システム設計

安全性が要求される用途に対する極めて厳しい公差の確保

より少ない材料でより多くを実現するための継続的な取り組みにおいて、自動車用途の中には特に難易度の高いものがあります。これらの用途では、製品寿命全体にわたり安全な動作を保証するため、寸法安定性に関して非常に厳しい公差が求められます。樹脂材料は、金属と比較して寸法安定性が劣る場合が多く、特に広範囲な温度や湿度変動下ではその傾向が顕著です。そのため、多くの金属からプラスチックへの置換（メタル to プラスチック コンバージョン）では、さらに複雑な課題に対応する必要があります。

樹脂の寸法安定性は、部分的には材料特性によって、また部分的には成形プロセスおよび金型設計によって決定されます。メタル to プラスチック コンバージョンの成功には、低吸水性など優れた固有材料特性を有するマテリアルの選定が重要です。吸水率が低く、熱膨張係数も低いこと、さらにロット内およびロット間での材料変動が最小限であることが特長です。

ブレーキブースターバルブボディは、極めて厳密な公差が安全性に不可欠となる用途の一つです。ブレーキシステムの心臓部であるブレーキブースターバルブボディは、車両のライフタイム全体にわたり、信頼性と確実な作動が求められます。当社のマテリアルポートフォリオは、ガラス繊維含有量や分子量に関する非常に厳格な材料仕様により、部品の寸法公差とプロセス一貫性に対する実績ある性能を提供します。

Arnite Aは、この用途に最適なソリューションです。この35％ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート樹脂は、20年以上にわたり、世界中の3億台を超える車両で使用されてきましたが、1件の不具合報告もありません。この最適化された材料はクラス最高の寸法公差を実現し、当社は材料販売全てに対し、成形加工から部品・金型設計まで完全な技術サポートを提供しています。

極めて厳しい公差を要する次世代部品の設計に、当社がどのように貢献できるかご相談ください。

強度、剛性、または疲労耐性を損なうことなく金属部品をプラスチックへ置換

自動車メーカーは燃費向上を目的として軽量化に継続的に取り組んでおり、金属部品のプラスチックへの置換が依然として大きな課題です。軽量化による効果は非常に大きく、100kgの軽量化ごとに燃費が0.3L/100km向上するとされています[1]。しかし、必要な温度範囲全体で十分な強度、剛性、疲労耐性を確保することが不可欠です。

当社は、必要な性能基準を満たす部品設計を最適化するためにCAE（Computer-Aided Engineering）モデルを活用しています。標準的な構造解析に加えて、より高度な解析ツールも活用しています。異方性シミュレーションや複雑な荷重条件下での疲労解析を含みます。

設計段階においてお客様を支援した事例が多数ございます。これには、エアバッグハウジングや構造補強材など、クラッシュ荷重がかかる部品の破損予測から、高温環境下におけるエンジンマウントの疲労破壊予測まで含まれます。

当社のポートフォリオに新たに加わったForTii Aceは、高温域でも強度および剛性を維持し、業界内のいかなる材料よりも優れた性能を発揮する材料ファミリーです。標準的な射出成形部品に加え、連続ガラス繊維強化テープを用いた部品設計もサポートしています。

金属部品からプラスチック部品への置換を成功させるために、必要とされる強度、剛性、疲労耐性を維持しつつ、どのようなサポートが可能かお気軽にお問い合わせください。

[1]On the Road in 2035: Reducing Transportation’s Petroleum Consumption and GHG Emissions. Massachusetts Institute of Technology (2008).

より高いコスト効果を実現するソリューションの開発

プラスチックは、金属やゴムよりも軽量なソリューションを提供します。さらに、プラスチックは複雑な形状の部品製造を可能にし、複数の構成部品を単一で簡素化された部品へ変換できます。これによりコストが削減されるだけでなく、各組立工程や接合部が不具合の原因となる可能性が低減します。

適切な設計およびエンジニアリング支援があれば、プラスチックへの切り替えによって、最も厳しいエンジンルーム環境下においても部品の品質および性能を向上させることが可能です。さらに、軽量化、処理工程の削減、総合的なコスト削減というメリットも組み合わせています。

