日本产业技术综合研究所(简称 “产综研”)、森林研究和维护机构森林综合研究所(简称 “森综研”)及宫城化成公司等组成的研发小组与日本光冈汽车合作,利用新型材料制作了汽车内外装部件并装备于实车,开始进行测评试验。这种新材料是把从杉树中提取的改性木质素作为树脂成分制作的玻璃纤维增强塑料。

日本产综研试验采用木质素复合材料制作汽车内外部件-复合材料网
将改性木质素用于内外装部件的汽车

木质素是木材的主要成分之一,约占木材成分的30%,其化学结构特点是含有芳香环。含芳香环的材料可能成为具备耐热性及阻燃性等的优异材料,但利用木质素的材料尚未全面实现商用化。

森综研着眼于日本固有树种 “杉树” 所含的木质素的均匀性,推进了源自杉树的功能性木质素材料的开发。然后又开发了一种新的分离技术,在温度保持在140℃的聚乙二醇(PEG)中加入杉木,并与少量的酸一起搅拌,在分解木材中的木质素的同时,还使分解的木质素与PEG结合,从而改变其物理特性。通过PEG改性之后的木质素(改性木质素)具备高耐热性等,功能性出色,而且得益于PEG的效果,还是一种加工性非常优异的物质,有望用作工业材料。森综研建设了制造改性木质素的中试车间(Bench Plant),正在面向商用生产推进技术开发。

产综研负责改性木质素的产品化研究,与企业合作推进了各种复合材料的开发、制造流程的研究以及性能评估和长期耐久性评估。其中,宫城化成与产综研共同研究了用改性木质素取代源自石油的树脂等用途,主要致力于将改性木质素作为树脂成分使用的玻璃纤维增强塑料(GFRP)的开发和制造流程的确立。最终确认,采用改性木质素的GFRP与以往的GFRP相比,拉伸模量提高10~20%,另外,经过长期耐久性测试后,拉伸模量也优于以往的GFRP,而且耐久性得到改善。

宫城化成与产综研还利用这种GFRP试制了汽车内饰部件车门内饰。不过,汽车是在室外环境下使用的产品,但此前并未对该材料实施在温度变化、降雨和紫外线等环境下的长期耐久性评测。另外,外装部件尤其需要高加工精度和平坦性,能否通过这方面的测试也尚未确认。

此次,研发小组向采用GFRP部件的汽车生产商光冈汽车推荐了这些成果,并探求能否合作意向,光冈汽车同意协助参与了内外装部件的实车应用评测。从10月份开始,各方合作全球首次采用加入了改性木质素的GFRP的实车应用测试。在自动测量车内环境(温度、湿度)的同时,还会记录天气(降雨、日照)和行驶情况,评测部件的经时变化,查找实际使用中存在的问题点等。