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ストレッチャブルUV硬化樹脂『ストルテック』(開発品)

優れた復元性を有する伸縮可能なエレクトロニクス用UV硬化樹脂

三洋化成のストレッチャブルUV硬化樹脂
『ストルテック』シリーズはここがすごい

1

高い伸縮性、復元性を有するUV硬化樹脂

従来、UV硬化性樹脂は脆くて硬いものが多いため、このようなフレキシブル・ウェアラブルデバイスには主にシリコーンやウレタン樹脂などの熱硬化性、熱可塑性の伸縮性素材が使われてきました。しかし、通常、伸縮性と復元性(変形しても元に戻る性質)を両立することは難しく、従来の伸縮性素材で皮膚や関節の動きに追随するほどの伸縮性を発揮しようとすると、復元遅れが発生したり、繰り返し使用している間にもとに戻らなくなるということがありました。

『ストルテック』は、UV硬化性樹脂でありながら、柔らかくしなやかで自由自在に伸縮し、繰り返し伸縮しても元に戻る高い復元性を有する新しい材料です。複雑な動きなどにも追随できるため、身体の動きに追随し、違和感なく皮膚に装着できるフレキシブル・ウェアラブルデバイスへの応用が期待できます。

高い伸縮性を有するUV硬化樹脂

復元性:50%伸び後でも99%以上復元します

2

金属・ガラスなどへの高い密着性

『ストルテック』は、銅や銀など金属との密着性に優れており、配線板やセンサなどの封止材やフィルム基板への活用が見込まれます。スクリーン印刷などによる印刷法が適用できると考えており、得られたフィルムは折り畳みや巻き取りも可能です。 

※フレキシブル・ウェアラブルデバイスは、柔軟で(フレキシブル)伸縮する(ストレッチャブル)薄いフィルムを回路等の基板に用いています。 

3

IJやスクリーン印刷など種々の印刷手法に適応

『ストルテック』は液状からフィルム状まで粘度や性状をカスタマイズでき、コーティングやプリント配線形成など各種プロセスに対応可能です。

また、UV硬化のため熱硬化に比べて短時間で硬化でき、加熱、乾燥などの工程が不必要で、生産工程の短縮が可能です。大面積化が容易で低コスト化や作業・生産効率の向上につながるだけでなく、加熱不要なため、CO2削減に有用で、カーボンニュートラルに貢献できます。さらに、硬化に高熱を必要とせず感熱部材や熱に弱い有機材料も使用できるようになるなど、材料の選択の幅が広がります。 

製品使用例
従来材料との比較表
ストルテック

ウレタン

シリコーン
加工性 × ×
伸縮性
耐熱性 ×
密着性 ×

『ストルテック』のストレッチャブルセンサへの適用例
(山形大学 時任研究室と共同研究)

フレキシブル印刷エレクトロニクス研究の第一人者である山形大学(有機エレクトロニクス研究センター)時任教授らの研究グループとの共同研究により、『ストルテック』フィルムをひずみセンサに用いた場合の復元性の効果を確認しました。さらに、『ストルテック』をセンサの封止材に用いて、封止前後の抵抗値波形が変化しないことも確認しております。 

センサ基板材料への応用検討

図 歪みに対する抵抗値変化

従来品と比較し、変形に高い応答性を示します

試験方法:フィルム基板に印刷した導電感応層が伸縮することで抵抗率が変化し、ひずみ具合を検知する。
※カーボンブラック(CB)とポリジメチルシロキサン(PDMS)により作成

試験条件:歪み範囲50%、引張速度0.2mm/secでセンサを引張り、時間に対する抵抗値変化を測定した。

センサ封止材への応用検討

図 封止後の歪みに対する抵抗値変化

ひずみを与えてもセンサ特性に変化なし

試験条件:歪み範囲50%、引張速度0.2mm/secでセンサを引張り、時間に対する抵抗値変化を測定した。

■ FHE基板の封止検討

・基板の変形に追従し配線やチップを保護します。
・封止後もセンサ特性に影響を与えません。


図 FHE型歪みセンサの断面図と実物

三洋化成のストレッチャブルUV硬化樹脂
『ストルテック』シリーズの物性

代表値を記載しています
ストルテック
ST-101
ストルテック
ST-201
ストルテック
ST-202
硬化前 特性 粘度 mPa・s 22 1,900 12,000
硬化後 光学特性 透過率%

>95

No data No data
物理特性 弾性率 MPa 62 < 10 < 10
破断点伸び % 180 400 480
復元率 % >99 >99 >99
耐熱性 寸法変化率 %
150℃, 1h
No data < 1 < 1
その他 金属密着性 100/100 No data No data
測定条件

粘度:E型粘度計(25℃)
透過率:膜厚約10μm、ヘイズメーターで測定
弾性率・破断点伸び:短冊状(40 mm x 15 mm x 0.1 mmt)のサンプルを作成し、チャック間距離 20mm、引張速度 10 mm/minで測定
復元率:膜厚約200μmの硬化物を50%伸長し復元後、試験前後での寸法変化を測定
寸法変化率:加熱前後での寸法変化を光学顕微鏡で測定
金属密着性:銅板上に膜厚約10μm樹脂を塗布し、100マスクロスカットで測定
(硬化条件:Dバルブ 4000 mJ(1000 mW/cm2)、窒素雰囲気下)

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