CNF強化熱可塑性樹脂

CNF強化熱可塑性樹脂は、旭化成の高耐熱セルロースナノファイバー(CNF)をポリアミド(PA)樹脂やポリアセタール(POM)樹脂といったエンジニアリングプラスチックと複合化(コンポジット)した、軽量でリサイクル性に優れた材料です。

旭化成では、CNFを様々な樹脂にナノ分散させる技術を開発しており、CNF製造からCNFコンポジットまでの一貫製造プロセスを特徴としています。

CNF強化熱可塑性樹脂とは

 

CNF強化熱可塑性樹脂は、旭化成の高耐熱セルロースナノファイバー(CNF)を各種エンジニアリングプラスチックと複合化(コンポジット)した、軽量でリサイクル性に優れた材料です。

 

旭化成は、高耐熱CNFを各種ポリアミド(PA)樹脂と複合化した「CNF強化ポリアミド樹脂」、高耐熱CNFをポリアセタール(POM)樹脂と複合化した「CNF強化POM樹脂」の開発を通じて、摺動部品の小型化・薄肉化・軽量化に貢献します。

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旭化成のCNFの特徴

 

■高耐熱 ■低環境負荷(マテリアルリサイクル特性、バイオマス原料) ■低比重 ■低摩擦係数、低摩耗性 ■高弾性率 ■低線膨張率 ■高ガスバリア性

 

旭化成が開発するセルロースナノファイバー(CNF)は、コットンリンター原料をナノオーダーにまで高度に微細化したバイオマス素材です。

 

旭化成のCNFは、右図の通り従来品と比較して高耐熱なバイオマスフィラー(充填剤)として樹脂を強化することができ、同じ製品の原料として再利用するマテリアルリサイクルが可能で、低比重(1.5g/㎤)であることが特徴です。
また、高弾性率、低線膨張率、低摩擦係数、低摩耗性、高ガスバリア性など、優れた特性を備えています。

 

CNF原料の耐熱性(従来品との比較)

旭化成のCNFナノ分散技術

 

従来、CNFは非常に親水性が高く、樹脂中へ練り込もうとすると凝集してしまい、CNF本来の性質を発現できないという課題を抱えていました。

旭化成では、CNFを様々な樹脂にナノ分散させる技術を開発しており、CNF製造からCNFコンポジットまでの一貫製造プロセスを特徴としています。

 

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CNF強化熱可塑性樹脂

CNF強化ポリアミド樹脂

 

CNF強化ポリアミド樹脂は、旭化成の高耐熱CNFを各種ポリアミド(PA)樹脂と複合化したものです。摺動性、低温・高温剛性、低比重、マテリアルリサイクル性(対非強化PA、PA/GF)といった特徴を有し、摺動部品の小型化・薄肉化・軽量化に貢献します。

 

■CNF強化ポリアミド樹脂の特徴

特徴①:耐熱性とマテリアルリサイクル性
旭化成の高耐熱CNFは、マテリアルリサイクル時の熱劣化及び繊維切断が少ないため、射出成形品を粉砕→再成形を繰り返しても、樹脂コンポジットの物性低下が少ないという特徴があります。従来品のCNFを使用した場合と比較して射出成型品に色が付きにくく、成形時の外観に優れます(下図)。

    

 

 

特徴②:高剛性と寸法安定性
旭化成のCNF強化ポリアミド樹脂は、非強化ポリアミドやガラス繊維(GF)強化ポリアミドに比べ比剛性が大きく向上し、且つ低温から高温の広い温度領域で高弾性率と低線膨張を発現します。  

     CNF高剛性と寸法安定性

 

特徴③:摺動性
旭化成のCNF強化ポリアミド樹脂は、低摩擦係数、低摩耗性、低アブレ-ジョンを発現し、摩擦対象物(金属等)を摩耗させにくいという特長があります。
ガラス繊維強化材に比べ、CNFナノコンポジット材料は、摺動対象物である金属を摩耗させないため、金属の特殊表面処理プロセスを省略できる可能性があります。

 

■環境負荷低減に貢献するバイオマスプラスチック CNF強化PA610
ポリマーの60%が植物由来となっているバイオマスプラスチックPA610に、CNF10%を複合化した材料は、バイオ原料比率65%と更なる環境負荷低減に貢献ができます。また、バイオ原料の活用、高いメカニカルリサイクル特性、部品の軽量化により部材の環境負荷低減にも貢献します。

 

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CNF強化POM樹脂

 

CNF強化POM樹脂は、旭化成の高耐熱CNFをポリアセタール(POM)樹脂と複合化したものです。摺動性、高温剛性、低収縮・低CTE、高温クリープ性能(対POM)といった特徴を有し、摺動部品の小型化・薄肉化・軽量化に貢献します。

 

■CNF強化POM樹脂の特徴

特徴①:優れた摺動性(対金属・同材同士)
ポリアセタール(POM)は優れた機械物性と摩擦摩耗特性から歯車などの摺動部品に使用されており、また、CNFはガラス繊維強化材と比べ、摺動対象物である金属を摩耗させ難い特徴があるため、CNF強化POM樹脂は、機械特性に加え、摺動性能の向上にも貢献します。
さらに、一般的に性能が悪化するとされる同材同士における摺動においても、下図のように低摩耗性、低摩擦係数を発現し、静音性にも優れます。このことから、製品の小型化のみならず、部品のモノマテリアル化も期待できる材料です。

 

 

 

特徴②:高剛性と寸法安定性
コットンリンターを原料とする弊社の高耐熱CNFをポリアセタール(POM)中に高度に分散させ、強固なCNFネットワークを樹脂中に構築したCNF強化POM樹脂は、高剛性、寸法安定性に優れます。旭化成独自のCNF分散技術から得られたCNF強化POM樹脂は、通常樹脂の剛性が低下する高温領域においても、高い剛性を維持することが可能です。

         

 

特徴③:耐クリープ性
旭化成のCNF強化POM樹脂は、優れたクリープ性を有します。これにより、部品の小型化ニーズや耐久性向上のニーズに対応することができます。

                   

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