当社は、お客様が単一で柔軟な熱可塑性部品となるホットチャージエアダクトの開発を進める際にご支援し、従来のゴムや剛性ダクト部分品に比べてコストと質量を低減し、リーク経路の潜在数も最小化、さらに高温・高圧・薬品暴露環境下での性能も向上した部品を納入しました。Arnitel HT材料は、連続使用温度180°Cまでで優れた物性維持性を示し、壁厚の薄肉化と最大50％の軽量化を実現しています（ゴム比）。

当社の実証済みケーススタディは、プラスチック材料がコスト削減・部品設計の簡素化、軽量化、品質および性能向上にもたらす総合的なメリットを示しています。

熱可塑性樹脂部品の設計を、よりシンプルかつコスト効率よく実現するためのご提案について、ぜひご相談ください。

より薄く、軽量で小型な部品の実現

私たちの経済が効率化にますます注目する中、産業界では、従来と同等またはそれ以上の機能性を維持しつつ、より薄く、軽量で小型な製品の開発が進められています。この傾向は自動車業界においても顕著であり、OEM各社は厳格な政府燃費目標の達成に取り組んでいます。また、エレクトロニクス業界においては、スマートフォンの各世代ごとに平均12%薄型化されていることが分かります。

小型部品やコンポーネントの開発は、バリューチェーン全体にわたる課題を生じさせます。これにより、成形材料への要求が一層高まり、設計者は新しい材料や複数の機能を1つの部品に統合し、製造プロセスを根本的に変革します。Envaliorでは、これらの課題を成長の機会と捉えています。

これこそが、お客様の特定要件を満たす新しい材料グレードを絶えず開発し続ける原動力です。機能統合を実現する材料や、薄肉設計で性能要件を満たす材料など、当社の幅広い材料ポートフォリオは、部品点数・スペース・高さ・コストにおける効率化を実現するコンパクト設計を可能にします。

Stanyl ForTiiは、SMTコネクタのような要求の厳しいアプリケーションに対応する実績ある高性能・高流動グレードを提供します。また、Laser-Direct-Structuring（LDS）などの技術を取り入れることで、薄肉の3D射出成形プラスチック部品内に電子機能を統合でき、さらなる小型化と複雑性の低減を実現します。

小型化目標の達成について、当社がどのようにご支援できるかご相談ください。

複合材料による軽量化

ポリアミドを基材としたUDテープのファミリーは、エンドレスのカーボンファイバーまたはガラスファイバー強化を特徴とし、自動車用途において金属の軽量代替材となります。UDテープ、テープベースの2Dファブリック、およびクロスプライは、構造用途および準構造用途、ならびに射出成形部品の選択的補強に使用されます。

先進熱可塑性複合材料の基本構成要素

自動車の極限的な軽量化は、排出ガス低減と燃費改善に最も効率的な技術の一つであり、過去数年間にわたりEnvaliorは自動車用途においてパイロットスケールのプロジェクトを実施し、その性質を評価しました。金属代替および最適なコスト・ベネフィット比について。プロジェクトから、車両重量低減は単に金属を複合材料に置き換えるだけでなく、さまざまな材料の活用によって自動車の車両重量を削減することに焦点があると示されました。カーボンファイバー強化ポリマー（通称 UDテープ）は、このアプローチにおいて不可欠です。

先端熱可塑性複合材料の基本構成要素

Akulon、EcoPaXX、ForTii UDテープベース複合材料は、金属に対する実用的な軽量代替手段です。これらのポリアミドベースのUDテープは、連続カーボンファイバーまたはガラスファイバー強化材を用い、自動車の内装および外装用途に使用されます。ポリアミドポリマーはエンジニアリングポリマーの中核であるため、Envalior製品群は自動車用途に非常に適しています。UDテープは、他の成形形態に比べて設計の自由度が高く、複数のファイバー配向によってパネル全体の厚み変化も実現可能です。マトリクスポリアミドポリマーの選定は、吸湿性、連続使用温度、耐塩害、耐バッテリー酸、耐水素透過性など、周辺の課題に基づいています。Envaliorは原材料から最終製品まで、バリューチェーン全体でお客様と連携します。

