NECにおけるバイオプラスチックの研究開発© NEC Corporation 2014 2000年バイオプラスチックの研究開発に着手 2004年ケナフ添加ポリ乳酸をPCのダミーカードに採用

ＮＥＣにおけるバイオプラスチックの研究開発

2014年 6月 30日ＮＥＣスマートエネルギー研究所長

嶋脇秀徳

© NEC Corporation 2014


NECが注力する社会ソリューション事業

パブリック防災､セキュリティ､電子行政､

医療､金融､交通管制､水管理・・・

テレコムキャリア情報通信ネットワーク、光海底ケーブル、モバイルシステム・・・

エンタープライズ流通、物流、交通、

生産管理、工場管理・・・

人が生きる、豊かに生きるための社会を実現し、未来につなげる

卓越したICT技術とインテグレーション力でグローバルな社会課題を解決

社会価値の創造

お客さま

注力領域

・スマートエネルギー・SDN※

・クラウド・ビッグデータ

ICT技術

・次世代ネットワーク技術・高性能・高信頼IT基盤技術・各種センサ技術

価値提供の手段

・オープンイノベーション・ビジネスモデル創造・運用ｻｰﾋﾞｽ、ｺﾝｻﾙﾃｨﾝｸﾞ・業務ノウハウ・インテグレーション力

× ×NEC

社会・人々

※Software-Defined Networking

Page 2


「ＮＥＣグループ環境経営行動計画2017/2030」

◆策定の目的：

「ＮＥＣグループビジョン2017」が目指す、「人と地球にやさしい情報社会を

イノベーションで実現するグローバルリーディングカンパニー」を、

環境面から具現化する

◆目標年度：

（１）中期目標設定を「ＮＥＣグループビジョン2017」と同じ2017年度

（２）長期目標設定を2030年度

◆目標設定：

① 低炭素：社会全体のCO2削減にＩＴソリューションで貢献

② 低炭素：製品のエネルギー効率の改善

③ 生態系・生物多様性保全に向けた活動の強化

④ 資源循環、省資源の推進 ⇒ バイオプラスチック

（2010年6月発表）

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2000年バイオプラスチックの研究開発に着手

2004年ケナフ添加ポリ乳酸をＰＣのダミーカードに採用

2006年ＮＴＴドコモとＮＥＣがケナフ添加ポリ乳酸を搭載したエコ携帯電話を製品化（携帯電話では世界初）

2008年照明器具（カバー）やPOS（部品）に採用

2010年難燃ポリ乳酸複合材をビジネスＰＣに採用

世界最高の植物率、ＣＯ２削減率を実現（花王と共同）

ＮＥＣにおけるバイオプラスチック開発の取り組み

ロゴを印刷

Ne:新しい（NECのNも兼ねる）Cycle:循環（CO2と資源の循環

利用）

2014年６月耐久性が格段に優れた難燃ポリ乳酸複合材を開発

今回

社会インフラ設備へ適用拡大

商標取得

14年間にわたる最先端の研究開発で世界をリード

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ＮＥＣのバイオプラスチックNeCycle®の耐久性強化ニューサイクル


