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富士膠片:如何在傳統產業的衰退中立於不敗?

2013年11月04日08:39    

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有一家過去以膠卷為主業的企業,如今在新的舞台上也大放異彩。這就是把功能性材料作為重點業務的富士膠片公司。本文將通過介紹該公司的舉措,為您探尋富士膠片在其他領域發揮其獨有技術力的秘訣。

2013年9月3日,一家曾經光鮮亮麗的大企業終於告別了破產保護,重返市場。這家企業就是美國的伊士曼柯達公司。該公司因業績惡化,於2012年1月申請了破產保護,同年2月宣布退出數碼相機業務。2013年1月,該公司以5.27億美元的總價,轉讓了多達1100項的圖像專利。該公司把發展重點放在了以商用印刷為中心的企業業務上。

每當提起柯達的困境,作為其同行的富士膠片的良好業績一定會被拿來做對比(圖1)。

圖1:興衰分明的“前”膠卷廠商

曾在膠卷行業競爭的富士膠片與柯達如今是興衰分明。

二者的處境之所以差距懸殊,原因恐怕就在於是否把膠卷領域積累的大量技術和知識運用到了其他領域。在察覺到膠卷的衰退后,富士膠片就把用途廣泛的功能性材料業務視為“支撐未來發展的重要領域”,積極開展研發。該公司的努力,換來了眾多獨特的材料和部件。

富士膠片的實力令競爭對手甘拜下風。在膠卷領域,該公司的對手隻有柯達,但功能性材料領域卻是老牌企業雲集。某材料廠商的高管感嘆道,在這樣的情況下,“富士膠片的提案也常常令人感到吃驚”。

下面,就讓我們分析一下能夠接連推出新材料的富士膠片的開發實力是從何而來的。通過該公司的舉措可以發現,隻要是獨特性高的技術,在其他領域也完全可以打出一片天。

把照片領域的技術經驗運用於其他領域

富士膠片強大的秘訣,是把在膠卷領域培育出的獨特的技術經驗運用到了與照片相隔甚遠的許多其他用途。因為是用不同於已有廠商技術來制造材料,所以材料的性能和功能也常常超出以往。

做到這一點的大前提,是要擁有很多其他公司難以模仿的獨特的材料技術。富士膠片正式開展功能性材料業務是在膠卷需求達到頂峰的2000年左右。在尋找“新飯碗”的時候,該公司注意到了膠卷材料的特殊性。

制作膠卷要使用100多種材料。富士膠片在該領域開發了豐富的材料和技術,而且還擁有高超的制造和設計技術,能夠均勻形成厚度僅為100μm∼200μm的20個不同薄層。這些要素的組合成了孕育新材料的原動力。

之所以能夠向廣泛領域提供新材料,很大一部分原因是富士膠片把“客戶需求”作為了出發點。機動靈活是該公司的特點,如果發現某種材料還有著與原本的用途完全不同的強烈需求,該公司馬上就會轉換方針。捕捉客戶需求的敏銳嗅覺賦予了該公司靈巧的“步法”。

利用膠片技術形成布線

富士膠片對於客戶需求的敏銳,通過透明導電膜“EXCLEAR”的事例就可看出(圖2)。這是一種用於觸摸面板的材料,用來替代現在主流的ITO(氧化銦錫)薄膜。在富士膠片的各種功能性材料中,EXCLEAR收到的客戶咨詢尤其多。富士膠片於2012年11月開始生產這種薄膜,2013年6月,該公司投資約10億日元,使產能增加到了現在的兩倍。

圖2:性能超越ITO薄膜

透明導電膜“EXCLEAR”具有可以三維加工的特點(a)。與使用ITO的透明薄膜相比,EXCLEAR可以在保持高透明性的同時,賦予導電性(b)。可以使用照片感光材料的生產線(c)。

其實,這款產品的前身是等離子顯示器使用的抗噪膜。當富士膠片在為等離子顯示器市場的前景擔憂時,該公司在展會等場合聽說有廠商需要ITO薄膜的替代品,於是便把開發的方向轉向了這裡。

客戶對ITO薄膜不滿是因為在立體形狀上形成觸摸面板時,布線有可能發生斷裂。富士膠片想到了抗噪膜使用的技術,隻要略微調整薄膜的制造工序,就能用Ag(銀)描繪出像ITO一樣的網眼圖案,制造出透明薄膜。由於使用的是展延性優良的Ag,因此無需擔心布線斷裂,而且,透明度檢測結果顯示,這種薄膜在保持透明度約為90%的情況下還能降低電阻值。因為不使用稀有金屬In(銦),所以供應方面也沒有隱患。

實現這種部件的關鍵,是在PET薄膜上形成微細Ag布線的技術,這源於膠卷的制造技術。實際上,EXCLEAR的制造工序除了曝光形成布線圖案之外,其他大多都沿用了膠片的制造工序。估計富士膠片在涂布的材料和方法等方面也有不少經驗,ITO薄膜廠商等其他企業難以效仿。富士膠片還積極開拓新用途,“正考慮在屏蔽GHz頻帶電磁波的薄膜、局部加溫的柔性加熱器等用途投入實用”。

兼顧性能與耐久性

富士膠片還在為未來擴大市場鋪路搭橋。該公司著眼於有機EL面板和照明必不可少的部件,開發出了“超級阻擋膜”(圖3)。

圖3:實現高阻氣性

透明的阻氣膜“超級阻擋膜”實現了10-6g/(m2·day)的低水汽透過率(a)。適用於需要高水汽阻隔性的有機EL元件等(b)。

該部件是應客戶的強烈要求開發的。有機EL的發光元件在接觸水汽后會發生缺陷,無法均勻發光。要想避免這一點,就必須使用水汽阻隔性極高,而且既薄又輕的薄膜。另外,考慮到對於柔性顯示器的支持,薄膜最好是柔軟的。

