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天然纤维强化树脂实用化，环保、耐热、轻量、低成本“一举四得” |
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| http://cn.newmaker.com
8/8/2012 10:10:00 AM
日经BP社
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纤维强化树脂的增强材料正在不断“绿色化”。丰田在2.5L排量新款“雷克萨斯GS250”的发动机罩（V-Bank Cover）材料中采用了使用天然纤维来增强的树脂。这就是使用甘蔗纤维的“Bagasse Composite”材料。负责发动机罩成型的小岛冲压工业（总部：爱知县丰田市）旗下公司内浜化成（总部：爱知县丰田市）表示，“丰田积极加大了对植物树脂的采用力度”。
天然纤维强化树脂的优势并不仅仅在于减轻环境负荷。与现行滑石粉填充型树脂相比，既有耐热性高、可与玻璃纤维强化树脂匹敌的实力，又具有轻量化效果。最重要的是有望降低成本。
“一举四得”的天然纤维强化树脂是从7～8年前开始研发的。但是，尽管比较容易确保特性，但却很难确立量产工艺。最近，内浜化成攻克了阻碍实用化的难题。
使用甘蔗渣
内浜化成从甘蔗渣中提取出纤维（蔗渣纤维），并将其用作聚丙烯（PP）的增强材料。首先，将甘蔗渣的纤维块分解成长10～15mm、宽（直径）1mm左右的蔗渣纤维。再将其染成黑色，然后与PP混合制成颗粒。最后使用注射成型机和模具对其成型，经过涂装后制成发动机罩。
据内浜化成介绍，PP材料中蔗渣纤维的重量比达到40％时，其强度指标——弯曲弹性模量为2750MPa，比滑石粉填充型PP的2500MPa高10％，重量则减轻了20％。不仅耐热性出色，被雷克萨斯GS采用时，高频隔音效果也获得了好评。
而且，成本也比滑石粉填充型PP“低两成”（内浜化成）。这是因为使用了废弃的甘蔗渣。因为是废料，所以能够低价采购。
实用化难题有两个。一个是气味。甘蔗渣中含有糖分，直接成型的话，部件会像糖烧糊了一样发出难闻的气味，因此无法实现商品化。内浜化成通过确立除去糖分的技术解决了这一问题。
另一个难题是染色不均。蔗渣纤维中存在微孔，而且纤维直径不均。因此很难均匀染色。尽管内浜化成并未透露相关技术，但称使用的颜料与树脂染色使用的普通颜料不同。
今后，内浜化成还争取将这种材料应用到汽车部件上。具体而言，将用于发动机的辅机类外板、裙板、下部护板和挡泥板内衬等部分。
利用废弃竹子的纤维
从事表面处理及树脂成型等业务的石川金属工业（总部：北九州市）着眼于汽车的中控台及后备箱等内饰材料，力争2014年度实现量产。该公司与九州工业大学、北九州产业学术推进机构共同开发出了以竹纤维来增强的PP。将凭借可减轻环境负荷、成本低且耐热性高的优势，瞄准玻璃纤维强化PP的替代用途。
将竹子晾干并烘烤之后，分两个阶段进行粉碎。然后，经过统一长度的分等级处理，得到长度小于250μm的竹纤维。再将其与PP混合制成颗粒，使用注射成型机加工成产品（部件）。目前，石川金属工业正在开发量产工艺。据该公司介绍，这种材料的实用化难题是降低竹子粉碎及分等级处理的成本，并寻找不会被竹子中含有的树脂成分腐蚀的注射成型机部件（材料）。
混入PP中的竹纤维重量比达到50％时，耐热性可达到玻璃纤维强化PP的同等水平，是没有经过纤维增强的普通PP的两倍。比玻璃纤维重量比同样达到50％的PP轻20％。但拉伸强度基本与普通PP相等，小于玻璃纤维强化PP。“目前正在为提高强度推进开发”（石川金属工业）。据该公司介绍，如果能够提高强度，还将考虑应用到前格栅等汽车外装材料上。
另据石川金属介绍，这种PP的成本有可能比玻璃纤维强化PP降低40％。这在很大程度上同样是因为几乎可以无偿得到作为材料的竹子。
北九州市目前存在废弃竹林逐年扩大的问题。虽然已作为竹炭及竹醋酸等实现商品化，但处理成本高，供货规模也很小。为了解决这一问题，该市摸索出了用作工业材料的用途，发现了竹子作为树脂增强材料的可能性。因为是废弃材料，而且有望促进地方经济发展，因此材料成本“仅为砍伐竹子所需要的人工费”（石川金属）。
但由于强度低于玻璃纤维强化树脂，估计会主要用于替代滑石粉纤维填充型树脂的用途。（记者：近冈 裕，《日经制造》）
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