最も過酷な環境下で機械的特性の安定性を確保

当社が取り組む中で最も過酷な環境のひとつは、車のエンジンルーム内です。この用途で使用される部品は、高温、幅広い温度変化、腐食性の化学薬品にさらされます。これらいずれかへの曝露は、プラスチック材料に劣化をもたらし、機械性能の低下を引き起こします。これらの用途で使用される部品において、性能の安定性を確保し、劣化を最小限に抑えて部品の信頼性を維持することは不可欠です。

当社の幅広い熱可塑性樹脂ポートフォリオには、オイル、グリース、強力な化学薬品への暴露下でも優れた化学的安定性を有する製品が含まれます。cids、またはウォーターグリコール。さらに、当社は業界標準を30～40°C上回る連続使用温度でも優れた性能を発揮できる材料を実現する製品および技術も開発しています。これにより、OEMや部品メーカーは、要求される用途において最も過酷な環境下でも、サーモプラスチック部品が必要なパフォーマンスを確実に発揮するという安心感を得られます。

当社のDiablo技術（Stanyl DiabloおよびAkulon Diablo）およびArnitel HT材料は、高温への長期曝露に耐えるよう特別に開発されています。これらの材料は、230°Cの連続使用温度にて5,000時間のラボ試験を実施し、劣化が最小限であることを確認しています。これらの材料は、一体型エアインレットマニホールド、チャージドエアダクト、レゾネーターなどの部品製造に最適です。

お客様のサーモプラスチック部品が最も過酷な環境下でも高い性能を発揮できるよう、当社がどのようにご支援できるか、ぜひご相談ください。

車両騒音を低減し、安全性および走行体験を向上

現代の自動車は、車両騒音が初めて法規制された1970年代と比較して90%静粛性が向上しています。自動車メーカー（OEM）は、走行体験の品質向上にもますます注力しています。これにはノイズ、振動、ハーシュネス（NVH）の低減または排除が求められます。低周波のロードノイズ（路面騒音）はドライバーの疲労を誘発することが示されており、音響制御の強化は自動車メーカーにとって重要な目標となっています。

NVH性能は、部品設計、材料特性、および部品を取り巻く周囲環境との複雑な相互作用によって決定されます。当社は、設計や材料、またはその組み合わせの最適化によりNVH特性の向上を実現します。両者の統合です。弊社は、従来の金属製オイルパンと比較し、明確な性能向上を実現するプラスチック製オイルパンの設計最適化を通じて、お客様をご支援してきました。別のお客様とは、「Arnitel」による特定の材料ソリューションを開発し、CVJブーツにおいて、湿潤条件下で発生するきしみ音を競合他社製品に比べて著しく長期間にわたり抑制することに成功しました。貴社アプリケーションにおいて、騒音・振動・ハーシュネス（NVH）低減のご支援方法について、ぜひご相談ください。

摩耗および摩擦の影響を低減

自動車メーカーは、テールゲート排出量に関するより厳しい法規制への対応として、エンジンおよびトランスミッションにおける摩耗ならびに摩擦の低減に注力しています。摩擦を可能な限り低減することで、エンジンはより滑らかに動作し、燃費も向上します。当社の研究チームは、プラスチック材料における摩耗および摩擦効果の長年にわたる知見を生かし、高い耐摩耗性と高温下での低摩擦特性を備えた特殊材料を開発しました。これらのStanylグレードは、エンジンタイミングシステムにおけるチェーンテンショナー用途に最適であり、ポリアミド66と比較して最大1%の燃費向上を実現します。

20%で市販のPA66と比較して低い摩擦係数を有し、Stanylはエンジンオイルで潤滑された場合、あらゆるプラスチックの中で最も低い摩擦を実現します。この材料はまた、エンジンタイミングシステムにおいて優れた耐摩耗性および耐疲労性を提供し、PA66の最大7倍の寿命を示します。高い剛性および強度、並びに優れた流動特性を持ち、摩耗や摩擦が主要な課題となる用途において、当社のポートフォリオに欠かせない材料です。

重要部品の摩耗および摩擦低減に向けて、当社がどのようにサポートできるかお問い合わせください。

ウェアラブル技術製品における優れた外観と触感の確保

一部の民生用電子機器の用途では、プラスチック材料の重要な特性には、ハプティクス（触覚特性）および美観（外観と質感）が挙げられます。スマートウォッチやフィットネストラッカーなどは、消費者が魅力的な外観と快適な肌触りを期待する代表的な例です。製品の使用中、消費者は部品が防汚性・耐傷性を有し、UV曝露による変色がないことも求めています。

