短期集中シリーズ：今日の自動車と高分子材料
短期集中シリーズ：今日の自動車と高分子材料

ポリプロピレンの開発現場−The Future and Then−

第三回 SOPの時代の時代
日本ポリプロ株式会社 第１材料技術センター長
第１材料技術センター長 藤田 祐二
自動車及びその素材産業の苦境は未だ底が見えない状況注がれたと言っても過言ではないと思います。

ですが本文が公開される頃には少しでも明るい兆しが見えればと期待します。一方，その様な情勢においても自動車

SOPの概念の環境対応，軽量化の方針は変わることがなく，素材産業SOPの開発にはトヨタ自動車の当時の材料技術部長の野の一員としてその対応が益々重要な責務を負うべきと認識

村氏による強烈なリードのもと材料概念が提案され，それしております。

を生かした高性能材料の開発がなされました。その経緯の詳細は当時の雑誌1）に記載されていますが，野村氏によりSOPとは｢概念がなかなか伝わらずに苦労した。時にはこれは宗教「SOP」は Super Olefin Polymer の略で1990年初頭以ですから信じて下さい。｣などの会話もエピソードとして

来，トヨタ自動車と国内PPメーカが開発したバンパー用途残っています。この概念を最初に生かし材料を開発したのを始めとした自動車用PP複合材の総称です。トヨタ自動が三菱油化で1991年にバンパー材として採用された，とあ車のＴをつけたTSOPとして最新の自動車カタログにまでります。

その名称が記載されています。カタログに素材名が記載さ

SOPの概念は，①エラストマーマトリックス，②エラスれる例は少ないのですが，素材そのものの最終製品への関トマー相IPN構造，③四角柱構造，が代表的なものです。

与を表して頂いている意味で我々も誇りに思っています。

多くの論文等により報告されていますが，当時ですら理解

SOPの開発は1980年代末からで，それ以前にバンパー，がされにくかったもの，再度見直しの必要がありそうなもインパネ等のPP部品は存在していましたが，力学物性ののなどもあり整理する必要があります。以下に反論を覚悟

向上，成形性の向上，グレードの統合を目指してこの開発の上，私なりの現時点の解釈を述べます。

がスタートしました。先月号にて述べましたが，この時代PPメーカは14社あり，その殆どがこの開発に携わること①「エラストマーマトリックス」は「SOPはICPを主成分になります。このような開発競争は他の自動車メーカでもとしそれに比較し少量のエラストマー，タルク（無機充填並行して行われていた訳ですが，SOP開発において特徴的材）をブレンドした複合材料であるにも関わらずエラストなのは単に要求特性を満たす材料を開発する競争だけでなマーがマトリックスである」，という概念です。電子顕微

く，その材料のコンセプトを提案しメカニズムを検証する

鏡写真を普通に眺めるとＰＰ中にエラストマーとタルクが基礎研究も付随してなされたことです。約10年間にわたり分散しているだけで概念は理解できません。しかしながら各PPメーカとも最新の技術や理論を駆使し開発材料の研PPをよりミクロに結晶成分と非晶成分に分けて考えると，究発表がなされました。最盛期の高分子学会の発表では各非晶成分をマトリックスとして結晶成分が分散し，その非社の研究発表の連続で会場が超満員となる状況であり異彩晶成分にエラストマーが一部相溶し性能を発現しているとをはなっていました。学会活動が表舞台とすると裏舞台の理解できます。図１にPPの分子量と複合PPの衝撃強度の開発現場は新規ＰＰの試作と複合化実験の繰り返しの毎日関係を示します。通常PPの衝撃強度は分子量の低下によでそれらを合わせると当時の各社研究資源の大半がここにり大きく低下しますが，エラストマーがある添加量を超え

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Polyfile 2009.3

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図３
図１

各種エラストマー添加量におけるPP分子量と破断伸びの関係

エラストマー中のPE結晶サイズと物性の関係

く複合PPに適した新しいエラストマーが利用されていますが，その背景にはこの概念が生きていると信じています。

③「四角柱構造」は「SOPの成形品には表面に垂直に四角柱状のPP結晶が配列しそれが性能を発現する」という概念です。成形品を表面に平行，垂直に観察した電子顕微鏡
写真とそれから想像される３次元構造を図４に示します。
優れた物性が発現したSOPではこの構造がより鮮明に観察
図２

エラストマーマトリックス中のPP結晶されています。この写真の解釈に関しては今でも論議があるとその依存性がなくなります。これはエラストマーがマりますが，確実なのは表面に垂直にＰＰ結晶が成長していトリックスとして物性を支配し，衝撃強度の低いPPの性ることで，その影響もあり表面硬度等の物性が向上してい能をカバーしたと解釈できます。PP非晶にエラストマーます。PP結晶の配向はX線解析により定量化され，表面硬が一部相溶している証拠は色々の手法で確認されています

