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1562

≪プラスチックグレージング≫
自動車窓ガラスの樹脂化

■ 執筆者(敬称略)
(株)豊田自動織機
三菱自動車工業(株)
三菱化学(株)
バイエルマテリアルサイエンス(株)
本間技術士事務所
SABICイノベーティブ
     プラスチックスジャパン(合)
帝人化成(株)
出光興産(株)
三菱化学(株)
バイエルマテリアルサイエンス(株)
共栄社化学(株)
東レ・ダウコーニング(株)
大阪府立産業技術総合研究所
兵庫県立大学
京都工芸繊維大学
(株)ニデック
飯森 康司
伊藤 繁
保谷 敬夫
福井 博之
本間 精一

菅原 誠
帆高 寿昌
野寺 明夫
今泉 洋行
桐原 修
内木場 尊信
佐々木 基
田原 充
矢澤 哲夫
山田 保治
小出 茂弘
サンスター技研(株)
東邦シートフレーム(株)
東邦シートフレーム(株)
日油(株)
日油(株)
日油(株)
元 名古屋大学
芝浦工業大学
拓殖大学
(財)日本ウェザリングテストセンター
福井大学
自動車基準認証
      国際化研究センター
自動車基準認証
      国際化研究センター
インパテック(株)
真山 義範
鎌鹿 智教
中村 雄也
中村 知之
山田 倫久
橋本浩介
鳥飼 章子
江角 務
笠野 英秋
高根 由充
岩井 善郎

秋葉 忠臣

箕浦 由美子
新井 喜美雄
■ 目  次
第1章 自動車用樹脂材料の動向と窓ガラスの要求特性


第1節 自動車メーカーが求める樹脂ガラス材料

      −採用に向けた課題と対応策−
      −いかにして『コストの削減』 『コストの安定化』を図るか!
      −樹脂ガラスは自動車の一生と同程度の性能を維持できるのか!

第2節 自動車軽量化のためのプラスチック材料動向

      −より一層の軽量化に向けた樹脂材料の最新の採用事例!

      1. 車両の材料構成
      2. 車両用材料比較
          3-1. 鋼板代替としての樹脂化
          3-2. アルミ鋳造品代替としての樹脂化
          3-3. モジュール化による軽量化
      4. 更なる軽量化に向けて
      5. 炭素繊維複合材への期待


第1章 第3節は著作権の都合上、掲載しておりません

第2章 自動車樹脂グレージングへの要求特性と材料開発

第1節 自動車ポリカーボネート樹脂ウィンドウの 特徴と欧州での採用実績

      −先行する欧州での自動車PC樹脂ウィンドウ採用の最新動向!

      1. PC樹脂ウィンドウの採用状況
          1-2. 自動車PC樹脂ウィンドウの特徴
              1-2-1. ガラスに比べて最大50%の軽量化 
              1-2-2. 安全および保安性(高靱性)
              1-2-3. スタイリングおよびデザイン性
          1-3. ハードコート
      2. 材射出圧縮成
      3. バイビジョン
          3-1. 材料ノウハウ
          3-2. 技術サポート
          3-3. 新技術開発


第2節 自動車グレージングのポリカーボネート化における課題と技術動向

      −PCの弱点(耐薬品性、溶融粘度、成形ひずみ)をいかに克服するか?

      1. ポリカーボネートの概要
      2. ガラスとの得失比較とグレージング材としての課題
          2-1. 比重
          2-2. 線膨張係数
          2-3. 熱伝導率
          2-4. 表面性質
          2-5. 機械的性質
          2-6. 耐熱性
          2-7. 光学的性質
          2-8. 耐候性
          2-9. 耐薬品性
          2-10. 燃焼性
          2-11. 成形加工性
      3. 課題を克服するための技術開発
          3-1. グレージング材料および射出成形技術の開発  
              3-1-1. グレージング成形品設計の特徴
              3-1-2. 材料開発
              3-1-3. 射出成形技術
      4. ハードコート技術
          4-1. ハードコート塗料の選択 
          4-2. プライマー層の設計
          4-3. 紫外線吸収能の付与
          4-4. ハードコーティング条件


第3節 PC樹脂の自動車グレージング用途への適用と高性能化

      −「低弾性率」 「熱膨張収縮大」への対応策は?
      −光学性能の低下原因の究明と対策を!
      −『樹脂の改質、配合、アロイによる機能化』はどこまで可能か?

