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CNFの成果品と可能性
自動車部品
株式会社デンソー
エアコンケース
京都プロセスで製造されたアセチル化されたセルロースナノファイバー
強化バイオPEの社会実装評価
事業概要
成長時にCO₂を吸収する植物を原料とするバイオPEとセルロースナノファイバー（CNF）からなる、オール植物由来樹脂材料のバイオPE-CNFのエアコンケースを作製してCO₂の低減効果を調査した。さらに、高粘度なバイオPE-CNFの製品成立性に関わる成形性検討も行った。
検討内容
トヨタ車体株式会社
自動車向け軽量射出材料 バッテリーキャリア
セルロースナノファイバーを用いた機能部品の軽量化検討
事業概要
自動車用金属部品の樹脂代替を狙い、高強度かつ低比重なセルロースナノファイバー強化樹脂（Cellulose Nano Fiber Reinforced Plastic; CNFRP）を用いて、自動車部品の試作と性能評価を行いました。
また金属部材の樹脂化で達成された軽量化効果から、自動車の燃費向上及びCO₂削減効果の検証を行いました。
検討内容
以下の流れでCNFRPの製造を行いました。
結 果
■ 性能
CNFRPは従来材に比べて密度のわりに剛性が高く、軽量化効果が期待される材料であることがわかりました。
CNFRPは従来材に比べて耐衝撃性に劣るため、設計配慮（板厚や構造）でカバーしました。
内装に適用する場合には材料そのものの耐衝撃性の向上が求められます。また、VOCなどの揮発成分にも配慮が必要です。
LCCO₂については、バッテリーキャリアにCNFRPを活用した場合の従来材料製品に対するCO₂削減割合は、11.61%となりました。
今後低密度、軽量化材料として剛性、耐熱性を活かした機能部品へ適用を検討中です。
豊田合成株式会社
自動車部品向け CNF強化プラスチックの実用化
実施内容
CO₂削減とサーキュラーエコノミーに貢献する素材供給を目的に、セルロースナノファイバー（CNF）に着目し、自動車部品への適用を目指して、材料開発を進めています。自動車用の樹脂材料は無機フィラーのタルク入りPPが多くを占めており、タルクより低比重のCNFを含有するPP（CNF-PPコンパウンド）の配合設計の検討を行いました。
取組結果
分散しやすいCNFを選定し、耐衝撃性を高める樹脂の配合設計及び材料を均一に分散・混練するコンパウンド製造技術を駆使することで、従来のセルロース材料の弱点であった“耐衝撃性”を8kJ/m²程度と汎用の耐衝撃性PP並みに引き上げました。CNF-PPコンパウンドの物性等を評価し、実製品への適用を検証した結果、一般材料や梱包資材に使用できるレベルの材料であることが 実証できました。CNFを5％使用して作成した通箱は、従来の材料よりも高剛性化することで、コンテナ重量の5％軽量化と、6％のCO₂排出量削減が見込まれます。
今後の展開
CNFはプラスチックなどに配合して補強材として使用すると、製品の「軽量化」や「自動車部品へのリサイクル」を可能にし、脱炭素・循環型社会を目指す上で有効な素材です。開発したCNF-PPコンパウンド材料を用いて制作した樹脂コンテナは、自社工場での使用を開始しました。今後、自動車部品への採用を視野に、実地での活用実績を積んでいきます。
自動車向け高剛性材料 フロントピラーガーニッシュ
＜共同実施機関＞ TGテクノ株式会社
PP/セルロースナノファイバー(CNF)複合材料の開発と
自動車内装部品搭載に向けた性能評価
事業概要
自動車から排出されるCO₂の削減のため、部品の軽量化を狙い、高剛性なPP/CNF複合材料を開発しました。
本材料を用いて、ソリッドと発泡の射出成形による自動車部品の試作と、性能評価を行いました。
検討内容
結 果
開発材料は従来材料と比べて剛性が高く、薄肉化による軽量化効果が期待される材料であることが分かりました。
また、発泡成形における面均一性に優れることが分かりました。
自動車内装部品に適用する場合には、材料そのものの耐衝撃性の向上や、着色性などの向上が必要です。
LCCO₂については、従来材料製品に対するCO₂削減割合は3.8％となりました。
更に削減するために、PP/CNF複合材の材料製造段階におけるLCCO₂低減の課題に取り組む必要があります。
今後、軽量化材料として、耐衝撃強度の向上対策の実施や、耐久性の確認を行ってまいります。