在政府於2020年10月宣布“2050年實現碳中和”目標之前,DNP於同年3月制定了“ DNP集團環境願景2050”,加速推進“低碳社會”、“循環經濟”和“人與自然和諧共處”的建設,以期實現可持續發展的美好未來。推動這一願景並打造具體產品和服務的關鍵在於其在生產車間累積的技術實力。本次演講中,研發&事業化推進中心基礎技術開發總部負責人楠川博之將介紹DNP的部分環保技術、產品與服務。
考慮整個供應鏈可持續性的時代
研發&事業化推進中心基礎技術開發總部:主任楠川博之
在DNP制造領域,我們始終從“如何提供新價值”的角度推動技術研發。近年來,除此之外,“有助於可持續發展 (可持續性) 的觀點”是不可或缺的。
為了實現碳平衡,全社會都在追求低環境負荷的可持續的產品和服務,DNP在整個供應鏈中衹力於開發有助於降低環境負荷的產品和服務,以及支持這些產品的技術革新。
特別是關於“制造”,考慮到人們生活中的使用場景,“採購可持續原材料”,“減少原材料使用”,“減少使用時的環境負擔”,“長期使用”我們制定了五項政策 (圖1),“回收/再利用”,並在整個集團內推廣各種措施。
圖1:努力減少DNP對整個供應鏈的環境影響
其中,“環保材料的利用”以生物質材料的利用為中心,通過使用植物來源而不是石油來源的原料來減少環境負擔,以及政府的綠色增長戰略“半導體/信息通信工業領域”的技術研發,也被認為是電動汽車 (EV:電動汽車) 和家用/工業蓄電池的“汽車/蓄電池工業領域”。我們將介紹這些最新成就。
環保材料的應用事例——通過組合必要材料實現“生物量塑料”的多功能化
在與整個供應鏈密切相關的“材料”領域,DNP專註於開發和制造各種環保材料。為了減少溫室氣體排放,使用由植物原料制成的生物質塑料而不是傳統的石油塑料是有效的。
2006年,DNP開發了一種使用植物衍生原料的生物質塑料包裝,並於2011年開發了“DNP植物衍生包裝材料生物技術®” (圖2),使用甘蔗衍生原料我們一直在推動實際應用。
在開發過程中,根據LCA (生命周期評估) 對生產國甘蔗種植園進行了實地調查,定量評估對生態係統和環境的影響。同時,因為是以植物為原料,所以也在調查水資源消耗帶來的影響。
完成的“DNP植物衍生包裝材料生物技術®”不會改變石油衍生塑料的物理性質,只需將其更換為傳統包裝即可考慮環境,目前已應用於各種內容物,我們成功地擴大了應用範圍。
圖2:“DNP植物衍生包裝材料生物技術®”的生命周期
通過使用從甘蔗 (廢糖蜜) 中提煉糖作為原料的一部分來減少使用的石油資源量。它還在甘蔗生長時吸收二氧化碳,因此有助於在產品的整個生命周期中實現碳中和。
強調發展的是使植物衍生的原料具有與石油衍生原料相同的功能。如果使用植物原料,塑料的功能就會受到限制,因此需要通過長年研究開發中積累的轉換技術※1,賦予「機械性能(密封強度、抗衝擊性等)」、“阻隔性”等包裝必要的功能。
- 1:轉換技術=改變材料形狀、復合等材料加工技術。制膜、塗佈、覆膜、賦型、轉印、切割、研磨、制袋、成型、裝訂等紙張、薄膜等原材料的加工工藝。
DNP憑借從食品和日用品等包裝中獲得的滿足實現碳中和需求的豐富知識,在地板材料和牆壁材料等生活空間產品,電子產品等廣泛領域開展環保材料。
例如,我們將把具有必要功能的生物質產品融入汽車天窗、車門側遮陽板、內裝材料等產品中。我們也將推動IC卡等眾多產品的環保開發,以減少對環境的影響。
“環保材料”現在是所有行業所要求的必要條件。這是一個不再僅僅通過“便宜”和“功能好”來選擇的時代。DNP將衹力於生物質塑料的開發和認知擴展,以便我們能夠快速響應這些需求並進一步預測。
半導體與信息通信產業領域開發案例——低耗電的“高密度封裝”等
DNP運用和開發微細加工技術一種印刷技術)來製造半導體相關產品,並且還從事旨在實現該領域碳中和的技術研究和開發。
近年來,隨著AI (人工智慧) 和5G通信服務的普及,數據中心的功耗持續上升,並且還預測到2030年數據中心將占據全球功耗的10%左右。所尋求的是開發能夠平衡半導體產品“高性能”和“降低功耗”的矛盾條件的技術。
針對這一問題,作為新能源和工業技術開發組織 (NEDO) 支持的聯合實體之一,DNP縮短了電路板佈線,降低了電阻,高性能我們正衹力於“用於高密度安裝的轉接元件 (轉接板) ” (圖3) 的研究和開發,以實現小型半導體產品。
DNP負責開發“轉接元件 (轉接板) ”,通過在短距離內以高密度連接半導體晶片,這是關鍵,並進一步抑制由於佈線劣化引起的電阻增加,從而不消耗額外的電力我在做。DNP的各種技術,例如開發自己的佈線保護膜,都在“高密度安裝”中發揮作用。
圖3:用於高密度安裝的中間件 (轉接板) 概述
