Finetech Japan /高功能材料展2017 Live報導系列一

刊登日期:2017/4/6
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劉彥群、盧俊安、蕭柏齡、葉仰哲、曾寶貞
 
由日本最大專業辦展集團---Reed Exhibitions公司主辦的第27屆液晶、OLED、Sensor技術展(Finetech Japan)與集結接著接合EXPO(Joining Japan)、高功能膜(FilmTech Japan)、高功能陶瓷(Ceramic Japan)、高功能塑膠(Plastic Japan)與高功能金屬(Metal Japan)等內容的高功能材料展,合計九大展會同聚一堂,共有來自全球45個國家的1,540家廠商在此平台參展,預計將吸引7萬名業內人士到場參觀(圖一、二)。根據主辦單位預估,這場商談盛會將為參展商帶來1,150億日圓的商機,會期中的交通、食宿等將創造76億經濟效益,並提供8,600名就業機會。國內包括顯示器、光雷射、光通訊等的27家代表性業者亦在外貿協會籌組帶隊下,前進展會,分別在各展區展現國內企業的能量(圖三)。
 
圖一、2017年Finetech Japan展會現場
 
圖二、2017年Finetech Japan/高功能材料展於4/5~4/7日在東京國際展示會場隆重舉行
 
圖三、國內智晶光電、曜凌光電、致茂電子、永光化學、長興化學等27家廠商在貿協號召下,赴日參展
 
材料世界網/工業材料雜誌依往例,結合工研院內的市場、技術專家,以Live報導方式將現場最新情形,以最快速度分享給國內讀者。大展直擊精彩可期,敬請鎖定材料世界網今起一連三天特別企劃的Finetech Japan/高功能材料展2017 系列Live報導。

Joining Japan
今年新推出的接著接合EXPO首度登場即吸引了110家的廠商參展,邁向多功能材料不可或缺的異質接合技術展示成為展會矚目的焦點之一。
ADEKA
日本樹脂原料大廠ADEKA於會場展出自家各式多功能樹脂與接著劑(圖四)。首先是可利用Laser進行快速硬化的接著劑系統,此類型接著劑可使用於PBT以及PPS樹脂介面,並且具有較低的硬化溫度。此外,其硬化方式只需利用遠紅外線加熱即可,此方式將可避免烘箱造成部件因為多餘的熱量所產生的傷害。第二個是應用車載裝置的高速硬化樹脂系統,可作為車上ECU以及各式車載Sensor的封裝材料。此樹脂具有高耐熱性以及低膨脹係數,並且具備高速浸透的特性,可提升加工操作性。此外,此樹脂也已通過車載等級的信賴性評估,包含Heat Cycle、高溫高濕以及耐熱性。第三個是用於電子材料的環氧樹脂產品,其中包含高Tg型、高接著型以及超低黏度型。此三種類型可根據實際使用情境,搭配合適的硬化劑,匹配使用。最後一項則是用於金屬表面及鋁表面的特殊接著劑,其中一支樹脂為氨基甲酸酯(Urethane),另外一種則是螯合改質的環氧樹脂。當這兩種樹脂以適當的比例添加於原始的Bisphenol A樹脂,機械特性則大幅提升,其中Shear Strength增加了50%,Peeling Strength增加了100%。

 
圖四、ADEKA樹脂產品
 
SAIDEN化學
日本SAIDEN化學擁有優異的壓克力樹脂技術,除了一般的低黏度壓克力膠之外,還有使用球狀壓克力粒子進行不同的研究開發(圖五)。這次展出的機能性壓克力系乳化產品(Acrylic-Based Emulsion),展現了該公司對於粒子表面的改質能量。其技術包含表面官能化、膠化、多層構造以及高分子合金。根據其表面改質的方式不同,將可展現出不同的耐水性、接著性、機械安定性以及成膜性。產品中最特殊的是以氨基甲酸酯作為表面膠化所產生的壓克力系乳化產品,此產品的耐水性、耐溶劑性以及耐候性都達到最佳。其研究報告顯示,將此兩種樹脂以Blend的方式混合時,其特性會隨著氨基甲酸酯混入的比例而變動,然而,以Hybrid的方式在外層形成氨基甲酸酯的膠化層,將會同時兼具壓克力粒子與氨基甲酸酯的優點,得到最佳的產品特性。SAIDEN公司未來將會規畫在壓克力粒子表面進行無機微粒子的改質,藉此結合低汙染及難燃性質,開發新一代塗料。
 
