人とくるまのテクノロジー展 2011:樹脂材料技術

人とくるまのテクノロジー展2011とN-PLUS2011に見る樹脂材料の新製品・新技術

2011/06/24

要 約

5月18日(水)~20日(金)に、横浜で人とくるまのテクノロジー展2011(自動車技術会主催、パシフィコ横浜で開催、参加者数 52,308名)、東京でN-PLUS(プラスチック工業技術研究会主催、東京ビッグサイトで開催 プラスチック複合展、軽量化・高強度化技術展他の計6展共催、参加者数 20,017名)が同時に開催された。

樹脂メーカーの展示を主体に取材し、樹脂材料に関する新しい動きについてまとめた。全般的に見て、「軽量化」「環境・エコ」に関する提案が多く、他には「電池関連」「熱コントロール(制御)」などに関する提案もあった。

人とくるまのテクノロジー展2011の樹脂技術で注目すべき企業

企業名軽量化環境(バイオプラスチック)
旭化成 変性PPE発泡ビーズ(開発品)
難燃変性PPE樹脂(ザイロン)
新規高融点ポリアミド
植物由来樹脂低吸水ポリアミド610
住友化学 有機長繊維強化ポリプロピレン(PP) CO2ポリマー(新規)
住友ベークライト 高強度フェノール樹脂  
ダイセル化学工業グループ 長繊維強化樹脂 (プラストロン)
・長繊維強化樹脂
・熱可塑性CFRP
・UDテープ
複合材料用コア材(ロハセル)
バイオナイロン
天然繊維強化樹脂(セルブレン)
DSM Japan   天然植物由来ポリアミドPA410
(Diablo grade)
デュポングループ   100%バイオ素材“Bio-PDOTM製品
バイオベースプラスチック:
東レ 熱可塑炭素繊維複合材料
(熱可塑CFRP)
 
三井化学グループ 新規ポリオレフィン (ノティオSN) 植物由来ポリウレタン(エコニコール)
長/短繊維ガラスファイバー強化ポリプロピレン(モストロンーL)  
カーブンファイバーSMC  
三菱ケミカルホールディングス ガラス長繊維強化PP材料(ファンクスター) カーボンニュートラル材料
ガラス長繊維強化熱可塑性複合シートGMT、GMTex、  
炭素繊維とその複合材  
次世代内装用ソフト材  
リケンテクノス 熱可塑性エラストマー  

N-PLUS2011(プラスチック複合展、軽量化・高強度化技術展他)の樹脂技術で注目すべき企業

企業名軽量化環境(バイオプラスチック)
クレハ ポリグリコール酸(KUREDUX)  
東洋紡   機能性バイマスポリアミド樹脂(バイロアミド)
日本ゼオン シクロオレフィンポリマー(ゼオノア)  


人とくるまのテクノロジー展2011に見る樹脂材料の新製品・新技術

旭化成

変性PPE樹脂、ポリアミド樹脂、その他エンプラ関連の展示があった。

変性PPE発泡ビーズ「サンフォースTM」(開発製品) 【軽量化】

変性PPEをベースに、独自技術により開発した発泡ビーズで、発泡体が持つ軽量性、断熱性に加えて、従来では得られなかった難燃性(V-0)、耐熱性(90℃)向上を実現。新たな製品で新たな市場の創造が期待できる。電気自動車やハイブリッド自動車のバッテリー用断熱カバー、インパネ基材、ドアパネル基材、等への用途に期待される。

サンフォースの特長と成形

変性PPE発泡ビーズ「サンフォースTM」の用途提案

難燃変性PPE樹脂 ザイロンTM 【軽量化】

PPEとPPとの組合せで得られた材料との事で、低比重、耐熱性、耐薬品性(酸・アルカリ、電解液)に優れ、車載用電池ホルダーに適合する材料と言う。今後HEV、EV時代に活躍できそうな材料と言える。

