ポリマーアロイの構造制御と最新事例

低融点 LCP と他樹脂との複合化による特性改善と用途展開
木原 正博，石津1

忍

上野製薬（株） LCP 事業部技術開発部

ことの優位性を活かし，モノマー構成を工夫した特長あ液晶ポリマー（LCP）についてる LCP ベースレジンを開発している。特に，全芳香族液晶ポリマー（LCP : Liquid Crystal Polymer）はスーの骨格を維持しながら低温加工性を特長とした低融点タ

パーエンジニアリングプラスチックに分類される熱可塑イプ（融点 220℃）から，高耐熱を特長とした高融点性プラスチックである。LCP の代表的なモノマー構成をタイプ（融点 340℃）まで，幅広い LCP グレードを展

図 1 に示すが，その樹脂名は化学構造に基づいた名称開している点は当社の独自性と言える。
本著では，低融点 LCP の特長と，他樹脂と LCP の複ではなく，溶融時に液晶相を形成するポリマー（主にポ合材である「TECROS」の特長を中心に紹介する。

リエステル）の総称である。剛直なモノマーにより構成されているため，汎用プラスチックと比較して様々な特長を有している。
LCP の具体的な特長としては，射出成形時の流動性，自動車部品
9％

高強度，高弾性率，耐熱性，耐薬品性，低アウトガス性，寸法安定性，低誘電正接，ガスバリア性および振動減衰

他3％性などが挙げられる。
LCP の主な用途としては，SMT コネクタや電気・電電気・電子部品
27％

子部品用途が 8 割以上を占めている（図 2）。これらは世界全体
LCP 使用量
42,030ton

SMT コネクタ
61％

LCP の特長が存分に活かされた用途であるものの，その使用分野は限定的と言える。LCP の有する特長を他の分野でも活かせないかと，当社では LCP の用途開発に取り組んでいる。
当社は LCP の主原料である p −ヒドロキシ安息香酸と6 −ヒドロキシ− 2 −ナフトエ酸の世界的メーカーである

OCOkOCO
図154MATERIAL STAGE Vol.19, No.2 20191）

図2l

O

Ar1

LCP の用途別需要（2017 年実績）

O

液晶ポリマーの構成モノマー例

mOC

Ar2

COn

ポリマーアロイの構造制御と最新事例

2

特違いを利用すると，他樹脂との組合せの際に，加工面で低融点 LCP について相性の良い LCP を選択することが可能となる。

多くの LCP は融点が 280℃以上の耐熱性の高いプラ

UENO LCP と他樹脂との物性比較のため，低融点 LCP

スチックであるが，当社では，他樹脂と LCP の複合化

A-8100，高強度 LCP A-5000，ポリプロピレン（PP），を 目 的 と し て 低 融 点 LCP（UENO LCP A-8100， 融 点

ポリエチレン（PE）およびポリエチレンテレフタレー

220℃）を開発，上市している（図 3）。

ト（PET）の各物性を表 1 に示す。

集3

他樹脂と LCP の複合化は以前から広く検討されているが，融点の高い材料と融点の低い材料を複合化するこ

低融点 LCP と他樹脂との複合材「TECROS 」について3とは熱分解等の課題から難しく，限定的であった。しかし，低融点 LCP A-8100 を開発したことにより，これま前述のような技術的背景を元に，UENO LCP と他樹脂で難しかった耐熱性の低い汎用プラスチック等との複合を複合化した高機能ポリマーについて当社で開発検討を化が容易となった。

進めていたが，2017 年 10 月開催の国際プラスチック

また，A-8100 は低融点ながら全て芳香族モノマーで構成されており，融点を除いた LCP の特長をそのままフェアにて，この高機能ポリマーを「TECROS（テクロス）」の商標名で初公開した（図 4）。

保持しているため，他樹脂に LCP を添加することで，現在，TECROS としては PP と LCP の複合材である

LCP の特長（振動減衰性や剛性，強度，ガスバリア性など）

P シ リ ー ズ，PE と LCP の 複 合 材 で あ る E シ リ ー ズ，を付与することができる。

PET と LCP の複合材である T シリーズを上市している

更 に， 当 社 で は 融 点 が 約 280 ℃ で あ る 高 強 度 LCP（図 5）。以下，これらの材料について紹介する。

（UENO LCP A-5000）も保有している。これらの融点の全芳香族 LCP の融点
200220240低融点 LCP・A-8100（融点 220 ℃）

260

280300− 60 ℃の低融点化を実現

図3

表1320

一般グレード当社開発の低融点 LCP A-8100 の融点

各材料の機械物性および酸素ガス透過度

曲げ引張

酸素ガス

熱的特性

機械特性（ISO）
材料名340 （℃）

Charpy 強度

強度

弾性率

強度

弾性率

ノッチ有MPa

GPa

MPa

GPakJ/m2融点℃

DTUL

透過度(0.45MPa)（1.5mm 厚み）℃

cm /m ・24h・atm

32LCP A-8100

9520.6161

10.556220

171

0.03 以下LCP A-5000

16411.4

1477.562280

217

0.03 以下

ホモ PP

29

1.5

421.4

1.6

165

9032

HDPE

22

1.2

27

1.25.813572

24

ホモ PET

51

2.4

77

2.3

1.8

25074

1.2

MATERIAL STAGE Vol.19, No.2 201955

ても，耐候強度の保持を確認している（図 8）。ただし，耐候強度の保持効果は高いものの，ナチュラル色で使用する場合は紫外線照射によって色調の変化を伴うため，色調変化を嫌う用途では黒着色をするなどの工夫が必要である。