圖五、Saiden Chemical壓克力Emulsion產品
 
高功能塑膠展
三菱瓦斯化學
三菱瓦斯化學(Mitsubishi Gas Chemical)在本回的展覽中展出了以氫化PMDA製作的透明PI產品(圖六)。此產品具有三種型號,包含了高透明度、高Tg、低CTE以及低Retardation。在高Tg低CTE系列,其玻璃轉移溫度可達到420℃,CTE為9ppm/℃(100-200℃)。一般來說,只有高分子本體的CTE是無法得到這麼低的值,因此這可能是添加少量的填充物後所達到的特性。另一方面,此PI不需要經過高溫的Imidization,只需要乾燥除去溶劑後即可使用。這也代表此產品為一步法所合成的PI。然而,以氫化PMDA所製備的高分子通常會遇到溶解度不佳的問題,導致高分子容易在縮合聚合過程中過早沉澱。因此,雖然此產品是以氫化PMDA作為製備單體,仍可以一步法合成PI溶液,可見其在二胺的選用以及二酸酐的搭配上有其獨到之處,並搭配合成手法進行改良,突破原本單體的溶解度限制。
   
圖六、三菱瓦斯化學透明PI產品
 
三菱瓦斯化學(Mitsubishi Gas Chemical)另外一個有趣的產品是應用於CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)的硬化劑與樹脂系統(圖七)。其中以HP-RTM(High Pressure Resin Transfer Molding)製造的CFRP可以利用1,3-BAC進行硬化,此單體具有快速硬化的效果,可在120℃下1分鐘內完成硬化。此硬化劑的低黏度有助於高壓成型過程中的流動性。然而,為了因應CFRP的高性能化,樹脂系統也需持續精進。除了原本的低黏度、高Tg以及快速硬化外,耐熱性以及機械特性也變得更加重要。樹脂產品中的TETRAD則具備了這幾項優點。其結構為四官能基,可提供更多的鍵結機會,提升交聯程度。此外,相較於常用的DGEBA樹脂(Bisphenol A type),並以相同的硬化劑進行硬化,其熱變形溫度以及機械特性皆會大幅提升。另一方面,此公司正在開發一支更快速的硬化劑,它是以1,3-BAC作為基礎進行改質,將原本的氨基反應為二級胺,並同時鍵結出另外兩個氨基,藉此增加單體結構的鹼性與交聯位置,達到加速硬化的效果。原本在80℃的膠化時間需要9.5分鐘,經過改質之後只需要約一半的時間即可完成膠化,相較於原本的硬化劑具有更佳的機械強度。
 
圖七、三菱瓦斯化學應用於CFRP的硬化劑與樹脂產品
 
FilmTech Japan
第8屆FilmTech JAPAN - Highly-functional Film Expo是世界上最大規模的機能膜相關展會,展出機能膜相關的各種應用製品、設備、材料和加工技術。包含食品醫療包裝、仿金屬裝飾、顯示器與電子等產業用高耐熱膠帶、耐熱/光學膜基材,及以塗布附加機能之薄膜應用。
 
大日本印刷(DNP)
大日本印刷(DAI NIPPON PRINTING;DNP)以光、熱與水資源相關之解決方案為展覽主題,例如開發光反射膜,利用LED與光反射膜搭配運用於完全人工光源的植物工廠,可達到均勻照明效果 (圖八、九) 。
 
