1941年8月、ヘンリー・フォードは走行中のカメラの前で、奇妙なプロトタイプのトランクに斧を振り下ろしました。金属板は凹まず、それは金属ではなかったからです。この車体にはアサ繊維が含まれていると言われるプラスチックが使用されていました。およそ100年後の今、天然繊維は再び自動車に組み込まれていますが、今回はBMW、メルセデス、ポルシェの量産車です。アサから作られた自動車の歴史は、戦前の広報戦略から、重量と排出ガスを削減する最先端のバイオコンポジットまで、多岐にわたります。
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フォードが夢見た畑から生まれた車体
「大豆車」として知られるようになったプロトタイプは、1941年8月13日のディアボーン・デイズで発表されました。スチール製の管状フレーム上に、厚さ約6ミリメートルのプラスチック製パネルが14枚取り付けられていました。この車両の重量は約900キログラムで、同等のスチール製車体と比較して約3分の1軽かったのです。このような重量利点こそが、フォードの動機でした。より少ない質量は、より少ない燃料消費と、より高い積載量を意味するからです。
プレートに本当にアサが含まれていたかどうかは、今日では明確に証明できません。元の処方は記録されていません。一般的な説明では、大豆、小麦、アサ、亜麻、ラミーの混合物が述べられています。しかし、構造に大きく関わったローウェル・E・オーバーリーは、この材料をホルムアルデヒドを含むフェノール樹脂のソイビーム繊維として説明しています。材料科学者は、よく知られたベークライトに似た従来のフェノールプラスチックであった可能性がより高いと考えています。1942年1月13日、フォードはプラスチック製車体の構造に関する特許を取得しました。
この車は量産には至りませんでした。アメリカが第二次世界大戦に参戦した際、産業は軍需生産に転換され、このプロジェクトは消えてしまいました。それでもなお、フォードの実験は、車両が必ずしも金属で構成されている必要がないことを示す効果的なシンボルとなりました。特にアサの含有量が強調されたことは、事実よりも、当時多くの産業用途を担っていた植物への関心によるところが大きいです。フォードは同時に農業政策上の目標も追求していました。自動車産業はアメリカの農業に新しい販売市場を開拓し、工場を減少するスチール供給から独立させるべきでした。
なぜ自動車製造にアサが意味を持つのか
アサ繊維の魅力は、その強度と重量の比にあります。プラスチック基質の補強材として使用すると、ガラス繊維と同様の剛性を達成できますが、著しく軽くなります。このような天然繊維複合材料で作られた部品は、通常、ガラス繊維強化プラスチック製の同等の部品よりも30～40パーセント軽くなります。重量が少なくなると、ガソリン車の燃料消費が低下し、電気自動車の航続距離が延長されます。
さらに、環境への負荷があります。アサは単一の季節で成長し、その過程で二酸化炭素を吸収し、ほとんど農薬を必要としません。天然繊維が石油化学由来の繊維に置き換わった場合、部品の化石燃料資源の必要性は著しく低下します。製造業者の声明によれば、室内装備のプラスチック使用量を最大70パーセント削減でき、関連するCO2負荷を最大60パーセント削減できます。これらの数字は個々の部品に関するもので、自動車全体ではありませんが、その方向性を明確にしています。ますます厳しくなる燃費規制と持続可能な材料に対する需要の増加を考えると、削減されたすべてのグラムと避けられた石油プラスチックのすべてのキログラムが重要になります。
繊維の多用途利用は、自動車産業に固有のケースではありません。建設材料からシーリング剤まで、この植物は産業用途を多く持っています。これについては、水道管をアサで密閉する方法に関する記事で詳しく説明しています。車両内では、繊維は主に剛性と軽さが目立たない表面よりも重要な場所、すなわち実際の内装の後ろの支持部品に配置されます。
BMW、メルセデス、ポルシェにおける天然繊維の復活
フォードの時代と異なり、天然繊維は現代の車両の標準的な部品になっています。BMWはすでにi3およびi8モデルでアサおよび関連する繊維をドアトリムおよびインストルメントパネルサポートに採用しています。レースカーM4 GT4では、メーカーは以前のカーボンファイバー強化プラスチック製のほぼすべての要素を、天然繊維からの複合材料に置き換え、量産車をモータースポーツでのこれらの材料の一貫した使用の例にしました。
メルセデス・ベンツも、重量を削減し、持続可能性を向上させるために、室内部品に天然繊維を統合しています。ポルシェは、718カイマンのGT4クラブスポーツバージョンで、純粋なカーボンファイバーの代わりに、亜麻とアサの繊維混合からのドアとリアウイングを装備しました。これにより、天然繊維複合材料はもはやニッチな現象ではなく、プレミアムおよびモータースポーツ車に採用されていることは明らかです。