車載用電池ホルダーに使用された難燃変性PPE樹脂「ザイロンTM」

新規高融点ポリアミド樹脂 【環境】

脂肪族系ポリアミドであるが、組成は開示していない。ポリアミド(PA)66の長所である流動性・靭性・耐侯性等を保持して高耐熱・高融点化を実現。既存の芳香族PAよりも更に高い耐熱性を持っているという。

新規高融点ポリアミド樹脂の温度特性

住友化学

「Ecoだけどエコノミーな社会を化学の力で」とうたって、バイオに関わる展示が多かった。

バイオベース半硬質ウレタンフォーム、CO2ポリマー、有機長繊維強化ポリプロピレンなどの展示があった。

有機長繊維強化PP 【軽量化】

耐衝撃性に優れた有機長繊維強化ポリプロピレン(PP)樹脂を開発した。ポリエチレンナフタレート繊維をPPに分散させることで、耐衝撃性と軽さを実現している。長さ10mmの繊維が分散されており、成形品外観は和紙のような質感を持つと言う。

耐衝撃性は、ガラス長繊維強化PPに比べて約3倍強く、比重は約25%軽い。PPは従来バンパー材やインパネ材などに採用されているが、さらに新たな用途開拓が期待される。

有機長繊維強化PPの特徴

CO2ポリマー 【環境】

二酸化炭素(CO2)を、バイオプロセスを経由せずに直接原料として樹脂材料としたもの。CO2ポリマーの原料の50%はCO2が占めると言う。ポリエチレンやポリプロピレン代替素材になるとしている。ポリオレフィン樹脂との配合なども考えられるという。

CO2ポリマーの特徴

住友ベークライト

フェノール樹脂など熱硬化性樹脂を中心とした展示であった。フェノール樹脂は熱可塑性樹脂では得られない高温機械特性を持つことから高温環境など温度使用条件の厳しい用途に使われることが多い。

住友ベークライトの自動車用機能プラスチック製品(用途別)

高強度フェノール樹脂 【軽量化】

高温・高強度が要求されるプーリー類では未だ金属が使われている部品も多いが、これらを樹脂化する事で大幅軽量化が実現できると提案している。個々の部品で47%~70%の軽量化が可能で、1台当たり3kgの軽量化も可能と提案している。

高強度フェノール樹脂による軽量化の提案

ダイセル化学工業グループ

ダイセルポリマー

ダイセルポリマーの取扱商品と用途例

長繊維強化熱可塑性樹脂:プラストロン 【軽量化】

長い繊維を含有させた機能性プラスチックで、一番の特徴は、耐衝撃性と剛性が同時に得られる点。繊維強化(熱硬化性)プラスチック(FRP)代替を、量産性に優れる射出成形での生産での可能性が広がる。幅広い樹脂と多様な繊維を組合せて品揃えし、用途応じて選択が可能と提案している。

表 樹脂と繊維のラインアップ

樹脂

ガラス繊維

カーボン繊維

ステンレス繊維

アラミド繊維

PP

PP-GF30~GF60

PP-CF20,CF40

PP-SF

PP-AF

PA6

PA6-FG30~GF60

PA6-CF40,CF40

PA6-SF

PA6-AF

PA66

PA66-FG30~GF60

PA66-CF40,CF40

PA66-SF

PA66-AF

PA12

PA12-GF50~CF60

PA12-CF40

PA12-SF

PA12-AF

芳香族PA

PAX-GF50~CF60

PAX-CF30,CF40

 

 

PPS

PPS-GF50

PPS-CF40

 

 

主な応用部品は下記の通り:

  • フロントエンドモジュール/PP-CF
  • ドアモジュール/PP-GF
  • バンパーブラケット/PP-GF
  • インサイドハンドルレバー/PP-GF
  • ドアミラーハウジング/PP-GF

プラストロンPP/GF30%材料でのバンパーコーナーブラケットでは11%の軽量化とコストダウンの効果を上げている。

バンパーコーナーブラケットのサンプル展示

熱可塑性CFRP(プラストロンCF) 【軽量化】

射出成形ができる熱可塑性炭素繊維コンポジット素材。高価な炭素繊維のコストパーフォーマンスを極大化できる素材としている。活用例として:フロントエンドモジュール(写真)を紹介している

