C1-04 再生材の自動車部品への適用に向けた品質評価及び自動車部品開発
研究開発責任者
柘植 元基（トヨタ紡織株式会社）
研究開発概要
喫緊の課題であるELV規則案※への対応として、本SIP参画機関が製造する高品質な再生材を用いた自動車部品を開発する。安全性・信頼性が求められる自動車部品への再生材適用は、非常に難易度が高く、本研究開発で解決策を示すことで、我が国のプラスチックのサーキュラーエコノミーのビジネスモデルを提示し、産業競争力の強化に貢献する。
※ End-of-Life Vehicles規則案：使用済み自動車の廃棄やリサイクルに関するEUの規則
進捗・成果
本SIP参画機関のコンパウンダーに対し物性目標値（JAMAの示すPP[2]）を提示し、先ずは「速攻パターン」として原材料を選定しコンパウンダー独自で材料調整（コンパウンド)し得られた再生材の物性を提示頂きトヨタ紡織にて測定した物性を比較し、現段階での自動車部品「ドアトリムロアー」への適応に向けた課題を抽出し見極めを実施。次の段階である製品性能評価をするための成形試作を実施する材料を1種類選出した。選出した材料はPIR※1の再生材を25%添加したもので、物性目標値を満足し且つ製品性能に繋がる評価項目（におい、VOC（揮発性有機化合物）、耐光試験、ガラス霞性、燃焼性、高速面衝撃性)の目標値も全て満足している。
※1：Post Industrial Recycled 産業用プラスチックのリサイクル
成形試作では量産で使用しているバージン材と同じ成形条件にて成形を実施。本再生材は量産での成形条件とほぼ同じ条件にて連続成形する事が可能であった。着色は量産と同じ着色マスターバッチを使用したが量産品とほぼ同様の外観が得られた。（図1.参照)
図1．成形したドアトリムロアー
次に製品状態での性能評価を実施。実施評価項目は、ドアトリム単体衝撃試験、耐熱性試験、冷熱繰り返し試験、落錘衝撃試験の4項目。いずれも判定基準を満たし合格となった。
図２に製品性能において最も厳しい試験であるドアトリム単体衝撃試験の打撃エリアを示す。自動車外部からの側面衝突時の衝撃に対しての自動車部品の乗員保護への影響を確認するために、本ロアボードへの打撃入力エリアを図２のように定め、入力荷重の変化および製品の破壊状況を確認する。Aは腹部、B、Cは腰部への影響を想定している。
図2. ドアトリム単体衝撃試験の打撃エリア
PIRであるが再生材を25%添加した材料にてドアトリムロアーの製品性能を満足出来た事で自動車部品への再生材の使用の可能性を示す事が出来た。
更に質的、量的な裾野を広げる為に「通常パターン」ではPCR※2の再生材を使用した材料を「速攻パターン」で物性目標、若しくは製品性能に繋がる評価項目の一部に課題があり成形試作まで至らなかったコンパウンダーにて再度材料調整（コンパウンド）し材料評価を実施した。再生材率は20%と25%であるがいずれも物性目標値を満足し且つ製品性能に繋がる評価項目の目標値も満足した。いずれの材料も「速攻パターン」のフィードバックにより耐衝撃性を重点に改良をした結果と推測する。また、PCRの再生材を使用するに当たり、経験上、におい、VOCが大きな課題となると推測していたが、目標値を満足しており自動車内装部品への適用の可能性を示した結果となった。
※2：Post Consumer Recycled 消費者プラスチックのリサイクル
再生材の適用部品の拡大を狙いドアトリム以外の自動車内装部品の適用検討を実施した。ドアトリムロアーに比べ比較的要求性能（JAMAの示すPP[1]目標値、特に耐衝撃性の要求がPP[2]に比べ低い）が低く再生材の適用拡大を見込む事が出来るスカッフプレート（図３.参照）での製品評価を実施した。
図3.スカッフプレート
PCRの再生材を25%、30%、50%、70%添加し材料調整（コンパウンド）したもので物性目標値を満足し且つ製品性能に繋がる物性評価項目（におい、VOC（揮発性有機化合物）、耐光試験、ガラス霞性、燃焼性）を満足した水準は再生材25%、30%添加のものであった。50%、70%添加では懸念事項であったにおいが課題であった。
上記、再生材25%、30%添加したものでスカッフプレートを成形し製品評価を実施した。初期（耐熱等の環境変化を与えていない状態）の寸法測定では新材100%に比べ再生材25%添加したものでは少々寸法が異なるが成形条件を再調整すれば許容範囲になるであろうレベルであったが、再生材30%添加したものでは金型での対策が必要である可能性が高い事が解った。懸念事項であった耐衝撃性に関して落錘衝撃試験（図４.参照）を実施した。
図４.スカッフプレートの落錘試験の落錘位置
再生材25%添加のものでは新材100%のものと同等の性能であったが再生材30%添加のものでは少々劣るが製品裏面にあるリブ構造※3等、設計での工夫（リブの配置、厚さ等）により同等性能を保持する事が可能と判断した。
※3：製品の裏面に設けられる、補強のための細長い出っ張りや線状の構造
欧州ELV規則案にて、新車への再生材利用率目標25％が提案され、ELV規則案への対応が急がれるが、本研究にてPIR、PCRに関わらず多くの自動車内装部品（JAMAの示すPP[1]とPP[2]の目標値に準ずる材料を使用する部品）に対して技術的には再生材25%以下の添加率であれば適用は可能でありELV規制への技術的対応は現段階においても可能であると判断出来る結果となった。