Vol.2 No.2 2009

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研究論文:セラミックス製造の省エネプロセスの確立を目指して(渡利ほか)−145−Synthesiology Vol.2 No.2(2009)執筆者略歴渡利 広司(わたり こうじ)1990年3月長岡技術科学大学大学院工学研究科博士後期課程修了(工学博士取得)し、同年4月通産省工業技術院名古屋工業技術試験所入所。その後名古屋工業技術研究所を経て、2001年4月より産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門低環境負荷型焼結技術研究グループ長、2004年4月より先進焼結技術研究グループ長。現在、産業技術総合研究所イノベーション推進室総括企画主幹。その間1998~1999年ペンシンルバニア州立大学(博士研究員)、1999~2000年通産省工業技術院研究開発課に在籍。2004年2月より長岡技術科学大学、2009年3月Gebze Institute of Technology(トルコ)において客員教授。日本セラミックス協会進歩賞(1997年)、永井科学技術財団学術賞(2002年)、American Ceramic Society, Richard M. Fulrath賞(2006年)、粉体・粉末冶金協会研究進歩賞(2007年)、異方性工学国際ワークショップ(トルコ) 貢献賞(2008年)、大倉和親記念財団表彰(2008年)、日本セラミックス協会学術写真賞優秀賞(2009年)、Best Paper Award, Journal of the Ceramic Society of Japan(2009年)等を受賞。MRS Bulletin(2001年6月)、Journal of the Ceramics Society of Japan(2008年2、3月)等でGuest Editorを歴任。これまで、セラミックスのプロセス技術、反応場制御プロセス技術、高熱伝導率セラミックス等の研究開発に従事した。本研究では全体計画の立案と研究管理・運営および低温焼結技術を担当した。長岡 孝明(ながおか たかあき)1985年東北大学理学部卒業、日本セメント(株)(現太平洋セメント(株))勤務を経て1987年工業技術院名古屋工業技術試験所入所。次世代基盤技術研究プロジェクト等のプロジェクト研究に従事。その間1996~1998年ファインセラミックス技術研究組合出向。2001年より産業技術総合研究所で無機バインダー技術の研究開発に従事、現在に至る。本研究では無機バインダー技術を担当した。佐藤 公泰(さとう きみやす)1997年東京大学大学院理学系研究科博士課程中退。同年科学技術庁無機材質研究所重点研究支援協力員。2000年科学技術振興事業団CREST研究員。2002年産業技術総合研究所入所。2008~2009年ストックホルム大学客員研究員。現在、産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門無機複合プラスチック研究グループに所属。博士(理学)。本研究では反応有機バインダー技術と無機・有機界面評価技術を担当した。堀田 裕司(ほった ゆうじ)1997年北海道大学大学院理学研究科博士課程を修了し、通産省工業技術院名古屋工業技術研究所(現産業技術総合研究所)に入所、2000~2001年(財)ファインセラミックスセンターへ出向後、2001~2002年スェーデン表面化学研究所(YKI)客員研究員。現在、産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門無機複合プラスチック研究グループ長。ナノ粒子ハンドリング技術、セラミックス粒子の分散技術、成形プロセス技術等に関する研究に従事している。本研究では、ナノ粒子を用いた低温焼結技術を担当した。査読者との議論議論1 開発バインダーによる省エネ効果および二酸化炭素排出削減についてコメント・質問(村山 宣光:産総研先進製造プロセス研究部門)有機バインダーの低減および無機バインダーの適用により、どの程度のエネルギー削減や二酸化炭素排出削減が達成できたのでしょうか、あるいは期待されるのでしょうか。回答(渡利 広司)無機バインダーを用いることにより、現在アルミナおよび窒化ケイ素セラミックスの単純な押出成形に成功しており、この場合製造にかかわる二酸化炭素排出削減量は約70 %となります(図2参照)。実際の生産ラインでは、成形プロセスの違い、さらには部材の種類、大きさおよび複雑形状により、開発した反応性および無機バインダーの添加量は異なります。また、部材によって従来のバインダーを添加しないと成形できない場合があります。技術移転先企業からは大幅な二酸化炭素排出削減の効果があったと聞いておりますが、共同研究の制約上削減量の数値および技術内容の公開は控えさせてください。今後、開発技術を広めるために、実機レベルでの部材のスペック(材料種、大きさ、形状等)に応じた必要なバインダー量を見積もり、その量に基づく二酸化炭素排出量およびその削減量等の関係を定量的に整理したいと思っています。議論2 開発バインダー導入に伴うコストの増減についてコメント・質問(清水 敏美:産総研研究コーディネータ)製造プロセスの省エネ化において、「経済的な死の谷」の観点から新規開発技術のコスト要因が重要であるという記述があります。反応性バインダーおよび無機バインダーの導入コストはいかがでしょうか。回答(渡利 広司)私たちが開発したバインダーの利点は技術の優位性に加え、当該技術の導入に伴うコストが低いという点です。反応性および無機バインダーは原料および助剤とともに溶媒に入れ、混合・分散させるため、新たな工程は付加されません。さらには、我々が使用したバインダーは他の用途で大量に使用されており、その材料コストは低く抑えることができます。議論3 有機バインダーのゼロ化と無機バインダーとの関係についてコメント・質問(清水 敏美)省エネ化プロセスの実現としての課題設定が、有機バインダーの減量化あるいはゼロ化とありますが、「ゼロ化=無機バインダーの導入」を意味するのでしょうか。回答(渡利 広司)ご指摘のとおりであり、無機バインダーの導入が有機バインダーのゼロ化、さらにはセラミックスの製造プロセスでの二酸化炭素排出量の大幅な削減につながります。議論4 材料合成と評価技術との関係についてコメント・質問(村山 宣光)[14]without organic additives, J. Ceram. Soc, Japan, 115, 191-94 (2007).M. Polat, K.Sato, T.Nagaoka and K.Watari: Effect of pH and hydration on the normal and lateral interaction forces between alumina surfaces, J. Colloid Interface Sci., 304, 378-387 (2006).

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