度への影響が認められています（図５）。この構造の発現が，有名なのはBC８でもおなじみの佐野氏によるPP結晶は射出成形により表面に平行に配向したエラストマー相やとエラストマーが相溶化された非晶マトリックスの電子顕

タルクの表面からPP結晶が成長されていることが確認さ微鏡写真（図２）です。当時別会社にいた私はこの解釈に悩れています。特にタルクの効果は顕著でその表面から鮮明んだものです。この概念によりSOPでは従来に比較し低分子にPP結晶が成長しています（図６）。PP配向にタルク表面量のPPが利用でき，流動性が約２倍に向上しました。そが及ぼす距離から逆算すると僅か数%のタルク量で系全体の後，PPバンパー材は更なる高流動化が達成されていますの結晶配向が制御されることになります。SOPの表舞台でが，すべてはこの概念のおかげと解釈することもできます。の研究ブームが去った今でもそのような観点での構造形成機構やタルク表面での相互作用機構などの研究は引き続き②「エラストマー相IPN構造」は「相溶化されずミクロンオーダで分散したエラストマー相中にポリエチレン（PE）の 適 度 な 微 結 晶 を IPN（ Interpenetrating PolymerNetwork）状分散させると優れた特性が発現する」という概念です。①のエラストマーマトリックスもIPN的構造であったこととあわせダブルIPN構造とも呼ばれていました。エラストマー相の結晶は量だけでなくそのサイズや分散状態が重要です。図３に微結晶サイズと破断伸び，表面傷つき強度の関係を示しますが，この最適領域にて材料設計がなされています。近年エラストマー分野でも開発が著し

図４四角柱構造の模式図と電子顕微鏡写真
Polyfile 2009.355

図６
図５

タルク表面から垂直に成長した結晶

結晶配向度と表面硬度の関係います。
なされるべきと考えています。
SOP開発の意義と課題
SOPの真実SOPに代表される90年代の自動車用複合PPの開発はも以上の表舞台での研究とは別に，PPメーカでの開発前

はや世界中の自動車メーカでの材料に技術が反映されてお線では先月号のBC8に匹敵する開発がなされていました。

り，自動車用途でのPPの可能性を一気に広げました。少新しいPPの試作にはベンチスケール，パイロットスケー

し残念なのはこの時代に確立した設計技術が未だ主流であル，本プラントの過程をへて開発されるのが一般的ですが，ることです。SOPで提唱された概念のようなオリジナルなバンパー性能等の評価には少なくともパイロットスケール

材料設計指針の創出により新たな高性能・高機能なPP材以上の試作品確保が必要でそのため早期からパイロット以料が開発できることを信じ世界中のPP研究者とともに更上の開発がなされました。そのためには研究部門だけでななる開発を続けたいと考えています。エラストマーマトリ

く全社的な取り組みが必要です。特に開発担当は他の開発ックスの研究で初めて明らかになったPPとエラストマーを裂いてでもこのテーマに集中し，それを成功させなけれの相溶性の効果は最新の機能性PP材料の開発につながるばならない重圧の中，取り組みます。更に，各社が競い合はずです。また，四角柱構造で研究されたPPとタルクのうことにより，レベルアップする中，必ず自分達はそれ以相互作用の解明は事実上達成が困難なPP系ナノコンポジ

上優れた材料の開発ができるという信念を持ち続け開発をットの開発につながるのではないかとも思います。

行いました。PP事業統合の中で元はライバル会社の研究一方，表舞台での基礎研究によりPP構造の解析技術も者と仲間になるチャンスが何度かありましたが皆さん同じ著しく進歩しました。PPの電子顕微鏡観察や一次構造解経験をしています。私自身は基礎研究面からの支援，直接析技術などはこの時期に開発されています。これら技術は今の開発研究を経験し，それをマネジメントする立場に至っや自動車用途のみならず様々な用途開発にも不可欠です。ていますが，どの段階でも同じ思いです。良く言われます

つまりSOPの時代に築いた技術は実は皆さんの周りの自動がこの様な材料開発コンペに勝つ秘訣は勝つまでやめない車部品以外の多くのPP製品にも反映されているのです。

ことです。必ず出来るという信念とそれを達成する執念が必要です。我々の会社でも約10年かってやっと成功したテーマがつい最近もありました。

・参考文献
１）NIKKEI MATERIALS & TECHNOLOGY, 93. 1 (No. 125)
P26

ところで先に述べた３つの設計概念はSOPのみならず全ての自動車用PP複合材にも通じるものですが，この実現も含め技術の根幹はベースPP技術そのものにあると思っています。先月号のBC８の秘密と同様，詳しくは言えませんがこの開発を期に複合PPとして性能を発揮するPPの構造とそれを達成する製造技術が大きく花開いたと考えて
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Polyfile 2009.3■お問い合せ先日本ポリプロ株式会社〒510-0848

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