特集

エンプラの実用物性と市場展開

低融点LCP 添加による汎用プラスチックの高性能化
山 路 悦 司＊はじめに併せ持つ．当社はこれらの特性を活かをそのまま保持しているため，他樹脂し，LCP を新たな用途へ展開するため，に添加することで，LCP の特徴（強度，液晶ポリマー（LCP：Liquid Crystal

モノマー構成を工夫して新規 LCP の耐熱性，ガスバリア性，耐候強度保持Polymer）とは，スーパーエンジニア開発や新規用途開拓に注力している．

性など）を付与することができる．

1．低融点 LCP について

2．
「UENO TECROS Ⓡ」
について

当社は LCP の主原料である p- ヒド

当社は低融点 LCP の用途展開としづいた名称ではなく，溶融時に液晶相

ロキシ安息香酸と 6- ヒドロキシ -2- ナて， 他 樹 脂 と UENO LCP を 複 合 化 しを形成するポリマー（主にポリエステ

フトエ酸の世界的なメーカーであるこた高機能ポリマーの開発検討を進め，ル）の総称である．LCP はグレードにとの優位性を活かし，全芳香族であり2017 年 10 月に「UENO TECROS®（以よる性能差が大きい樹脂であるが，共ながら低温加工が可能な低融点 LCP

下 ® を省略）」として上市した（図 3）．

通するものとして，溶融状態では分子（UENO LCP A-8100，融点 220℃）や，

現 在 TECROS は， ポ リ プ ロ ピ レ ン

鎖の絡み合いが少なく，せん断力を加超 低 融 点 LCP（UENO LCP AL-7000，（PP），ポリエチレン（PE），ポリエチえることによりその方向に分子鎖が配融点 180℃）を開発，上市している．

レンテレフタレート（PET）をベース

向し，冷却すると分子鎖が配向したま

他樹脂と LCP の複合化は以前からとし，LCP と複合化したグレードを上ま固化するため，強度，弾性率，寸法広く検討されているが，一般的な LCP市している．また他にも，エチレン−安定性，射出成形時の流動性に優れの融点は 280℃以上と高いため，融点ビニルアルコール共重合体（EVOH）

る ．更にこの液晶ポリマーが全芳香の低い材料と複合化することは熱分解やポリ乳酸（PLA）をベースとした複族ポリエステルである際には，耐熱性，等の課題から難しく，限定的であった．

合材も開発している．

リングプラスチックに分類される熱可塑性プラスチックの一つである．LCPの代 表 的なモノマー構成の一例を 図 1に示すが，その樹脂名は化学構造に基

1）

耐薬品性，低誘電正接，ガスバリア性，

しかし，LCP の融点を下げることによ

今回は，PP と LCP の複合化に焦点及び振動減衰性に優れるという特徴もり，これまで難しかった加工温度の低を当て，PP 改質剤として LCP を添加い汎用プラスチック等との複合化が容することによる特徴と，PP+LCP に添易となった（図 2）．

加剤を組合せることによってリニュー＊ Etsushi Yamaji
上野製薬㈱ LCP 事業部 技術開発部
Tel. 079-568-7205
Fax. 079-568-7217

ま た，A-8100 や AL-7000 は 低 融 点ながらすべて芳香族モノマーで構成さアルした複合材，TECROS P シリーズ
について紹介する．

れており，融点を除いた LCP の特徴

3.
3.1

PP と LCP の複合化
PP に LCP を添加することによる特徴

PP の改質剤として低融点 LCP を添
図１38

液晶ポリマーのモノマー構成例加することで，物性向上や耐候強度保持が期待できる．ここでは，ホモ PP

プラスチックスエージ

各材料における加工温度
120

140

160

180

200

220

240260280320 （℃）

300

一般LCP

LCP
A-8100低融点LCP
超低融点LCP

AL-7000
PET

エンプラ

PA6PP

汎用樹脂：融点HDPE

図２

図３

各材料における加工温度と融点と ブ ロ ッ ク PP に 対 し て 低 融 点 LCP

UENO TECROS®ロゴ10.0
引張り弾性率（GPa）（UENO LCP A-8100， 融 点 220 ℃） を添加した際の特徴について列挙する．
なお，特記のない限り，PP に元々含まれる添加剤以外の成分は追加添加していない．また，PP と LCP は成形前に溶融混練し，均一化したペレット

7.7

8.0

6.7
6.0
3.4

4.0
1.5

2.02.10■高弾性率，高耐熱10複合材に使用している LCP は低融図４ブロックPP

1.81.3を得た後に評価している．

ホモPP

3.1

2030LCP比率（%）

4050PP/LCP複合材の引張り弾性率

点化されているが，剛直構造ゆえに荷重たわみ温度は比較的高く，また高弾性率であることから，PP に LCP を添

200
荷重たわみ温度（℃）

加することにより，弾性率や耐熱性が向上する（ 図 4， 図 5）．無機フィラーの使用ができない用途への展開が期待できる．
■耐候性（強度保持）
LCP は耐候試験（紫外線照射や降雨）に お け る 強 度 保 持 性 に 優 れ る た め，候強度保持が可能となる（図 6）．LCP