TECROS

引張弾性率

ロゴ

10.0
引張弾性率（GPa）

図4製品ラインナップP シリーズ
PP/LCP 複合材

E シリーズ
PE/LCP 複合材

図5T シリーズ
PET/LCP 複合材

TECROS 製品ラインナップ

7.78.06.7

6.03.44.01.52.00.02.1

ホモ PP

3.1

ブロック PP

1.8

1.301020304050

LCP 添加量（％）

4

PP と LCP の複合材
TECROS P シリーズ

図6TECROS

ポリプロピレン（PP）はコンテナボックスやポリバ

DTUL (0.45MPa)200

ケツ，自動車用内外装部品に多く使用されているポリDTUL（℃）

マーである。
TECROSP シ リ ー ズ は 低 融 点 化 し た UENO LCP とPP との複合材であり，ホモ PP とブロック PP の 2 種類をベースとした材料を展開している。PP に LCP を添加

151150108
100 9030.0 34.9

改善20.021.5

10.00.00500

16.8

15.3 15.01000 1500 2000 2500

0・試料102056

図7TECROS

402.52.523.0 2.9
2.02.42.62.2

1.00.01.100.7

0.6

TECROS0.8

500 1000 1500 2000 2500

P シリーズの耐候強度

PP/LCP
PP ＋ UV 吸収剤

改善

スーパーキセノンウェザーメーター（SX2D-75 スガ試験機（株）製）
2
放射照度 180mW/cm ，ブラックパネル温度 63 ± 1℃
120 分照射中 18 分間噴霧サイクル，最大 2500 時間① PP/LCP ＝ 90/10② PP ＋紫外線吸収剤 0.2％

MATERIAL STAGE Vol.19, No.2 20193050

P シリーズの荷重撓み温度（DTUL）

試験時間 / h

図8ブロック PP

LCP 添加量（％）

試験時間 / h・試験条件

ホモ PP4.0
IZOD 衝撃強度 / kJ/m

曲げ強度 / MPa

40.042.4 41.640.6123104

されることから，PP に LCP をブレンドすることによっ42.615050

また，LCP は紫外線照射や降雨による耐候強度が保持40.013181することにより，弾性率や耐熱性が向上する（図 6，図 7）。

50.0

P シリーズの引張弾性率

ポリマーアロイの構造制御と最新事例

これまで紹介したデータは添加剤等を使用せずにブレによって，強度や耐熱性が向上する（図 11，図 12）。また，ンドした場合の物性であるが，添加剤を工夫することにLCP の優れた特性の一つである制振特性は，スピーカーより，効果的に物性を改善させる検討も進めている。無やイヤホンの振動板用途として活かされているが，この機フィラーを使用せず，LCP 比率はそのままに引張強度特性もまた，LCP をブレンド成分として用いた場合でもと引張弾性率を向上させている（図 9，図 10）。

発揮される。HDPE に LCP を添加することで，HDPE のP シリーズの用途としては，耐候強度を活かした自動車部品や土木製品などを想定している。

引張強度

改善

6020100ホモ PP
図9ホモ PP/LCP ＝ 80/20
添加剤無ホモ PP/LCP ＝ 80/20
添加剤有引張強度（MPa）

引張強度（MPa）

443831

添加剤使用による引張強度の変化

575040403033222388010162010020304050

LCP 添加量（％）

5.0

図 114.0TECROS

E シリーズの引張強度

3.43.0DTUL (0.45MPa)

2.0
150

1.00.0

ホモ PP
図 10

ホモ PP/LCP ＝ 80/20 ホモ PP/LCP ＝ 80/20
添加剤無添加剤有添加剤使用による引張弾性率の変化

100

PE と LCP の複合材
TECROS E シリーズ

8472112997550HDPE

3905132107

DTUL（℃）

引張弾性率（GPa）

HDPE
LLDPE

引張弾性率4.03

制振性が向上する（図 13）。
している。

5030

集用途としては，制振性を活かした制振材料などを想定

引張強度40

特0LLDPE
1020304050

LCP 添加量（％）
図 12

TECROSE シリーズの荷重撓み温度（DTUL）

ポリエチレン（PE）はレジ袋や包装フィルム，ペットボトルのキャップに多く使用されているポリマーである。
TECROS E シリーズは低融点化した UENO LCP と PEとの複合材であり，HDPE と LLDPE の 2 種類をベースとした材料を展開している。PE に LCP を添加すること

