機能と同じ、脱臭、消臭や調湿などの効果があります。 この「Sumideco Paper」の特徴を活かし、弊社では「SUMIDECO(スミデコ)」というブランドで商品開発をしています。
シームレス活性炭
活性炭は、1nm程度の微細な穴(ミクロ孔)が発達した比表面積の大きな多孔性のカーボン材料です。多くの場合活性炭は粉末・粒状・繊維状といった形状で提供されています。 新規なキャパシタ用多孔質カーボン電極の実現を目指して 2011 年より研究を開始しています。その成果として、粒子界面が全く存在せずつなぎ目がない「シームレス」な活性炭の実用化に成功しました。シームレス活性炭は均一な連通マクロ孔が発達したナノ多孔性カーボンモノリスです。 シームレス活性炭は、蓄電デバイスの一つである電気二重層キャパシタならびにリチウムイオンキャパシタの電極材として、極めて優れた耐久性を示します。キャパシタだけでなく広く蓄電デバイスの電極材として、さらには各種分析ならびにセンサー用のカーボン電極としても、シームレス活性炭は新たな可能性を開くものとして期待されます。
屋外・外装用ハードコート剤
樹脂基材用に独自開発したUV硬化型のハードコート / 屋外使用を想定し、耐候性+防汚性に優れている / より耐候性に優れたタイプの改良開発も継続中
SOUFA(ソウファ)
木造住宅の多い日本において、火災で亡くなる人がとても多い事に常々心を痛めていました。そこで、木造住宅の基本部材である「木」自体を燃えなくする事は出来ないだろうか?と考え、そして生まれたのがSOUFA(ソウファ)です。 当社は現在でも木材の不燃化、難燃化を主たる研究テーマとしています。木材への含侵、熱量試験等を通してSOUFA(ソウファ)の性能を日々確認・研究しています。 その中でいくつかの企業から「その他の材料への適用は出来ないか?」「樹脂混錬を行いたいので粉体提供は可能か?」等のお問合せを受けるようになり、セルロース系材料を中心にサンプル出荷も行う様になりました。現在では建材を中心に幾つかの製品に採用されています。 また、木材の不燃化から波及して、紙やパルプ、ダンボール、綿、麻等のセルロース系材料への適用も進んでおり、新しい技術へ応用が始まっています。 最先端素材であるセルロースナノファイバー(CNF)への相性も良い事が確認されています。 まだ誰も見たことのない技術を通して、弊社の基本理念である「減災」へ貢献したいと考えています。
ガラス成形用金型
成形可能な大きさや表面粗さなど、曲げガラスを製造するにあたって金型は非常に重要な要素となります。 弊社では一般的な素材の他に、大型サイズにも対応可能な独自のセラミックス素材をご提案可能です。
イオン液体 KOELIQ®
イオン液体は、水と有機溶媒の特徴を合わせ持つユニークな液体です。身近なイオン化合物である食塩(NaCl)が、正電荷を持つカチオン(Na+)と負電荷をもつアニオン(Cl-)からできているように、イオン液体もカチオンとアニオンからできています。 イオン液体のカチオンは、アミン、ピリジンをはじめとする含窒素化合物から作られるものが多く、そこに強みを持つ当社は、イオン液体の研究開発にいち早く着手しました。既にイオン液体の研究開発には20年以上取り組んでおり、イオン液体のライブラリーは500種類を超えています。 自社オリジナルのカチオン材料とアニオン材料を組み合わせることで、お客様のご要望に沿った当社独自のチューニングを行い、さまざまなイオン液体をご提案いたします。 イオン液体は、樹脂の帯電防止やセルロース溶解に利用されるほか、キャパシタやリチウムイオン電池などの電解液、CO2吸収剤、潤滑剤など、様々なアプリケーションへの適用が検討されています。
食べられる再帰性反射材
近年、液体を利用した光学デバイスが出現し、注目を集めています。液体は、可視光に対して透明なものが多く、適切に形状を制御することで光学デバイスを実現するのに優れた素材であることがわかってきました。多くの食品も液体であることから、食品も光学素子の素材として適している可能性が高いと考えました。そして研究を重ね「食べられる再帰性反射材」を開発しました。 これまでの光学素子が食べられるとしたら、日用品、エンターテイメント、医療等様々な分野で新しい価値を提供できます。
高硬度・耐擦傷性ハードコート剤 “Acier(アシェル)”、“Preveil(プリベール)”
採用多数!高硬度・耐擦傷性に優れたハードコート剤。防汚性も有する。 樹脂基材用に独自開発したUV硬化型のハードコート / 有機無機ハイブリッド化による優れた硬度のAcier(アシェル) / 各種用途に合わせた耐擦傷性と柔軟性をもつPreveil(プリベール) / 防汚性も有するハードコート剤 / 車載、モバイル用途で採用多数
グリーンプロセッシングによる高強度・機能性繊維の作製
本技術は、分子量が非常に大きい超高分子量ポリエチレンを原料とし、低環境負荷・低コストで高強度繊維を作製する技術です。 現在、超高分子量ポリエチレンから高強度繊維を作製するには、大量の有機溶媒による溶解が不可欠です。有機溶媒は環境への負荷が高い上、大規模な設備が必要となるため多くの製造コストがかかります。 有機溶媒不使用の環境低負荷型紡糸法の開発により、低価格かつ高性能な商品の製造・販売が可能になります。現在は高分子の中で最もシンプルな化学構造を有するポリエチレンで開発をおこなっていますが、他の高分子への拡張も進めています。
反射防止膜 “Lequa-Dry(レクアドライ)”
採用実績多数! 高耐久ハイグレードタイプも有り。特性カスタマイズも可能。 真空蒸着式のARコート / 対応基材: PMMA、PC、PET、ガラス、各種レンズ素材 / 最大1,000 ㎜×600㎜サイズ / DIN規格への対応可 / 可視域~近赤外域の波長調整可 / センサー使用波長の光量UP / センサーカバーへの実績あり
IonPad
外部エネルギー不要で使用できる把持・滑り止めパッド IonPadは表面を滑らかに仕上げた粘着タイプと、微細な凹凸を形成した非粘着タイプの2種類があります。 主にガラスやフィルム等のピックアップには粘着タイプが用いられ、横滑り防止には非粘着タイプが用いられます。 対象物の材質や用途、使用環境等により最適なIonPadの設計をご提案いたします。
無機フィラー分散液
機能性を持つ無機フィラーを均一に分散させた分散液です 酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛など特徴ある機能を持つ無機フィラーを分散し水系や溶剤系の分散液にすると、塗料、インキ、コート剤や粘・接着剤に添加することができるようになります。それぞれの製品に機能性無機フィラー分散液を添加することにより機能性フィラーの持つ特徴が発現することが期待できます。