圖八、DNP之光反射膜
   
圖九、DNP 之LED搭配光反射膜
 
反射膜覆蓋於溫室牆面或地面,可將照射入溫室內的陽光反射回收再利用,有助於溫室栽培(圖十)。
  
圖十、DNP光反射膜用於溫室栽培
 
另開發採光薄膜可貼於窗戶,即可將外界光線引入市內,在狹隘間距的都市空間中,有助於減少白天室內照明之能源消耗,本產品還得到第26届地球環境大獎(圖十一)。
  
圖十一、DNP採光薄膜用於增進自然光照明  
 
凸版印刷
凸版印刷(TOPPAN PRINTING)展出多種塗布或鍍膜之機能化薄膜,先端研究則如導電阻氣膜,強韌化GL阻氣膜包裝袋,仿蝴蝶翅膀奈米結構干涉產生色彩之Morphosheet,含奈米纖維素塗布層的可阻隔氧氣紙杯,溼度變化下可調控顯像與否之薄膜,以及利用奈米纖維素控制銀析出成不同奈米尺寸與平板化,可用於選擇性光穿透薄膜等(圖十二~十四)。
  
圖十二、TOPPAN PRINTING之強韌化GL阻氣膜包裝袋
  
圖十三、TOPPAN干涉色彩之Morphosheet
 
圖十四、TOPPAN奈米纖維素塗層之可阻隔氧氣紙杯
 
東山薄膜精密
東山薄膜精密(HIGASHIYAMA FILM,HYNT)在FilmTech Japan中,展出由SN-Partners會社與宇都宮大學山本裕紹教授合作開發的三次元空中成像技術(Aerial Imaging by Retro-Reflection),利用一片半穿透膜將平面顯示器的影像部分穿透,而反射的光再經另一片反射膜射出後共同在空中成像。預計將應用在家電、汽車中控台以及外科手術等醫療用途。現場展出的部分因為環境的關係影像較模糊,未來仍有改善的空間(圖十五)。
 
圖十五、東山薄膜精密的三次元空中成像技術
 
NGK
日本知名陶瓷材料及先進製程設備廠NGK亦特別於FilmTech展出近紅外光烘烤設備,以較紅外線低之波長提供溶劑之高吸收率波長來針對塗佈後之溶劑烤乾提供最有效且不影響內容物之乾燥技術,提供低溫乾燥、厚膜乾燥及內部脫水等應用需求(圖十七)。
 
圖十六、NGK展出之近紅外光烘烤設備
 
五洋紙工株式會社
五洋紙工株式會社展出各種應用於光電顯示之膜材技術,包含OLED用之擴散膜,各種應用奈米壓印而成之配向膜材等(圖十七)。
 
圖十七、五洋紙工展出之應用於光電顯示之膜材技術
 
東洋紡株式會社
東洋紡株式會社本屆隆重參展,展出具高度可撓式之導電銀漿材料,主力導入於各種須曲面之觸控感測器之應用(圖十八)。
 
圖十八、東洋紡展出具高度可撓式之導電銀漿材料
 
日本Zeoal
日本Zeoal公司展出奈米尺度Zelite材料,Zelite主要組成為Na12[Al12Si12O48]*96H2O之組成材料,為一種集吸附、離子交換、抗菌、脫臭及觸媒等特性於一身之新興材料,過去主要的製程技術為水熱合成法,而Zeoal公司利用新製程,以粉碎及再結晶技術製備奈米尺度之Zelite材料,並作為高透光膜、溫感材料及高功能紡織纖維等之添加物應用 (圖十九) 。
  
圖十九、日本Zeoal公司展出奈米尺度Zelite材料
 
Ceramic Japan
Ceramic Japan今年為第二屆舉辦,共有140家廠商參展。本屆展出內容偏重於Si-SiC及相關先進陶瓷製程設備、部件之新技術展示。日本傳統陶瓷大廠TOTO、日本特殊陶業NGK等皆於本次展會設置較大型之展示空間展出其最新研發成果。
 
