【データ公開】バイオマスPPの「キズ・白化」は克服できるか？自動車内装部材の質感・耐傷付き性 定量評価事例

バイオマスプラスチックの キズ･白化 大幅削減の評価 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 分光測色計 多角度 分光測色計 ２次元色彩輝度計 計 測 試 験 技 術 を 駆 使 し た 新しいバイオマスプラスチック材の 車 体 部 品 へ の 適 用 促 進 に よ る 軽 量 化 ・ 環 境 配 慮 型 技 術 の 構 築 本評価のご協力企業様 ■日本食品化工株式会社様 バイオマスプラスチック スタークロス70PPi ■新東科学株式会社様 摩擦摩耗/引掻強度試験機 TYPE:38/TYPE:HHS2000S ■株式会社ハイロックス様 デジタルマイクロスコープ HRX-02

自動車内装材における課題 環境保護と資源循環の観点から キズ（白化）が目立ちやすく プラスチック資源の循環を促進 クレームとなる場合がある 使用済み自動車のリサイクルを促進するための法律や規制 再生材の利用やリサイクルの質と量の確保 日本食品化工(株)様が、これらの課題を新開発の「バイオマスプラスチック」で解決されました！ 課題解決！ バイオマスプラスチックの課題 澱粉加工で豊富な知見と技術を持つ日本食品化工(株)様で 工業製品としての普及を阻害する要因 澱粉の丸い粒子を壊さずにフィラー状にPP内に分散させた × 成形性が良くない ポリオレフィン系材料「スタークロス70PPi」の開発に成功！ × 成形時の臭気が気になる バイオマスプラスチックの課題を解決された。 × 一般の樹脂に比べ物性が劣るなど 澱粉を70%含有するPPとのマスターバッチでバイオマス度70%のため、石油由来樹脂 の使用量を削減できる。（日本有機資源協会よりバイオマスマークを取得） 自動車の内装品で必要とされる要件とスタークロス70PPiの特長 スタークロス 評価ポイント 70PPi 定量化できて 配合PPの価値 いなかった項目 （低反射率）（低光沢）の要件について、 金型をシボ加工しなくても 見 暗い色で窓ガラスに写り込まない（低反射率） ◎ ○ 成形体がマットな外観となる た 目 反射光がまぶしくない（低光沢） ◎ ○ に （耐傷付き性）（白化抑制など）の要件について、 キズが付きにくい（耐傷付き性） ◎ ○ 関 す 付いたキズが目立たない（白化抑制など） ◎ ○ キズ(白化)が目立たなくなる る 外観の異物感、違和感がない こ ◎ タルク強化PP よりも耐傷付き性 と 変色しにくい ○ が向上し、引掻き後の白化も目立ち 表面が劣化しにくい ○ 汚れが付きにくい ○ にくい。 ※1 ※1 シボ加工のタルクPPと比較すると汚れの取れやすさは同 付いた汚れがとれやすい ○ 等。他のバイオマス系材料の場合は、スタークロスよりもラ 見 手触りが良い ◎ フな表面となり、より汚れやすく、汚れが取れにくくなる。 た 目 成形性が良い ◎ ※2 タルクPPと比較すると、弾性率(硬さの指標)は同等水準で、 耐衝撃性は劣るが、耐衝撃性能が求められるドアトリムなどに 以 臭気がない ◎ 利用するためには、エラストマーなどを配合して耐衝撃性能を 外 タルクPPと同等水準まで引き上げる処方提案を実施。ダッシュ の 再利用できる ◎ ボード、インパネ周り、天井などには、ドアトリムほどの耐衝 主 撃性能が求められない車種が多く、処方を工夫しなくても適用 帯電性が低い な ◎ が可能。他のバイオマス系材料の場合は、スタークロスよりも ポ 難燃性がある ○ 粒度分布が広く、フィラーとしてPP中に均質に分散しないため に耐衝撃性が著しく下がることが課題。 イ 易解体設計にできる(PPモノマテリアル化) ○ CNFなどの耐衝撃性が下がりにくいバイオマス系材料は、成形 ン 性が極めて低くバイオマス度を上げられないこと(工程占有時間 ト 遮音性、防音性が高い ○ が延びるため固定費も上がる)、材料単価がスタークロスの10 耐衝撃性が高い ※2 ～100倍と高いこと、焦げること、などの課題がある。

3種のPPを 比較しました このキズ・白化の度合い、 プレートサイズ 見た目の違いを PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 60mmx60mm 定量化できないか？ 摩擦磨耗試験 引掻き試験 摩擦摩耗試験後の「摩耗度合」の評価 引掻き試験後の「白化度合」の評価 トライボギア トライボギア TYPE：38 TYPE：HHS2000S デジタルマイクロスコープ 照明方式：リング照明 HRX-02 照明方式：同軸落射照明 分光測色計 多角度 分光測色計 ２次元色彩輝度計 CM-26dG CM-M6 CA-2500

