第31回　株式会社北陸エンジニアプラスチック　産学官イノベーション推進事業　ものづくり研究開発支援事業　３Ｄプリンター用フィラメント　TONIO　Web情報マガジン　富山

　「だったらウチの会社でつくったらいいじゃないか」
　開発型の樹脂製品メーカーとして知られる北陸エンジニアプラスチックが、日本で初めてフィラメントの開発に取り組んだのは2013（平成25）年のこと。水越正之社長の先のひと言で始まった。
　フィラメントとは、3Dプリンターがデータをもとに造形物をつくる際の材料となる樹脂製の素材のことをいう。2010年前後から3Dプリンターの普及が急速に進んだところから、素材の品質にも関心が及ぶようになった。当時、国内ではまだフィラメントは生産されておらず、日本で流通するフィラメントは輸入品ばかり。ほとんどは、ある2つの国でつくられたもので、A国製のフィラメントは品質はよいものの高価であった。一方、B国製は「安かろう悪かろう」を地で行くような素材で、造形にあたっての再現性が悪かったり、造形中にフィラメントが切れたりして、作業に支障をきたすことが度々あったようだ。
　こうした事情を背景に水越社長は「ウチの会社で」と社員にハッパをかけたのだ。開発にあたっては2013（平成25）年度の、いわゆる国のものづくり補助金の支援を受けて製造プラントを整備することに。その支援の結果、寸法精度・直径1.75mm±0.05mmが保証されるフィラメントを安定的に生産できるようになり、国内初のフィラメントメーカーとして名を馳せたのだ。
　それから3年。再び水越社長が言った。
　「その新しいフィラメントもウチで取り組んでみようじゃないか」

　同社と、当機構や工業技術センターとの間で開発の方向性などの調整役を果たしてきた水越博之専務が振り返る。
　セルロースナノファイバーは比重は鋼鉄の約1/5、ガラス繊維の1/2程度で、強度は鉄鋼の5倍以上。軽くて強いばかりか、膨張率は石英ガラスとほぼ同等で小さく、昨今注目の素材である。これをビジネスに活かそうと、鵜の目鷹の目のように情報収集している企業人も多いと聞く。
　同社では「産学官連携推進事業」に採択されたのを機に、さっそく共同研究を開始。一口に樹脂といってもPE（ポリエチレン）、PP（ポリプロピレン）、ABS（アクリルニトリルブタジエンスチレン）、POM（ポリアセタール）、PC（ポリカーボネート）・・・と各種あるのだが、ユーザーからリクエストが多く、複合化の可能性の高いものをいくつか選び、ナノ化したセルロースの配合率もいろいろ試しながら試作と検証を進めた。
　水越社長が語る。
　「そもそも樹脂とセルロースは均一に混ざりません。一方は石油由来、もう一方は植物由来。物性も比重もまったく違いますから、『水と油』といったら大げさですが、それに近い状況です。均一に混ざっていないと強度にバラツキが出て、ポキンと折れてしまうのです」
　そこを北陸エンジニアプラスチック独特のノウハウでクリアし、フィラメントを成形して物性を評価するとともに、実際に3Dプリンターでの造形に用いて、加工性や性能評価なども行った。

　樹脂とセルロースナノファイバーの配合率は、実験段階ではある配合率のものからは状態のよいフィラメントができた。ただ、表面に若干のざらつき感があり、樹脂100％のフィラメントより折れやすいという難点があった。一方、当初目標に掲げた強度アップについては、目標値に近い数値が得られた。
　ざらつき感や折れやすい点があったことから、商品化にはもう少し時間がかかるのかと思いきや、そうでもないようだ。同社営業部の松嶌僚一さんが語る。
　「まだまだ改良の余地があるのは事実です。ただ現状のセルロースナノファイバー配合のフィラメントを展示会などで紹介すると、強度アップを評価していただいた企業や、植物由来の素材を配合している点を評価していただいた企業があり、それらから『そのフィラメントが欲しい』とオーダーをいただいています」
　樹脂製品の開発に関しては、中小企業ながらも同社は業界に先駆けることが度々あった。今回のフィラメントの開発の他に、同社はかつて国の原子力関係の機関から依頼を受けて、樹脂製の放射線遮蔽板の開発に取り組んだこともある。ある原子力関連の施設では、200mmや150mmの樹脂製遮蔽板を用いていたが、コストが高く作業性も悪いという難点があった。そこを同社は、樹脂にボロンを配合して遮蔽効果を高めるとともに、遮蔽板を50mmまで薄くし、コストダウンと作業性の向上を図ったのだ。
　この放射線遮蔽板は、東日本大震災（2011年3月）の後にはさらに高機能化し、原子力発電所を抱える電力会社や、ガン治療に放射線を用いての新しい療法開発に取り組む大学病院などに利用が勧められた。また樹脂にフッ素を配合し、製パン機や餅つき機、すし製造機などに食材が付着しないようにもした。この手法は、従来の金属表面にフッ素加工を施す方法よりコストダウンが図れるとあって、食品業界でも注目されたものだ。
　ボロンもフッ素も、セルロースナノファイバー同様、樹脂とは混ざりにくい。それを均一に混ぜ合わせることができるのは、40年近くにわたって蓄積してきた同社の樹脂加工の技術があるからだ。
　フィラメントの製造は、国内ではかつては同社のみであったが、ビジネスチャンスがあると見た大手樹脂メーカーも参入するようになってきた。競合各社は生き残りをかけて、高品質化や新しい加工法の開発に取り組んでいるところだ。
　北陸エンジニアプラスチックでは、本年度、当機構の「ものづくり研究開発支援事業」の採択を受けて、高性能新プラスチックの開発に乗り出した。前出の水越専務が語る。
　「セルロースナノファイバーを配合した樹脂の剛性を上げる研究は継続中ですが、その目標値を遥かに上回る『剛性のあるプラスチック素材が欲しい』とある機械メーカーからご要望をいただきました。これがうまくいけば本当に、金属部品の代わりに、あるいは自動車や航空機部品に採用される可能性も出てきます。この新しいプラスチックは、樹脂にある素材を配合するとできると思われますが、剛性をどこまで高められるかが目下の課題です」
　この取材の時点では、新プラスチックの開発は始まったばかり。研究開発の方向性はほぼ固まっているようで、いずれまたTONIO Newsで紹介できる日が来ることを祈るばかりだ。