矢野経済研究所が、自動車向け炭素繊維強化プラスチック（CFPR）の世界需要予測を発表しました。

今回の発表された予測の調査は2016年7月〜10月に実施されたもので、調査対象は自動車メーカー、炭素繊維メーカー、関連メーカー、研究開発機関に及んでいます。

調査対象のCFPRとは、強化材に炭素繊維を用いた繊維強化プ ラスチックの総称で、マトリックスに熱硬化性樹脂を使用する炭素繊維強化熱硬化性プラスチック（CFRTS）、熱可塑性樹脂 を使用する炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（CFRTP）を調査対象に含めています。

発表された調査結果によると、自動車向けCFPRの世界需要量は 2015年の時点で9,231tと推計され、2020年には28,000tに増加すると予測しています。ただし、今回の需要量集計には、燃料電池自動車（FCV）の水素タンクのCFPRは含まれていません。

調査結果の分析によると、自動車向けにCFRPが本格的に採用されはじめるのは2017年頃からで、2020年頃までは車体構造材のモノコックにCFRPを採用するのはBMWの i3/i8 のような高級車に限定されるとしています。

高級車の車体構造材でのCFRP採用や、部品材料の鉄からCFPRへの置き換えを中心とする需要で、2020年の自動車向けCFRP需要量は28,000tに増加するという予測結果を導き出しています。

その後、自動車の「マルチマテリアル化」が進展し、2025 年には世界の自動車向け CFRP需要量は、85,231tに達すると予測しています。

2020年から2025年のCFPR需要量増加予測は、車体設計全体での材料採用の見直しとハイブリッド材料（鉄＋CFRP、アルミニウム＋CFRP）に代表される「マルチマテリアル化」が自動車向けの素材分野で進み、その過程で、高級車からより低価格帯の大衆車にCFRP採用が拡大することによると分析しています。

今回の予測全体を最近の自動車業界の動向に照らし合わせてみると、素材メーカーでは東レ、帝人などが自動車向けのCFPRを手がけており、CFPRを採用する高級車以外の自動車メーカーでは、トヨタが新型プリウスPHVのバックドアにCFPRを採用し、CFPRを含むバックドアの量産性確保のために新型プリウスPHVの発売開始が遅れているのでは、と噂されていることが想起されます。

（山内　博・画像：矢野経済研究所、東レ、帝人）

ドイツの特殊化学品大手・ランクセス（LANXESS）は、同社の「テペックス（TEPEXいずれも登録商標）」を使用したオールプラスチック製のブレーキペダルが、全米プラスチック技術者協会（SPE）主催の「Automotive Award（オートモーティブ・アワード）」・「ボディー内装」部門で最優秀賞を受賞したと発表しました。

このブレーキペダルは、ランクセスとボーグ・エラストメタル社（BOGE Elastmetall）が共同開発し、「ポルシェ パナメーラNF」と「ベントレー コンチネンタルGT」に採用されています。

両社が共同開発したオールプラスチック製ブレーキペダルの特徴は、①スチール製と比べて重さが約半分、②多軸配向された連続繊維構造で曲げ強度とねじれ強度を向上、③量産に適した高い生産性、の3点です。

これらの特徴を実現するためにブレーキペダルの断面を内側層、外側層の2つの層に分けて、「テベックス」インサートシートの使い方を工夫しています。

まず、ブレーキペダルの骨格を形成する内側層では、積み重ねられる「テベックス」インサートシートの繊維配向を+45°/-45°方向に配列して、ブレーキペダルのねじれ強度を向上させる機能を発揮しています。

次の内側層の上に形成される外側層では、積み重ねられる「テベックス」インサートシートの繊維配向を同じ方向に揃えて、ブレーキペダルの張力や曲げ強度を向上させるようになっています。

このように「テベック」繊維を積層して構成されたブレーキペダルの量産性を向上させるために、成形工程では最短のサイクル時間で成形できるワンショットハイブリッド成形工程を採用しています。

この工程では、ブレーキペダルの形に形成された「テペックス」インサートシートを、60%のガラス短繊維で強化されたランクセスのポリアミド6繊維である「デュレタンBKV 60 H2.0（DurethanBKV 60 H2.0、いずれも登録商標）」を素材として射出成形されています。

