【ものづくり】高機能プラスチック展 / 高機能フィルム展 / 接着・接合EXPO 2019

PEEK成形品、CFRP製軽量化部品、LCP製ガラスアンテナ、異種材の接着・接合技術など

2019/12/18

要約

高機能プラスチック展 会場風景
高機能プラスチック展 会場風景 (執筆者撮影)

  高機能素材Week2019東京展はフィルム・プラスチック・複合材・金属・セラミックスなど、製品の高付加価値化に欠かせない素材技術が一堂に会し、6展で構成される展示会である。材料技術をはじめ、加工技術や製造装置、検査関連技術など世界中から1,050社が出展し、2019年12月4日(水)~6日(金)に幕張メッセイベントホールで開催された。会期中の来場者数は54,036名で、大盛況裡に終了した。

  本稿では、高機能プラスチック展、高機能フィルム展、接着・接合EXPO中心に、自動車用途で実用化されている技術や将来的に自動車分野に展開可能な技術の展示を紹介する。

 

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耐熱用途のエンジニアリングプラスチック成形品など

三井化学:TPI製自動車部品、ポリケトン製ギアなど

  熱可塑性ポリイミド(TPI)「オーラム(AURUM)」製のエンジンオイルポンプローターを展示。TPIの耐熱性、耐薬品性等を活かしている。TPIは熱可塑性樹脂で最も耐熱性の高い材料。同社とSABICイノベーティブプラスチックスと後述の三菱ガス化学が上市している。展示パネルでは摺動系部品も紹介していた 。

  他のエンプラではPA6T、PCTなども展示。ポリケトンは脂肪族系で、韓国の暁星(Hyosung)から輸入販売している。PA、PBT、POMなどの汎用エンプラと同等の耐熱性をもつ。ポリエチレン-シリコーンブロックコポリマーは同社の優れた触媒技術により合成された新しい材料である。

  TPI:熱可塑性ポリイミド
  PA6T:ポリアミド6T
  PCT:ポリシクロへキシレン・ジメチレン・テレフタレート
  PBT:ポリブチレンテレフタレート
  POM:ポリアセタール

TPI製自動車部品 ポリケトン製ギア
TPI製自動車部品
展示パネル: 超耐熱・熱可塑性ポリイミド樹脂「オーラム(AURUM)」
ポリケトン製ギア

(執筆者撮影、以下同様)

 

三菱ガス化学:TPI製ギア、耐熱透明ポリエステル

  熱可塑性ポリイミド(TPI)「サープリム(Therplim)」は優れた成形性と耐熱性を兼ね備えた樹脂。ペレット、パウダー、フィルム等の形態で供給される。ガラス繊維強化グレード、炭素繊維強化グレード、摺動グレードを揃えている。特長は以下のとおり。

  • 結晶性熱可塑性ポリイミドで、高耐熱、高強度である。
  • 易成形加工性であり、耐リフロー性で、低誘電、高摺動性である。

TPI製ギア サープリム
TPI製ギア 展示パネル:熱可塑性ポリイミド(TPI)「サープリム(Therplim)」

 

エムスケミー・ジャパン:各種ポリアミド(PA)系材料の成形品

  最近の自動車では発熱量の大きな部品が増えており、その対策として搭載が増えている冷却系部品などを展示。ポリアミド6T(PA6T)の耐熱性、耐熱水性、機械的強度が優れていることを活かした用途である。スイスメーカーの同社は、欧州車で採用された実績例もパネルで紹介していた。

PA6T製ウォーターコントロールバルブ 展示パネル
PA6T製ウォーターコントロールバルブ 展示パネル:Audi向け電動オイルポンプ
VW、Renault向けターボ・アクチュエータ・ケース

 

堀正工業:天然繊維/ポリプロピレン(PP)系材料成形品

天然繊維/PPの不織布の成形品
天然繊維/PPの不織布の成形品

  天然繊維とポリプロピレン(PP)の混合不織布を加熱成形して得る植物由来物質を多く含んだ製品である。展示品は混合不織布を成形した製品であるが、植物繊維をPPなどに練りこんでペレット状にし、成形する材料も供給されている。バイオ系成形材料である。

 



ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)成形品、フッ素樹脂改質PEEK、PEEKの3Dプリンタ用素材