～高度な耐薬品性などが必要なガソリンスタンド用給油システムに適用拡大～

2014年 6月 30日ＮＥＣスマートエネルギー研究所主席研究員

位地正年

© NEC Corporation 2014Page 6

世界最高レベルの植物成分率（約75%以上）と高度な

難燃性(※)を有しながら、耐久性に格段に優れた

難燃性ポリ乳酸複合材を開発

－主成分となるポリ乳酸に、難燃剤や他の特性改良剤

を配合する独自の組成により実現

－高耐久性の実現により、社会インフラ設備等に適用へ

ガソリン給油システム屋外機器の樹脂部品のうち体積比で約６割に適用

開発の概要

※UL94規格V-0：（試験片に着火後、５秒以内に自己消火が可能なレベル）


植物は、ＣＯ２と水と太陽光で生産（光合成）できる再生可能な資源であり、その有効利用は地球温暖化防止や循環型社会の形成に大きく貢献

植物原料由来の『バイオプラスチック』の重要性増大

石油資源

CO2植物資源

植物資源

固定化（光合成）

セルロース：800-1500億ｔ/年デンプン：14億ｔ/年

25億ﾄﾝ/年

海草・藻類

シェールガス

CO2

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植物資源（バイオマス）の利用の価値

枯渇

地球温暖化


2000 2010 2014

ＮＥＣにおけるバイオプラスチックの開発

Page 8

セルロース系バイオプラ

ケナフ添加ポリ乳酸複合材

2006

カシューナッツ殻

カシューナッツ殻成分（カルダノール）のセルロースへの結合で新バイオプラを合成

カルダノール

セルロース

難燃ポリ乳酸複合材

ポリ乳酸系

非食用セルロース系

2010年8月開発2014年5月製造エネルギー1/10を実証

本年５月発表済み

今回開発

従来困難であった、高い植物成分率（CO2削減）と優れた機能性の同時実現を目指した独自なバイオプラスチックの開発と耐久製品への適用を世界に先駆けて推進

飼料・工業用デンプン使用

6製品に適用（世界最多）


ポリ乳酸を主成分として、安全な特有の添加剤を利用する独自の配合技術により、高い植物率と高度な難燃性、強度等、耐熱性等の実用性を実現

（花王株式会社との共同開発）

ＮＥＣのバイオプラスチック（難燃ポリ乳酸複合材）

燃えにくい石油系樹脂（ポリカ等）に、ポリ乳酸や難燃剤を添加

ポリ乳酸に、特有の難燃剤（水酸化アルミ＋炭化剤）などを配合

Page 9

*

*有機成分中に占める植物成分の利用率


最高の植物成分率(CO2削減率）と高機能性を同時実現

ポリ乳酸

CO2 固定化

植物原料（デンプン）

ケナフ繊維の添加で耐熱性アップ

PCに搭載(2010.1)

安全な水酸化ｱﾙﾐの添加で難燃化

難燃性高耐熱性

照明(2008.10）

携帯電話(2006.6）植物率>80% 植物率>75%、

製造時CO2：50%減

+特有の添加剤

ポリ乳酸系バイオプラの開発

Page 10

ポリ乳酸複合材

高耐久性を実現（耐薬品、耐光性、寸法安定性、難燃等）

6機種に展開

社会インフラ設備へ適用拡大

今回開発


ＮＥＣのバイオプラスチックの位置づけ環境対応性と高度な耐久性を実現し、社会インフラ関連機器に展開

高コスト

高機能（耐久性等）

汎用プラスチック市場

NECバイオプラ(難燃ポリ乳酸複合材）

ポリオレフィンポリエステル

【従来市場】

ABS樹脂PC/ABS等

ﾎﾟﾘｱﾐﾄﾞPBT等

・耐薬品性・耐光性・硬度・抗菌性

一般電子機器用プラスチック市場

高耐久性プラスチック市場

【新市場】

パソコン

決済端末


今回の成果：新たな付加価値の開発(花王株式会社との共同開発)


