−技術資料−●車載用 PPS 樹脂 Susteel®
高分子材料研究所

PPS グループ

山野直樹

ン冷却用のみならず電動化車両の電装部品冷却用にも1．はじめに必要であり、当社では、耐冷却水改良グレードを開発

ポリフェニレンスルフィド（PPS）樹脂は、耐熱性、し、金属からの一層の代替提案を推進中である。

耐薬品性、自己消火性など、多くの優れた特性を有す
る熱可塑性エンジニアリングプラスチックであり、自で推移すると予想されている 1）。
®

当社 PPS 樹脂 Susteel は、二酸化炭素などの温室効果ガス排出削減への貢献を目的に、自動車の軽量化を促進するため、金属部品からの代替提案を推進している。また、100 年に一度の変革期を迎えたといわれて い る 自 動 車 の CASE2），3）（Connected, Autonomous,Shared & Services, Electric）用途に対応したグレードを提案している。

引張強度保持率［％］

動車部品をはじめ各種用途へ使用されている。PPS は
その優れた特性から、需要が年率 5 ～ 7％の高い伸び

LLC（130℃）

100806040200

耐冷却水改良グレード
従来グレード0

図１250500
浸漬時間［hr］

7501000

耐冷却水（LLC）改良グレードの特性

本稿では、車載用 PPS 樹脂 Susteel® の軽量化および電動化に適したグレードについて述べる。

［2］金属と樹脂との接合
耐熱性や強度などの点から、部品の完全なる樹脂化

表１
市場トレンド
軽量化

市場ニーズ

電動化

用

途

金属代替

金属部品

金属－樹脂接合

PCU，構造部品部品とすることが可能である。複合部品とする場合には、一般には、金属と樹脂との接合が必要となる。
当社では、金属と樹脂との接合技術の１種である、PCU

射出成形による金属と樹脂の一体化接合技術（NMT、表面光沢性ヘッドアップディスプレイ

等）4）に適した Susteel® 金属接合用グレードを開発 5），6），7）

低誘電レーダーモジュールした。本金属接合用グレードは、スマートフォンに代耐ヒートサイクル

PCU（インバーター）表されるモバイル端末への搭載実績 8）をもとに、車載高気密性二次電池（封口板）放熱性PCU，モーター部品への用途開発を推進中である。

耐電圧

電源供給

コネクテッド 電磁波シールド
自動運転が困難な場合には、金属部品の一部を樹脂化した複合自動車市場のニーズ

車載部品では、過酷な環境下で長期にわたる品質
安 定 性 が 要 求 さ れ る。 当 社 Susteel® 金 属 接 合 用 グ
レードは、高温高湿試験（85℃× 85％ RH × 2,000 時間）、および、ヒートサイクル試験（− 40℃× 30min2．軽量化⇔ 150℃× 30min × 2,000 サイクル）のいずれの信頼性試験においても、ISO190954）で評価した接合強度の［1］金属代替
PPS 樹脂は鉄に代表される金属に比べて比重が軽®

低下は認められなかった（図 2、図 3）。よって、金属

く、当社 Susteel は、その名前のとおり、金属部品か接合用グレードは長期信頼性が要求される車載部品へらの代替に貢献している。

も適用可能であることが示された。当社では、図 4 に金属代替の代表的な部品の一つに、自動車の冷却部示すアルミ板と Susteel® で作製した PCU（パワーコ品（インペラ、インレット、など）があり、Susteel®

ントロールユニット）ケース部品などへ、従来のアルは四半世紀以上の搭載実績がある。冷却部品はエンジ

ミダイキャストからの代替提案を行っている。

53

TOSOH Research & Technology Review Vol.64（2020）

接合強度［MPa］

属接合用グレードを用いることによって、複合体の接－40℃×30min⇔150℃×30min

50

合強度が向上し、さらには、複合体の高気密性をも達40成させることが可能である。
当社 Susteel® は自社評価において気密性が優れてい30ることを確認したのは勿論のこと、第三者の評価にお20100

いても、ヘリウムリーク試験（真空フード法）でヘリP P S ；SGX－120（12）アルミ；A5052
評価法；ISO190950500ウムリーク量 10 − 9Pa･m3 ／ s という極めて高い封止性能を有していることを確認している 10），11）。なお、本ヘ

1000

1500

2000

サイクル数［回］

図２

リウムリーク試験に用いた試験片は、図 5 に示すように平板上試験片の外側が金属で内側が樹脂であり、樹ヒートサイクル試験後の接合強度脂の収縮により気密漏れの発生しやすい試験片形状である。本形状においても Susteel® は高い封止性能を有接合強度［MPa］していることが分かった。当社では、図 6 に示すリチ

85℃×85％RH

50

ウムイオン電池に代表される電池の封口板などへ用途40開発を進めている 8）。

3020P P S ；SGX－120（12）アルミ；A5052
評価法；ISO19095

1000500

1000

1500

2000

時間［hr］

図３

高温高湿試験後の接合強度
図５

図４PCU ケース

LIB 封口板11）

大成プラス㈱提供［3］耐ヒートサイクル３．電動化

電動化車両を構成するインバータは、金属製の端子や電極等が樹脂成形品内にインサートされ、金属・樹［1］電動化車両
電動化車両を構成する重要な部品としては、バッテ
リー、インバータ（PCU；パワーコントロールユニット）、モータが挙げられる

図６

大成プラス㈱提供

封止特性評価用試験片3），9）。また、電気を充電するためには、充電部品が必要である。

脂一体形状を有していることが多い（一般的に、インサート成形品と呼ぶ）。
本インサート成形品は、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が求められる。