当社の研究チームは、より優れた外観と触感を持つ耐久性に優れる特別なグレードの開発のため、材料のハプティクス特性を研究してきました。Arnitel TPC 製品は、フィットネストラッカーなどのウェアラブルテクノロジーのストラップ用途に最適であり、優れた色調と優れた紫外線（UV）安定性、優れた表面仕上げ、低温および高温での卓越した機械的特性、高品質な外観と質感を特長とします。Arnitelは、非常に淡い色から鮮やかな色調まで、幅広いカラーバリエーションで洗練された製品設計を可能にします。ハロゲンフリー難燃グレードもあり、皮脂や各種薬品に対しても良好な耐性を示し、生産ロット間での優れた一貫性も実現しています。

優れた触感と美観を備えた洗練されたウェアラブルデバイス設計のご提案について、お気軽にご相談ください。

多様な用途に向けたバリア性と透過性のバランス調整

低分子化合物がプラスチック中を移動するメカニズムの理解は、多様な用途で重要です。バリア性は食品の鮮度を長く保持するのに活用でき、透過性は長時間の手術において外科医を涼しく快適に保つことに寄与します。材料および使用条件に応じたバリア性と透過性挙動の予測は、効果的な部品設計の鍵となります。

当社の幅広い材料ポートフォリオには、さまざまなニーズに対応したプラスチックの優れたバリア性および透過性材料が含まれています。Arnitel VT製品は、高い耐液体バリア性と高い通気性（水蒸気透過性）を兼ね備えており、外科用ガウンなどの用途に最適です。快適性を維持しながら、液体から保護します。食品業界では、プラスチックフィルムを用いて酸素バリア性を確保することで、食品をより長期間新鮮に保つことが可能です。

Akulon Fuel Lockは、現代の燃料に含まれる低分子量成分に対して本質的な高バリア性を有しています。これにより、屋外機器に使用される小型ガソリンタンクにおいて、従来必要だったバリア層や表面コーティングを不要にします。当社は、CAEを活用した最小肉厚の設計を含む、これら全てのバリアおよび透過用途の設計・製造を通じて、お客様をサポートしています。

次回のバリア・透過特性に関するお困りごとについて、ぜひ当社にご相談ください。

環境に配慮した難燃性

エレクトロニクス業界は、よりコンパクトなスペースに高い演算能力を集約する方向へ進化しているため、部品の製造に用いられる材料に対する要求も大きくなっています。これらの部品に使用されるエンジニアリングプラスチックは、例えばUL94規格など、厳格な難燃性要件に適合する必要があるとともに、ハロゲンフリー難燃添加剤など、より環境負荷の低いソリューションを採用する必要があります。

当社研究者は、自社ポートフォリオ内のプラスチックの難燃挙動について長年研究を重ねてきました。その結果、すべての主力製品ラインにおいて、数多くのハロゲンフリー難燃グレードを開発することに成功しています。これにはAkulon、Arnite、Arが含まれます。nitel、EcoPaXX、Stanyl、ForTii。USB-Cコネクタ、DDR4コネクタ、または低電圧スイッチギア向けであっても、当社の材料は、製品が要求される難燃性を低環境負荷で実現します。

機器寿命の向上

ガラス繊維および難燃剤を含有した高耐熱エンジニアリングプラスチックは、成形・押出機器に対して摩耗や腐食を引き起こしやすい傾向があります。これはEnvaliorの製品群に限定されるものではありません。クロム化処理と呼ばれる表面処理を用いた試験では、摩耗および腐食の両面で明確な改善が確認されています。この効果により、成形及び押出スクリュー、チップ、チェックバルブのみならず、ホットランナーシステムのノズル、チップ、ニードル等各種部品の耐用年数が延長されます。クロム化処理は、スチール部品の耐摩耗性および耐食性向上のために広く利用されている市販の表面処理技術です。

