●超高靭性 PPS コンパウンド
高分子材料研究所

モールドグループ

尾﨑後藤春成茂呂想博之
武義幸

が求められる。耐ヒートサイクル性は、製品あるいは1．はじめに試験片を低温、高温に繰り返し曝した際に、熱膨張、ポリフェニレンスルフィド（PPS）樹脂は、高温環境下での長期使用に耐える卓越した耐熱性（UL 温度あるいは熱収縮により、材料が破壊するまでのサイクル数で評価される。

インデックスは 200 ～ 240℃）、フッ素樹脂に匹敵す

耐ヒートサイクル性は、製品設計において最も重要る耐薬品性、耐熱水性、難燃剤を必要としない自己難視される特性の 1 つである。しかしながら、実際の使燃性など、多くの優れた特性を有する熱可塑性エン用においては、耐ヒートサイクル性のみならず、成型

1）ジニアリングプラスチックである 。これらの特長か性、長期耐久性といった特性も必要になる。これまで

ら、PPS 樹脂は金属または熱硬化性樹脂の代替材料とにも、耐ヒートサイクル性の高いコンパウンドの提案

して、耐熱性や信頼性の求められる自動車部品、電気・はされているが、これらの特性を全て満足していると電子部品、水廻り・住設機器などに使用されている。

は言えないのが実情である。現状は、製品設計の工夫

PPS コンパウンドの需要は年々増加しており、年率で使いこなしている状態である。そこで当社では、樹6 ～ 7％程度での成長が見込まれている。なかでもハ

脂設計、配合処方、コンパウンド条件の最適化により、イブリッド自動車（HV）、電気自動車（EV）を中心優れた耐ヒートサイクル性と、成型性、長期耐久性をとした自動車用途での成長が著しく、年率 8 ～ 10％両立した PPS コンパウンドの開発に取り組んだ。

2）の成長が予想されている 。
PPS は、自動車用途として、HV、EV の普及により、モーター、インバーター、バッテリー、センサ等の部品に多用されている。これらの部品は、金属製の端子、電極等が樹脂成形品内にインサートされ、金属・樹脂一体形状を有していることが多い（一般的に、インサー
ト成型品と呼ぶ）。
このようなインサート成型品は、様々な温度環境下での使用が想定されるため、高い耐ヒートサイクル性
図２

自動車部品例（インバーター部品）

160,000
自動車用途
非自動車用途

数量［t］

120,000
150℃

冷却80,000温度

加熱

40,000－40℃
02016

20172018

2019

2020

2021

2022

1 サイクル年

図１

PPS コンパウンドの需要予測

時間

図３

耐ヒートサイクル性試験概要

83

TOSOH Research & Technology Review Vol.63（2019）

尚、本技術の開発目的は、HV、EV といった環境対

酸水浸漬、130℃ロングライフクーラント（LLC）浸漬）

応車に搭載されるインサート成型品に用いられる優れを図 5 ～ 10 に示す。何れの試験においても、開発材た耐ヒートサイクル性を有する PPS コンパウンドでは従来材よりも高い耐久性を示した。

あり、本技術は、低炭素社会の普及に貢献することを目指す。

3．用途展開今回開発した超高靭性 PPS グレードは、その高い2．超高靭性 PPS コンパウンドの特長

耐ヒートサイクル性が注目され、インバーターや、モーター等のインサート成型品などで顧客評価が進められ［1］耐ヒートサイクル性・ウエルド強度・成型性開発材の物性を表 1 に示す。耐ヒートサイクル性は、ている。さらに、高ウエルド強度、低ガス量、低ヤニ

図 4 に示すような試験片を用いて評価した。また、ガ量といった特性と、熱水や次亜塩素酸水に対する高いス量、ヤニ量は真空化、350℃で 30 分加熱した際に発長期耐久性を併せ持つことから、水廻り、住設機器部生した量、と定義した。