［2］高気密性

耐ヒートサイクル性は、製品設計において最も重要先述した、金属と樹脂の接合技術である射出成形に視される特性の 1 つである。さらに、実使用においてよる金属と樹脂との一体化接合技術に当社 Susteel® 金は、耐ヒートサイクル性に加え、モールドデポジット、54東ソー研究・技術報告第 64 巻（2020）

長期耐久性といった特性も必要になる。当社では、樹250℃

100
引張強さ保持率［％］

脂設計、配合処方、コンパウンド条件の最適化により、優れた耐ヒートサイクル性、ガス量およびヤニ量低減を併せ持つグレードを開発した（表 2）。
®

Susteel 1801 − 005 は 従 来 PPS や 芳 香 族 ナ イ ロ ン
PA6T に比べて耐ヒートサイクル性を大幅に向上させたグレードであり、Susteel® 1901 − 002 は耐ヒートサイクル性に加えてウエルド強度を改良したグレードで8060

従来 PPS
PA6T

200ある。

1801－005

400

1000

2000時

Susteel® 1801 − 005 の熱老化試験（250℃× 3,000 時
図７間）、高温高湿試験（85℃× 85％ RH × 3,000 時間）

3000間［hr］

熱老化試験（250℃）を図 7、図 8 に示す。耐ヒートサイクルグレードは従来 PPS や PA6T 同等以上の耐久性を示した。当社では、

85℃×85％RH

100
引張強さ保持率［％］インバータ部品などへ顧客評価を進めている。
［4］放熱性
電動化車両を構成するバッテリー、インバータ、モータは、作動領域拡大および部品集積化に伴い熱の発生量が増し、放熱対策が重要となる 12）。

9080701801－005
従来 PPS60PA6T

一般的な PPS 樹脂は熱伝導率が 0.2 ～ 0.5W ／（m･K）

50と低いものの、当社は熱伝導率が 2 ～ 25W ／（m･K）

01000

2000
時の Susteel® 熱伝導グレードを上市した。
図８

一般的な熱伝導グレードは熱伝導フィラーを高充填3000

間［hr］

高温高湿試験（85℃×85％RH）

化することから、熱伝導率は高くとも成形流動性に劣るといった課題があった。当社 Susteel® 熱伝導グレー導率と良好な成形流動性を併せ持つ（表 3）。
TCX − 250（12）、TCX − 150（12）は、いずれも導電性

ドは配合処方、コンパウンド条件を最適化し高い熱伝表２
測定項目

単位測定法

ウェルド強度MPa

ASTM D638

Susteel® 耐ヒートサイクルグレードの物性
1801－005

1901－002

従来 PPS

PA6T＞PPS－I－GF30＜ ＞PPS－I－GF30＜ ＞PPS－I－GF30＜ ＞PA6T－GF30＜70786779

ウェルド伸び％ASTM D638

1.0

1.00.9－耐ヒートサイクル

回Tosoh

700

470

32030

成型流動長mm

Tosoh

156

164

179

205

ガス量ml/g

Tosoh

0.9

0.7

1.3

2.0

ヤニ量wt％

Tosoh

0.02

0.02

0.05

0.07

表３
測定項目
熱伝導率（面方向）

単位Susteel® 熱伝導グレードの物性

測定法

W ／（m・K） Laser Flash

熱伝導率（厚さ方向） W ／（m・K） Laser FlashTCX－250（12） TCX－150（12）TC－70（12）G－10（12）

導電導電絶縁一般

261620.253.50.9－

体積固有抵抗

Ω・cm

Tosoh

10010110151016

成形流動長（1mmt）

mm

Tosoh

65135135130

成形収縮率（MD ／ TD）

％

Tosoh

0.03 ／ 0.50.05 ／ 0.6

0.2 ／ 0.3

0.3 ／ 0.655

TOSOH Research & Technology Review Vol.64（2020）

で熱伝導率は、それぞれ、25、15W ／（m･K）を有し、LED 放熱板等への搭載実績を活かし、車載向けに用途開発を進めている。一方、TC − 70（12）は絶縁性で熱伝導率は 2W ／（m･K）を有し、車載部品への搭載実績を活かし、PCU のリアクトル、および、モータのインシュレータなどへの用途開発を推進中である。

４．おわりに
本稿では、東ソー（株）の車載用 PPS 樹脂 Susteel®の軽量化および電動化に適したグレードを紹介した。
当社では、市場ニーズを先取りした材料を今後も開発してゆく所存である。

参考文献
１）富士経済、2019 年エンプラ市場の展望とグローバル戦略、211（2019）２）神谷有弘、プラスチックスエージ、66、51 − 59（2020）３）岩野昌夫、プラスチックスエージ、66、32 − 43
（2020）
４）板橋雅巳、プラスチックスエージ、63（3）、33 −38（2017）５）山野直樹、月刊マテリアルステージ、12（7）、31− 33（2012）６）春成武、プラスチックスエージ、59（10）、46 −49（2013）
７）山野直樹、樹脂−金属接着・接合部の応力解析と密着性・耐久性評価、技術情報協会、197−201（2014）
８）板橋雅巳、プラスチックスエージ、58（3）、56 −60（2012）９）経済産業省

自動車新時代戦略（第 1 回）会議資料（2018.4.18）
10）冨永高広、成形加工、25（10）、469 − 472（2013）11）堀内伸、樹脂−金属接着・接合部の応力解析と密着性・耐久性評価、技術情報協会、325 − 335（2014）12）小林信雄、池上徹、日本伝熱学会論文集、15（2）49 − 54（2007）

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