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(In Japanese)透明樹脂複合材料 achieved

Patent code P140010900
File No. 3239
Posted date Aug 19, 2014
Application number P2013-503429
Patent number P5836361
Date of filing Feb 10, 2012
Date of registration Nov 13, 2015
International application number JP2012053124
International publication number WO2012120971
Date of international filing Feb 10, 2012
Date of international publication Sep 13, 2012
Priority data
  • P2011-048171 (Mar 4, 2011) JP
Inventor
  • (In Japanese)矢野 浩之
  • (In Japanese)佐々木 彰三
  • (In Japanese)阿部 賢太郎
  • (In Japanese)中谷 丈史
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title (In Japanese)透明樹脂複合材料 achieved
Abstract (In Japanese)透明樹脂と複合化した時に幅広い温度範囲で使用でき、機械強度にも優れた植物繊維由来の樹脂補強材料、該樹脂補強材料と透明樹脂とを複合してなる透明樹脂複合材料、及びこれらの簡便な製造方法を提供する。
リグニン除去及び疎水変性された植物繊維からなる樹脂補強材料並びに透明樹脂を含む透明樹脂複合材料。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、透明樹脂は、透明性が要求される分野において工業的、商業的に広く用いられており、耐衝撃性、引張り強度等の機械的強度を向上させるために、透明樹脂中に補強材を含有させることが広く知られている。

透明樹脂の透明性を保持しつつ、機械的強度を向上させる樹脂補強材料としては、例えば、ガラス繊維等の無機材料が挙げられる。樹脂補強材料としてガラス繊維を用いる場合、ガラス繊維の屈折率と透明樹脂の屈折率とを一致させて、透明なガラス繊維強化樹脂を得ることが可能となる(例えば、特許文献1及び2)。

しかしながら、物質の屈折率は温度依存性を有するため、ガラス繊維のような補強材料を用いて樹脂を補強した場合、特定の温度条件では透明であっても、別の温度条件では半透明又は不透明となるといった問題が生じる。また、ガラス繊維は機械的物性に優れる半面、比重が高いため、樹脂との複合材料が重くなることや、廃棄時に多量の残渣が生じるといった問題がある。

また、一般的に可視光領域の波長より繊維径が大きい補強材料を透明樹脂に含有すると、可視光の光散乱が生じ、その結果、樹脂の透明性が損なわれてしまうという問題がある。

このような問題点を解決するために、木材や草本等から得られるセルロース繊維をミクロフィブリル化して、繊維径がナノオーダーにまで微細化されたナノファイバーを樹脂補強材料として用いることが知られている。

前記ナノファイバーは、アラミド繊維並みの高弾性率を有し、石英ガラス並みの低い熱膨張率を示す。また、ナノファイバーのように、繊維径をナノオーダーまでナノ化させることによって、可視光の波長領域よりも小さく、可視光の光散乱を生じさせないことができる。そのため、ナノファイバーは、透明樹脂を補強する材料として有用に用いられている(例えば、特許文献3)。

しかしながら、ナノファイバーはその製造工程が煩雑であり、コストが高くなるために工業的に生産することが難しい。また、ナノファイバーは断面二次モーメントが小さいため変形しやすく、かつ非常に凝集力が強いため、一般的に樹脂との相溶性が悪い。そのため、ナノファイバーの凝集を抑制される工程を更に設ける必要があり、その点においても工程が煩雑となる。さらに、ナノファイバーは、平均繊維径が非常に小さいために、その水懸濁液の濾水性が非常に悪く、シート等に成形する際の生産性においても問題を有している。また、ナノファイバーは、透明樹脂との複合化の際に、透明樹脂中に均一に分散させることが困難であり、複合化する方法も制限される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、植物繊維を用いた樹脂補強材料、該樹脂補強材料と透明樹脂とを複合化してなる透明樹脂複合材料、及びこれらの製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
リグニン除去及び疎水変性された植物繊維からなる樹脂補強材料、並びに透明樹脂を含む透明樹脂複合材料であって、前記樹脂補強材料の平均繊維径が5~200μmであり、リグニンの含有率が5質量%以下である透明樹脂複合材料。