新しい価値の提供

■耐久性の向上

Page 13

①耐薬品性（アルカリ洗剤やオイルで拭いても割れない・変色しない）

②耐光性（西日等が当たっても変色しにくい）

③高硬度（耐傷付き性）（鉛筆硬度Ｈレベル：塗装不要）

④抗菌性（減菌率≧９９％: 日本建材・産業設備協会基準に準拠）

耐薬品性耐光性耐傷付き性抗菌性

機能、安全性を軸に、分子設計により独自の添加剤を開発


高耐久性実現のメカニズム（難燃ポリ乳酸複合材）

Page 14

独自の添加剤の最適な配合で難燃性と高耐久性を実現

・着火時の吸熱で難燃化・硬度増加（傷防止）・光、水、薬品の浸透低減

ポリ乳酸（ベース樹脂）

・樹脂との界面強化・水、薬品の浸透防止

加水分解抑制剤（耐水性強化）

配合を改良・工夫

水酸化アルミニウム

表面処理剤

結晶化促進剤（成形時間短縮）

難燃助剤（難燃効果補強）


① 耐薬品性強アルカリ洗剤の浸漬実験で、割れ／変色なし

バイオプラNeCycle

一般のバイオプラ石油系プラ難燃PC/ABS

割れの有無なし ○ あり △ あり ×

変色の有無なし ○ あり × あり ×

メンテナンスが容易に


② 耐光性自社製品適用の石油系プラスチックに比べ、光に強い。

変色度【試験条件】光源：キセノンランプ放射照度：180W/m2波長：300-400nmBP温度：63℃湿度：50-60RH%

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

0 6000 12000 18000 24000

積算照射量（W/m2)

ΔE

石油系プラスチック

バイオプラ NeCycle（難燃ポリ乳酸複合材）

従来材１

従来材２従来材３

従来材４

西日に当たっても変色を大幅抑制

20年相当（=21,600W/m2)

ASTM D4674に準拠


高い表面硬度を実現：鉛筆硬度 H に相当

鉛筆硬度試験参考文献：JISハンドブック塗料(日本規格協会)

③ 高硬度 (耐傷付き性)

バイオプラNeCycle

石油系プラPC/ABS （カタログ値）

表面硬度（鉛筆硬度）

H B ～ F

耐傷性（擦動試験による）

165 g －－－

直線往復摺動試験（例）

傷防止（塗装レスでの利用も可能）

■塗装による表面硬度改善樹脂塗装 F～Hセラミック塗装 >4H


バイオプラ NeCycle®

（難燃ポリ乳酸複合材）

抗菌性強化タイプ(抗菌剤0.5%添加)

抗菌活性値

（大腸菌／黄色ブドウ球菌）

抗菌活性値

（大腸菌／黄色ブドウ球菌）

前処理なし 1.7 ／ 5.1 >6.0 ／ >4.9

前処理

水浸漬試験（50±5℃、16時間） 0.2 ／ 1.4 >6.0 ／ >5.2

耐光試験（サンシャインカーボンアーク、8H） 0.6 ／ 2.7 >6.0 ／ >4.6

耐洗剤試験（8時間接触、洗浄、乾燥） 0.8 ／ 1.6 >5.9 ／ >5.1

抗菌性の比較（JIS Z2801: 2010）

抗菌活性（減菌率99％以上）を確認→ 日本建材・産業設備協会の抗菌認証基準を満足

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無加工試験片 NeCycle抗菌性強化

コロニー法による検査（イメージ）

（上記の活性値≧2.0のときが減菌率≧99%で抗菌性あり）

④ 抗菌性


▐ ガソリン給油システム適用への大きな課題

屋外設置で長期信頼性が確保出来る高い耐久性（日差しによる色褪せ、温湿度変化による膨張・収縮、傷など）

ガソリン等に対する耐性（ひび割れ、浸透、溶融等による劣化）

高い難燃性（安全対策）

社会インフラ設備への適用～第一弾としてガソリン給油システムへ適用～

▐ 石油元売り業界の動向

資源対策のため非石油系（植物）材料適用への強いニーズ有り

従来は高い耐久性を持つ特殊な石油系プラを使用

今回開発

ガソリン耐性などの高耐久性を実現


耐ガソリン特性

応力負荷でのガソリン接触試験で、割れ／変色なし

石油系プラ（難燃PC/ABS）

クラック発生表面良好

顕微鏡：140倍顕微鏡：140倍

■ガソリン塗布後、50℃、72H(3日間)ガソリン蒸気雰囲気下

高ガソリン耐性を確認


石油系プラ(難燃PC/ABS)