富士膠片給出的答案是超級阻擋膜,這種薄膜透過的水量減少到了10-6g/(m2·day)。其他公司其實也有性能相同的薄膜,但在耐久性方面於超級阻擋莫差距很大。富士膠片的產品能夠耐受10萬次的彎曲試驗,而競爭對手的產品隻要略微彎曲就有可能出現劣化。

這樣的差距源於富士膠片積累的薄膜技術。制造不透水的柔軟薄膜隻要把可阻隔水的無機物層與柔軟的聚合物(有機)層交替層疊即可。但通常來說,這樣的薄膜在彎曲時,層與層的界面容易出現破裂和剝離。富士膠片利用膠卷設計中的技術經驗,開發出了各層界面不會出問題的構造。

涉足再生醫療及環境用途

富士膠片進軍備受期待的新領域的速度也非常快。該公司與其他公司一樣,把醫療與健康、環境與能源視為將來的重點發展領域,早早就在公司內篩選出了這些市場可以使用的技術,並推出了相關產品和樣品。

在醫療領域投入的材料之一,是再生醫療的基礎材料(培養細胞時的基底材料)“重組?(RCP)”。這得益於基礎材料經常使用膠原蛋白,而膠原蛋白恰好是膠卷感光層的基本材料,屬於富士膠片擅長設計和制造的領域。據該公司介紹,其開發的材料“構造與人體膠原蛋白非常相似,細胞貼附性強,可以作為高度安全的再生醫療基礎材料使用”。

在環境與能源領域,該公司計劃在2014年之前投產能夠選擇性反射特定波長光線的薄膜(圖4)。這種薄膜能以nm為單位改變反射光的波長,富士膠片期待將其用於傳感器等其他用途。這種薄膜的用途之一是用作貼在窗戶上反射紅外線的隔熱膜。這也是長年開發與光打交道的膠片的積累。該公司雖然沒有透露制造方法的詳細情況,但根據介紹,這種薄膜是由已知的材料和結構組合而成的。

與現有產品相比,這種薄膜的特點在於良好的易用性。開發出的薄膜即使從基板上剝離打薄,或是粉碎作為顏料使用,仍能保持效果,使用范圍非常廣泛。因為完全不含金屬,所以也不存在屏蔽手機信號的問題。

圖4:光的反射/透射自由自在

通過多層組合,可以反射或透射要求的光譜的光線(a,b)。比如,可以選擇性反射陽光中的紅外部分(c)。

該公司其實早已擁有能反射近紅外光的薄膜產品。該產品是與琳得科合作開發的,已於2012年5月投入實用。這款產品的價格較低,與高功能的波長選擇反射薄膜瞄准的是不同領域。該產品是利用“等離子體共振” (金屬微粒中的電子與光相互作用,使光發生反射的現象。)來反射紅外光(圖5),充分利用了在制造膠卷過程中千錘百煉出的均勻涂布Ag的技術。

圖5:使用Ag納米顆粒的窗用隔熱膜

在薄膜上涂覆膠卷使用的Ag納米顆粒,像鋪石子路一樣。使透明薄膜能夠反射太陽熱。

憑借超高性能用於意外用途

即便是以技術為先、作為“技術種子”開發的材料,隻要具有出色的性能,也能開創嶄新的用途。富士膠片為噴墨打印機的打印頭開發的壓電(壓電)材料實現了接近以往產品2倍的壓電常數。看中該產品的車載設備廠商打算將其用於平視顯示器(HUD)。

這是一種在鋯鈦酸鉛(PZT)中添加Nb(鈮)的材料(圖6),有望在2014年內投入量產。壓電常數d31為250pm/V,與以往PZT的130pm/V左右相比,幾乎是其兩倍。

圖6:實現高壓電常數的PZT薄膜

通過在PZT中添加Nb開發出了擁有高壓電常數的材料(a)。將其作為執行器使用時,可以在較低的驅動電壓下,實現較大的掃描角度(b,c)。

該材料成功滿足了驅動微鏡(HUD掃描影像時使用的部件)的必要條件。使用過去的材料驅動微鏡時,無法實現高頻工作時必需的光學掃描角度。而富士膠片的開發品“可以實現幾倍於以往產品的角度,完全能夠滿足要求”。

這種材料的制造方法與膠卷等富士膠片擅長的技術沒有直接關系。使用的是濺射法,在PZT中添加了約13%的Nb。雖然早就有研究表明,在PZT中添加Nb能夠提高壓電常數,但富士膠片表示:“使用溶膠凝膠法的傳統制造方法添加3%左右的Nb便會析出。”該公司通過使用RF磁控濺射法,成功制造出了添加高濃度Nb的PZT薄膜。除了擁有很高的壓電常數以外,極化方向從制作PZT薄膜時開始就保持統一也是這種材料的一大特點。一般的PZT在燒結狀態下無法發揮壓電體的作用,通常需要進行“極化處理”,通過加載高電壓使極化方向一致。而富士膠片開發材料無需極化處理。富士膠片還強調:“因為穩定度高,所以即使退火溫度高於居裡點,也無需擔心去極化。因此還支持回流焊封裝。”(日經技術在線! 供稿) 

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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