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カーボンナノチューブ
×高性能樹脂「CBZ」が
ものづくりを新たな高みへ

日本ユピカ × カーボンフライ 座談会

カーボンフライは日本ユピカ(株)と提携を結び、同社のコンポジット用熱硬化性樹脂「CBZ」と
カーボンナノチューブ(以降、CNTと表記)の複合材料の生産に乗り出しました。
今回、両社の代表ほか、それぞれの素材の開発や販売に携わるスタッフが集まり、
両社の出会いや素材にかける期待、今後の展望を語り合いました。

Japan U-pica.co.ltd
日本ユピカ株式会社
研究開発型のメーカーとして、お客様と一体になってニーズに合った製品開発を進め、住宅設備、自動車・車輌部品、電気材料部品、塗料分野、電子・光学部品等の素材を広く社会に提供しています。また、溶剤を使用しない紫外線・電子線で硬化する樹脂や粉体塗料用樹脂、バイオマス原料を使用した樹脂など地球環境にも貢献した製品も提供しています。

スピーカーのご紹介

propertiesカーボン黎明期に関わった2人が出会い、
手を組んだ

大塚

カーボン材料には若い頃から思いがありました。私は1980年代に三菱ガス化学(株)で炭素繊維の開発に携わり、アメリカへ商談にも行きました。 早くからNASAなどがカーボンに注目していましたからね。その後、C/Cコンポジットにも関わり、カーボンの可能性を強く感じていました。 それから30年余経った今、日本ユピカの社長としてテンさんや皆さんと出会い、最先端のCNTに取り組むことになった。巡り合わせのような気がして、非常にハッピーです。

テン

カーボン材料の成長期に関わられたのですね。とても親近感を覚えます。僕もCNTで近い経験をしてきたので。
2000年代初め、僕が大学修士の時、所属した研究室の先生が透過型電子顕微鏡を使って、金属を強い電流で溶かして飴のように伸ばし、原子1列の糸にする実験をやっていました。
ある時、助手の先生が「これ、カーボンでやればCNTができるのでは」と。当時CNTの生成には高温・高圧の環境や触媒が必要とされており、電子顕微鏡の中で作れれば世界初でした。
僕が手先が器用ということで伸ばす役を引き受け、ひたすらビヨーン、ビヨーンとやっていたら、本当に筒状のCNTが1本でき、学会に発表して賞をいただきました。実は僕はその頃CNTについて何も知らない状態で、そこから懸命に勉強しました。
その後、2010年にアメリカのデラウェア大学にポストドクターで入り、強度の向上と安定させる方法など、研究を続けてきました。ちょうどアメリカでは、航空宇宙分野の構造材料としてCNTが注目され、広く研究が始まった時期でした。

大塚

今、その成果が形になってきた。

テン

もう、御社あってのことです。

大塚

私が御社で最初にお会いしたのは川尻さんでしたね。ユピカの社長になって間もない頃、素材の勉強をしようと展示会に行った時です。

川尻

そうでした。たまたま顔を合わせてお話を。

大塚

川尻さんが「御社のCBZいいですねえ、どんどん使いたいです」と。当時、CNTについては知っていましたが、川尻さんの語りが調子いいので、本物だとは思いませんでした(笑)。

川尻

危なかった!(笑)。そこからここまで来れたのは、御社の皆さんのおかげです。ありがとうございます。

大塚

会社同士のお付き合いは、私がユピカに来る前からですよね。

川村

私がある商社のご紹介で初めてここに来た時、「こんにちは!」とすごく元気に迎えてくれた方がいて、化学業界には珍しいタイプの会社だなあと。その後テンさんが来てガチの話が始まり(笑)、「どうやら本物らしい」と思いました。これが最初の印象です。
我々も新しいことには積極的で、CBZの可能性も広げたいので、CNTは面白い世界です。今ではどっぷり浸かっています。

大塚

当社の応対が非常に気持ちよく、サンプルを送ってくれる対応などにフットワークの軽さを感じたと、聞いてうれしく思います。

諸岩

(うなずく)

