自動車分野、エンジニアリング熱可塑性樹脂の性能向上を推進

多くの企業がショーで新製品を発表しました。例えば、JM Polymersはリサイクル射出成形用短繊維カーボンファイバー強化ポリアミド6/6のFiberX2ラインに3グレード追加。出典：Katie Okonski/SPE

Society of Plastics Engineers（SPE、米国コネチカット州ベセル）は、2019年5月7日、米国ミシガン州トロイで第14回自動車エンジニアリングプラスチックスカンファレンス（AutoEPCON）を開催しました。この1日イベントは、SPEのデトロイト地区TPO自動車エンジニアードポリオレフィンカンファレンス（Auto TPO）と自動車複合材カンファレンス&展示会（ACCE）の性能ギャップを埋めるものです。

AutoEPCON 2019の技術プログラムは、4つの基調講演と3つの並行セッションでの27の技術講演で構成されました。午前と午後の休憩中、325人の参加者が21の展示を訪れネットワーキングを行い、夜にはレセプションに出席しました。

興味深いことに、今年のカンファレンスでの持続的なテーマは、ポリアミド（PA）樹脂とカーボンファイバー強化熱可塑性樹脂（CFRTP）でした。

PA 6/6不足

ポリアミドが主要な焦点となったのは、グローバルなPA 6/6不足が一因です。PA 6/6はPA 6とともに自動車業界で広く使用されています（ネートおよび強化、内装、外装、エンジンルーム、パワートレイン用途）。供給ボトルネックが解消されるまで、OEMとサプライヤーは性能を犠牲にしない代替ポリマーやリサイクルPA 6/6などの他の選択肢を模索しています。したがって、多くの出展者がディスプレイでPA 6/6代替品をアピールし、多くの講演者がバージンとリサイクルのオプションを説明したことは驚きではありません。実際、基調講演「ナイロンとポリカーボネート：如何にしてここに至ったか、そしてこれから」で、IHS Markit（米国テキサス州ヒューストン）グローバルディレクターエンジニアリングポリマーのBrendan Dooley氏が、この事態を招いた不幸な出来事の連鎖について語りました。

「このセグメントは相応以上の課題を抱えてきました」とDooley氏は説明します。「まず、2015年に中国の新しいアジポニトリル工場で壊滅的な火災が発生し、PA 6/6製造に必要なモノマーの世界供給の18%が失われました。その工場は再建されていません。さらに、異常な暑さ、寒さ、ハリケーン、公益事業故障、火災、労働争議による混乱で供給が影響を受けました。さらに今年後半には、フランスのアジポニトリル工場がメンテナンスとアップグレードで閉鎖されます。最終的に拡張で世界のアジポニトリル生産能力は向上しますが、短期的には供給がさらに逼迫します。」Dooley氏は、PA 6/6供給が2020年から緩和し始め、2022年までにはPA 6と価格均衡に戻ると予測しています。

カーボンファイバーのアップグレード

カーボンファイバーも大きなトピックでしたが、理由は異なります。昨年は数人の講演者が言及し、わずかな出展者がCFRTPを強調したのみでしたが、今年は少なくとも6つのセッションで議論され、General Motors Co.（米国ミシガン州デトロイト）のアディティブデザイン・製造ディレクターKevin Quinn氏の基調講演「エンジニアリングプラスチックスと積層造形」でも取り上げられました。さらに、複数の企業がショーで新しいカーボンファイバー強化PA（CF/PA）材料を発表しました。

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.が第14回SPE AutoEPCONで新しい40wt% CF/PPAコンパウンドKyronMax ES 4240（グラフ上の金色バー）を発表。出典：Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

これらの中には、JM Polymers（米国イリノイ州シカゴ）があり、昨年リサイクル射出成形グレードの短繊維CF/PA 6/6のFiberX2ラインを発売。繊維は航空宇宙プリプレグから回収、樹脂はスポーツ用品からリサイクル。初期提供は20と40wt%強化の2グレードでしたが、今年は3つの新グレードで戻ってきました。2つは10と30wt%ファイバー、もう1つはリサイクルカーボンとバージンガラスファイバーのハイブリッドです。

標準PA 6/6短繊維CF（左のバー対）、長繊維CF（中央のバー対）vs. Mitsubishiの新KyronMax 2330（右のバー対）の8週間水飽和試験前後の曲げ弾性率値。出典：Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

また、Mitsubishi Chemical Holdings Group（MCHC）の新設事業部門Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.（MCAM）も新CF/PAグレードを発表。このビジネスは、MCHCが買収した2社を統合：Quadrant AG（スイス・レンツブルク）— ガラスマット熱可塑性複合材と熱可塑性形材を製造 — とPiper Plastics Inc.（米国アリゾナ州チャンドラー）— 射出成形業者からコンパウンダーに転身し、短繊維カーボン（6mm/24Kトウ）熱可塑性樹脂KyronMaxを製造。利用可能なマトリックスはPA 6/6とポリフタルアミド（PPA）から高耐熱ポリエーテルイミド（PEI）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリアリルエーテルケトン（PAEK）まで多岐にわたります。独自のサイジングケミストリー、プレス改良、優れた加工の組み合わせにより、これらのコンパウンドは短繊維ガラス/短繊維ガラス・ミネラル熱可塑性樹脂や長繊維熱可塑性樹脂（LFT）だけでなく、金属までも置き換えられると報告されています。

標準PA 6/6短繊維CF（左のバー対）、長繊維CF（中央のバー対）vs. Mitsubishiの新KyronMax 2330（右のバー対）の8週間水飽和試験前後の引張強度値。出典：Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

「より良い流動性とファイバー相互作用により、KyronMaxで成形された部品は内部応力が低く、ファイバー配向も少なく、シンクとワーページが少なく、ウェルドラインが強く、厚肉・薄肉問わず寸法精度が高い」と、MCAM熱可塑性カーボン複合材キーコントマネージャーAlex Wojtysiak氏。「これらの技術が組み合わさり、世界初の短繊維カーボン射出成形構造用コンパウンドとして、引張強度60,000 psi（414 MPa）の壁を突破するグレードを導入できました。」AutoEPCONで発表されたその新グレード、KyronMax ES 4240は40wt%短繊維カーボンPPAです。

MCAMはまた、CF/PA 6/6の機械的性能を持ちながら、吸湿性が低く耐薬品性に優れた2300 Sシリーズラインも発表。マトリックスはポリアミドと説明されますが、PA 6/6でもPPAでもありません。

ショーでデビューした3つ目の製品は、MCAMが自動車エンジンルーム用途向けに特別に開発した、より高耐熱のCF/PPAグレードで、ガラス転移温度と連続使用温度の両方がPEEK並みの値です。

Wojtysiak氏によれば、Piperは単独で自動車業界をターゲットにするリソースが不足していたが、今やMitsubishiの一員となり、このセグメント向けに特定グレードを処方し、人員を配置してカバーしています。

AutoEPCONは2020年4月20日、米国ミシガン州トロイのDetroit Marriott Troyで再び開催されます。