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公開番号2025038751
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-19
出願番号2023145541
出願日2023-09-07
発明の名称セルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料
出願人地方独立行政法人大阪産業技術研究所,美津濃株式会社,第一工業製薬株式会社
代理人弁理士法人三枝国際特許事務所
主分類C08J 5/04 20060101AFI20250312BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】軽量で、弾性率に優れたセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料を提供する。
【解決手段】織物、不織布、竹材、紙材及び木材よりなる群から選ばれる少なくとも1種の基材の内部に、セルロースナノファイバー及び水性樹脂が含浸しているセルロースナノファイバー分散水性樹脂を有する(ただし、前記基材が織物及び/又は不織布である場合は、前記水性樹脂は、熱可塑性樹脂ではない)、セルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
織物、不織布、竹材、紙材及び木材よりなる群から選ばれる少なくとも１種の基材の内部に、セルロースナノファイバー及び水性樹脂が含浸しているセルロースナノファイバー分散水性樹脂層を有する（ただし、前記基材が織物及び／又は不織布である場合は、前記水性樹脂は、熱可塑性樹脂ではない）、セルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記竹材が、孟宗竹、和竹及び笹竹よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【請求項３】
前記紙材が、和紙、洋紙、加工紙、合成紙及びろ紙よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【請求項４】
前記木材が、さわら、檜、松、杉、赤松、唐松、蝦夷松、椴松、樺、楡、ブナ、ポプラ、オウシュウトウヒ、オウシュウアカマツ、ラジアータマツ、米松、米栂及び北洋カラマツよりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【請求項５】
前記織物を構成する繊維が炭素繊維、ガラス繊維、鉱物繊維、人造鉱物繊維、金属繊維、合成繊維、再生繊維、植物繊維及び動物繊維よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【請求項６】
前記不織布を構成する繊維が炭素繊維、ガラス繊維、鉱物繊維、人造鉱物繊維、金属繊維、合成繊維、再生繊維、植物繊維及び動物繊維よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【請求項７】
前記水性樹脂が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【請求項８】
前記セルロースナノファイバー分散水性樹脂層の少なくとも片面に、別途、炭素繊維強化プラスチック層を備える、請求項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料の製造方法であって、
（１Ａ）前記セルロースナノファイバー及び前記水性樹脂の分散液中に、前記織物、不織布、竹材、紙材及び木材よりなる群から選ばれる少なくとも１種の基材を浸漬する工程、又は
（１Ｂ）前記セルロースナノファイバーの分散液中に前記織物、不織布、竹材、紙材及び木材よりなる群から選ばれる少なくとも１種の基材を浸漬した後に、前記水性樹脂のエマルションに前記織物、不織布、竹材、紙材及び木材よりなる群から選ばれる少なくとも１種の基材を含浸する工程
を備える、製造方法。
【請求項１０】
前記工程（１Ａ）における分散液への浸漬、又は前記工程（１Ｂ）におけるエマルションへの浸漬において、ローラー処理を行う、請求項９に記載の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車や航空機等の部材からスポーツ用品まで、軽量性と強度が求められる製品には炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）の適用例が増えている。例えばスポーツ用品では、「より軽く、より強い素材」が求められ、軽量で高強度なＣＦＲＰの適用が進んでいる。しかし、例えばバットについては、ボールを繰り返し打撃しているとＣＦＲＰの表面及び内部に亀裂が発生するため、ＣＦＲＰ層を厚くし、静的強度及び衝撃強度を高めている。これらの製品では、ＣＦＲＰの静的強度及び衝撃強度が２０％向上すれば薄膜化でき、１５～３０％の軽量化が可能となるため、ユーザーはかなり軽快なスイング感を実感することができる。しかしながら、このようにＣＦＲＰの静的強度及び衝撃強度をさらに向上させることは困難である。
【０００３】
ところで、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）は、木材等から精製することができる環境負荷の低いナノ繊維であり、軽量であると同時に強度も高い。しかしながら、ＣＮＦの母材樹脂中での分散制御は非常に困難であり、一般的には疎水変性技術や有機溶媒の利用等が検討されている。このため、ＣＮＦに疎水化処理を施さずに、ＣＦＲＰに適用することは、一般的には困難とされている。
【０００４】
そこで、特許文献１には、炭素繊維強化プラスチック層の少なくとも片面に、セルロースナノファーバー層を構成する、つまり、炭素繊維強化プラスチックとセルロースナノファイバーとを別個の層として構成することにより、軽量で衝撃強度に優れることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１９／２２１１５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、セルロースナノファイバー層を設けることで強化しているが、炭素繊維強化プラスチックとセルロースナノファイバーとを別個の層にすると積層にも手間がかかり、別個の層を作製する必要があり作業時間が増え、コストも上がる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、軽量で、弾性率に優れたセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料を簡便且つ低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を鑑み、鋭意検討した結果、従来とは異なり、織物、不織布、竹材、紙材、木材等の内部に、セルロースナノファイバー及び熱可塑性樹脂を含浸させることにより、炭素繊維強化プラスチックとセルロースナノファイバーとを別個の層にせずとも、簡便且つ低コストでセルロースナノファイバーが分散した水性樹脂強化材料を製造することができ、軽量であると同時に弾性率も高いことを見出した。本発明者らは、このような知見に基づき、さらに研究を重ね、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の構成を包含する。
【０００９】
項１．織物、不織布、竹材、紙材及び木材よりなる群から選ばれる少なくとも１種の基材の内部に、セルロースナノファイバー及び水性樹脂が含浸しているセルロースナノファイバー分散水性樹脂層を有する（ただし、前記基材が織物及び／又は不織布である場合は、前記水性樹脂は、熱可塑性樹脂ではない）、セルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
【００１０】
項２．前記竹材が、孟宗竹、和竹及び笹竹よりなる群から選ばれる少なくとも１種である、項１に記載のセルロースナノファイバー分散水性樹脂強化材料。
（【００１１】以降は省略されています）

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