      1. 樹脂グレージングへの要求特性
          1-1. 基本性能
          1-2. 光学性能
          1-3. その他の特性
              1-3-1. 熱線遮蔽
              1-3-2. 遮音性
      2. PC樹脂の特性改良
          2-1. PC樹脂の耐候性改良
          2-2. PC樹脂の耐傷つき性改良


第4節 自動車グレージングへ向けたポリカーボネートの高機能化

      −樹脂、添加剤、ハードコート剤の改良と最適配合設計へのアプローチ!

      1. 自動車グレージング用ポリカーボネート樹脂
      2. パンライト耐候グレードの開発
      3. パンライト熱線遮蔽グレードの開発
      4. ハードコート剤の開発
      5. 帝人化成におけるハードコート開発

第2章 第5節は著作権の都合上、掲載しておりません

第6節 ポリカーボネート樹脂の難燃化技術

      −難燃・燃焼規格に準拠し、PCの透明性を保持する難燃化技術

      1. ポリカーボネートの難燃性
      2. 有機金属塩による難燃化技術
      3. シリコーン系共重合PCにおける難燃化
      4. ナノシリカによるシリコーン系共重合PCの難燃性向上

第3章 自動車樹脂グレージングの成形技術

第1節 自動車樹脂グレージングの成形加工技術

      −「光学ひずみ」 「残留ひずみ」を克服する成形技術は?
      −多色成形における『反り』を予め予測し、解析する技術の確立を!

      1. 樹脂グレージングの成形加工技術
          1-1. 射出圧縮成形
          1-2. 多色成形
      2. 多色成形の課題と予測技術


第2節 樹脂グレージングを支える新技術と実用例

      −如何に高分子量PC樹脂で大型・大面積の成形品を成形するか!
      −如何に歪み(残留応力)が少なく均一な成形品を成形するか!

      1. 樹脂グレージングを支える新技術
          1-1. ガラス代替としてのスケールアップ技術
              1-1-2. J-X3 テクノロジーの開発
          1-2. ガラス/金属代替・組立プロセス合理化としてのコストダウン技術
              1-2-1. J-X3 αテクノロジーの開発
              1-2-2. ハードコート剤・コーティング技術の開発
      2. 実用化技術例
      3. 今後の展望


第3節 超大型射出プレス成形技術と残留応力の低減

      −「高精度な成形」+「成形サイクルタイムの短縮」の確立を!

      1. 射出プレス成形法の特徴
      2. 4軸平行制御のメカニズム
      3. 4軸平行プレス制御の特徴
      4. 射出プレス成形法と射出成形法との比較事例
          4-1. 残留応力
          4-2. 流動特性
          4-3. 軽量化の検証
          4-4. ハードコート


第3章 第4節は著作権の都合上、掲載しておりません


第5節 フィルムインサート成形による高付加価値化技術

      −FIM技術による 加飾、高機能化を図る

      1. フィルムインサート成形
          1-1.フィルムの種類
          1-2. フィルム構成
          1-3. 保護コート
          1-4. 印刷インク
          1-5. 接着層・接着剤
      2. FIMの特徴と用途
      3. PCグレージングでのFIM
      4. バイビジョン
      5. FIM・今後の展望

第4章 自動車樹脂グレージングのハードコート技術

第1節 プラスチック表面への機能性付与

      −'傷が付きやすい' '埃が付きやすい' '汚れやすい'を克服する!
      −材料(設計)および硬化システムのフォーミュレートによる最適な機能発現を!

      1. 紫外線硬化
      2. UV硬化材料3)
          2-1. (メタ)アクリレートモノマー
          2-2. アクリレートオリゴマー
              2-2-1. ウレタンアクリレート
              2-1-2. エポキシアクリレート
      3. 機能性コーティング剤
          3-1. ハードコート
              3-1-1. 材料設計
              3-1-2. 硬度と硬化収縮
          3-2. 帯電防止コート
              3-2-1. イオン伝導型帯電防止剤
          3-3. 防汚コート
              3-3-1. 撥水・撥油性


第2節 UV硬化型シリコーンコーティング剤による耐擦傷性の向上

      −さらに高レベルの皮膜硬度、防汚性、耐擦傷性、耐侯性の要求に応える!
      −コーティング剤の特徴、製膜プロセス、硬化皮膜の特性評価から今後の課題まで!