プラストロンCFの特徴

プラストロンUDテープ 【軽量化】

連続したカーボン繊維を用いた熱可塑性樹脂テープをインサート成形することで、繊維補強効果を最大限に活用できると提案している。剛直性を、より一層金属に近づけることが可能となり、金属の代替が進むことが期待できる。

プラストロンUDテープの特徴

天然繊維強化樹脂:セルブレン【環境】

天然繊維(セルロース)繊維で強化したポリプロピレン(PP)樹脂。従来のガラス強化PP樹脂の代替が可能。高純度セルロースを均一に分散させることで外観が良く、燃焼処理した際に残渣が発生しない特徴を持っている。内装材部品に表皮レスで使用可能とうたっている。

天然繊維(セルロース)強化樹脂の特徴と用途

ダイセル・エボニック

PEEK、PA12主体の会社であるが、耐熱バイオナイロン、複合材料コア材(ポリメタクリルイミド硬質発泡体:ロハセルの展示があった。

バイオナイロンシリーズ 【環境】

従来のバイオナイロンシリーズ:ポリアミド610、ポリアミド1010に加えて、新たに高耐熱ポリアミド樹脂10T:ベスタミドHTplusM3000の紹介があった。高い寸法安定性、高耐熱性(荷重たわみ温度:280℃)を持つ。植物由来の含有量は40%以上と言う。

複合材料コア材:ロハセル 【軽量化】

ロハセルは、ポリメタクリルイミド(PMI)の硬質発泡材で複合材料(サンドイッチ構造)のコア材でとして使用され、軽量化および高剛性の特徴を生かして既に欧州ではハッチバック、ルーフ、ボンネットなどの採用実績がある(60%から80%の軽量化を実現)。

 

ロハセルの特徴と採用実例

バイオナイロンシリーズの特徴

 

ポリプラスチック

「ニーズを追求しお客様にソリューションを提供します」とうたって、自動車用途に実績の多いエンプラを主体に展示があった。特に耐トラッキング性に優れたハロゲンフリーPBT難燃樹脂(写真左)、ヒートショック性に優れたPPS樹脂 (写真右)等の紹介があった。

いずれもHEV、EV車での高電圧のかかるコネクター、インシュレーターなどに適合する材料と言う。


ハロゲンフリーPBT難燃樹脂の特徴


PPS樹脂の特徴

DSM Japan

オランダの化学メーカーであるDSMは、PA46が主力製品であるが、このたび新ポリマーとして、DSM独自のC4アミンを生かした新ポリマーとして、半芳香族ポリアミドFortii (PA4T)と天然植物由来ポリマーEcoPaxx (PA410) の紹介があった。

ポリアミド4T (Stanyl Fortii) 【環境】

融点:325℃、ガラス転移点:125℃、と高耐熱性を持っている。

ポリアミド樹脂 410(EcoPaXX) 【環境】

カーボンニュートラルであり、耐塩化カルシウム性に優れる特徴を持つ天然植物由来ポリマー。足回りの自動車部品、例えばオイルパン(写真)のような用途例を展示していた。自動車分野での用途開発は、今後が注目される。

ポリアミド樹脂 410(EcoPaXX)製のオイルパンのサンプル展示

講演会の中では、ポリアミド樹脂の高耐熱老化グレードとして、Diablo Gradeの紹介があった。200℃以上の長期耐熱老化性を持つ処方で、高温下での熱老化で、成形品表面に被膜を作って酸化を表面で抑え、劣化の内部浸透を防止すると言う。厳しい環境条件下で使用する際の新しい注目すべき材料と言える。

同社の持つどのタイプのポリアミド樹脂にも適用できる処方と言われている。

デュポングループ

多くの魅力ある製品を展示していた。中でも注目されるのは、デュポンがバイオテクノロジーに注力している展示である。「バイオベース素材への転換などに貢献する新しい製品・技術を提案する持続可能な社会実現するデュポン製品」とうたっている。