割れの有無なし ○ あり ×

表面状態良好 ○ 添加剤溶出 ×

耐油性の高耐久石油系プラスチックと比較して遜色なし


寸法安定性（膨張・収縮しにくい）ガソリン浸漬や温度サイクルで高い寸法安定性を実現

・ガソリン浸漬での寸法変動：高耐久性石油系プラ並、石油系プラ(図中）の1/3以下

・温度サイクル（-30～60℃）後の収縮量：高耐久性石油系プラの１/２以下

経時的応力を削減、長期安定性に寄与

■ガソリン浸漬7日間のサンプル厚み（h=3.2mm）の変動寸

法変

動率

%

‐0.020

0.020.040.060.080.10.120.140.16

0日目 3日 5日 7日

一般のバイオプラ（ポリ乳酸複合材）


（難燃ポリ乳酸複合材）

内部に浸透

添加剤溶出

ガソリン浸漬日数


▐ 外設機の内部部品に適用：樹脂部品体積比で約６割

セルフサービス用外設機フルサービス用外設機

LCD部背面ｶﾊﾞｰ

入金口部ガイド

ﾒﾓﾘ保護用ｶﾊﾞｰ･ﾊｳｼﾞﾝｸﾞ

LCD部背面ｶﾊﾞｰ

LEDｶﾊﾞｰ

LEDｶﾊﾞｰ

外装部品への利用を含め、さらなる適用拡大をめざす。

適用比率 67% 50% 47% 67%

ガソリン給油システムで適用した部品

（全数平均）


世界最高レベルの植物成分率（約75%以上）と高度な

難燃性(※)を有しながら、耐久性に格段に優れた

難燃性ポリ乳酸複合材を開発

－主成分となるポリ乳酸に、難燃剤や他の特性改良剤

を配合する独自の組成により実現

－高耐久性の実現により、社会インフラ設備等に適用へ

ガソリン給油システム屋外機器の樹脂のうち体積比で約６割に適用

まとめ

※UL94規格V-0：（試験片に着火後、５秒以内に自己消火が可能なレベル）


本バイオプラスチックの高機能化（高耐久化）を進め、流通･交通･医療･金融など幅広い業界において用いられる社会インフラ向け設備･機器に適用を広げていきます。

グリーンICT＊による効率的で持続的な社会の構築に貢献していきます。

今後の展開

＊ICT(情報通信技術)を従来よりも一層活用することによりCO2の大幅な削減に貢献

耐薬品耐光

表面硬度抗菌

清掃（メンテ）が容易褪色（色あせ）

しにくい

いつも清潔

傷が付きにくい


以下、補足資料


難燃ポリ乳酸複合材と石油系プラスチックとの比較

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NeCycle（難燃ポリ乳酸複合材）


高耐久性石油系プラ

耐久性

耐薬、寸法安定 ○ △ ○

コスト △ ○（今後、さらに低コスト化）

○

耐傷、光 ○ △

良好

（○~△）


0

燃焼

V-0

V-1orV-2

炭化剤添加

0 水酸化アルミニウムの添加量

0

50

100

150

200

着火

後の

残炎

時間

(s)

Ignited surface5mm

自己消火した試験片の先端

水酸化アルミニウム：高温で吸熱炭化剤：発泡断熱層の形成

難燃性： UL法

ポリ乳酸の安全な難燃化技術

土壌成分の一種の水酸化アルミニウム+炭化剤の併用で高度な難燃性と他の実用性を実現

自己消火

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安全に自己消火

UL94規格V-0を実証（試験片に着火後、５秒以内に自己消火が可能なレベル）


物性単位難燃ポリ乳酸複合材

NeCycleTM

石油系難燃PC/ABS

比重 g/cm3 1.56 （1.25）

曲げ破断歪み％ 9.6 （－）

曲げ強度 MPa 44 （99）

曲げ弾性率 GPa 2.6 （4.0）

耐衝撃性（ノッチ付） J/m 55 （≒160）

HDT（1.8MPa） ℃ 72 （93）

鉄球落下試験結果（1kg） cm 70 －

難燃性 1.6mm V-0 V-0

流動性ｽﾊﾟｲﾗﾙﾌﾛｰ/1mm L/D 166 150-190

MFR/5kgf@200℃ g/10min 5.5 -

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難燃性ポリ乳酸複合材の代表物性のまとめ

石油系プラスチックに近い実用特性を実現

（カタログ値）


0

20

40

60

80

100

NeCycleTM 他社ﾊﾞｲｵﾌﾟﾗ(難燃PC/PLA)