【請求項2】
 
前記樹脂補強材料が、平均繊維径5~200μmの植物繊維を90質量%以上含むものである、請求項1に記載の透明樹脂複合材料。

【請求項3】
 
前記樹脂補強材料が、平均繊維径35~60μmの植物繊維からなる、請求項1に記載の透明樹脂複合材料。

【請求項4】
 
前記透明樹脂が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項1~3のいずれかに記載の透明樹脂複合材料。

【請求項5】
 
前記透明樹脂複合材料中の樹脂補強材料の含有率が5~60質量%である請求項14のいずれかに記載の透明樹脂複合材料。

【請求項6】
 
透明樹脂複合材料がシート状であって、さらに、少なくとも一方の表面に、
セルロースナノファイバー及び透明樹脂を含む層、又は
透明樹脂フィルム層を有する
請求項15のいずれかに記載の透明樹脂複合材料。

【請求項7】
 
透明樹脂補強用の樹脂補強材料であって、リグニン除去及び疎水変性された植物繊維からなり、平均繊維径が5~200μmであり、リグニンの含有率が5質量%以下である樹脂補強材料。

【請求項8】
 
前記平均繊維径5~200μmの植物繊維が、90質量%以上含まれるものである、請求項7に記載の樹脂補強材料。

【請求項9】
 
平均繊維径35~60μmの植物繊維からなる、請求項7に記載の樹脂補強材料。

【請求項10】
 
リグニン除去及び疎水変性された植物繊維からなる樹脂補強材料、並びに透明樹脂を含む透明樹脂複合材料を成形してなる透明樹脂成形体であって、前記樹脂補強材料の平均繊維径が5~200μmであり、リグニンの含有率が5質量%以下である透明樹脂成形体。

【請求項11】
 
前記樹脂補強材料が、平均繊維径5~200μmの植物繊維を90質量%以上含むものである、請求項10に記載の透明樹脂成形体。

【請求項12】
 
前記樹脂補強材料が、平均繊維径35~60μmの植物繊維からなる、請求項10に記載の透明樹脂成形体。

【請求項13】
 
(1)植物繊維中のリグニンを、含有率が5質量%以下となるように除去する工程、
(2)工程(1)で得られたリグニンを除去した植物繊維を疎水変性し、平均繊維径が5~200μmとなるように解繊する工程、及び
(3)工程(2)で得られた樹脂補強材料を透明樹脂と複合化する工程
を含む透明樹脂複合材料の製造方法。

【請求項14】
 
前記工程(2)が、平均繊維径5~200μmの植物繊維を90質量%以上含むように解繊する工程である、請求項13に記載の製造方法。

【請求項15】
 
前記樹脂補強材料が、平均繊維径35~60μmの植物繊維からなる、請求項13に記載の製造方法。

【請求項16】
 
前記透明樹脂が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項13に記載の製造方法。

【請求項17】
 
前記透明樹脂複合材料中の樹脂補強材料の含有率が5~60質量%である請求項13~16のいずれかに記載の製造方法。

【請求項18】
 
(1)植物繊維中のリグニンを、含有率が5質量%以下となるように除去する工程、及び
(2)工程(1)で得られたリグニンを除去した植物繊維を疎水変性し、平均繊維径が5~200μmとなるように解繊する工程
を含む透明樹脂補強用の樹脂補強材料の製造方法。

【請求項19】
 
前記工程(2)が、平均繊維径5~200μmの植物繊維を90質量%以上含むように解繊する工程である、請求項18に記載の製造方法。

【請求項20】
 
前記樹脂補強材料が、平均繊維径35~60μmの植物繊維からなる、請求項18に記載の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013503429thum.jpg
State of application right Registered
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