品においても顧客評価が進められている。

開発材①～③は何れも耐ヒートサイクル性が従来材より優れている。耐ヒートサイクル性改善のため、樹るが、特に低温での靭性改善が大きく寄与していると考える。また何れの開発材においてもガス量、ヤニ量が従来材より少なく、成型性に優れている。更に開発材②は、ウエルド強度、開発材③は、成型流動長が、180引張強度［MPa］

脂設計、配合処方、コンパウンド条件を最適化してい

開発材①
開発材②
従来材

160140120100それぞれ従来材より優れている。このように耐ヒート

80

サイクル性と、ウエルド強度や、成型流動長、ガス量、0200400600

800

1000時間［hr］

ヤニ量を、高いレベルで両立させる事に成功した。

図５90℃熱水浸漬後の引張強度［2］長期耐久性
開発材の長期耐久性（90℃熱水浸漬、90℃次亜塩素PPS

貫通穴
インサート金属

ウエルド強度［MPa］

ゲート（PPS 充填）

80

ウェルドライン70
65605550

試験片 ：貫通した穴を有する金属を PPS で被覆判定方法：50％残存回数（5/10 ピース）

図４0200400600

800

1000時間［hr］

耐ヒートサイクル性試験片

図６

表１84

開発材①
開発材②
従来材

75

90℃熱水浸漬後のウエルド強度

超高靭性 PPS コンパウンドの物性
開発材①

開発材②

開発材③

従来材

＞PPS-I-GF30＜＞PPS-I-GF30＜＞PPS-I-GF30＜＞PPS-I-GF30＜70787267

ASTM D638

0.970.98

1.010.88Tosoh

700470620320

測定項目

単位測定法

ウェルド強度MPa

ASTM D638

ウェルド伸び％耐ヒートサイクル

回成型流動長mm

Tosoh

156164

194179

ガス量ml/g

Tosoh

0.91

0.730.841.28

ヤニ量％

Tosoh

0.023

0.016

0.0230.052

東ソー研究・技術報告

高い耐ヒートサイクル性は、インサート成型品の薄引張強度［MPa］180

肉化、大型化の際、有利である。

160

高ウエルド強度は、部品設計の自由度が上がり、部

140

品デザインの単純化が期待される。

120

低ガス量は、成型品の外観が良好になる、ボイドの開発材①
開発材②
従来材

10080

第 63 巻（2019）0200

低減などが期待される。

400600800

1000

時間［hr］

図７低ヤニ量は、金型メンテナンス頻度の低減につながり、生産性向上が期待される。

90℃次亜塩素酸水浸漬後の引張強度

5．おわりに
本稿では、東ソー㈱の PPS 樹脂＜サスティール＞

ウエルド強度［MPa］

80

開発材①
開発材②
従来材

7570

として、新たに開発した超高靭性 PPS コンパウンドについて紹介した。本コンパウンドは、顧客において、

65

その高い耐ヒートサイクル性や、低ガス量、ヤニ量に60対して、高い評価を得ており、実用化に向けて検討が55進められている。今後、本コンパウンドに適用した技

50

術を活用し、顧客の様々な要望に合わせたコンパウン
0200

400

600

800

1000時間［hr］

図８

90℃次亜塩素酸水浸漬後のウエルド強度

ドグレードを開発し、用途展開を図っていく所存である。

参考文献
引張強度［MPa］

180１）山縣邦彦、高野健、プラスチックス、57、90（2006）160２）富士経済、2017 年エンプラ市場の展望とグロー

140

バル戦略、204（2017）120

開発材①
開発材②
従来材

1008001000

2000

3000

時間［hr］

図９130℃LLC 浸漬後の引張強度

ウエルド強度［MPa］

8075706560
開発材①開発材②
従来材

555001000

2000

3000

時間［hr］

図 10130℃LLC 浸漬後のウエルド強度

本コンパウンドを用いた際の期待効果を以下に示す。
85