No.46CNF製品実証試作ラボのご紹介

CN（カーボンニュートラル）・DX（デジタルトランスフォーメーション）編

CNF製品実証試作ラボ（以下、ラボという）は、CNFそのものの作製から、CNFと樹脂を複合化した軽量高強度なCNF複合材料の実寸大試作品の作製・評価までを一貫して行うことができる施設です。

「とやまナノテククラスター※1（平成26年度～平成30年度）」で、CNFを複合化した樹脂素材を開発し、その成果から「地域科学技術実証拠点整備事業※2（平成28年度補正）」に全国の公設試で唯一採択されました。既存施設の改修および14の大型設備を導入し、全国でも例がないCNFの開発拠点となっています。ラボは、「素材作製」・「試作加工」・「評価」の3つの工程に大きく分けられ、「素材作製」工程で2つ、「試作加工」工程で8つ、「評価」工程で4つの設備を導入しました。ラボ最大の特徴は、企業の生産ラインにひけをとらない大型設備を完備し、実寸大の試作品を作製・評価できる点にあります。

※1 富山発の「ナノ微細化技術」を、県内ものづくり産業のコア技術と融合することにより、世界的に競争力がある技術や製品を生み出し、次世代ものづくり産業創成のモデルとなることを目指した、文部科学省の事業。

※2 大学・公的研究機関等を拠点として研究室、複数企業及び地方自治体が一つの施設等に結集し、地域で生まれた研究開発成果の地域による事業化の実現により、地域の雇用創出と経済活性化を目指した、文部科学省の事業。

ラボの3つの工程で用いられている代表的な設備をご紹介します。

ラボを活用して、現在は主に3つの研究を行っていますので順々に紹介します。

（1）「高せん断非外部加熱によるCNFの乾燥方法および高混練二軸押出機を用いた乾燥CNF/ポリプロピレン複合材料の開発」

CNFは高強度、高弾性率といった特徴を有するため、高分子材料との複合材料の開発が期待されていますが、含水状態の材料であるため疎水性の高分子材料との複合化が困難となっています。本研究では乾燥処理したCNFとポリプロピレンの複合材料を作製し、各物性を評価しています。

活用機器：高混練二軸押出機、真空射出成形機、高機能材料用ナノフォーカスX線CT

（2）「CNFを配合した新規生分解性複合材料の開発」（中越パルプ工業株式会社と共同研究）

近年、マイクロプラスチック問題が世界的に大きく取り上げられており、自然環境中の微生物によって分解される「生分解性プラスチック」が注目されています。本研究では、マイクロプラスチック問題を解決できる可能性を持つ生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（PBS）とCNFを複合化することで、一般的な使用に耐え得る新規生分解性複合樹脂の開発を行っています。

活用機器：高混練二軸押出機、真空射出成形機、高機能材料用ナノフォーカスX線CT、フィルム作製装置

（3）「少量充填CNF-形状制御タルクハイブリッドフィラーの開発と自動車部品への展開」（林化成株式会社、富山県立大学と共同研究）

環境負荷低減のため自動車の軽量化が重要となり、金属部品を樹脂部品に置き換える取組が加速する中、樹脂製品の性能向上のための充填材料として無機材料のタルク※3が注目されています。本研究ではタルクの形状制御およびCNFの少量充填により高強度化、高弾性率化等が期待できるハイブリッドフィラーの開発を行っています。（令和3年度サポイン事業※4）

活用機器：真空射出成形機、高機能材料用ナノフォーカスX線CT、キャピラリーフローテスター

※3 タルク(和名:滑石)は層状鉱物で、無機鉱物中で最も軟らかく、耐熱性に優れている。

※4 正式名称は、戦略的基盤技術高度化・連携支援事業（現Go-Tech事業）。中小企業が大学・公設試等の研究機関等と連携して行う研究開発、試作品開発及び販路開拓への取組を最大3年間の支援を行う、経済産業省の事業。

CNFの拠点としてCNF複合材料の開発はもちろんのこと、SDGs（持続可能な開発目標）に対応した材料開発に焦点を当てて、研究に取り組んでいきたいと考えています。

具体的には、リサイクル性が高いCNF複合材料や環境問題に対応可能なバイオマスプラスチックなどを中心に開発を進めています。新規材料を開発できれば、県内外問わず樹脂成形関係の企業に新規材料を広めていきたいと考えています。また、CNF/バイオマス複合材料に関する研究会やラボ設備の技術講習会も積極的に行っていく予定です。ラボを活用して新規材料を開発し、地域企業中心にCNに貢献する取り組みを広めていきたいと考えています。

最も利用が多い分野は、樹脂の成形関係です。CNFやバイオマス材料を複合した樹脂材料の開発を行う企業が多いです。その他は、樹脂の添加剤作製を行う企業の利用があります。

機器開放や共同研究等で利用が多い機器は、大型真空プレス、真空射出成形機、フィルム作製装置、高機能材料用ナノフォーカスX線CTの4つです。

これまでにCNFと樹脂の混練に関する研究を通して培った情報を企業の方々に、提供していければと思います。昨今、各企業のSDGsの対応が重要視され、サステナブルマテリアル（持続可能な材料）の開発が注目されているなかで、ラボは新規材料の試作や評価のために必要な装置を取り揃えていますので、是非ご活用ください。CNFにかかわらず、樹脂に混練したい材料があれば、まずはお気軽にお電話ください。