只需将布料分层并按压即可！无需使用任何热量或化学品即可轻松粘合无纺布

只需将布料分层并按压即可！无需使用任何热量或化学品即可轻松粘合无纺布

2018/03/31

只需将布料分层并按压即可！无需使用任何热量或化学品即可轻松粘合无纺布利用二氧化碳制造多孔材料

一种使用二氧化碳的新型粘合技术，可以使用简单的设备在短短几秒钟内轻松创建，无需使用热量或化学品，预计将具有广泛的应用。

 

一种由纤维交织而成的无纺布，无需编织。将二氧化碳注入无纺布堆中，然后用活塞推动。仅仅通过这样做，他们就能够创造出一种令人惊讶的简单材料制造技术，使织物能够相互粘附并创造出具有细孔结构的多孔材料。这项革命性技术简单、成本低、无需处理时间，预计将在过滤器、催化剂载体和石膏铸件等多个领域得到广泛应用。我们目前正在寻求广泛的合作伙伴以进行实际应用。

从纳米压印技术开始的新加工方法

　“我以为树脂加工方法已经有很多了，不会再有新的了，没想到还有这样的方法……”

　当看到化学工艺研究部相泽隆开发的新型多孔材料制造技术时，公司人员感到惊讶。事实上，这个方法实在是太‘颠覆常识’了，以至于论文投稿后，就有审稿人提出质疑，说‘这个方法不能用常识来考虑，这不是假设吗？’

　该技术是将无纺布等树脂布堆叠在容器中，注入二氧化碳，然后加压，从而压缩布并形成多孔体。不使用粘合剂或其他化学品，无需加热即可在室温下放置。它非常简单，因此难怪您会想“这真的可能吗？”

　在相泽提出这项技术之前，宫城县工业技术中心曾要求“以某种方式使纳米压印技术可用”。纳米压印技术是一种将极其精细的形状压印并转印到树脂表面的技术。例如，如果对树脂表面进行纳米级精细形状处理，可以使其具有防反射、防雾、防水或亲水功能。眼镜镜片上已使用涂层来防止反光，但表面涂层在使用过程中容易剥落。相比之下，纳米压印技术改变了镜片表面本身的形状，使其能够半永久性地保持其功能。

　如果将其用于信息记录介质，则可以雕刻精细的凹凸并大大增加记录容量。此外，该技术可以应用于半导体制造工艺，而不是使用光的加工。

　随着如此多样化的应用前景，纳米压印技术在 2000 年代中期蓬勃发展。宫城县工业技术中心也引进了热纳米压印设备，但与预期相反，其使用仅限于少数公司。为什么？

　处理时间太长。该过程包括加热熔化树脂，对其进行冲压，并在冷却和固化后将其从模具中取出。然而，由于加热和冷却需要时间，加工一块厚树脂需要20分钟。这是不切实际的，因为它无法处理大订单。因此，它没有得到广泛使用。”

　事实上，这项技术已在减反射膜和光盘上投入实用，但缺乏广泛应用。宫城县工业技术中心寻求开发一种可应用于较厚树脂的纳米压印方法。不过，他们意识到自己很难解决这个问题，所以他们想起了一件事。

“是的，相泽同学在 AIST！”

可在室温下使用的转印技术已被创建！

　相泽是一位专门研究超临界条件下物理性质的研究员。他取得了从基础到应用的广泛成就，例如世界上第一个观察超临界水的混合区，并创建了一种使用二氧化碳而不是将稀释剂与涂料混合的涂料系统。我问相泽他是否可以为此做点什么。

　之所以需要这么长时间，是因为要升高和降低温度，所以我们不能使用需要温度控制的超临界条件下的处理方法。这样的话，我们就可以想到一些可以在室温下完成的方法。那时我意识到液化二氧化碳气体可能有潜力。''

液化二氧化碳具有软化和增塑树脂表面的能力。当然，提高温度会使材料软化得更深，但对于纳米级加工来说，仅软化表层就足够了。那么你也许可以在室温下进行。擅长处理二氧化碳的相泽直觉地察觉到了这一点。

　我用一块表面有划痕的扁平金属夹住树脂板，将其放入装有液化二氧化碳气体的容器中，当我将其从容器中取出时，与划痕相同的形状已转移到树脂上。继初步实验成功后，与宫城县工业技术中心开始联合研究，并于2013年完成了一种新的纳米压印技术，可以轻松地在树脂上赋予纳米形状，并具有与压印章相同的感觉。