ダイセル・エボニック:ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、冷却配管用樹脂チューブ

  PEEKは耐熱性の非常に優れたスーパーエンプラである。展示品は自動車用途のターボチャージャーインペラー、各種摺動部品、ならびにPEEKと金属の接合品を展示。

  このほか、最近の自動車に搭載が増えている発熱部品を冷却するための配管用ポリアミド12(PA12)系チューブも紹介していた。

PEEK関連の成形品など PA12系冷却配管用チューブ
PEEK成形品、PEEKと金属の接合品 展示パネル:PA12系冷却配管用チューブ

 

AGC:フッ素樹脂改質CFRTP、フッ素樹脂改質PEEK

  独自のフッ素樹脂技術、コンパウンド技術により改質した炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP)を展示。ベースポリマーに機能性フッ素樹脂を加えることにより耐衝撃性を大きく向上した割れにくいCFRTPで、難燃性向上や吸湿による寸法変化の抑制も可能である。

  改質PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)は同様の手法で改質された材料。PEEKに比較し、柔軟性が高く、耐衝撃性、耐摩耗性、電気特性も向上している

フッ素樹脂改質CFRTP 改質PEEK樹脂
フッ素樹脂改質CFRTP
展示パネル: フッ素樹脂改質CFRTP
展示パネル:改質PEEK樹脂

 

ロシュリングエンジニアリングプラスティックス:PEEKの3Dプリンタ用素材

PEEKの3Dプリンタ用素材
PEEKの3Dプリンタ用素材

  主として各種プラスチックの切削用の素材を供給している。今回注目されたのは、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)の3Dプリンタ向けフィラメントである。PEEKでは小ロット生産の場合、ブロックや丸棒から切削加工により製品を作ることが多い。最近は同様のケースに3Dプリンタを活用する機会が増え、このような資材が供給されている。

  なお、ダイセル・エボニックは3Dプリンタ用のPEEKの粉末を供給している。

 



炭素繊維強化樹脂(CFRP)を使用した軽量化・高強度部品など

デンカ:炭素繊維強化液晶ポリマー(LCP CFRTP)

  液晶ポリマー(LCP)をマトリックスとした炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP)を紹介。特長は以下のとおり。

  • LCPが優れた溶融特性(低粘度)のため、極めて容易に炭素繊維(CF)内に含侵する。
  • LCPとCFの優れた密着性により、他のマトリックス樹脂に比較し、優れた曲げ特性を有し、軽量化効率に寄与する。
  • LCPの優れた制振性により、自動車用途などで、室内静粛性が期待できる。
  • LCPは金属と同等の線膨張係数を有す。

LCP CFRTPを使用した成形品 LCP CFRTP
LCP CFRTPを使用した成形品 展示パネル:LCP CFRTP

 

ウエストワン:ポリフタルアミド(PPA)の炭素繊維強化グレード

PA6T製自動車部品
PA6T製自動車部品

  ウエストワンはエンプラをマトリックスとした炭素繊維強化グレードなどを製造、供給しているメーカーである。展示品は金属製車載部品をPPA(ポリフタルアミド、PA6T)の炭素繊維強化グレードで樹脂化したもので、軽量化を果たした例である。その他種々のエンプラの強化グレードの応用例を展示していた。

 

東レプラスチック精工:PBT製ヘッドライトECUカバー

  電磁波シールド対策のために、PBTに炭素繊維などで強化した材料を使用したヘッドライトECUカバーなど、各種エンプラ(PA、PBT、PPSなど)の複合材料の成形品を展示。同社が提供する次世代車への搭載実績を紹介したパネルを見ると、多くの部品に様々なプラスチックが採用されたことが分かる。

  PA:ポリアミド
  PBT:ポリブチレンテレフタレート
  PPS:ポリフェニレンサルファイド

PBT製ヘッドライトECUカバー xEVへの搭載部品実績と取組み
PBT製ヘッドライトECUカバー 展示パネル:xEVへの搭載部品実績と取組み

 

CFRTP製スピーカーカバー

  このほか、炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP)にインジウムを蒸着したスピーカーカバーも注目される。

 