摩擦摩耗試験 測定サンプル ・PP単独 ・タルク ・澱粉 摩擦摩耗試験箇所 提供：日本食品化工(株)様 30％配合 30％配合 PP PP プレートサイズ 60mmx60mm トライボギア試験機 トライボギア 試験条件 新東科学(株)様 TYPE：38 ・試験荷重：500 gf (4.90 N) ・移動速度：100 mm/s ・移動距離：10 mm ・接触面積：20 mm×20 mm ・測定子：ガーゼ デジタルマイクロスコープ デジタルマイクロスコープ ・撮影箇所：試験前後の境界 (株)ハイロックス様 HRX-02 ・レンズ倍率：20倍 ・照明方式：リング照明 照明光をレンズ光軸の外周から照射。 表面に凹凸のある試料や、 色情報などの確認が必要な試料に有効。 分光測色計/2次元色彩輝度計 分光測色計 評価指標：６０°光沢度 コニカミノルタジャパン(株) CM-26dG 拡散反射光量の割合の変化量 正反射光量の割合の変化量 多角度 分光測色計 評価指標：受光６角度でのL*a*b* CM-M6 摩擦磨耗試験結果 新東科学株式会社様 PP単独 摩擦摩耗試験機 トライボギア TYPE：38 タルク30％配合PP PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 澱粉30％配合PP 摩耗試験 1000回 摩耗試験 3000回 「澱粉30％配合PP」が、 一番、摩擦係数が低い 摩耗試験 1000回 摩耗試験 3000回 株式会社ハイロックス様 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP デジタルマイクロスコープ HRX-02 境界 20倍撮影 リング照明 未試験面 試験面

■照明受光光学系 di:8°、de:8° （拡散照明・8°方向受光) 摩擦磨耗試験結果 JIS ZJ 8IS7 2Z2 8条7件2c2 ［条d件e：c8°］ JIS Z 8722 条件c ［di：8°］ SCE（［正di反：射8°光］除去） SCI（正反射光含む） 分光測色計 CM-26dGによる評価 正反射光除く 受光器 受光器 光トラップ n≦10° n≦10° 照明光 照明光 照明光 試料 試料 ■光沢＝60°光沢度 ■拡散反射光量の割合の変化量 ＝ Δ YSCE/YSCI ■正反射光量の割合の変化量 ＝ Δ（YSCI-YSCE）/YSCI 摩耗試験 1000回 ●：試験前 摩擦磨耗試験結果 ■：1000回 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP ▲：3000回 70 60 50 ＰＰ単独 摩耗試験 3000回 40 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP タルク配合 30 20 澱粉配合 10 0 「澱粉30％配合PP」は、光沢が最も 0% 50% 100% 低く、光沢の変化量が最も小さい。 また、拡散性が最も高く、拡散性の変 拡散反射光量の割合（％） 化量が最も小さい。 光沢の変化 全反射光量に対する 全反射光量に対する 拡散反射光量の割合の変化 正反射光量の割合の変化 70 90% 60% 60 80% 50% 50 40% 40 70% 30% 30 60% 20 20% 50% 10 10% 0 40% 0% 0 1000 2000 3000 4000 0 1000200030004000 0 1000200030004000 回数 回数 回数 PP ﾀﾙｸ 澱粉 PP ﾀﾙｸ 澱粉 PP ﾀﾙｸ 澱粉 「澱粉30％配合PP」は、光沢が最も低く、光沢の変化量が最も小さい。 また、拡散性が最も高く、拡散性の変化量が最も小さい。 GU YSCE/YSCI 60°光沢度 (GU） (YSCI-YSCE)/YSCI

摩擦磨耗試験結果 分光測色計 CM-M6による評価 ■照明受光光学系 1方向照明/6方向受光（ダブルパス） L*a*b* 色空間 照明：45° 受光：-15°、15°、25°、45°、75°、110° Aspecular Viewing 摩耗試験 1000回 摩耗試験 3000回 PP単独 タルク30％配合 澱粉30％配合 PP単独 タルク30％配合 澱粉30％配合 PP PP PP PP L* PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 60 60 60 40 40 40 20 20 20 0 0 0 -1-51°5 1155° 2255° 4455° 7855° 111100° -1-51°5 1155° 2255° 4455° 7855° 111100° -15°-1515°1525°2545°4575°8511101°0 試験前 1000回 試験前 1000回 試験前 1000回 3000回 3000回 3000回 摩耗試験後、正反射角に近い側で明るさが低下するが、 「澱粉30％配合PP」は1000回まで明るさの低下が見られない。 ΔL* PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 4 5 0 -1 0 -5 -6 -5 -10 -11 -10 -15-°15151°5252°5 454°5 758°5 111100° -15-°15151°5252°5 454°5 758°5 111100° -15-°15151°5 252°5 4455° 7855° 111100° 試験前 1000回 試験前 1000回 試験前 1000回 3000回 3000回 3000回 摩擦摩耗試験1000回では、正反射角に近い方向で「澱粉30％配合PP」の明度差が 一番少なく摩耗度合が少ない。