      1. 有機UV硬化樹脂の組成
      2. UV硬化型シリコーンコーティング剤の特徴
      3. 製膜プロセス
      4. 硬化皮膜の特性評価結果
          4-1. 撥水性
          4-2. 耐擦傷性
          4-3. 鉛筆硬度
          4-4. 静摩擦係数
          4-5. 耐溶剤、耐薬品性
          4-6. 撥油性、油脂汚れ除去性
          4-7. 耐候性
      5. 今後の課題


第3節 自動車樹脂グレージングとプラズマコーティング技術

      −ワイパーにも対応する「ガラス並みの耐傷性」を得るために!
      −高速成膜プロセスによるコーティング技術!
      −各国の法基準や自動車メーカーの技術基準に適合!

      1. 樹脂グレージング用のコーティング技術
          1-1. ウェットコーティング
           1-1-1. アクリルコート
           1-1-2. シリコーンハードコート
          1-2. プラズマコーティング
      2. Exatec*900システム
          2-1. システムの概要
          2-2. プロセスの特徴
          2-3. コーティング性能の特徴
           2-3-1. 耐傷つき性
           2-3-2. 耐候性
          2-4. Exatec*900システムの今後


第4節 プラズマCVD法によるポリカーボネートへのDLC成膜技術

      −残留応力が少なく、PCとの密着性良好で、高硬度、摩擦係数を保持する膜形成テクニック!

      1. プラズマCVD法によるDLC膜の作製
      2. ラマン分光による構造分析
      3. 内部応力の評価
      4. 耐摩擦性の評価
      5. 複合膜の作製


第5節 ゾルゲル法による有機・無機ハイブリッド材料のハードコート技術

      −ハードコート剤及びコート後の物性、評価法について詳解!

1. コート剤
 1-2. 無機系ハードコート剤
  1-2-1. 有機無機ハイブリッドハードコート剤
  1-2-2.ゾルゲル法
  1-2-3.有機化合物とのナノハイブリッド化

2. コート膜の物性
 2-1. 基板プラスチックス
 2-2. 硬度
 2-3. 柔軟性
 2-4. 密着性 
 2-5. 耐熱性
 2-6. 透明性

3. コート膜の評価
 3-1. 硬度、
 3-2. 耐擦傷性
 3-3. 密着性
 3-4. 柔軟性
 3-5. 耐候性
 3-6. 耐熱性

4. 今後の展望


第6節 UV硬化型有機・無機ハイブリッド材料のハードコート技術

      −有機,無機成分の相溶性を高め、均一分散により優れたハイブリッド材料の創成を!

      1. アクリル系ハイブリッドハードコート剤
           1-1.ハイブリッドハードコート剤の設計
           1-2. UV硬化型アクリル系ハイブリッドハードコート剤の調製
           1-3. ハイブリッドハードコート剤「Acier」

第5章 自動車樹脂グレージングの加工技術


第1節 自動車の窓ガラス用ポリカーボネートと金属枠との接着技術

      −1台の成形機で2種類の樹脂を射出するシステム開発を!
      −過酷な使用環境下においても安定した接着力を得るには?

      1. 二色射出プレス成形機「MDIP2100−HR2」の特徴
      2. 二色窓枠用ポリカーボネート樹脂の開発


第2節 ダイレクトグレージング接着剤の特性と応用

      −艤装工程で使用される接着剤の機能化と使用テクニック!