封裝技術通過在一塊板上以高密度安裝具有不同功能的多個半導體晶片 (例如CPU (中央處理單元) 和存儲器) 來提高處理速度。由DNP開發的“轉接板”在電連接 (中繼) 多個半導體晶片和基板中起重要作用。
另外,為了降低半導體產品制造時的耗電量,還在積極開發“納米壓印光刻※2 ”制造技術,將微細圖案像印章一樣壓著進行轉印加工。到目前為止,在與相關公司的模擬中,我們成功地將制造過程的功耗降低到約1/10,並且已經建立了商業化的前景。
- 2:「ナノインプリントリソグラフィ」の節電効果について詳しくはこちらをご覧ください。
DNP Features 半導体製造のカーボンニュートラルを加速する「ナノインプリントリソグラフィ」
汽車蓄電池產業領域開發案例:快速充電高輸出的“全固體電池包材”等
與半導體一樣,電動車電池被認為是實現碳中和的關鍵領域之一。 1990年代末,DNP公司成功地鋰電池包裝鋁塑膜商業化。這些軟包採用多層塑膠薄膜,功能多樣,並且比傳統的金屬罐更輕、形狀更靈活。
目前,我們通過向日本和海外的電池制造商提供該產品,贏得了世界上最大的市場份額。我們融合與這些成就相關的關鍵技術,衹力於下一代EV電池的開發。
鋰電池包裝鋁塑膜
該領域的一大課題是實現EV普及所不可或缺的“快速充電”和“高輸出”。在當前具有包含電解質或有機溶劑的結構的電池中,如果在短時間內累積大量能量或一次釋放,則存在高溫和點火的危險。由於5G通信服務增加了單位時間數據量的移動終端等也假設了同樣的情況,因此它已成為超越EV的整個社會基礎設施的問題。
為了解決這個問題,鋰離子電池材料評估研究中心 (LIBTEC),一個工業,政府和學術界合作的技術研究協會,DNP目前正在參與“全固態電池*3“。由於全固態電池不使用易燃溶劑,因此耐火性高,無需冷卻等機制即可快速充電,並且可以處理比以前更高的輸出。
- 3:「全固体電池」の開発について詳しくはこちらをご覧ください。
DNP Features ノーベル化学賞の吉野彰理事長に訊く【前編】環境問題をリチウムイオン電池が解決?!
圖4:全固態電池概述
通過在正極和負極中使用粉末狀固體電解質而不是易燃溶劑,電池的安全性大大提高。
在利用該項目培養的知識的同時,DNP正在推動下一代電池包裝材料的開發和制造技術的研究,作為一項獨特的舉措。
利用技術的力量創造未來,DNP的挑戰
實現可持續發展的社會是實現“2050年碳中和”目標的緊迫問題,但這種“從人和社會的角度思考”的觀點是DNP自成立以來提出的理唸。它重疊。
在運用和發展我們在「印刷與資訊」(P&I)領域的優勢,為資訊通信、生活方式與工業以及電子事業部門提供廣泛的產品和服務的過程中,我們始終秉持著解決社會問題和滿足人們期望的願景。 「DNP集團環境願景2050」正是對此願景的重新詮釋。
從技術角度來看,我認為有兩種方法是必要的。首先,它是一種“發展”的方法,開辟了生活在那個時代的人們無法想象的新領域,另一種是“深化”的方法,在開拓領域創造具體的產品和服務。
我們所談及的各種不同技術,如轉換、材料開發、電子模組製造和微製造等,也都是從印刷製程的加工技術發展而來的。以技術為優勢的廣泛事業領域背後的推動力是透過「開創」和「深化」的迭代進行創新。開創」由總部的開發部門領導,是內部合作的樞紐,而「深化」則由個別業務單位領導,因為這些單位與客戶公司和市場有聯繫,並了解他們面臨的挑戰。
在旨在實現2030年可持續發展目標的可持續發展目標中,設定了“氣候變化具體措施”和“負責創造責任”等目標。截至2022年,“脫碳社會”和“制造業CPS (基於網路空間與物理空間相互作用的制造係統) ”等關鍵詞引起了公眾的關註,制造業的“常識”也發生了巨大變化。我即將到來。
有鑑於此,我們認為技術的價值及其所承載的期望比以往任何時候都更高。我們將充分發揮“ All DNP以及我們“植根於人與社會的技術能力”,進一步推進各項挑戰,共創美好未來。
Dai Nippon Printing Co., Ltd.
研發&事業化推進中心基礎技術開發總部主任
楠川博之
1985年加入Dai Nippon Printing Co., Ltd.曾在微產品研究所工作,負責液晶顯示器彩色濾光片的研發。之後,主要負責顯示器組件的研發工作,例如等離子顯示面板的背板和觸控面板基板。自2011年起,負責研發中心的中長期新產品開發。此外,也擁有豐富的外部技術研究協會經驗,曾任「下一代印刷電子技術研究協會」理事、「單壁奈米碳管融合新材料研發機構」審核員以及「鋰離子電池材料評估研究中心」指導委員會成員。於2021年10月就任現職。
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DNP Features編輯部2022年3月22日