バイオ素材Bio-PDO製品 【環境】

独自に開発した発酵プロセスにより生産される100%バイオベース素材Bio-PDO(1,3-プロパンジオール)を基幹物質として、不凍液、融雪剤、さらにBio-PDOを利用してポリウレタンやポリマー原料にも広く展開し、持続可能な社会を実現すると提案している。

石油に代わる原料として、競争力のあるコストと安定供給が実現できるとしている。

  • ソロナポリマー:Bio-PDOとテレフタル酸を重合してバイオプラスチック(PTT)が得られる。これは繊維、カーペットなどに使われる。エンプラに仕上げて「ソロナEP」となる。
  • Bio-PDO(1,3-プロパンジオール)を重合して、ポリエーテルポリオールとした「Celenol(R)」
  • ポリウレタン、ポリエステルポリオール合成原料
  • 不飽和ポリエステル:アルキッド合成原料

バイオ素材Bio-PDO製品の特徴

バイオベースプラスチック 【環境】
  • バイオベースポエステル樹脂:ソロナEP(PTTを母体としたポリエステル樹脂)
  • バイオベースナイロン樹脂: ザイテルRS (ポリアミド610、ポリアミド1010)
  • バイオベースポリエステルエラストマ: ハイトレルRS(ポリエーテルポリオールとしてCelenolを使用したポリエステルエラストマー)

バイオベースプラスチックの特徴

東レ

東レの持つ豊富な自動車材料で製造された自動車部品をコセプトカーに搭載して紹介していた。樹脂材料としてはポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、PBT樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、ABS樹脂、TPEEポリエステルエラストマー、などが多かった。

今回の展示では、熱可塑性炭素繊維強化樹脂(CFRP)の利用を推し進めたいとする提案が目に付いた。

熱可塑性CFRPの自動車への応用例

各種の熱可塑性CFRPの特性比較

東レの得意とする炭素繊維を有効に利用して、多様な使い方で、軽量化に貢献できると提案している。ベースのマトリックス樹脂は、ポリプロピレン(PP)、PA樹脂、PBT樹脂など、多様な展開を考えると言う。特に比重の小さいPP樹脂との組合せでの軽量化を提案していた。

表 熱可塑性CFRPの自動車用途への提案

基材成形法特徴適用候補部品(案)
CF長繊維ペレット 射出成形
複雑形状
高生産性
軽量化
ラジエーターコアサポート
内装パネル
電装部品ケース
スタンパブル基材
プレス成形
等方性物性、
高賦形性
軽量化
エンジンカバー
デフーザー
リアフロアパン
シート部品
一方向連続基材
プレス成形 高剛性、高強度、
耐衝撃性
軽量化
フロアパネル
ドアフレーム
ボンネットフード
トランクリッド

三井化学グループ

三井化学グループは、以下のような多くの自動車材料を供給している。用途例を併せて記載する

  • 変性芳香族ポリアミド(PA6T):コネクター
  • 超高分子量ポリエチレン(PE):Liイオン電池セパレーター
  • オレフィン系熱可塑性エラストマー:インパネ表皮
  • 植物由来ポリウレタン低密度クラス:シートクッション
  • ガラス(長・短)繊維強化ポリプロピレン(PP):バックドア
  • 低密度クラスA-SMC(不飽和ポリエステル樹脂):アウターパネル
  • カーボンファイバーSMC:フロントエンドパネル
  • 新規ポリオレフィン・ノティオSN:用途開発中

三井化学グループの自動車用樹脂材料

新規ポリオレフィン「ノティオ®SN」 【軽量化】

結晶と非晶がナノオーダーで構造制御されており、下記の特性に強みがある。

  • 耐熱性
  • ゴム弾性
  • 透明性

カレンダー加工が可能で、ポリ塩化ビニル(PVC)やポリウレタン(PU)の代替が可能としている。比重が軽い特性を生かして軽量化や、環境負荷低減が出来ると提案している。自動車用部品としての利用は今後に期待される。

新規ポリオレフィン「ノティオ®SN」の特徴

長繊維ガラスファイバー強化ポリプロピレン樹脂 (モストロンーL) 【軽量化】

長繊維強化により、短繊維強化と比較して剛性・強度と衝撃のバランスが取れた優れた材料になっている。小型部品では既に実績があるが、より大型部品のバックドアへの提案が展示されていた。20%の軽量化が可能となる。