      1. ダイレクトグレージング接着剤の特性
           1-1. 自動車用接着剤,シーリング材
           1-2. ダイレクトグレージング接着剤の使用目的と一般性能
      2. 自動車樹脂ガラスに対するダイレクトグレージング接着剤の応用
           2-1. 樹脂ガラスへの適用事例
           2-2. 樹脂ガラスへの適用検討内容
           2-2-1. 有機溶剤による樹脂クラック(ソルベントクラック)
           2-2-2. 接着プライマーの選定


第3節 ポリカーボネート樹脂窓へのブラックアウト加工と結露対策加工

      −窓周囲の意匠性や接着性向上、パッキンや充填材のUVによる劣化防止のために

      1. ポリカへのブラックアウト加工
           1-1. ブラックアウト加工の主な目的
           1-2. 窓に採用されているポリカ基板の仕様とブラックアウト加工
           1-3. ポリカ窓へのブラックアウト加工工程
           1-4. シリコンへの課題・問題点
           1-5. ブラックアウト用塗料の概要
           1-6. 「ブラックアウト用塗料」の特徴  
           1-7. ブラックアウトの加工例
      2.ポリカ窓への結露対策加工
           2-1. 発熱ポリカーボネート(クリアヒート)の開発
           2-2. クリアヒートの開発の背景
           2-3. 問題解決の手段と経緯
           2-4. クリアヒートの構成
           2-5. 透明導電膜の成膜装置
           2-6. クリアヒートの特徴
               2-6-1. 融雪・結露除去性能
               2-6-2. 視認性の確保
               2-6-3. 顧客・仕様に合わせた発熱量の設計
               2-6-4. 硝子・樹脂基板にも対応可能
           2-7. これまでの用途と今後の展開予測
               2-7-1. 考えられる用途
               2-7-2. 検討すべき改良点


第5章 第4節は著作権の都合上、掲載しておりません


第5節 グレージング防曇材料の特性と応用

      −高い防曇性と耐摩耗性の両立をはかる

      1. 求められる性能
      2. 防曇発現機構の選定
      3. 高耐摩耗性防曇塗料モディパー H1050A

第6章 自動車樹脂グレージングにおけるポリカーボネート樹脂の特性評価・試験


第1節 ポリカーボネート樹脂の光劣化と対策

      −なぜPCは光により劣化するのか? そのメカニズムの解明と対応策!
      −劣化の評価は、試験方法により得られる結果が異なる??

      1. ポリカーボネートの光劣化
           1-1. 光劣化過程 
           1-2. 照射波長の効果
           1-3. 屋外暴露と促進劣化試験 
      2. 安定化対策
           2-1. 劣化の過程と安定化
           2-2. PCの光安定化


第2節 ポリカーボネート樹脂のクレーズ挙動と劣化

      −き裂進展挙動およびクレイズの発生・成長について詳しく解説!

      1. クレーズとき裂進展挙動
           1-1. 供試材および試験片 
           1-2. クレイズ領域と測定方法  
           1-3. コースティックス法によるJ積分
           1-4. 実験結果および考察
               1-4-1. クレイズの成長と破壊
               1-4-2. クレイズとき裂進展のJ-値による検証  
               1-4-3. クレイズとき裂進展に対するリガメントの影響 
               1-4-4. クレイズ領域への影響
               1-4-5. 薬品劣化の挙動


第3節 ポリカーボネート樹脂の衝撃特性

      −どれくらいの衝撃に耐えられるのか?
      −高速で飛来する物体に対する衝撃貫通特性の評価テクニック!

      1. 静的基礎特性
           1-1. 力学挙動
           1-2. 力学特性
      2. 衝撃特性
           2-1. 低速衝撃特性 
           2-2. 高速衝撃特性
               2-2-1. 高速衝撃試験装置と試験方法
               2-2-2. 衝撃貫通破壊の超高速度写真観察
               2-2-3. 衝撃速度と残存速度の関係
               2-2-4. 全損失エネルギーと貫通限界速度


第4節 プラスチック材料の促進耐候性試験方法

      −本当に屋外の状況を再現出来ているのか?
      −促進耐候性試験の何時間が屋外暴露試験の何年に相当するか?