この発展は長い伝統の一部です。アサが数十年にわたってどのように繰り返し自動車産業に採用されてきたかは、自動車産業におけるアサに関する記事で詳しく説明されています。一貫して流れているテーマは同じです。妥当なコストと改善された環境負荷で、より軽い部品を実現することです。
キットから バイオコンポジットへ：Renewの物語
繊維の割合をどこまで追求できるかを知りたい人は、アメリカ人のブルース・ディーツェンにたどり着きます。ジャック・ハラーの著書「帝王は何も着ていない」に触発されて、2015年から彼は車体とシートがおよそ65パーセント織られたアサと、35パーセント生物由来エポキシから構成されるスポーツカーを製造しました。基礎として初代マツダMX-5が使用されました。その結果、ディーツェンは「Renew」と名付けました。
ディーツェンは、彼のアサパネルが冷間圧延鋼板よりも著しく衝撃耐性が高く、へこみをより良く吸収すると主張しています。このような表示は、ビルダー自身からのものであり、独立したテストベンチ値ではありませんが、技術が目指すものを示しています。Renewは、主に1つのことを達成した小規模シリーズと実証プロジェクトのままでした。古いアサ自動車のアイデアを公共の意識に戻し、CO2中立性の考え方と結びつけました。
シリーズメーカーとRenewのようなプロジェクトの違いは、その意図にあります。BMWとポルシェが測定可能な利点を達成するために個々の部品に繊維を的に使用する場所では、ディーツェンは車の可能な限り多くの部分を再生可能な資源から製造しようとしました。両方のアプローチは異なる方向から同じ目標を追求しています。
技術的限界：湿度、火災、リサイクル
利点がいかに説得力があるとしても、天然繊維複合材料には明確な弱点があります。アサ繊維は親水性で、つまり水を引き付けます。湿度を吸収すると、膨張し、寸法精度を失い、繊維とプラスチック基質間の接着力を弱める可能性があります。このため、それらは主に保護された室内で使用され、強く風化した外部表面では使用頻度が低いです。
燃焼特性の点でも、天然繊維は従来の材料より劣っています。それらの低い難燃性と熱的安定性は、高温での使用を制限します。そのため、難燃処理が必要です。さらに、ガラス繊維複合材料の衝撃強度および引張強度に達しないことが多く、これが適切な部品の選択を制限します。
リサイクルでの決済は曖昧です。純粋な天然繊維は生物分解可能ですが、ほとんどの複合材料は繊維を硬化性樹脂に結合しており、これらは簡単には分離できません。車両の耐用年数の終わりには、多くの室内装備は燃焼で処理されます。幸いなことに、天然繊維は純粋な石油プラスチックよりもより清潔に燃焼し、研究は完全に生分解可能なマトリックスに取り組んでいます。アサはまた、車体以外の将来の移動性でも役割を果たし、例えば、エネルギー貯蔵において、電気自動車用アサバッテリーに関する記事で説明されている、アサ自動車は過去の単なる好奇心以上に、より持続可能な自動車技術の構成要素です。
よくある質問
ヘンリー・フォードの自動車は本当にアサから作られていたのか？
これは不確実です。1941年に発表されたプロトタイプは、スチール製フレーム上にプラスチック製パネルを備えていました。アサ繊維が含まれていたかどうかは、処方が記録されていないため証明できません。関係した設計者の一人は、フェノール樹脂のソイビーム繊維について述べています。専門家は、ベークライトに似たプラスチックがより可能性が高いと考えています。
今日、どのような自動車メーカーがアサ繊維を使用していますか？
BMWはi3、i8、M4 GT4などのモデルでアサおよび関連する繊維を使用しています。メルセデス・ベンツは室内部品に天然繊維を搭載しています。ポルシェは718カイマンGT4クラブスポーツの部品に亜麻とアサの混合物を使用しました。焦点は通常、トリム、サポート、スポーツ部品にあります。
アサ複合材料から作られた部品はどの程度の重量を節約できますか？
天然繊維複合材料から作られた部品は、多くの場合、ガラス繊維強化プラスチック製の同等の部品よりも30～40パーセント軽くなります。室内装備では、プラスチック使用量を製造業者によって最大70パーセント削減できます。重量が少ないことは、燃料消費が低いことを意味するか、より長い航続距離を意味します。
自動車におけるアサの最大の欠点は何ですか？
天然繊維は湿度を吸収し、膨張と接着不良につながる可能性があります。それらの燃焼特性と熱的安定性は、合成繊維よりも優れていません。さらに、硬化性複合材料は回収が困難です。そのため、アサは通常、保護された室内にあります。
アサからほぼ完全に作られた自動車はありますか？
Sollten Autohersteller mehr Hanf-Biokomposite in Fahrzeugen verwenden?
最も近いのはブルース・ディーツェンのRenewです。その車体は約65パーセントの織られたアサと35パーセント生物由来エポキシから構成され、改造された初代マツダMX-5の上に構築されました。これは量産車ではなく、実証プロジェクトです。
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