長繊維ガラスファイバー強化ポリプロピレン樹脂 (モストロンーL)のサンプル展示(左)と特徴(右)

三菱ケミカルホールディングス

三菱ケミカルホールディングスが保有する「軽量化・電池材料・太陽電池・熱マネジメントの技術の協奏でKAITEKI(快適)な未来(環境負荷削減)を達成できる」と提案し、幅広い展示があった。

三菱ケミカルホールディングスの「KAITEKI」提案

提案された樹脂材料と特徴、用途(提案を含む)を一覧表(下表)にまとめた。

材料特徴提案用途
ガラス繊維強化ポリプロピレン材料(ファンクスター) 2.3kg/台の軽量化が可能 ドアモジュール(写真)
連続ガラス繊維マットで強化した熱可塑性複合シート(GMT、GMTex) 30%~40%の軽量化 フロントエンドパネル(写真)
炭素繊維と複合材料 比重は鉄の1/4、強度は鉄の10倍。樹脂と組み合わせた複合材料として、軽量化と高強度を併せ持つ。 幅広い用途に展開。
カーボンニュートラル材料   フロアマットなど(写真)
次世代内装ソフト材 発泡技術により、断熱・静音性・衝撃吸収性能を向上 床材、ドアアッパートリムなど(写真)
高発泡/内装用向け特殊有機繊維強化ポリプロピレン 軽量化、衝撃性能・耐傷つき性能 ドアトリム

ガラス長繊維強化ポリプロピレン材料(ファンクスター)のサンプル展示(左)と特徴(右)

ガラス長繊維強化熱可塑性複合シートを利用したフロントエンドパネルの提案


次世代内装用ソフト材料

カーボンニュートラル材料を用いたフロアマット

リケンテクノス

熱可塑性エラストマーを中心に幅広い品揃えと用途実績を紹介や、ゴム代替シール機能材料=オール樹脂化の提案があった。

ゴム代替シール機能材料では、従来は金属芯材/加硫ゴムの組合せ部品(例えばドアトリム)を、ポリプロピレン樹脂/熱可塑性エラストマー(アクティマーG柔軟グレード)の組合せに代替できると提案している。従来の特性を満足し、且つ20%~45%の軽量化が可能としている。

ゴム代替シール機能材料=オール樹脂化の提案

リケンテクノスのエラストマー製品



N-PLUS2011に見る樹脂材料の新製品・新技術

クレハ

ポリグリコール酸(PGA)Kuredux 【軽量化】

PGAは酸素などガスに対して優れたバリヤー性能を有している。飲料や食品の包装用のバリヤー材として注目されており、PETボトル用途では、ボトルの軽量化としても注目されている。

一方、機械特性としても高強度・高靭性を持つ優れたポリエステル樹脂である。その曲げ強さは、自動車用材料として実績の多いポリアミド樹脂の2倍、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂の1.5倍と言う。生分解性もあり、この特性を生かした展開は興味深い。

ポリグリコール酸(PGA)Kureduxの強度特性

東洋紡

機能性バイオマスポリアミド「バイロアミド」 【環境】

非可食性植物原料を使用した機能性高融点ポリアミド樹脂。ポリアミド中最高レベルの低吸水とし、SMTコネクター、LEDリフレクター用としているが、自動車部品への応用も提案している。

機能性高融点ポリアミド樹脂「バイロアミド」の特徴

日本ゼオン

ゼオノア 【軽量化】

日本ゼオンの独自の技術で出来たシクロオレフィンポリマー。高透明性、低比重、など優れた特性を生かして導光板やディスクなどの光学部品などに使われるが、低比重(比重:1.01)により軽量化が図れるなど、今後は自動車部品用途にも展開が期待される。

ゼオノア製ヘッドライトカバーのサンプル例


(執筆者)今中 弘(技術士 H・I・テクノリサーチ)

                     <自動車産業ポータル、マークラインズ>