積水化成品ヤマキュウ:CFRP複合発泡体「ST-LAYER」

  独自に開発したCFRPと発泡成形体の複合材料で、CFRPの特性と発泡体の特性を併せ持つ新しい素材である。特長は以下のとおり。
1) 同じ強度の金属系材料と比較して軽量
2) CFRP単体と比較して強度が高く、強靭(高破壊エネルギー)
3) 発泡芯材の選択により、用途・スペックに合わせたカスタマイズが可能
4) 様々な機能(制振性、電磁波遮蔽、X線透過性など)の付与が可能

CFRP複合発泡体製トランクリッド ST-LAYER
CFRP複合発泡体製トランクリッド 展示パネル:CFRP複合発泡体「ST-LAYER」


導電性ポリマーを応用したタッチセンサー、液晶ポリマー(LCP)製ガラスアンテナなど

信越ポリマー:照光型静電容量式タッチデバイス

  透明電極に導電性ポリマーを応用した静電容量式タッチセンサーを展示。エラストマースペーサをタッチセンサーと組み合わせ、感圧機能を付与することが可能。特長は以下のとおり。

  • 透明電極を使用することによりも製品設計の自由度が増す。
  • 感圧機能を付与することで、誤検知防止や直感的な入力を実現できる。

照光型静電容量式タッチパネルデバイス 展示パネル
照光型静電容量式タッチデバイス(PETフィルム使用) 展示パネル:照光型静電容量式タッチデバイス

 

SABIC JAPAN:ポリカーボネート(PC) 製メーター用タッチパネル

PC製メーター用タッチパネル
PC製メーター用タッチパネル

  最近は自動車のメーターにタッチパネルが採用されることが多くなってきた。同社はポリカーボネート(PC)フィルムにハードコートを施し、擦傷性を改良してこの用途への展開を図っている。なお、三菱エンプラや帝人では同様の用途に表面硬度改良グレードで対応する動きがある。

  このほか、高耐熱PC系材料やポリエーテルイミドフィルム(PEI)フィルムなども展示していた。

 

JXTGエネルギー:液晶ポリマー(LCP) の低誘電率&低誘電正接グレード

  液晶ポリマー(LCP)の特長である高耐熱、高流動を保持しつつ、低誘電率&低誘電正接のグレード使用。一般のLCP、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板と比較し、高速データ通信に伴う信号ロスを低減することが可能。ミリ波レーダーや高速伝送コネクタ、アンテナなど低誘電特性を求められる部品に最適である。

低誘電率&低誘電正接グレードを使用したコネクタ 展示パネル
液晶ポリマー(LCP)の低誘電率&低誘電正接グレードを使用したコネクタ 展示パネル:液晶ポリマー「ザイダー(XYDAR)」
射出成形用「低誘電率&低誘電正接」グレード

 

クラレ:液晶ポリマー(LCP)フィルム

  高周波特性に優れた液晶ポリマー(LCP)フィルムと接着層を用いた、①薄型、②軽量、③折り曲げ可能な5G用の高性能ガラスアンテナを出展。ガラスに埋め込んだり、貼り付けたりすることができる。

LCPフィルム使用5Gガラスアンテナ 5G用ガラスアンテナ向けLCPフィルム
LCPフィルム使用5Gガラスアンテナ 展示パネル:5G用ガラスアンテナ向けLCPフィルム


高機能フィルム:反射防止、加飾など

ダイセル:車載向け反射防止フィルム

車載向け反射防止フィルム
展示パネル:車載向け反射防止フィルム
ポリエチレンテレフタレート(PET)ベース

  独自にクリアや非光沢の反射防止加工を施した車載向け反射防止フィルムを紹介。用途例として、センターインフォメーションディスプレイ、ヘッドアップディスプレイなどを挙げている。特徴は以下のとおり。

  • クリアタイプ:高い黒味、耐指紋性、ニュートラルな反射色相
  • 非光沢タイプ:ギラツキを抑制、耐指紋性、ニュートラルな反射色相

 

尾池工業:車載用高機能フィルム

  5種類の高機能フィルム製品を搭載した自動車内装の模型を展示。

  • 「エコモールド」ブラック:湿式めっきではできない色味を実現
  • 「エルジーneo」Extra Black:従来の光輝顔料にはない輝度を実現
  • サテン調 熱転写箔:独自設計により、湿式めっきの陰影を実現
  • ドライARフィルム:ドライコーティングでのARならでの映り込みの少なさ
  • エコモールド+成形タッチセンサー:加飾とタッチセンサーを同時に3D成形可能

