米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）化学过程研究部[研究部主任古谷武夫]首席研究员海老名武夫等人正在研究宫城县指定的传统工艺。玉虫涂'' 与东北工艺制作所株式会社[代表董事：佐浦泰弘]（以下简称“东北工艺制作所”）合作，扩大工艺品的利用范围粘土包含纳米复合材料开发了保护层。涂有这种保护层的玉虫漆非常耐用，即使暴露在阳光下五个月后也不会褪色，而且与聚氨酯树脂相比，其表面硬度有两个级别，因此不易被划伤。从2020赛季开始，涂有具有这种保护层的玉虫涂纳米复合材料的头盔将被正式采用为乐天棒球株式会社[代表董事兼社长：立花洋三]（以下简称“乐天棒球队”）东北乐天金鹰队（以下简称“乐天鹰队”）球员的头盔。
这款头盔将在1月29日（周三）至1月31日（周五）在东京国际展示场（东京江东区）举办的2020年新功能材料展览会上展出。
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| 图 1 Tamamushi-nuri 纳米复合材料的结构（左）和带有 Tamamushi-nuri 纳米复合材料的头盔（右） |
漆器是一种在国际上备受推崇的工艺品，但市场正在萎缩，其复兴是一个重要问题。在东北地区，东日本大地震尤其加剧了这种趋势，为了开发具有“日本价值观”的Cool Japan产品，需要提高耐用性。
除漆器外，涂料普遍存在表面柔软易划伤、紫外线导致褪色等问题。当粘土等细无机颗粒与树脂均匀混合时，形成树脂和无机颗粒的网络结构，从而增加树脂的硬度。事实上，坚固的漆器是通过将漆与无机颗粒混合来生产的，但在这种情况下，油漆并不要求透明度，也不要求无机颗粒以纳米级别均匀地混合到漆中。另一方面，当无机颗粒以纳米水平均匀地混合到树脂中时，可见光不会在无机颗粒和树脂之间的界面处散射，从而形成透明的复合材料。由于它可以应用于多种颜色的油漆，因此需要开发一种透明的保护层，并且可以通过简单的工艺用于各种形状的产品。
AIST在粘土和树脂纳米复合膜的研发方面取得了许多成果。东北工艺制作所和AIST将这种纳米复合薄膜作为保护层应用于宫城县传统工艺品玉虫涂的表面，作为JST振兴促进计划种子出现型和高风险挑战型（重建促进型）的一部分，保护层的高硬度使玉虫涂不易损坏，将其作为高度耐用的餐具进行商业化。
然而，该方法需要施加紫外线来硬化保护层的过程，这限制了紫外线炉的尺寸可以制造的产品的尺寸和数量，同时存在生产率差的问题。此外，该方法很难应用于具有复杂三维形状的产品，因为整个表面必须均匀地暴露在紫外线下，并且无法从外部判断产品是否已经固化。而且，在将产品从涂装现场转移到紫外线烘箱的过程中，还存在灰尘可能粘附在表面上，从而降低了良品率的问题。因此，需要开发一种保护涂层和制造工艺，在不暴露于紫外线的情况下增加硬度。
这次，乐天棒球队对玉虫漆的当地传统技术感兴趣并提出将其应用于头盔，东北工艺制作所开始进行原型设计，并决定采用与 AIST 共同开发的纳米复合材料保护层。通过对样机的联合评估，我们确定了一种具有高透明度和表面硬度的保护层涂层，并为其开发了涂层工艺。通过应用这项研究成果，我们成功生产出了一款兼具外观和性能的头盔。
此项开发得到了制造业中小企业产品开发补贴（仙台市）的支持。
这次，为了将 Tamamushi-nuri 纳米复合材料应用于头盔，东北工艺制作所和 AIST 对各种成分的保护层涂料进行了比较评估。合成蒙皂石被采纳了。合成蒙皂石的表面覆盖有有机物质，以便更容易与聚氨酯树脂混合组织粘土被使用了。没有采用加热或紫外线照射等固化工艺来固化聚氨酯树脂。如果在聚氨酯树脂中的分散性不足，粘土会形成块状物，看起来像白色颗粒，并且会破坏美观。选择含有三种有机粘土的粘土材料作为候选材料，优化添加量并与聚氨酯树脂混合。图2是由与各种粘土材料混合的聚氨酯树脂制成的保护层的光学显微镜图像。当添加粘土材料A时，观察到大块，当添加粘土材料B时，观察到大块，尽管没有粘土材料A那么大。另一方面，当添加粘土材料C时，块的出现被抑制到与不添加粘土材料时无法区分的程度。这表明粘土材料C在聚氨酯树脂中具有优异的分散性。当将保护层施加到玻璃板上并评估其透明度时，发现无论粘土材料的类型如何。全透光率显示出很高的价值，阴霾按照粘土材料A、B、C的顺序变小。雾度越小，外观越清晰，并且当添加粘土材料C时，该值接近于聚氨酯树脂本身的值。关于硬度铅笔硬度测试进行评价时，未添加粘土材料的聚氨酯树脂的表面硬度为F，但是当添加粘土材料C时，表面硬度提高了两个水平至2H。添加效果高于粘土材料A和B，导致结块，这表明粘土材料C的高分散性也有助于提高表面硬度。如上所述，我们发现了一种粘土材料及其添加量，其可以增加表面硬度而不形成团块。
东北工艺制作所已经证实，这种材料可以通过喷涂作为玉虫漆器的保护层，并且还建立了一种可以应用于各种三维形状产品的制造工艺。结果，我们能够生产出具有足够外观和性能的玉虫漆纳米复合材料头盔。这款头盔经过了五个月的户外阳光曝晒测试，被证实不会褪色。此外，还决定从2020赛季开始，乐天老鹰队球员将正式采用玉虫漆纳米复合材料头盔作为头盔。
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| 图2 添加各种粘土材料的聚氨酯树脂的光学显微镜图像 |
| 表添加各种粘土材料的涂层评价结果 |
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新开发的透明保护层可以通过喷涂的方式进行涂覆，并且不需要热处理或用UV照射烘烤，因此可以涂覆的产品尺寸没有限制，可以应用于形状复杂的产品。未来，我们计划进一步开发纳米复合保护层在工艺品上的应用，并考虑其应用不仅限于传统餐具，还包括户外使用和工业产品等广泛的应用。