C1-01 環境試験・診断・トレーサー技術の確立と産業応用のためのデジタル解析基盤の構築

共同機関

三井化学株式会社

研究開発概要

一般消費財由来の再生ポリプロピレン（PP）の自動車部品への適用に資することを目的として、再生材の物性把握、適用可能部品領域の整理及び材料設計・評価技術の構築に関する研究開発を実施した。具体的には、各種再生PPについて樹脂物性及び射出成形物性の評価を行い、自工会目標値との比較を通じて部品適用性の検討を進めるとともに、再生材を25％配合したコンパウンド処方の試作及び評価を実施した。

また、PP複合材を対象として、熱老化、耐光・耐候及び疲労試験後の機械特性変化を解析し、再生材及び複合材の長期耐久性把握を行った。さらに、SEM、動的粘弾性、AFM、STEM-EELS、AFM-IR、固体NMR等を活用し、ガラス繊維及びフィラーと樹脂との界面相互作用を評価する技術の開発を進め、物性低下要因の解明を図った。

これらの検討を通じ、三井化学、プライムポリマー及び三井化学分析センターの連携の下、再生PPの自動車用途展開に必要な材料設計・評価基盤の構築を推進した。

進捗・成果

再生PPの自動車用途展開に向け、材料評価、処方検討、耐久性解析及び界面評価技術開発を進め、部品適用に向けた技術課題及び有望条件の整理を行った。具体的には、一般消費財由来の各種PPについて樹脂物性及び成形物性を整理し、回収材の種類ごとに適用可能な自動車部品領域を体系化した。その結果、再生材を25％配合したコンパウンドにおいて、複合強化PP〔2〕相当の目標値を満たし得る事例を確認し、一部部品への適用可能性が示された。一方、複合強化PP〔1〕相当においては、低温衝撃性や引張特性等に未達項目が残存することが明らかとなり、今後の処方改善課題を整理した。

PP複合材の熱老化、耐光・耐候及び疲労試験を通じ、短繊維系では物性変化が比較的小さい一方、長繊維系及びタルク系では熱老化に伴う特性低下や界面強度低下の影響が大きいことを把握した。さらに、SEM観察、動的粘弾性、AFM、STEM-EELS、AFM-IR、固体NMR等の分析により、繊維及びフィラーと樹脂との界面相互作用を評価する解析基盤を整備し、長繊維強化材における界面相互作用低下が物性低下に関与することを示唆する知見を得た。加えて、再生材においては、耐光性400時間と耐候性2000時間の物性低下率に相関が確認され、耐光試験による一次評価の可能性が示された。以上により、次年度以降の添加剤効果検証及び適用拡大に向けた研究基盤を構築した。

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