高機能フィルム製品の搭載模型 車載用高機能フィルム
高機能フィルム製品の搭載模型 展示パネル:車載用高機能フィルム


異種材の接着・接合技術:プラスチックフィルム、接着剤、接合テープ、金属表面加工、超音波溶着など

  マルチマテリアル化に伴い注目されている接着・接合関連の展示を以下に紹介する。

 

三菱ケミカル:プラスチックフィルムと金属の接合材

  「アルセット(ALSET)」はプラスチックフィルムと金属を特殊接着法で強固に接着した複合材料。顧客の要求に合わせてフィルムと金属の組み合わせを選択できる。熱溶着用途では、アルセットフィルムと成形樹脂が同材質であれば、射出成形時に射出樹脂の熱でフィルムが溶け、型内で溶着し一体化ができる。

アルセット 展示パネル
「アルセット(ALSET)」成形品 展示パネル:プラスチックフィルムと金属の複合材「アルセット(ALSET)」


  このほか、バイオポリカーボネート(PC)、ポリエーテルイミドフィルム(PEI)、エポキシ樹脂フィルムなどを展示。バイオPCは、自動車では意匠性の優れた内外装部品向け、PEIフィルムはモーター絶縁フィルムとして使用されている。

 

アイセロ:接着性フィルムを使用したエンプラの接合

  基材に接着性の官能基を導入した接着性フィルムを使用した接合である。以前の展示会ではポリオレフィン系を基材としたPP、PA、金属などの異種材接着を紹介していた。今回は他の基材を使用し、PC、PPS、PET、ABS樹脂など、難接着素材の接着も可能となった。

  PP:ポリプロピレン
  PA:ポリアミド
  PC:ポリカーボネート
  PPS:ポリフェニレンサルファイド
  PET:ポリエチレンテレフタレート
  ABS樹脂:アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂

接着性フィルムを使用したエンプラの接合
接着性フィルムを使用したエンプラの接合 展示パネル:接着性フィルム「フィクセロン(FIXELON)」

 

千代田インテグレ:結晶性樹脂の接着、LCPフィルム

  瞬間接着剤と両面接合テープを使用して従来の接着剤では接合が困難であった結晶性樹脂の接着が可能となった。組み合わせは、ポリプロピレン(PP)同士、ポリエチレン(PE)同士、ポリアセタール(POM)同士、ポリアミド(PA)同士、金属orガラスと各種樹脂等である。自動車内装部品、家電部品に採用された。

  このほか、カーボンナノチューブ(CNT)と液晶ポリマー(LCP)の複合化フィルムおよび各種LCPフィルムの応用例なども注目される展示であった。

結晶性樹脂の接着
瞬間接着剤/両面テープによる結晶性樹脂の接着 LCPフィルム

 

DNP:粘接着フィルム「ラミボンドテープ」

異種材を接着出来る粘接着フィルム
異種材を接着出来る粘接着フィルム

  2枚のテープを貼るだけで異種材を簡単に強固に接着できるテープを紹介。硬化時に加熱不要で、接着厚みや接着面積管理が軽減できる。特長は以下のとおり。

  • 常温保管ができる。
  • 2枚のテープを合わせると硬化する。

  Al同士、 ABS樹脂同士、 PC同士などが接着可能。自動車ではCFRPと金属の接合、樹脂モールの躯体取付けなどに使用可能。

  Al:アルミニウム
  ABS樹脂:アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂
  PC:ポリカーボネート

 

イーテック:2液型アクリル系接着剤

  軽量・安価な素材として注目されるポリプロピレン(PP)に対し、特筆すべき接着性を有する接着剤である。特長は以下のとおり。

  • 難接着材料である PPに対し、プラズマ処理・プライマー処理など表面処理なしで高い接着力を実現。
  • PP以外の樹脂材料に対しても高い接着性を有し、「PP-塩ビ」「PP-ABS」など、異なる樹脂同士の接着が可能。

接着サンプル 2液型アクリル系接着剤
2液型アクリル系接着剤による接着サンプル 2液型アクリル系接着剤

 