MATERIAL STAGE Vol.19, No.2 201957

・試験条件変位（mm）② HDPE/LCP ＝ 70/30

変位（mm）① HDPE 単独

543210−1 0−2−3−4−5543210−1 0−2−3−4−512323時間（s）

1時間（s）

0.8mm 厚みの短冊試験片を，片持ち梁法で振動減衰測定。
（制振性が優れるほど速やかに収束）

・試料① HDPE 単独② HDPE/LCP ＝ 70/30
図 13TECROSPET と LCP の複合材
TECROS T シリーズ

6E シリーズの制振特性

ホ モ PET， 共 重 合 PET と の ブ レ ン ド に は UENO LCP
A-5000（融点 280℃）を，低融点 PET とのブレンドにポリエチレンテレフタレート（PET）は，ペットボトは低融点 UENO LCP A-8100（融点 220℃）を使用してルやフルーツのパック，繊維などに使用されているポリいる。LCP との複合化によって強度や耐熱性が向上するマーである。

（図 14，図 15）。また，LCP は酸素ガス透過度や水蒸気TECROS T シリーズは UENO LCP と PET との複合材

透過度が低く，ガスバリア性が高いため，PET に LCPであり，PET はホモ PET（融点 250℃），共重合 PET（融を添加することにより，ガスバリア性が改善される（図点 230℃），低融点 PET（融点 190℃）を使用した 3 グ16，図 17）。

レードの材料を展開している。PET の特徴に合わせ，用途としては，ガスバリア性を活かしたボトルや包装材料などを想定している。
DTUL (0.45MPa)

引張強度981005348

DTUL（℃）

引張強度（MPa）

11750194200150105677259

共重合 PET

1501005054

低融点 PET000721020304050058

TECROST シリーズの引張強度

MATERIAL STAGE Vol.19, No.2 20197020

低融点 PET
304050LCP 添加量（％）

LCP 添加量（％）
図 14

共重合 PET

61101358878

図 15

TECROST シリーズの荷重撓み温度（DTUL）

7

酸素ガス透過度
1.4

1.2

21.2
13

酸素ガス透過度（cm /m ・24h・atm）

ポリマーアロイの構造制御と最新事例

0.8

本的に他樹脂が海，LCP が島の海島構造となっている。

0.930.84

0.570.72

0.40.7

共重合 PET
低融点 PET

0.470.2

ホモ PET005

図 16

集TECROS は UENO LCP と他樹脂の複合材であり，基1.20.6

特TECROS の LCP 分散状態について

TECROS10153

例として，T ダイで押出した 100 μm 厚みのフィルムの断面観察結果を以下に示す（図 18）。
いずれのシリーズにおいても，LCP が島として繊維状に分散している様子が確認できる。スキン層ではせん断

20

LCP 添加量（％）の影響もあり長繊維状に分散するが，コア層ではせん断

T シリーズの酸素ガス透過度（1.5mm 厚み）がやや緩和され，短繊維状に分散する傾向となっている。
このように，TECROS は有機繊維（LCP）で強化されたようなモルフォロジーを形成するため，これが機械

2水蒸気透過度（g/(m ・day)）

水蒸気透過度1.2

強度や耐熱性を効果的に改善する要因であると考えられ

1.07

10.88

0.80.56

0.690.760.6る。

0.80.47

0.40.420.2

また，T シリーズ（PET/LCP 複合材）は，P シリーズ
共重合 PET
低融点 PET
ホモ PET005101520LCP 添加量（％）

図 17

TECROST シリーズの水蒸気透過度（1.5mm 厚み）（PP/LCP 複合材）や E シリーズ（PE/LCP 複合材）と比較して LCP が微分散している様子が確認できる。これは，LCP が全芳香族ポリエステルであり，PET が半芳香族ポリエステルであるため，PP や PE といったポリオレフィンよりも分子構造が似ていることに起因すると考えられる。

P シリーズ（PP/LCP 複合材） E シリーズ（PE/LCP 複合材） T シリーズ（PET/LCP 複合材）

スキン層

MD 方向
裁断箇所
観察方向

100 μm のフィルムを凍結裁断し，断面を TD 方向から観察。

コア層

倍率：× 2000

20 μm
図 18

TECROS 各シリーズ LCP20％添加品の SEM 画像（100 μm 厚みフィルム）

MATERIAL STAGE Vol.19, No.2 2019

59

8

おわりに

PP や PE，PET と LCP を複合化することで機械物性や制振性，ガスバリア性が向上するメリットがある一方，LCP は不透明で比較的価格も高いため，透明性が損なわれたり，価格が高くなるといったデメリットもある。そのため，低融点 LCP と他樹脂との複合材である TECROS
は，コストが最優先となるような汎用的な用途よりも，特殊かつニッチな用途に適していると考えている。
現 在， 低 融 点 LCP と し て 融 点 220 ℃ の UENO LCP
A-8100 を既に上市しているが，更なる低融点 LCP の開発も進めている。これまでの LCP の枠を更に広げることで，TECROS を含め，新しい展開に繋げられないかを模索している。
引き続きシーズとニーズの両面から材料開発を進め，TECROS および UENO LCP の用途開発に取り組んでいく。

参考文献
1）2018 年エンプラ市場の展望とグローバル戦略，富士経済，P.225〜 235（2018）60

MATERIAL STAGE Vol.19, No.2 2019