2023年11月29日～12月１日に東京ビックサイトにて行われた「SAMPE Japan 先端材料技術展2023」は、CFRPなどの先端複合材料や新規材料、その成形加工技術などの展示を実施。日刊工業新聞社が主催し、同会場で「洗浄総合展」「VACUUM真空展」「高精度・難加工技術展」「表面改質展」「KOKOKARA　Fair」が合同開催された。本稿では、注目の新素材を紹介する。

耐熱性に優れ、軽量――サーモライト

株式会社サーモライトが開発した「サーモライト」はアラミド繊維を配合したフェノール樹脂だ。熱硬化性樹脂だが、射出成形ではなく、シート状に加工した樹脂を積層し、ブロック状に成形している。そのため、射出成形における繊維強化樹脂の課題である繊維の異方性がなく安定しているという。ブロックを切削加工してギアなどを作っているため高精度のギアが可能だ。金属製軸のインサートも可能だ。

熱硬化性樹脂のため、耐熱温度は200℃超と高温にも耐え、重量は金属比で6分の1と軽量化が実現する。さらにモリブデンを配合し、摺動性が高く、無潤滑油で使用可能なため、クリーンさが求められる環境に適している。繊維を高配合した樹脂の切削加工はドリルの摩耗が大きく、粉塵も出るため敬遠されがちだが、サーモライトでは加工まで含め対応しており、小ロットから高精度のギアの受注を受けている。

黒鉛から作られた酸化グラフェン・還元酸化グラフェン――NSC

NSCはアフリカ産の天然黒鉛を高純度化処理しており、その技術力や加工規模は国内でも有数のメーカーだ。黒鉛（グラファイト）は、中国の調達リスク（輸出規制）が問題となっている。NSCが展示していたのは、黒鉛から作られた酸化グラフェン・還元酸化グラフェンという新しい素材である。酸化グラフェン・還元酸化グラフェンはそのものを製品に塗布して使用することもできるが、樹脂の添加剤としてコンパウンドし、樹脂の物性を上げることも可能だという。期待できる効果は強度や曲げ耐性の向上、電磁波遮蔽、帯電防止、抗ウイルス性などさまざまだ。コロナ禍では抗ウイルス性が注目され、マスクなどに塗布されるコーティング剤としても使用されたという。金属と複合することで新しい素材を作り出すことができるなど、その用途はまだまだ拡大の兆しがある注目の素材だ。

半導体製造などで有効な高純度アルミナ――西村陶業

西村陶業はセラミックスの原料から製品までを一貫製造しており、多様なセラミックス材料を取り扱うメーカーだ。セラミックスは絶縁性、耐薬品性、耐摩耗性などの特徴を持ち、腐食などの問題から金属が使用できない箇所に用いられている。今回展示されていたのは高純度アルミナである。アルミナは半導体や機械部品用の素材として提案されている。アルミナは材料や加工方法によって、乳白色から光を透過させる半透明のものまで、色や質感などが異なるさまざまなラインアップがそろっている。特に半導体製造分野において使用されている産業用サファイアと同等の性能を持っており、代替すればコストメリットは大きい。セラミックスは造形が容易であり、複雑な形状も簡単に成形できることが魅力だ。

組み合わせ無限大の織物――綾羽株式会社／綾羽工業株式会社

展示で目を引いたのは、多様な織物のロールだ。これは熱可塑性樹脂の糸とカーボンファイバーやアラミドフィラメントなどの糸を織り上げた「織物」である。糸を織った布形状であるためしなやかで弾力があり、どんな形状にも馴染むというのがこの連続繊維ハイブリッド織物の特徴だ。それぞれの素材は混ぜ込まれているわけではなく、織り上げられている。熱を加えてプレスすることによって樹脂が溶け、コンポジットされるというわけだ。糸の種類や織り方の組み合わせは無限大で、樹脂と補強繊維の配合も自在に変えることができる。さまざまな用途に使えることが期待されているが、まだまだ市場を開拓中とのことだ。美しい織目がそのまま成形され、自然な風合いが残るため、トランクや電子機器のケースなどの外観品にも使用が期待できる。

軽量化だけではなく、音響性能もアップ――帝人

帝人は、既に多くの実績があるというガラス繊維強化熱可塑性樹脂「Sereebo」の多彩なラインアップを展示していた。特に目を引いたのは、これらの強化樹脂を金属の代替とすることで軽量化を図るということだけでなく、音響性能を向上させるという点だ。スピーカーを取り付ける自動車のドアパネルがターゲットとなっている。従来の金属製制振板に比べ、10～50％減の軽量化を実現。それだけでなく、実際のサンプルを聞き比べたところ、樹脂製ドアパネルの方が確かにノイズの少ないクリアな音に感じられた。機能性樹脂の種類は各メーカーより多彩なラインナップが発表され、強度や耐熱性といった性能値も向上している。これからの金属代替樹脂は、軽量化だけではなくプラスアルファの要素が重要となってくるかもしれない。

今回の先端材料技術展では、全体として炭素繊維やガラス繊維による強化樹脂の展示が多く見られた。各社展示の工夫はしているものの、なかなか他製品との違いをアピールすることに苦慮しているように感じられた。繊維配合樹脂で懸念となるリサイクル性については、どのメーカーもまだ画期的な解決法を提示できておらず、SDGｓとの絡みからも今後も発展が期待される点である。一方で、強度や剛性、軽量化以外の新しい視点のアピールが見られ興味深い。大手メーカー以外では、本業と関連しつつも新しい素材にチャレンジしているメーカーの展示が目を引いた。本業で培った技術を生かし、新しい観点からの素材製品は興味を引くが、まだまだ商品化につながる業種とマッチできていない印象だ。こうした展示会を通して、全く新しい製品が生まれることに期待したい。