川尻

諸岩さんたちは非常に紳士的で、しかも熱意を込めて「一緒にやろう」とおっしゃってくれたことに感銘を受けました。「こんな会社があったのか」と嬉しかったですね。

テン

本当に素敵なチームですね。

properties従来カーボン素材を大きく超えるCNTの可能性

テン

最近、国内外の学会でCNTの講演をする機会が増えており、期待の高まりを感じます。
複合材料の世界では、半世紀前にできた炭素繊維以来、時々話題を呼ぶ素材は出るものの、主役級の新素材がありませんでした。そんな中で「ようやく」という思いがあるようです。
CNTのポテンシャルの最大値は分かっているので、一日も早くそこまで引き上げ、いろんな業界で使ってもらいたい。今後1、2年で行けると思っています。

大塚

産業界から注目されるのは頼もしいですね。私が最初にカーボンに携わった頃、例えば航空機のブレーキディスクが大きな課題でした。熱伝導や粘性など非常に高い性能を求められ、開発コストもすごかった。

テン

機能性材料としてのポテンシャルもCNTは高いです。航空機で言えば、電気を通すと瞬時に温度が上がるので、主翼の一部に使って上空で氷を溶かすとか。

大塚

マイナス50度くらいの環境でもCNTのシートは発熱するんですか。

テン

我々が作る不純物なしのCNTなら、液体窒素の中でも大丈夫。しかも硬化せずフニャフニャのままです。

大塚

それはすごい。

テン

炭素繊維と複合できるのも強みです。ほんの「味の素」程度で性能を押し上げたり、機能性を加えたりできます。

大塚

EV用のバッテリーにも使われているようですね。

テン

中国のバッテリー産業では、CNTは数兆円のマーケットになっています。

大塚

バッテリーにとっては、どんなメリットが?

テン

従来リチウムバッテリーの導電助剤はカーボンブラックが主流でしたが、CNTにすると少なくとも3つのアドバンテージがあると言われています。
まず、寿命が伸びます。バッテリーを充放電すると内部で膨張・収縮を繰り返し、「導電パス」という電気の通り道が少しづつ切れて性能が落ちていく。 でも、繊維の構造を持つCNTなら導電パスが切れにくく、長持ちします。
それから、容量が増えます。従来素材の10分の1の量で性能を発揮するので。その分電気を起こす「活物質」を増やして発電容量を上げられます。スマートフォンの稼働時間も、EV(電気自動車)の走行距離も伸ばせます。
さらに、急速充電・放電に強くなります。CNTは電気伝導率や耐電流・耐電圧密度が桁違いで、大きな電気を流してもダメージを受けにくい。EVの場合は放電量がそのままトルクに変わるので、車のパワーも上げられます。
ただし、この3つをちゃんと引き出せているCNTはまだ多くありません。

大塚

現在中国などで量産されているCNTは「不純物」を含んでいるから…。

テン

我々以外の方法で作ったCNTは、生成時に加えた金属触媒を完全には除去できないので、電気伝導率が低い。 急速充放電による化学反応も起きやすく、安全性の問題もあります。それでも「カーボンブラックよりは良い」という理由で使われています。
我々は今、日本の企業と協力して、3つのアドバンテージを出せるよう開発を進めています。

propertiesCBZとのタッグで、
新たな材料の世界へ「シフト」

テン

そのCNTと最高の相性だったのが、御社の「CBZ」でした。CNTと強固に一体化して一般のCFRP(炭素繊維強化プラスチック)より2、3割高い性能が出せることが確認され、機能性材料の可能性が一気に広がっています。

諸岩

CBZを開発して10年目になります。それまでCFRPの世界はずっとエポキシ樹脂が柱でした。当社はカーボン用の樹脂を持っていなかったので、仲間とともに開発に取り組んでいました。
その一つを私が担当していたんですが、仕事が立て込んでいた時、パソコンのない「合成室」の中でつい手書きで配合計算してしまい、分子量を少し間違えた。その物質が従来にない数値を示し、「あれ?」と。そこからできたのがCBZです。

大塚

自画自賛のようですが、失敗をものにしたわけです。「何かの間違いだろう」で済ませるのではなく、きっちり解析して新製品につなげ、ブレイクスルーを起こしました。

諸岩

CBZを気に入ってくれたお客様で、離れた方は1社もありません。コロナで他の樹脂が低迷する中でさえ、CBZは微増ながら右上がりでした。エポキシの壁はまだ巨大ですが、ファンは着実に増えています