このようにして製造されたオールプラスチック製ブレーキペダルは、表面の透明なプラスチック層を通して透視できる連続ガラス繊維の完璧で規則的なパターンが外観の特徴となっています。

オールプラスチック製ブレーキペダルは、今のところ高価格の高級車に採用されはじめたばかりですが、スチール製の約半分という軽量化の効果を考えると、今後大衆車にも採用が広がることが予想されます。

（山内　博・画像：ランクセス）

新日鐵住金（新日鉄住金）は、同社製のチタン薄板がホンダのモトクロッサー「CRF450R」最新モデルの燃料タンク素材に採用されたと発表しました。

チタン薄板が燃料タンク本体の素材に採用されたのは量産二輪車では世界初です。

チタンは軽量で耐食性が高く、燃料タンクの素材として優れた性質を備えていますが、これまでは加工性の面で燃料タンクの素材に採用することは困難でした。

今回、新日鉄住金は本田技術研究所と連携して、プレス成形性・溶接性・異方性（製品の方向によって、性質や特性などが異なること）など、チタン薄板を燃料タンクに採用する上での加工性の課題を解決することに成功し、新日鉄住金製純チタンJIS1種材（TP270C）が今回の燃料タンク本体に採用されました。

ホンダのモトクロッサー「CRF450R」の燃料タンクでは、チタンの比強度の高さを活かし、従来の樹脂製と比較して軽量化にも成功したということです。

新日鉄住金では、チタンの軽く、強く、耐食性が高いという特性を活かして、今回の二輪車用燃料タンクに限らず、自動車分野へチタンの採用拡大を図りたいとしています。

（山内　博・画像：ホンダ）

新日鐵住金、日鉄住金鋼管、エイチワンの3社は共同で、角型鋼管による3次元熱間曲げ焼入れ（Three-Dimensional Hot Bending and Direct Quench：3DQ）技術を駆使した、自動車のボディ骨格部品であるフロントピラーを世界で初めて開発したと発表しました。

3DQ技術による新開発のフロントピラーは、ドライバーの前方視認性と強度を両立できる1,500MPa級の高強度を備え、さらに流麗な車体スタイルを形成するためにボディの骨格部品に必要な、高い形状精度を発揮することができます。

今後3社は、3DQ技術をフロントピラーだけではなくボディ骨格全体にまで拡大して3DQ技術を自動車軽量化の画期的技術に成長させることを目指しています。

フロントガラスの両側面を支えるフロントピラーは、自動車車体の強度と衝突時の車室安全性を保つために大きな強度が要求されますが、一方ではドライバーの前方視界を維持するためには、できるだけ細くすることも必要です。新開発の3DQによるフロントピラーは、高い強度と前方視界を両立することができます。

さらに3DQでは金型を使用せずに、角型鋼管を複雑な3次元形状に短時間で加工することができ、バンパービームやセンターピラーなどボディ骨格部材の各部に適用することが可能で、車体の大幅な軽量化に貢献できます。

（山内　博・画像：新日鐵住金）

大手商社の三井物産は、独・Forward Engineering GmbH（フォワード エンジニアリング ゲーエムベーハー：FE社）に出資参画するとともに、FE社と業務提携の契約を締結したと発表しました。

FE社は、炭素繊維・複合材料を使用した自動車構造材設計・エンジニアリング分野のリーディング企業で、南ドイツ・ミュンヘンに本拠を置いています。

三井物産は、今後FE社の技術を利用して、炭素繊維・複合材料を自動車分野に使用する事業を拡大することを目指すものと思われます。

航空機分野では構造体に炭素繊維・複合材料を使用することは広く普及していますが、自動車の量産車ではまだまだ研究段階で、車体を軽量化するために今後の普及が期待されています。

FE社は、旧社名のRoding Automobile GmbHの頃から量産車を軽量化することを目指して、炭素繊維・複合材料を用いた自動車車体開発で実績を積み重ねてきました。