13110890100150123

ホモPP104

ブロックPP8150

PP に LCP を添加することにより，耐1511500

図５102030
LCP比率（%）

4050PP/LCP複合材の荷重たわみ温度（DTUL）

は紫外線照射に伴い黄変を生じるた
め，変色を嫌う用途では黒色化するな
PP/LCP 複合材の用途としては，耐かを記載したが，本項では，添加剤の候強度保持性を活かした土木製品や，併用による更なる高性能化について説■ガスバリア性

ガスバリア性が必要な容器などを想定明する．

LCP は酸素ガスバリア性，水蒸気バしている．

どの工夫が必要である（図 7，表 1）が，製品寿命の向上が期待できる．

リア性ともに優れるため，PP に LCPを添加することにより，PP のガスバリア性が向上する（ 図 8， 図 9）．ガスバリア性向上効果は，特に射出成形で発揮されやすい．

Oct. 2021

3.2

PP/LCP 複合材 TECROSP シリーズ

PP/LCP 複 合 材 TECROS P シ リ ー ズ
として 3 グレードを開発した．具体的には，強度や弾性率はおおむね保持しながら，LCP を微分散化させた「高強前 項 で 紹 介 し た デ ー タ で は PP と度・ 高 弾 性 率 グ レ ー ド P-210HNMLCP の組合せでどのような物性になる（LCP10 ％） 及 び P-220HNM（LCP203940.0

4.042.6

40.0

40.642.441.6

アイゾット衝撃強度（kJ/m2）

曲げ強度（MPa）

50.0

34.9

30.0

改善

20.0

21.5
16.8

10.00500

1,000
1,500
試験時間（h）

15.3

15.0

2,000

2,500

3.02.0樹脂カラー

1.10.7料500① PP/LCP

2,000② PP＋UV吸収剤
0.8
2,500

PP/LCP複合材の耐候強度

表１

ブロックPP/LCP10%複合材のカラー別耐候試験前後の黄色度（YI）
YI

樹脂カラー

黒初期値

150hr
耐候試験後

⊿ YI

ナチュラル

16.6

74.8

58.2

黒

-14.5

1.4

16.0

ブロックPP/LCP10%複合材のカラー別耐候試験前後の試験片の様子

50

ホモPP
4340300.15

ブロックPP

32
24201016107010
LCP比率（%）

20

水蒸気透過度（g/m2・day）

酸素ガス透過度（cm3/m2・24hr・atm）2.2スーパーキセノンウェザーメーター（SX2D-75 スガ試験機㈱製）
放射照度180W/m2，ブラックパネル温度63±1℃，湿度50％
102分照射，18分照射＋降雨，最大2,500時間①PP/LCP＝90/10②PP＋紫外線吸収剤0.2％

ナチュラル

図７0.6

1,000
1,500
試験時間（h）

150hr
耐候試験後耐候試験前

2.4

2.6

1.0

試験条件

図６

2.5

2.5

改善

0試

2.9

0.10
0.05
0.05

010
LCP比率（%）（1.5mmt射出成形片 モコン法 20℃ 65%RH）

図８PP/LCP複合材の酸素ガス透過度

ホモPP

0.1320（1.5mmt射出成形片 モコン法 40℃ 90%RH）

図９

PP/LCP複合材の水蒸気透過度％）」と，更に LCP の分散に特化した（P-210HS（LCP10％）），LCP が長繊維

機械強度については，高強度・高弾「高分散グレード P-210BNGM（LCP10状に配向している様子が確認できる．

性率グレードでは添加剤なしと比較し％）」の 3 グレードである．

しかしながら LCP の繊維長，径が大て，分散性改善効果を示し，かつ強度・各グレードの分散状態を確認した試

きいため，薄肉成形品では外観が悪く，弾性率は更に向上する傾向を示した

験片のスキン層の断面観察結果と物性意匠性を求められる用途には不向きで（図 11，図 12）．また，高分散グレードデータを以下に示す（ 図 10 〜 図 14）．

あった（ 図 10）．そこで添加剤を工夫

では強度は維持，弾性率は低下するもなお，SEM 画像内の粒状や繊維状にすることで，LCP のモルフォロジーをのの，ブロック PP 単独より高くなっ見えるものが LCP である．

