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プラ新素材の研究本格化 茨城県繊維高分子研究所 軽量・高強度 航空機や車に

炭素繊維強化樹脂を加熱して溶かし、奥の金型で試験片を作る=結城市鹿窪
炭素繊維強化樹脂を加熱して溶かし、奥の金型で試験片を作る=結城市鹿窪


茨城県産業技術イノベーションセンター繊維高分子研究所(同県結城市)は航空機や自動車部品の軽量化や省エネにつながるプラスチック新素材の研究を始めた。炭素繊維を使うことで金属に比べ軽くて高強度を実現。溶かした樹脂を金型で成形する技術の研究も進め、大量生産を視野に入れる。カーボンニュートラル社会を見据えた新素材として、実用化を目指す。

研究は本年度から5年計画で、事業費用は年750万円を見込む。

研究中の素材は「熱可塑性炭素繊維強化プラスチック(CFRTP)」。熱を加えると軟らかくなり、冷やすと固まる「熱可塑性樹脂」に炭素繊維を混ぜることで、強度が高まる特性を持つ。

炭素繊維強化プラスチックはこれまで、熱を加えると固まる「熱硬化性樹脂」を母材に使用。航空機の機体や高級車の車体に使われてきた。アルミに比べ軽量化し、省エネ効果が期待されるものの、加工の工程が長くコストがかかるため、大量生産に向かないという課題があった。

一方、CFRTPは軽くて高強度で、加工しやすくリサイクルが可能だ。研究では樹脂を溶かして金型で成形する「射出成形」と呼ばれる技法を合わせて探る。溶かした樹脂を直接成形できるため、生産性の高さと低コストが利点。自動車部品などの需要増が見込まれるという。

同研究所では、炭素繊維の含有量など条件を変えて実験を実施。成形条件で繊維をコントロールできる範囲を探り、CFRTPの実用化に向けて、品質の安定を目指す。

県西地域は国内有数のプラスチック業界の工場などが集まり、製造品出荷額は全国2位。県の産業振興に大きく貢献する。一方、環境問題解決やCO2削減につながる脱プラスチックの流れの中で淘汰(とうた)される傾向にあり、巻き返しへ向けた対策が急務だ。射出成形技術で生産を行う企業は多く、付加価値の高いCFRTPにも適応しやすいとみられる。

カーボンニュートラルの実現に向け、エネルギー削減効果の高い軽量化技術は注目される。同センター主任研究員の早乙女秀丸さん(39)は「業界に役立つ研究成果を出し、企業に技術を活用してもらいたい」と展望を話した。



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