　由于二氧化碳还充当脱模剂，因此它还具有压制后更容易从模具中脱模的优点。传输过程仅需约30秒。原本需要20分钟的处理时间大幅缩短，适合实际使用。目前正在与光学元件制造商联合开发该技术，以将其投入实际应用。

粘合树脂新原创技术

　纳米压印技术的开发已经结束，相泽认为这种使用二氧化碳的技术可以应用于其他领域，他想创造一种让世界惊叹的原创技术。如果能够利用树脂软化的特性，就可以将其应用于粘合剂。因此，他们开始了使用转移技术中使用的设备粘合树脂板的实验。然而，事与愿违，事情进展并不顺利。

　“这里使用二氧化碳来分离模具很容易，但这是一个缺点。即使我们将树脂板压在一起，一旦停止压制，它们就会剥落，从而无法将它们粘合在一起。”

那么我们应该做什么呢？对于树脂板，问题在于二氧化碳残留在粘合表面上。那么，如果是一种可以让二氧化碳逸出的材料不就可以了吗？那么纤维等带孔材料呢？将无纺布等细纤维制成的廉价薄片层压而成的产品似乎具有多种潜在的用途，这也是一件好事。

我立即将准备用于其他实验的茶包堆放在同一个简单的装置中，将它们切成容器的大小，填充二氧化碳，然后用活塞推动它们。压制后，通过排气除去二氧化碳。这是一个简单的过程，可以在室温下完成，几乎与纳米压印技术相同。

　然后，它就能够按照预期粘附。2016 年 10 月的第一次实验就取得了成功。''

　当我们在显微镜下观察袋泡茶无纺布的纤维时，发现不使用二氧化碳压制的只是纤维被压碎，而经过二氧化碳处理的则纤维的重叠部分被压碎、变形并接合在一起。正如我所料，软化的树脂粘在一起了。事实上，只需将布在室温二氧化碳中压制即可制造出一种新的多孔材料。

预计有广泛的应用，从药品、食品到建筑材料、体育用品

　该方法可以粘合任何类型的树脂纤维。此外，还可以将两种或数百种织物同时粘合在一起。研究还发现，改变施加的压力会改变空气含量，从而可以制造出不同的材料，例如质地稍软的材料和硬化的材料。

　可以通过夹入某些东西或将粉末放入层中来向层添加功能。通过堆叠和粘合具有分级网格粗糙度的片材，您可以制作具有倾斜网格的长寿命过滤器。如果夹入导电片，则可以应用于电子设备，如果封装药物，则可以用于药品、酶和催化剂。如果连接的话，可以用作除臭或反应筒。由于具有通孔，因此也可作为不闷热的材料用于医疗和体育用途。”

　相泽设想的具体应用之一是医用透皮吸收贴剂，可以让药物通过皮肤吸收到体内。有浸渍哮喘药物的贴片和用于戒烟的尼古丁贴片，但由于可以通过无纺布的层数控制药物的使用量，因此可以认为可以针对每个患者精确地给药。

　重要的一点是，不使用化学物质进行粘合。在封闭空间或与身体直接接触的物品上使用是安全的，例如建筑材料、医疗石膏和运动护具，因此即使是对化学物质敏感的人也可以放心使用。''

　简单压制成型的容易性以及多孔材料特有的良好透气性在应用中也具有优势。

让您的信念成为现实！技术越简单，使用越多

　相泽坚信“技术越简单，就越会被使用。”该技术的卖点是简单易加工，不需要设备成本，只需要低成本的二氧化碳，不需要加热，因此节省能源高，运行成本低，并且在室温下几秒钟内即可完成，生产率高。由于它是一项简单的技术，因此将其引入生产线的障碍很低。目前，我们正在进行各种实验，例如创建不同空气含量的材料和改变树脂纤维的厚度，以及进行各种物理性能分析，例如验证粘合强度和穿刺强度。

　我们还开始向公司分发样品，并开始寻找实际应用的联合研究合作伙伴。

目前，我们正在 AIST 对可以使用桌面大小的设备创建的小样本进行验证实验。但实际上，如果制作出与成品尺寸相匹配的模具，就可以制作成任意尺寸，这将扩大多孔树脂材料的应用范围。

　“这项新材料制造技术的可能性会随着企业的使用而不断扩大。由于这项技术是由国家研究所创造的，我真的希望日本企业能够将这项技术投入实际应用。如果您有兴趣，请立即与我联系。我会随时向您解释，如果您打电话给我，我会拜访您。”相泽笑着总结道。