引掻き試験 測定サンプル ・PP単独 ・タルク ・澱粉 引掻き試験箇所 提供：日本食品化工(株)様 30％配合 30％配合 PP PP プレートサイズ 60mmx60mm トライボギア試験機 トライボギア 試験条件 ・移動速度：1 mm/s 新東科学(株)様 TYPE：HHS2000S ・移動距離：50 mm ・測定子 ：サファイア針 0.05mmR：0～100 gf (0.98 N） 0.1mmR：0～100 gf (0.98 N) 0.1mmR：0～200 gf (1.96 N) デジタルマイクロスコープ デジタルマイクロスコープ ・撮影箇所：引掻きキズ線上 (株)ハイロックス様 HRX-02 ・レンズ倍率：100倍、500倍 ・照明方式：同軸落射照明 照明光をレンズ光軸と平行に照射。 フラットで反射率の高い鏡面、研磨面など の表面状態の観察に有効。 分光測色計/2次元色彩輝度計 ２次元色彩輝度計 評価指標：2次元輝度（cd/㎡） コニカミノルタジャパン(株) CA-2500 サンプルセッティング状態 引掻き試験結果 変位計 CCDカメラ 新東科学株式会社様 トライポギア試験機 支点部 針の先端が半径0.1mm テーブル または0.05ｍｍの球面 トライボギア 移動方向 で荷重100gfまたは 荷重ステージ 200gfを加える TYPE：HHS2000S 移動方向 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 0.1mmR 200gf 0.1mmR 100gf 0.05mmR 100gf 目視では、「タルク30％配合PP」のキズが白っぽく（白化）見え、「PP単独」と「澱粉30％配合PP」のキズは目立たない。

引掻き試験結果 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 0.1mmR 200gf 新東科学株式会社様 トライポギア試験機 0.1mmR 100gf トライボギア 0.05mmR 100gf TYPE：HHS2000S 0.05mmR PP単独 タルク30％配合 PP 「タルク配合PP」は、 キズにより試料表面が大 きく荒れ、キズの底面や 端面で、白い削りカスが 多く出ている。 澱粉30％配合 PP しかし、「PP単独」や 「澱粉配合PP」は、 このような荒れ、白い削 りカスは見られない。

引掻き試験結果 デジタルマイクロスコープ 株式会社ハイロックス様 HRX-02 500倍撮影 画像連結画像 3D計測 照明方式：同軸落射照明 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 9 ※上記グラフの縦軸は「高さ」、横軸は「位置」 PP単独 「タルク配合PP」は、 キズにより試料表面が大 タルク30％配合PP きく荒れ、キズの底面や 端面で削りカスが白く見 える。 澱粉30％配合PP しかし、「PP単独」や 「澱粉配合PP」は、 このような荒れ、白い削 りカスは見られない。 500倍撮影 照明方式：同軸落射照明 タルク30％配合PP 3枚のタルク画像は同じ位置で焦点距離（高さ）を変えた画像。 引掻き試験後に繊維状の 削りカスが残り「タルク 配合PP」は引掻き後が白 く目立つ。 100倍撮影 画像連結画像 照明方式：同軸落射照明 タルク30％配合PP 「タルク配合PP」は削り カス(細かな粉)が多く発生 し粉体反射による拡散反射 が生じて白く見える。 澱粉30％配合PP 「澱粉配合PP」は表面が 硬く、削りカスが発生せず、 拡散反射が生じず、あまり 白く見えない。

引掻き試験結果 2次元色彩輝度計 CA-2500 人間の視感度に相当するXYZフィルタ（CIE 1931等色関数に近似）と高画素CCDを採用 することで、輝度分布、色度分布を正確に高解像度で2次元測定できる測定器です。 ※測定点数（解像度）：980×980 ２次元色彩輝度計 XYZフィルタ =等色関数に近似 IRカット XYZフィルタ NDフィルタ フィルタ レンズ センサー 温度 センサー 標準的な人の目の分光感度 （等色関数）CIE：国際照明委員会 ２次元色彩輝度計 CA-2500による評価 暗室にて45°から照明をあててサンプルを測定 データ管理ソフトウェア CA-S25w CA-2500 測定径 測定 サンプル 測定 サンプル 照明 測定 サンプル CA-2500 照明 CA-2500 45° 照明 ※引掻き試験のキズを2次元色彩輝度計で評価した理由 キズの線幅よりも小さい測定面積で測定する必要があります。そのため引掻きキズの1本の線（約100～200μｍ）より 更に小さい測定面積で測定できる2次元色彩輝度計で測定しました。 CM-26dG CM-M6 CA-2500 測定径 測定径 測定径 色彩 色彩 色彩・輝度 Φ8ｍｍ、Φ3ｍｍ Φ6ｍｍ 27μｍ×27μｍ 光沢 ※今回の1画素の測定面積 摩擦摩耗試験 引掻き試験 10 高倍率マクロレンズ使用時 ×7ｍｍ(楕円)、 Φ3ｍｍ