微分散化させ，外観を大幅に改良するた（ 図 13， 図 14）． こ れ ら の 結 果 は，ことができた．

添加剤によって界面接着力が向上した

添加剤を使用せずに複合化した場合

40

プラスチックスエージ

流動方向
高強度・高弾性率グレード

高分散グレード

添加剤なし

P-210HNM

P-220HNM

P-210BNGM

P-210HSLCP 10%＋添加剤

LCP 20%＋添加剤

LCP 10%＋添加剤

LCP 10%

SEM
倍率1,000倍
50µm

薄肉成形品
0.8mmt1.0mm

図10

各グレードにおけるSEM観察結果及び薄肉成形品の外観の様子

70

4050423020
1003.03.053

曲げ弾性率（GPa）

曲げ強度（MPa）

60
50

3.5

64

2.5

1.5

1.4

1.00.5ホモPP

P-210HS

P-210HNM P-220HNM

LCP10%

LCP10%＋添加剤

0

ホモPP

LCP20%＋添加剤

ISO金型，4.0mmt試験片で測定

高強度・高弾性率グレードの曲げ強度

図1240392.039

LCP10%＋添加剤

LCP20%＋添加剤

1.730

曲げ弾性率（GPa）

曲げ強度（MPa）

P-210HNM P-220HNM

LCP10%

高強度・高弾性率グレードの曲げ弾性率

332010ブロックPP

P-210BS

P-210BNGM

LCP10%

LCP10%＋添加剤

1.5

1.5
1.2
1.00.50ブロックPP

ISO金型，4.0mmt試験片で測定

図13P-210HS

ISO金型，4.0mmt試験片で測定

図1102.1

2.0

2.0

高分散グレードの曲げ強度

P-210BS

P-210BNGM

LCP10%

LCP10%＋添加剤

ISO金型，4.0mmt試験片で測定

図14

高分散グレードの曲げ弾性率

ことにより，LCP の特徴を損なわずに図 14 は，ISO 金 型，4.0mmt 試 験 片 で加することにより配向が生じるためウLCP のモルフォロジーが微細化したこ測定）．

ェルド部の強度が弱くなってしまうことによるものと考えられる（ 図 11 〜Oct. 2021

ま た，PP/LCP 複 合 材 は，LCP を 添とが課題であったが，添加剤により

41

70605059534652464440333020100無有
ホモPP

9510069

無有P-210HS無有
P-210HNM

無有P-220HNMLCP10%

LCP10%＋添加剤

LCP20%＋添加剤

ウェルド強度保持率（%）

曲げ強度（ウェルド有無）（MPa）808980

40200

ホモPP

P-210HS

P-210HNM

P-220HNMLCP10%

LCP10%＋添加剤

LCP20%＋添加剤

当社独自金型，3.2mmt試験片で測定

当社独自金型，3.2mmt試験片で測定

高強度・高弾性率グレードのウェルド曲げ強度

曲げ強度（ウェルド有無）（MPa）4540354135401002625

高強度・高弾性率グレードのウェルド強度保持率

2015109794393330

図16

ウェルド強度保持率（%）

図15676460806460
402050

無有ブロックPP

無有P-210BS

無有P-210BNGM

LCP10%

LCP10%＋添加剤

0P-210BS

P-210BNGM

LCP10%

LCP10%＋添加剤

当社独自金型，3.2mmt試験片で測定

当社独自金型，3.2mmt試験片で測定

図17

ブロックPP

図18

高分散グレードのウェルド曲げ強度

高分散グレードのウェルド強度保持率

ウェルド部

ゲート

ゲート

LCP が微分散することで，ウェルド部流動方向の強度低下を抑制することができた（図 15 〜図 18）．

流動方向

図19

なお，図 15 〜図 18 は，当社独自金型，ウェルド測定用試験片形状3.2mmt 試験片で測定した． 図 19 にウ
ェルド測定用試験片形状を示す．

性能化を中心に述べたが，このようなまた，当社では，LCP をユーザー自高性能化検討は PP/LCP 複合材だけで身で複合化いただく，つまり「LCP をなく，他の複合材でも進めている．そ添加剤として販売する」ことも同時にれぞれ LCP とは性質の大きく異なる行っている．LCP を添加剤として使用

3.2 項で述べた通り，PP/LCP 複合材ベース樹脂であるため，単純混練ではした場合の知見についても広く知っての添加剤を工夫することで LCP の特相溶性が悪い組合せもあり，そのようい た だ き， 低 融 点 LCP や TECROS に徴の付与と LCP の微分散化の両立をな場合，外観不良や表層剥離などが課興味を持っていただければ幸いであ可能とした，TECROS P シリーズを新題となってくる．それら課題の解決をる．

たに開発した．これらグレードは開発目指して添加剤の検討を行っており，材としてサンプルワークを開始する予添加剤と各樹脂との相性の違いや，添定である．

加剤の有効性に関する知見の蓄積を進おわりに

本稿では PP/LCP 複合材の特徴と高42めている．

参考文献１）片岡俊郎ほか，エンジニアリングプラ
スチック，79（共立出版，1987）．

プラスチックスエージ