睦月電機:異種材接合技術

  接着剤を使わないプラスチックと金属の接合技術を紹介。展示パネルの説明によると、表面処理により改質した金属部品の表面に、射出成形機から射出される溶融樹脂が接することで金属部品と樹脂が化学結合し強固に接合する。熱処理などの後工程は不要で、一般的なインサート成形法と同様の工法で金属と樹脂が瞬間的に接合する。接合された樹脂と金属の界面は化学結合しており、界面から気体や液体などの侵入・漏れがない。

異種材接合サンプル 接着剤を使わないプラスチックと金属の接合技術
異種材接合サンプル 接着剤を使わないプラスチックと金属の接合技術

 

中西金属工業:異種接合技術

異種材接合サンプル
異種材接合サンプル

  接合例は、Al+PP、Al+POM、Al+CFRP、SUS410+LCP、SUS304+POM等。以下の工程で行う異種材接合技術を紹介していた。

1) 金属表面加工:金属試験片に、金属粉末存在下でレーザーを照射し、PMS(隆起微細構造物を有する合金層)処理

2) 接合工程:金属(PMS処理品)と樹脂を用意し、超音波処理またはパルスヒート処理を行い接合

  Al:アルミニウム
  SUS:ステンレス
  PP:ポリプロピレン
  POM:ポリアセタール
  LCP:液晶ポリマー

 

東亞電化/GEO Nation:異種材接合技術TRI System

  同社サイトの説明によると、TRI Systemでは金属表面に湿式表面処理を行い、接合機構(化学的な結合)を発現させ、強固で均一な接着を実現する。これにより、金属と樹脂の接合技術で従来の接着剤による接合とは比べものにならない接合力、封止性を発揮する。接合可能な金属と樹脂は以下のとおり。
   金属:銅系、アルミニウム、その他
   樹脂:ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、その他

  適用例:ホンダのFCVのウルトラキャパシタ部品、LiB封口番封止部など

異種材接合技術 TRI Systemのプロセス
異種材接合技術 TRI Systemのプロセス

 

三光化成:超音波溶着

各種プラスチックの超音波溶着
各種プラスチックの超音波溶着

  ABS樹脂、PMMA、PPなどの汎用熱可塑性樹脂、PC、POM、PA、PBT等の汎用エンプラ、PPS、セルロースなど多くのプラスチックについて超音波溶着を行ったサンプルを展示していた。

  ABS樹脂:アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂
  PMMA:アクリル樹脂
  PP:ポリプロピレン
  PC:ポリカーボネート
  POM:ポリアセタール
  PA:ポリアミド
  PBT:ポリブチレンテレフタレート

 



プラスチック関連の分析、解析技術など

三井化学分析センター:パルスNMRによるCFRP硬化不良による剥離の解析

CFRPの硬化不良の解析
CFRPの硬化不良の解析

  CFRP硬化不良による剥離の解析をパルスNMRで行う技術を紹介。自動車に使用されるプラスチックの不良現象を各種の分析機器で解析し、原因を究明することで、以後のトラブルの回避に役立つことが多い。その意味でこのような分析を行う会社の協力は重要と思われる。

 

  高機能プラスチック展、高機能フィルム展、接着・接合EXPO中心に、自動車用途に展開可能な展示を紹介したが、それ以外の分野でも応用可能な製品が数多くあった。主なものを以下に列記する。

  • 宇部興産:ポリイミド(PI)成形品
  • ダイキン工業:フッ素樹脂複合ポリカーボネート(PC)
  • 日鉄ケミカル&マテリアル:CFRP(ピッチ系CF使用)
  • サンコロナ小田、TIPコンポジットなど:CFRTP関連製品
  • コーテック:PC、PPS、PEEK系材料
  • 日本ゼオン:シクロオレフィンポリマー系のホットメルト低圧成形品
  • ユニチカ、東洋紡、クラボウなど:高機能フィルム
  • ランテクニカルサービス:中間膜による常温接合(シリコーンウェハの接合)
  • JFEテクノリサーチ:セルロースナノファイバーの構造解析

 


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キーワード
ものづくり、プラスチック、樹脂成形、接着、接合、PEEK、CFRP、ギア、バルブ、オイルポンプ、トランクリッド、センサー、アンテナ、インストルメントパネル

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