電子機器が難燃性に関する安全基準を満たすためのサポート方法については、お気軽にご相談ください。

電気腐食の低減

自動車用電子機器の高機能化・複雑化に伴い、より高い出力と発熱が生じ、電気的障害や火災のリスクが増加します。プラスチック部品の耐熱性や難燃性を向上させるために、無機熱安定剤や赤リン系難燃剤などのイオン性添加剤が用いられることが一般的です。

これらの部材が劣化すると、添加剤が酸を生成し、長期間の熱や湿気への暴露によって電気接点の腐食を引き起こす可能性があります。その結果、電子部品が故障したり特性が変化したりして、センサーなどの重要な車両安全機能に影響を及ぼし、ブランドに深刻な影響をもたらす恐れがあります。

電装システムでは、腐食を引き起こさず、耐熱性や難燃性の発現にハロゲン系添加剤や赤リンを使用しない熱可塑性樹脂の選定が重要です。コネクターやセンサー、ECU、PCUにおいてハロゲン含有量を50〜100ppm未満に制御することで、電気化学的腐食を回避できます。Envaliorはハロゲンフリー材料の幅広いポートフォリオを提供しており、電気化学的腐食リスクの最小化を実現します。

革新的な設計の商業生産を成功させるために

革新的な部品の設計は、製造プロセスの一工程に過ぎません。設計と材料グレードの選定、ラボでの試作が完了した後は、量産体制へと展開していく必要があります。この次の段階では新たな課題が生じることもありますが、当社はお客様の各段階を全力でサポートします。

当社は、お客様固有の製品あるいはコンポーネントの生産に関して、最適な推奨事項をご提供します。射出成形、ブロー成形、押出成形など、どの成形プロセスを採用する場合でも、当社は材料の加工ガイドライン、生産設備推奨、材料搬送および乾燥条件、材料安全データセット（MSDS）を含む情報パッケージをご提供しています。

このように、当社エキスパートチームによる各工程でのサポート体制のもと、新規開発部品の商業生産を成功させるために必要なすべての情報をご提供いたします。

お客様の革新的な設計の量産展開をどのようにサポートできるか、お気軽にご相談ください。

接着や溶接などの二次加工工程においてお客様をサポートします

エンジニアリングプラスチックを用いた新規部品設計は、多くの場合、二次加工工程を省略または削減することが可能です。しかし、部品の製造において溶接や接着などの二次加工が必要となる場合には、検討中の材料グレードごとに適切な推奨事項をご提供し、安全性および信頼性の高い最終製品の実現を支援します。

溶接は、プラスチック部材を永久的に接合するための有効な手法です。本手法は、固体から液体（融解または溶液状態）への相転移ならびに、接合部での再固化の原理に基づいています。製品ニーズに応じて、最も強固な溶着線を実現するため、さまざまな溶接技術についてご提案します。溶接技術には多様な手法がありますが、大別すると摩擦溶接および外部熱源を用いる溶接の2種類に分類されます。

接着は、プラスチック部品を永久的に接合・組み立てるための有効な方法です。美観性に優れた継手、軽量かつ十分な強度を有する結合が可能です。接着は、熱による変形が懸念される熱感受性プラスチックに特に有効であり、溶接では材料変形のリスクが生じる場合に適しています。溶剤接着、接着剤結合、両面テープなど、採用する部品設計および材料特性に応じて最適な接着方法をご提案します。

部品製造における接着や溶接などの二次加工プロセスに関して、当社がお客様をどのようにご支援できるかご相談ください。

印刷や塗装などの二次加工において最適な結果を実現

エンジニアリングプラスチックから製造される新規部品の多くは、二次加工工程を省略または削減できますが、一部の部品では塗装や印刷などの加工が必要となる場合があります。弊社は、対象となる特定のGradeに対して、信頼性と有効性の高い最終製品を実現するための推奨事項をご提供いたします。

多くの部品は希望の色で直接成形することが可能ですが、以下のような理由から塗装やコーティングが依然として選択される場合があります：

• 外観（基材の不均一性の隠蔽、または隣接部品との色合わせ）
• 化学的耐性や耐摩耗性の向上UV耐性の向上
• 電気伝導性
• 電磁波シールド性
• 多様な加飾性
• 成形加工の利便性