テン

その素晴らしいCBZと我々のCNTのタッグで、昨年開発した新素材もいよいよ動き出しました。「CNT/CBZハイブリッドプリプレグ」というわけですが、長いので勝手ながらネーミングさせていただきました。これは川尻から。

川尻

「Carbon Fly Future Technology」を略して「CyFT(シフト)」としました。

大塚

おお、なるほど。

川尻

業界に対して「新しい時代にシフトしよう」と呼びかけたい。売る側だけでなく、お客様もご一緒に「シフト」したいと。
時代が変わる時、テクノロジーとともに材料も変わります。炭素繊維プリプレグやエポキシのプリプレグから、我々の提供する「CyFT」へのシフトは、ものづくりを大きく変えるでしょう。モータースポーツの「シフトレバー」のイメージで、ギアチェンジしてスピーディに行くぞと。
実際にスピードも感じています。現在数多くのサンプルワークをやっていますが、おかげさまで今は在庫ゼロというくらいまでご好評いただいています。

渡辺

開発の立場から申し上げると、CBZは成形の時間が早く、エポキシよりも多くの成形品が作成できるので便利ですね。常温管理できるなど、扱う感覚もエポキシと変わらずやりやすいので、開発に熱が入ります。御社のご教示をいただきながら、これからもスピードを上げて進めたいと思います。

川村

CBZは良い樹脂ですが、売るにはまだ課題もあるので、御社とともに突破口を開きたいですね。お互い「シフト」していければと。

川尻

ありがとうございます(笑)。

properties日常生活から宇宙まで、
広がる舞台

テン

我々は昨年、超高品質CNT量産機「Caltema™(カルテマ)」を完成させました。お客様企業が導入して自社生産もできるもので、量産によってコスト面でも競争力が生まれます。
それを背景に「CyFT」の普及も図りたい。まずスポーツ・レジャー市場に着目しています。

川尻

もともとCFRPと関係の深い分野で、お客様も受け入れやすくフィードバックも速い。すでに高い評価をいただいています。

テン

さらにドローン、レーシングなどの業界でも選ばれるようになりたいです。

大塚

オートバイで使われるんですよね。

テン

一点物にはもう使われており、この後汎用品でも展開の予定です。

渡辺

私はバイクに乗るんですが、CBZがヘルメットに使われていると聞いてと親近感が増しました。「CyFT」のクラッチへの応用も検討が進んでいます。

大塚

素晴らしい。ぜひ。

テン

あらゆる領域の基礎材料として浸透させ、御社の工場で生産が追いつかないくらいになれたらいいなと。

大塚

いいですね。全力で対応しますよ(笑)。
この先、CNTのコストがもっと下がれば…たとえば輸入の天然黒鉛に迫るくらいになれば、全く新しい巨大な市場も見えてくるでしょう。原理的に代替できますよね?

テン

もちろん。性能も大きく上がるはずです。

大塚

原料面も、ターコイズ水素(メタンから生成するCO2フリーの水素)との併産や、CO2からの生産が定着すれば、カーボンニュートラルを主導する材料になり得ます。
それから、やはり宇宙産業への展開は魅力を感じますね。先日、中国SFドラマの「三体」を見ていたら、宇宙探査機の「帆」にナノワイヤーが使われていた。テンさんの顔が浮かびましたよ。

テン

やった。ブランディング成功です(笑)。

大塚

日本でも以前「IKAROS」というソーラーセイルの実験機で帆を搭載しましたが、宇宙で使う強く軽量なシートを今後作るなら、CNTでしょうね。

テン

宇宙開発では、輸送する物の重量を徹底して削る必要があります。CNTなら軽量で薄く強いフィルムを作れるので、折り畳んで持っていき、例えば月面で展開して居住空間にするとか。
それから、CNTをケーブルとする軌道エレベーターですね。性能を上げていけば実現できるはずです。

大塚

できたらすごいですね。

諸岩

生きてる間にはぜひ。

大塚

誰が生きてる間?(一同笑)

諸岩

20代の渡辺君なら大丈夫でしょう。

対談を終えて

最初から最後まで対談というよりもプライベートの会話のようで、あっという間に時間が過ぎみなさん話し足りなかったようです。お二人とも出会った際に心強いパートナーを見つけられたようで、この出会いこそが、いま私たちが展開する「CNTハイブリッド・プリプレグ」の開発へとつながりました。