旭化成、バッテリー部品の樹脂化と独自ＣＮＦ開発にも乗り出す

旭化成は車室空間のコンセプトモック「AKXY POD」〔写真18〕を展示した。同社が考える搭乗者にとって快適・安全・安心な未来の車室空間を様々な繊維製品や樹脂製品、センサを用いて具現化した。同社は2017年からコンセプトカー「AKXY」を制作し国内外の展示会で披露してきたが、2018年に米国の自動車内装材メーカー、Sage社を買収し、そのデザイン力を融合し車室空間の総合的デザインやソリューションを目指す。また素材としては植物繊維由来の新素材「セルロースナノファイバー（CNF）」の自動車部材適用も検討しており、独自のCNFを用いた強化樹脂の開発に乗り出している。

展示品をみるとEVのリチウムイオンバッテリー周辺部品材料として開発したのが変性ポニフェニレンエーテル樹脂（PPE）を主原料とした発砲ビーズ「サンフォース」〔写真19〕。難燃性、高温剛性、断熱性のほか非常に軽く、設計自由度・寸法精度も優れるといった複合的な特徴を持つ。バッテリーの断熱材やスぺーサー等の軽量化に使用することでEV航続距離の伸長を実現可能としている。

旭化成が「現行の鉄製品と比べ64％の軽量化ができる」と期待するのが開発中の「高強度、高剛性連続ガラス繊維強化ポリアミド樹脂」〔写真20〕。射出用樹脂や発泡材料、炭素繊維強化樹脂等との複合化により複雑形状構造部品や断熱構造部品、高剛性部品への活用が可能としている。ポリアミド66繊維（PA66）とガラス繊維（GF）を用いた織物を基材とした高強度開発材料で、プレス成形やハイブリッド（プレス＋射出複合）成形する。物性は短繊維射出成形品に比べ引張強度、曲げ強度は倍以上でそれぞれ580MPa、800MPa、曲げ弾性率も倍の26GPa、さらに衝撃物性も非常に高い。現在は製品化に必要な強度解析技術等を開発中だ。

今回の展示でも軽量化への最右翼としてアルミ製や鉄製から樹脂成形品への材料置換品を展示。開発品として出品した縦方向エンジン向け「ギアボックスアダプター」〔写真21〕はアルミ製に比べコスト、強度・耐久性は同等で55％の軽量化を実現したものだ。全長235×幅120×高さ75mmでアルミ製だと818gだが、ポリアミド製だと372gになる。

またホットスタンピング材からの代替を目指して開発したのはダイナファイバー製の「エンジンマウント」〔写真22〕になる。全長247×幅177×高さ77mmでスタンピング材だと1600gだが、ダイナファイバー製は1107gで35％の軽量化が可能だ。ただコストは強度・耐久性を同等の設計とするため１、2割増とみる。マウント以外の用途としてタイバー、ブラケットも挙げる。

トヨタ車体、量産車での採用進む植物繊維由来の射出材料

トヨタ車体は木材、植物繊維由来の射出材料を使用した製品〔写真23〕を出品した。これら製品は同社の新規事業開発部植物材料開発室が窓口となる。今回のブースで紹介したのは射出材料として熱可塑性樹脂（PP・ポリプロピレン）にスギ間伐材を補強繊維として利用した「TABWD（タブウッド）」になる。採用実績も上昇中の材料だ。もう一つは鉄の5分の1の重さで５倍の強度を持つ植物繊維由来の新素材「セルロースナノファイバー（CNF）」で、剛性・耐熱性を活かした機能部品への採用を狙う有望材料だ。

トヨタ車への採用実績が徐々に拡大している「TABWD（タブウッド）」〔写真24、25〕は2019年2月からはトヨタの海外向け新型ハイエースの｢バッテリーキャリア｣として採用された。軽量で高耐熱・高剛性なうえ環境にも配慮した射出材料として登場。通常の自動車用樹脂部品は熱可塑性樹脂の強度や耐熱性を高めるためにガラス繊維や鉱物の粉を添加しているが、同社はこの添加物をスギ間伐材の繊維に置き換えることに成功。ガラスより軽い間伐材の粉を使うため従来の射出材料に比べ1～2割の軽量化が見込める。

これまでの実績〔写真26〕はフォグランプブラケットとして2012年にトヨタのヴォクシー/ノアに採用され、既存の射出材料に比べ部品1個当たり20％軽量化を実現。その後2015年1月からはランドクルーザーをはじめ3車種に採用が拡大した。強度や耐熱性といった特性に加え、難燃性を付与させ高温になるエンジン周辺部品への採用も拡大し、ワイヤーハーネスカバーは2015年2月からアルファード/ヴェルファイアHVに、2017年3月からレクサスLCにも採用された。既存の射出材料に比べると10％の軽量化を実現した。