一部の塗料は特定のプラスチックの脆性に影響する場合があるため、選択された材料や部品設計に応じ、塗装に関する包括的な推奨事項をお客様にご提供いたします。

当社のエンジニアリングプラスチック製部品には、意匠パターン、ロゴ、文字などの印刷が可能です。一部の延性プラスチックへのインクは、衝撃荷重時に脆性をもたらす場合があるため、材料および印刷技術に応じた推奨事項を包括的にご提供いたします。

印刷や塗装などの二次加工において最良の結果を得るためのサポートについては、お気軽にご相談ください。

業界規格および法規制への適合

部品を市販化する準備が整った際には、関連する業界規格および法規制への適合が求められます。コンプライアンス要件やドキュメントの管理には、専門的な知識と経験が必要です。

当社のRegulatory Affairs部門は、このプロセス全体をサポートするための知見と経験を有しています。当社は、材料安全データシート（MSDS）、UL声明書、IMDS声明書など、コンプライアンスに関するドキュメント一式を提供し、お客様の組織の品質保証プロセス全般を支援いたします。さらに、当社のラボは外部試験機関としてUL認証を取得しており、多くのコンプライアンス関連ドキュメントはPlasticsFinderツール経由でお客様にご提供可能です。

お問い合わせ貴社の部品が関連法規制要件を満たすためのサポート方法についてご案内します。

規制試験および認証取得のサポート

プラスチック材料と電子機器が交わる際には常に安全性が重要な課題となりますが、現代のデジタル化社会においてはその頻度がますます高まっています。電子機器製品に関する要件や規制は年々厳格になっていますが、既に最高水準の認証を取得した材料を使用することで、最終製品の試験要件を大幅に削減することが可能です。

当社のチームは、さまざまな材料やコンポーネントを組み合わせた製品における試験および認証取得に必要な時間と労力について深い知見を有しています。そのため、お客様が円滑にプロジェクトを進められるよう必要なコンピテンシーを構築しております。当社が規制試験および認証要件を重視し、社内の試験設備がUL認証を取得している理由です。これにより、ULによって認証され、電気・電子用途における安全性が確認された「イエローカード」付き製品の提供が可能となります。

現在、当社が取得しているUL認証試験は以下のとおりです：

• UL94 Vおよび5V 垂直燃焼試験 * 衝撃強度
• UL94 HB 水平燃焼試験 • 絶縁破壊強さ（絶縁耐電圧）
• グローワイヤー燃焼性指数（GWFI） • ボールプレッシャー試験
• グローワイヤー発火温度（GWIT） * 比較耐熱指数（RTI）
• ホットワイヤー発火（HWI） • 赤外線試験
• 引張強度

規制試験および認証のサポートについて、お気軽にご相談ください。

お客様の製品ライフサイクル分析を通じてご支援します

Imagine the futureに言及する際、私たちが表現する主要な考え方の一つはサステナビリティへの配慮です。そのため、当社の事業運営にグリーン設計を導入しています。当社が効率的かつ有効な業務を実現する主要なコンピテンシーの一つが、ライフサイクルアセスメント（LCA）です。

ライフサイクルアセスメントにおいては、製品が「クレードル・トゥ・グレーブ」に至るまでの全体的な影響を評価します。Envaliorでは、当社の評価プロセスにおいて、4つの主要なサステナビリティ指標―安全性、エコ効率、再生可能資源、リサイクル性―に注目しています。これにより、当社ソリューションの全環境負荷に関する明確かつ定量的な情報の収集が可能となります。お客様が計算を行い、認証を申請し、マーケティング主張の妥当性を検証し、持続可能性に関する的確なビジネス判断を下すために活用できる、信頼性の高い一次データを提供することが可能です。

LCA（ライフサイクルアセスメント）は、公正な定量評価に大きく依存しています。そのため、私たちは自社の水資源利用量や温室効果ガス排出量など、運用に伴う環境負荷を専門的にモニタリングしています。業界全体が、サステナビリティに関するより包括的な洞察、データ、基準を求める中で、私たちのトラッキングおよび予測能力は急速に発展し、専門的かつ高い信頼を得るLCAコンピテンスへと進化しています。

製品のライフサイクルアセスメント（LCA）を通じて、どのようなサポートが可能かご相談ください。