研究開発された技術紹介

本プロジェクトは、熱可塑性樹脂をベースに、フィラー高充填の薄物シートの連続一貫製造技術を開発することを目的としている。このシートは、電気的特性と熱伝導性に優れ、軽量で成形性にも優れている。また、リサイクル性も考慮した設計である。ダブルベルトプレス機を用いて、粉末原料からのセミ連続および連続成形技術を確立し、燃料電池用セパレータや次世代パワーデバイス用サーマルインターフェイスマテリアル(TIM)の製造を実現した。

・メカノケミカル合成技術を駆使し、フィラーと樹脂を均一に分散させた高機能性薄物シートの開発
高い電気的特性と熱伝導性を実現
機械的特性にも優れ、成形性が向上
・ダブルベルトプレス機を用いたセミ連続および連続一貫製造技術
シートの厚さや原料供給を精密に制御可能
試作から量産までの対応が可能

電気的特性および熱伝導性に優れた高機能性薄物シートの連続製造技術が確立された。これにより、次世代自動車用電動部品や燃料電池、パワーデバイス向けの部材としての評価が進められている。また、セパレータやサーマルインターフェイスマテリアル(TIM)の試作とデバイス評価が行われ、実用化に向けた課題抽出と改善が進行中である。

・知財出願
成⽴特許 発明の名称: 電気的特性に優れるフィラー高充填高熱伝導性薄物シート、その連続製造方法及び連続製造装置並びに当該薄物シートを用いて得られる成形加工品（特許番号: 特許第7351581号 ）
・広報活動
渡邊,「熱伝導性及び電気的特性に優れた鱗片状黒鉛-PPS樹脂系複合材料シートの複合構造に及ぼす加圧溶融ー冷却固化方法の影響」,2021,05,学術講演大会,日本材料科学会
岡田,「メカノケミカル法を用いた特異な粉体材料の調整と高熱伝導性複合材料への応用」,2022,11,第30回秋季大会,プラスチック成形加工学会
JRCMニュース,2023,07,No. 438
永谷,松山,渡邊,高木etal「新規扁平状フィラー含有高熱伝導性高分子複合材料の作成およびその特性」,2024,08第61巻4号,日本材料科学会誌

開発したメカノケミカル合成技術により、高い熱伝導性および電気伝導性を発現させることができる。この技術によって、これまで単一素材でしか作製できなかったカーボン電極、セラミックス基板および金属製ヒートシンクといったアプリケーションに、樹脂複合材料という新しい選択肢を提供できる。リサイクル性のよい熱可塑性樹脂を用いたり、材料歩留まりの良いプレス成形（ダブルベルトプレス成形を含む）によって、従来よりも環境負荷低減が求められるシーンでの利活用が可能である。

本技術は、次世代自動車の電動部品や燃料電池、パワーデバイスなどでの使用が想定されている。特に、電気的特性と熱伝導性を要求される電子部品において、高い性能を発揮する。また、薄物シートの特性を活かし、軽量化が求められる航空宇宙産業や家電製品にも応用が可能である。

開発した高機能性薄物シートの連続製造技術を基に、量産体制の整備を進めている。現在、複数の自動車メーカーとの共同プロジェクトが進行中であり、燃料電池用セパレータや電極、メタル基板用絶縁層やサーマルインターフェイスマテリアル(TIM)の実用化に向けた準備が整いつつある。

今後、髙木化学研究所は、燃料電池や次世代パワーデバイス向けの部材として本技術の実用化を進める予定である。本プロジェクトによって、試作～中規模量産体制が整い、特に自動車業界や電池業界での需要拡大が見込まれている。また、航空宇宙産業や家電製品など、他産業への応用も視野に入れており、事業展開の拡大が期待されている。

量産体制のさらなる拡充と、製品の信頼性向上が挙げられる。また、コスト削減に向けた技術改良や、製造プロセスとサプライチェーンの最適化が必要である。特に、大規模な生産ラインの導入に伴う初期投資の調整が今後の課題となる。

固体高分子形燃料電池、フロー電池、次世代パワーデバイス向け高熱伝導性基板やその筐体等、新規事業創出に向けた取組を検討中の企業との連携。