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金属に樹脂をナノレベルで直接接合するナノ・モールディング技術

2006年4月28日 14時4分

大成プラスが金属とプラスチック樹脂をナノ(分子)レベルで直接接合する「ナノ・モールディング・テクノロジー(NMT)」の応用展開を活発化させ始めた。まず、アルミニウム(Al)合金と樹脂のNMT技術を使って、自動車用のECモジュールを作成した。次に、マグネシウム(Mg)合金と樹脂のNMT技術のユーザー応用実績を示した。これらの取り組みにより、軽量化が進む自動車部品やデジタル家電への応用展開を加速していく計画である。

自動車用のECボックスを試作

NMTは、金属表面を特殊処理してナノスケールの凸凹を付け、これによってプラスチック(硬質)樹脂とナノ(分子)レベルで接合して一体成型する技術である。大成プラスは、この技術によって、「ナノテック2004」の「ナノテク大賞」を受賞した。

この技術の特徴は以下の3つである。

(1)金属に樹脂をナノ(分子)レベルで直接接合でき、安定した強度を実現できる。
(Alの場合で、接合強度はせん断は弾力で250~300kg/cm2、単純引き抜き強度が100~120kg/cm2)
(2)同一の金型内で金属と樹脂の射出一体成型が可能で工程が削減できる。
(3)ナノ(分子)レベルの接合によって高いシール(密封、気密)性能を実現できる。

今回、大成プラスは自動車メーカー向けにABS(アンチロック・ブレーキ・システム)などに使われるECボックスのコンセプト・サンプルを作成した。ECボックスとは、運転制御系のコントローラLSIなどの電子部品を水やほこりから守るために密閉容器に納めたモジュール部品である。高級車になると20個以上が取り付けられている。これをNMT技術で作ることで、大幅な軽量化と気密性向上を実現できる。「NMTはAl合金と樹脂をナノレベルで接合させるので、溶接よりもシール性能が格段に高まる。熱にも強いので自動車部品への採用に期待と自信を持っている」(大成プラス代表取締役社長の成富正徳氏)。

耐熱性を検証する温度衝撃試験では、Al合金とPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂で作った部材を、エンジン・ルームを想定した条件で試験した。具体的には、-55℃で1時間と150℃で1時間というサイクルを3000回繰り返した。これはエンジン・ルーム10年分に匹敵する温度衝撃に相当するが、これによって接合強度にほとんど変化が見られなかったと言う。

既存部品の1/3に挑むマグネシウムの新技術

ECボックスのサンプル作成に加え、Mg合金のNMT技術の応用例を明らかにした。従来は金属としてAl合金、樹脂としてはPPSやPBT(ポリブチレンテレフタレート)が中心だった。これに対し、Mgは比重がAlの約2/3、鉄(Fe)の1/4と軽い一方、強度はAl合金や鉄鋼より高いため、パソコン(PC)のきょう体といった軽量化と強度の両方が要求されるデジタル家電の分野などで採用が進んでいる。ただし、Mgは硬いため、プレス加工などにおける自由度が限られ、細かいデザイン要求に答えにくい欠点があった。この問題をNMT技術で解決、デザインの自由度を大幅に広げた。大成プラスでは、Mg合金への応用なども足がかりにして、デジタル家電分野にNMT技術の採用を広げていきたいとしている。

■詳しい内容は技術&事業インキュベーション・フォーラムをご覧ください。

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