従来石油系(難燃PC/ABS)

石油使用率

0

20

40

60

80

100

他社ﾊﾞｲｵﾌﾟﾗ(難燃PC/PLA)

従来石油系(難燃PC/ABS)

1/101/2

CO２排出量● 優れた環境調和性

最高レベルの植物成分率

75% （ポリ乳酸が主原料）

低い石油使用率

少ないＣＯ２排出量NeCycleTM

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● 樹脂物性を大幅改善

成形時の流動性が難燃PC/ABS並みに向上

成形時間を大幅短縮（75℃、20秒で結晶化） ⇒ 部品形状によっては石油系プラ並み

耐衝撃性を改善 ⇒ 可搬型の装置への対応可

難燃性ポリ乳酸複合材の特徴


強アルカリ洗剤浸漬実験

２時間の浸漬でも割れ発生せず

石油系プラスチック（PC/ABS)は２時間で割れ発生

500μm 500μm

石油系プラ（PC/ABS）


耐ガソリン特性（変色試験）

変色（浸透/溶出）はほとんどなし

■ガソリン塗布後、50℃、7日間ガソリン雰囲気下

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8保持時間 / 日


一般のバイオプラ（ポリ乳酸複合材）

石油系プラ(難燃PC/ABS)

変色度【試験条件】ガソリン雰囲気温度：50℃

∆E


耐ガソリン特性（曲げ試験）

ガソリン浸漬７日後で、曲げ強度比80%超を保持

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

0 2 4 6 8

曲げ

強度

比

(ガソ

リン

浸漬

後／

前)

ガソリン浸漬時間 / 日


一般の他社バイオプラ（ポリ乳酸複合材）

石油系プラ（難燃PC/ABS)


物性単位難燃ポリ乳酸複合材

NeCycle®石油系難燃

PC/ABS

比重 g/cm3 1.56 （1.25）

曲げ破断歪み％ 9.6 （－）

曲げ強度 MPa 44 （99）

曲げ弾性率 GPa 2.6 （4.0）

耐衝撃性（ノッチ付） J/m 55 （≒160）

HDT（1.8MPa） ℃ 72 （93）

鉄球落下試験結果（1kg） cm 70 －

難燃性 1.6mm V-0 V-0

流動性ｽﾊﾟｲﾗﾙﾌﾛｰ/1mm L/D 166 150-190

MFR/5kgf@200℃ g/10min 5.5 -

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難燃性ポリ乳酸複合材の代表物性のまとめ

石油系プラスチックに近い実用特性を実現

（カタログ値）


新たな価値創出による新市場への展開

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▌展開への最大の阻害要因はコスト高

小規模生産によるコスト高のため、特にコストダウンが必須な電子機器

用途での展開は不十分

コストのみでの石油系樹脂の代替は難しい

▌機能性を追求し、高耐久性プラスチック市場に新展開

新たな付加価値を実現し、ハイエンド市場へ参入→ 高耐久性（耐薬品、耐光、高硬度、等）により、社会インフラ事業*の

設備・機器の主要部材へ適用（＊流通、交通、衣料、金融など）

市場シェアの獲得により生産量を拡大し、コスト低減のループを構築

量産メリットを実現し、一般電子機器用市場にも展開

バイオプラの生産量を拡大し、エコ社会の構築に貢献

Documents

NECにおけるバイオプラスチックの研究開発© NEC Corporation 2014 2000年バイオプラスチックの研究開発に着手 2004年ケナフ添加ポリ乳酸をPCのダミーカードに採用