日本特殊陶業
日本特殊陶業(NGK NTK)與衛浴用品廠「TOTO」、瓷器廠商「Noritake」均是從日本陶業獨立而成立。日本特殊陶業的主要業務是以車用零件為主,如火星塞、車用感測器等等,在公司4,358億日圓的營收當中超過3,000億日圓與汽車相關,在傳統汽車產業的未來成長有限下,公司將面臨危機。該公司尾堂真一社長應邀在「Ceramics Japan」展的專題演講中表示,日本陶業將朝向「醫療」、「新汽車」與「環境與能源」三大方向發展。醫療方面將開發人工骨骼,從1990年代即投入非吸收型的「燒結型」人工骨骼,到可與人體骨骼結合的「型態賦予型」人工骨骼,最新的則是具有氣孔構造可被骨骼吸收的「吸收置換型」產品。新汽車領域則是利用MEMS技術,研發具高精密度、快速反應、溫度濕度校正的氫氣感測器以用在燃料電池汽車上,作為氫氣洩漏感測使用。環境與能源領域則是結合陶瓷封裝與車用感測技術開發燃料電池SOFC,已經與Mitsubishi Hitachi Power Systems公司合作,進行圓筒型燃料電池的量產技術開發。
 
上述研發成果也在展會現場展示,展出開發之平板式固態陶瓷燃料電池組、大容量社區型固態燃料電池(陶瓷管式)解決方案及家用燃料電池組(平板式)。此外,也展示高安全性之全固態電池技術,主要使用Li7La3Zr2O12 (LLZO)組成之固態電解質,其燒結後之相對密度達95%以上,電傳導率於低溫條件下達1.8x10-4 S/cm (圖廿、廿一) 。
  
圖廿、日本特殊陶業展出之平板型陶瓷燃料電池組
 
圖廿一、日本特殊陶業展出之全固態鋰電池
 
NTK本次亦展出開發之新型應用於毫米波之多層LTCC材料與模組技術,展現其毫米波領域之材料傳送特性達100GHz,應用於車聯網之車載通訊如V2V或V2I之應用,另外亦可用於5G/次世代通信基地站或User-End端之應用所需 (圖廿二) 。
 
圖廿二、NTK之新型應用於毫米波之多層LTCC材料與模組技術
 
Denka
Denka則展出各種應用於散熱、介電及低熱膨脹係數所需之球型無機粉體技術,包含高散熱特性之BN、Si3N4及AlN粉體材料、具有高介電常數之球形BaTiO3粉體材料等(圖廿三)。
  
圖廿三、Denka展示現場
 
日本共立株式會社
日本共立株式會社展出超薄可撓曲之釔安定氧化鋯基材技術,運用高壓製程技術與穩定之膜材成型技術,開發出撓曲強度達980MPa之氧化鋯基材。
 
Finetech Japan
今年的Finetech Japan Keynote Session以「倖存的各國領導廠商最新動向與事業戰略」為題,安排在第一天登場。邀請的主講者為韓國LG Display的資深副總In Byeong Kang、中國華星光電的COO Yong Zhao與日本JOLED的CTO田窪米治。三位講者都一致看好OLED將是最具潛力的新星,因為未來的顯示載具將以可摺疊、可印式,並著重健康(護眼)取向為主流,而這些趨勢都是OLED的特點,足以滿足此需求。OLED結構簡單,輕、薄、可高畫質為其被看好的關鍵。華星光電預估智慧手機將從2018年起將大幅採用OLED,至2023年將佔50%以上市佔率,而Pad、NB等市場也會被侵蝕,甚至消失,並由可摺疊的OLED所取代。當然,這些美好的趨勢與未來還有賴材料與設備廠商更多的努力與投入(圖廿四)。
 
圖廿四、研討會場滿座的聽講者
 
匯聚新產品、新技術的Finetech Japan 2017及高機能材料展目前正在日本東京展出,更多相關內容將在4/7、4/10的材料世界網及電子報刊出,敬請持續關注。---以上是材料世界網/工業材料雜誌採訪團:劉彥群、盧俊安、蕭柏齡、葉仰哲、曾寶貞在東京Finetech Japan/高功能材料展 2017現場的Live 報導。
 
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