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熱可塑性複合材料用PEKKKepstan®テープ
熱可塑性複合材料用PEKKKepstan®テープ
<p>近年の熱可塑性複合材の成功は、生産の自動化によりもたらされた。特に、工業生産に見合う速度でプリプレグ層の除去と熱接着を可能にしたロボットの登場が大きい。アルケマがHexcelやBarrdayといった複合材の専門企業と協力して、熱可塑性複合材テープで比類なき提案をすることが、このような進歩の背景となっている原動力である。アルケマの材料技術責任者、Michel Glotinは、「当社は、これら企業との協力により、ターゲットとする三つの市場(宇宙・航空、石油・天然ガス、自動車)の要求事項や仕様を満足する最適なソリューション—PEKK (ポリエーテルケトンケトン)、PVDF (ポリフッ化ビニリデン) およびポリアミドからなるテープ素材—の開発が可能になりました」と、述べている。</p>

次世代航空機用PEKK熱可塑性複合材をHexcelと共同開発

<p>より軽い素材を探し求める航空業界は、エポキシ樹脂がベースの熱硬化性複合材の主たる顧客となっている。今日、この分野は<strong>新世代の熱可塑性複合材</strong>の利用を中心にイノベーションがリードされているが、特にアルケマのPEKK樹脂ベースの複合材は耐久性が抜群で、熱可塑性樹脂の中で最も優れている。アルケマのPEKK樹脂開発責任者のPhilippe Bussiは「<a href="https://www.extremematerials-arkema.com/jp/product-families/kepstan-pekk-polymer-range/" target="_blank">Kepstan<sup>®</sup> PEKK</a>の熱可塑性複合材テープは、エポキシ系の熱硬化性複合材テープに比べ加工効率が大幅に改善されています。また、長・短の炭素繊維の添加により、PEKK樹脂は様々な金属部品を代替します。重さはおおよそ半分です」と、述べている。</p>

金属は、物理的応力の方向に関係なく常に同じ反応をする。一方、熱可塑性複合材は、物理適応力への反応は繊維の配向に依存する。この特性を利用すれば、用途目的に即したカスタマイズした部品の製造が可能になり、さらに、過去のエポキシテープ(熱硬化複合材)では不可能な熱成形を加えることができる。これによって、これまで不可能であった様々な用途に展開できる道が開けたのである。

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<p>アルケマが最近Hexcelと結んだ戦略的パートナーシップの他に、PEKKのサクセスストーリーを説明するいい例があるだろうか?Hexcelは、高性能炭素繊維と、航空産業で標準となっている複合材中間製品のメーカーで、エアバスA350の機体に用いる熱硬化性複合材を供給している。Hexcelは、アルケマと協力して、将来的な航空機の製造に用いる、連続炭素繊維強化のPEKK Kepstan<sup>® </sup>熱可塑性複合材テープを開発した。当初は補助的な部品(翼の前縁、可動フラップなど)に限定されていたが、<strong>この熱可塑性複合材を利用すれば、機体や翼で最も大きな応力のかかかる部品にも適用できるとされている</strong>。Philippe Bussiは「フランスの共同研究所で開発したソリューションにより、航空機メーカーの求める生産スピードに見合った置き換えが可能な生産方法が可能になるでしょう」と、述べている。</p>

海底油田のフレキシブル・パイプラインに用いる熱可塑性テープ

<p>アルケマは、<a href="https://www.extremematerials-arkema.com/jp/product-families/kynar-pvdf-family/" target="_blank">PVDF Kynar<sup>®</sup></a>と生物由来の<a href="https://www.extremematerials-arkema.com/jp/product-families/rilsan-polyamide-resins-alloys/" target="_blank">Rilsan<sup>® </sup>ポリアミド</a>の高性能樹脂の専門知識を活かし、<strong>深海油田でフレキシブル・パイプラインのシーリングに適用</strong>している。また2018年にアルケマは、Barrdayと協力してBarrFlex TU LLCを設立した。この共同企業体は、石油・ガス業界向けの熱可塑性UDテープを供給する革新的なリーディング・サプライヤになるであろう。</p>

Rilsan<sup>®</sup> マトリクスは、車両重量の削減を可能にする最新の複合材テープ

<p>自動車メーカーも、ますます厳しくなるCO2排出制限の影響を受けている。2020年には1台当たりの最大排出レベルを130 g/kmから95 g/kmまで削減することになっているが、自動車メーカーは「複合材は重量と堅牢性の面で有利」と評価しており、使用機会が増えている。さらに、リサイクル性の観点からも、熱可塑性複合材への関心を高めている。</p>
<p>このためアルケマは、「軽量化プログラム」の特別なパートナーとして、アキテーヌ地方にあるCanoé 研究開発センターと協力して、自動車部門に<strong>特別に設計した新しい熱可塑性複合材</strong>のRilsan<sup>® </sup>マトリクスを供給している。このテープは、自動車部門で使用される構造部品への要求事項を満たすために、高性能な熱可塑性ポリアミドとしっかりと結合した連続的な単一指向性の炭素繊維を組み合わせたものである。</p>
<p>Rilsan<sup>® </sup>マトリクス部品の工業生産を検証するため、アルケマは、複合材の加工を専門とする中小企業のCoriolisと提携し、航空業界で実績のある自動繊維配置技術を上手に利用している。ポリアミドの融点よりも高い温度へ急速に加熱すると、テープは非常に速い速度で結合して平坦なプレフォームができる。次に、Cetimの方法を用いてこれらのプレフォームをプレス機で熱圧縮して外側被覆すると、最終的な3D部品ができる。</p>

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