      1. 試験条件
           1-1. 光源
           1-2. 温度
           1-3. 水分
      2. 実施上の問題点
           2-1. ランプとガラスフィルターの管理
           2-2. 照度計の管理
           2-3. ブラックパネル温度計の管理
           2-4. 水質の管理
      3. 屋外との関係
           3-1. 紫外線量による関係
           3-2. ポリエチレンリファレンス試験片の利用


第5節 プラスチック材料の摩擦磨耗特性と評価

      −摺動特性を改善し、さらに向上させるためのアプロー

      1. しゅう動用プラスチック材料
      2. しゅう動における摩擦摩耗
           2-1. 接触と摩擦摩耗
           2-2. 摩耗量の表示
           2-3. アブレシブ摩耗
           2-4. 疲労摩耗
      3. 固体粒子の衝突による摩耗(スラリー・エロージョン及びサンド・エロージョン)
      4. プラスチック複合材料の耐摩耗

第7章 自動車樹脂グレージングのリサイクル技術

−「PC樹脂の完全循環型リサイクルシステム」確立のために

      1. ポリカーボネート樹脂のケミカルリサイクル
      2. ケミカルリサイクルの工程
           2-1. 解重合
               2-1-2. 熱分解
               2-1-2.加水分解
               2-1-2.エステル交換
           2-2. 精製
               2-2-1. 抽出
               2-2-2. 晶析
               2-2-3. 蒸留
           2-3. リサイクルプロセスの選択
      3. 実証プラントの運転
      4. 今後の課題
           4-1. 表面処理成分の除去
           4-2. 不明成分を含むPC樹脂への対応
           4-3. PC樹脂低含有率品への対応
           4-4. 異物の除去


第8章 自動車樹脂グレージングにおける法規制の動向と対応


第1節 日米欧における自動車安全ガラスの基準

      −どのような基準、規制があるのか?どこの基準が厳しいのか?最新の動向を把握するために!

      1. 日本 JIS R3211(1998)/ R3212
           1-1. 概要
           1-2. 樹脂化のポイント: 耐傷つき性
      2. 国連 ECE R43
           2-1. 概要
           2-2. 樹脂化のポイント: 耐傷つき性
      3. 北米
           3-1. 現行基準 ANSI/SAE Z26.1-1996
               3-1-1. 概要
               3-1-2. 樹脂化のポイント: 耐傷つき性
           3-2. 改定案 ANSI/SAE Z26.1-2007(2009現在)
               3-2-1. 概要
               3-2-2. 樹脂化のポイント: 耐傷つき性


第2節 クールカー規制について

      −「クールカー規制」廃止の経緯とは?
      −グレージング樹脂への熱線遮蔽機能付与テクニック!

      1. クールカー規制(米・カルフォルニア州)2)
           1-1. 規制の目的と適用範囲
           1-2. 各部位に対する規制値
               1-2-1. 規格要求とその測定方法  
               1-2-2.各部位に対する要求値
                 1-2-2-1. フロントウインド(Windshield)
                 1-2-2-2. サンルーフ、パノラマルーフ(Rooflite)
                 1-2-2-3. サイドウインド、バックウインド(Sidelite、Backlite)
                 1-2-2-4. 他システムによる代替
      2. 技術的課題とその対応


第3節 国際標準化と基準化 WP29/GRSGの動向と展望

      −「自動車用前面ガラス」への適用は可能か?

      1. 国連での国際基準調和の枠組み
      2. UNECE/WP29とその傘下の専門部会(GR)の活動
      3. GRSGで検討されている自動車用ガラスの概要
           3-1. ガラス材にかかわる基準とガラスの樹脂化にかかわる動き
               3-1-1. ガラス材にかかわる基準
               3-1-2. ガラスの樹脂化にかかわる動き
           3-2. ガラスの試験に関する要件
      4.今後の課題

第9章  〜特許から見る〜 「自動車ガラス樹脂化」における競合企業分析

      −公開特許公報から他社動向の把握を!
      −関連企業の競合・連携状況、新規参入、主力企業の注力技術分野は?

      はじめに
       第1ステップ:関連するキーワード,特許分類を用いて第1次母集団を形成
       第2ステップ:第1次母集団につき個々の公報を目視スクリーニング
       第3ステップ:パテントマップへの展開

      1. 「自動車ガラス樹脂化」に関連する特許公開状況
           1.1 過去20年間の公開件数の推移
           1.2 累計公開件数ランキング上位40出願人
           1.3 上位20出願人の公開件数の推移
           1.4 技術分野から見た公開件数の伸び
      2. 「自動車ガラス樹脂化」における関連企業の競合状況
           2-1. 上位20出願人の参入状況
           2-2. 新規参入状況
           2-3. 上位20出願人の注力技術分野
           2-4. 上位20出願人の連携状況