一方、三井物産は昨年4月、金沢工業大学の革新複合材料研究開発センターと複合材料研究で手を結び、炭素繊維・複合材料による自動車部品の新製法に関する共同開発を開始。本年3月にはノルウェーと韓国の炭素繊維関連メーカーの株式を取得するなど、炭素繊維関連事業を急速に拡大しています。

（山内　博・画像：三井物産）

新日鉄住金マテリアルズは、現場で重合・硬化できる新規フェノキシ樹脂を用いた炭素繊維熱可塑性プリプレグ「NS-TEPreg（エヌエス テプレグ：登録商標）」の開発に、世界で初めて成功したと発表しました。

近年、自動車業界でも需要が高まっている炭素繊維強化プラスチックは、炭素繊維を布状に加工したプリプレグを積層し、加熱・加圧・冷却して成形します。

炭素繊維強化プラスチックは、熱硬化性タイプ（CFRP）と熱可塑性タイプ（CFRTP）の2つに分類されます。

CFRP用の熱硬化性プリプレグは、粘着性・柔軟性がある（半硬化）ので作業性が良いという特徴があります。その成形品であるCFRPは優れた強度・剛性を有す反面、加熱しても鉄やプラスチックのように変形しないため、二次加工性や量産性に課題があります。また、耐衝撃性も高くありません。

一方、これまでのCFRTP用の熱可塑性プリプレグは、粘着性・柔軟性がなく（完全硬化）作業性がよくありません。その成形品であるCFRTPは耐衝撃性が高く、加熱すると柔らかくなるため変形しやすく、二次加工性は優れますが、強度・剛性の面ではCFRPよりも劣ります。

そこで、近年、良好な作業性を有し、成形しCFRTPとなっても、CFRP同等の優れた強度・剛性を実現する熱可塑性プリプレグの開発が求められてきました。

今回同社が開発に成功した「NS-TEPreg」（熱可塑性プリプレグ）は、従来の熱硬化性プリプレグの良好な作業性を有し、成形してCFRTPとなってもCFRPと同等の優れた強度・剛性を実現し、熱可塑性の耐衝撃性、二次加工性も有するという両方の長所を両立した、これまでの常識を覆す画期的な新炭素繊維材料です。

「NS-TEPreg」は、新規フェノキシ樹脂を用いたプリプレグであることがポイントです。

今回開発した新規フェノキシ樹脂は、通常のエポキシ樹脂と同様に未硬化の状態では液状でありながら、硬化が完了した後はプラスチック同様の熱可塑性を示すという特殊な樹脂です。

本新規フェノキシ樹脂に加え、さらに、この樹脂の硬化反応を半硬化状態にコントロールする製造技術も開発することで、世界で初めて高品質の”半硬化状態の熱可塑性プリプレグ”「NS-TEPreg」の量産化に成功しました。

「NS-TEPreg」は、熱硬化性プリプレグ同様に半硬化状態なので、成形にCFRPの成形設備がそのまま適用できるので、材料を使う現場に新たな設備投資が不要というメリットもあります。

従来の熱可塑性プリプレグを用いて作られたCFRTPは、炭素繊維と樹脂との接着力が低く、炭素繊維の高強度・高弾性といった性能を発揮できませんでした。一方「NS-TEPreg」を用いて作られたCFRTPは、炭素繊維と樹脂との接着力が高いため、CFRPと同等の高強度・高弾性を持つという優れた性能を備えています。

さらに、「NS-TEPreg」に用いられる新規フェノキシ樹脂は、靭性（粘り強さ）が高いことから、一般的なCFRPに比べて成形品の層間強度が高く剥離しにくい特徴があります。

これらの接着力、強度、樹脂の靭性により、優れた耐衝撃特性も示します。また、樹脂の特殊な構造から、熱可塑性の樹脂でありながら、耐水性に優れ、湿気にも強く、吸湿による寸法変化や性能低下が小さいという特徴もあります。

「NS-TEPreg」は軽量・高強度で作業性がよく、自動車業界ではハイブリッド車（HV）、電気自動車（EV）、燃料電池自動車（FCV）などの環境対応車への応用と、軽量化への貢献が期待されています。

（山内　博・画像：新日鉄住金マテリアルズ）