引掻き試験結果 ２次元色彩輝度計 CA-2500による評価 ※赤枠は、グラフ表示範囲 Y(縦)方向幅 0.303mm 輝度分布(3D) 輝度分布(2D) X(横)方向幅 20mm Ｘ方向→ PP単独 ＡＢ Ｃ D E F タルク30％ 配合PP ＡＢ Ｃ D E F 澱粉30％ 配合PP 11 ＡＢ ＣD E F 0.1mmR 0.1mmR 0.05mmR 200gf 100gf 100gf 微小画素で輝度(Y)を測定すると、白く(明るく)見える部分ほど、輝度が高くなる。 ■「タルク配合PP」のキズ部分の輝度が最も高く、最も白化している。 ■「澱粉配合PP」のキズ部分の輝度は低く、「PP単独」の状況に近い。 目視に合う 評価指標 輝度変化量 輝度コントラスト比 ※白化による変化量 ※キズの周囲の白色部分と黒色部分とのコントラスト比 （白化のピークの平均ー黒色の底の平均） （白化のピークの平均/黒色の底の平均） cd/㎡ 0.1mmR 0.1mmR 0.05mmR cd/㎡ 0.1mmR 0.1mmR 0.05mmR 200gf 100gf 100gf 200gf 100gf 100gf ■「澱粉配合PP」は輝度変化量と輝度コントラスト比の双方ともに「タルク配合PP」と 比べて白化の程度は小さい。 ■ 輝度変化量のグラフでは、「PP単独」に比べて「澱粉配合PP」は輝度変化量が大き きくなっており目視と合わない結果となっているため、輝度コントラスト比でみる ことで、ほぼ同じ値となり目視評価に合う結果となった。これは素材そのものの 表面状態が違っているため、その影響をなくした評価にした。 ←Ｙ方向

バイオマスプラスチックの実用化例 高バイオマスでも ご協力企業様 東洋レヂン株式会社様 美しい発色を可能に 混錬（コンパウンド）から精密射出成形まで一貫して対応できるプラスチック加工企業 バイオマス樹脂と 分光測色計 CM-26dGによる評価 顔料着色した 素材の色 見た目の色 D65光源、10°視野 スタークロス配合PP SCI PP PP PP バイオマス バイオマス SCE PP PP PP バイオマス バイオマス 照明の方向を変えて撮影 40% 51% 40% 51% L* 38.18 37.86 37.79 L* 30.91 33.21 33.38 a* -1.25 -1.17 -1.17 a* -1.73 -1.47 -1.45 b* 2.83 3.22 3.27 b* 3.83 3.81 3.85 ΔL* -0.32 -0.39 ΔL* 2.30 2.47 Δa* 0.08 0.08 Δa* 0.25 0.28 Δb* 0.39 0.45 Δb* -0.02 0.02 ΔE*ab 0.51 0.60 ΔE*ab 2.31 2.48 素材の色は、同じになっている。見た目では、PPは光沢があり、PPバイオマスは マットな表面で少し明るく見える。 60° PP PP PP バイオマス バイオマス 光沢度 40% 51% GU 77.41 41.18 37.68 バイオマス樹脂「スタークロス」の着色技術 電動車椅子部品への実用化 日本食品化工株式会社様が開発された環境配慮樹脂材料「スタークロス」は、再生可能な生物資源(バイオマス)の一つ。 東洋レヂン株式会社様はこの革新的なバイオマス樹脂と顔料の混錬(コンパウンド)に取り組まれ、 安定した品質を持つ高品質な着色済みスタークロスペレットの製造に成功。 展示会では、日本食品化工株式会社様による「スタークロス」を使ったスズキ株式会社様による「電動車椅子セニアカー」を出展 「ふじのくにセルロース循環経済国際展示会」 2025年10月16ｰ17日 展示内容 バイオマス樹脂の着色技術の革新的な取り組みをご紹介。 成形品は、表面処理なしで高級感のある滑らかな肌触りが得られる。＝環境配慮素材で生産コストも削減