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特開2024-72209樹脂成形品および輸送機器

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072209

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】樹脂成形品および輸送機器

(51)【国際特許分類】

C08L 101/00 20060101AFI20240520BHJP

C08L 1/02 20060101ALI20240520BHJP

C08K 7/02 20060101ALI20240520BHJP

【ＦＩ】

C08L101/00

C08L1/02

C08K7/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182939

(22)【出願日】2022-11-15

(71)【出願人】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000183484

【氏名又は名称】日本製紙株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100139930

【弁理士】

【氏名又は名称】山下亮司

(72)【発明者】

【氏名】大石武司

(72)【発明者】

【氏名】高橋宏明

(72)【発明者】

【氏名】角田惟緒

(72)【発明者】

【氏名】山本伸彦

【テーマコード（参考）】

4J002

【Ｆターム（参考）】

4J002AA011

4J002AB012

4J002BB121

4J002FA042

4J002FD012

4J002GN00

(57)【要約】

【課題】セルロースナノファイバーを含む樹脂組成物から形成される樹脂成形品において、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させる。
【解決手段】樹脂成形品は、熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバーを含む樹脂組成物から形成されている。樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は５質量％以上であり、樹脂成形品は、２ｍｍ以上の厚さを有する部分を含んでいる。
【選択図】図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバーを含む樹脂組成物から形成された樹脂成形品であって、
前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率が５質量％以上であり、
２ｍｍ以上の厚さを有する部分を含む、樹脂成形品。

【請求項2】

前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率が１０質量％以上である、請求項１に記載の樹脂成形品。

【請求項3】

前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率が３０質量％以下である、請求項１または２に記載の樹脂成形品。

【請求項4】

前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンである、請求項１または２に記載の樹脂成形品。

【請求項5】

前記セルロースナノファイバーの平均繊維径は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の樹脂成形品。

【請求項6】

セルロースナノファイバーの平均繊維長は１０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１または２に記載の樹脂成形品。

【請求項7】

輸送機器用の部材である、請求項１または２に記載の樹脂成形品。

【請求項8】

請求項７に記載の樹脂成形品を備えた輸送機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂成形品および輸送機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、セルロース繊維をナノサイズまで解繊することで得られるセルロースナノファイバーが注目されている。セルロース繊維は、木材等の植物由来のパルプを原料とするバイオマスであり、これを有効利用することによる環境負荷の低減効果が期待されている。

【0003】

セルロースナノファイバーの用途の１つとして、セルロ―スナノファイバーを樹脂に分散させることで、樹脂材料の強度を向上させることが提案されている。セルロースナノファイバーを含む樹脂組成物は、例えば特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１３１７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

樹脂組成物がセルロースナノファイバーを含んでいると、強度が向上するものの、溶融時の粘度が高くなってしまうので、成形性（流動性）が低下してしまう。

【0006】

本発明の実施形態は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セルロースナノファイバーを含む樹脂組成物から形成される樹脂成形品において、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書は、以下の項目に記載の樹脂成形品および輸送機器を開示している。

【0008】

［項目１］
熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバーを含む樹脂組成物から形成された樹脂成形品であって、
前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率が５質量％以上であり、
２ｍｍ以上の厚さを有する部分を含む、樹脂成形品。

【0009】

本発明の実施形態による樹脂成形品は、熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を含む樹脂組成物から形成されている。本発明の実施形態による樹脂成形品では、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率と、厚さとが所定の範囲に設定されていることにより、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させることができる。具体的には、本発明の実施形態による樹脂成形品では、セルロースナノファイバー含有率が５質量％以上であることによって引張強度および曲げ強度が十分に向上するとともに、樹脂成形品が２ｍｍ以上の厚さを有する部分を含んでいることによって成形時の流動性を確保することができる。

【0010】

［項目２］
前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率が１０質量％以上である、項目１に記載の樹脂成形品。

【0011】

引張強度および曲げ強度を向上させる観点からは、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は１０質量％以上であることが好ましい。

【0012】

［項目３］
前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率が３０質量％以下である、項目１または２に記載の樹脂成形品。

【0013】

成形性の観点からは、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は３０質量％以下であることが好ましい。セルロースナノファイバー含有率が３０質量％を超えると、成形時に十分な流動性を確保できないおそれがある。

【0014】

［項目４］
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンである、項目１から３のいずれかに記載の樹脂成形品。

【0015】

樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレンを好適に用いることができる。

【0016】

［項目５］
前記セルロースナノファイバーの平均繊維径は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、項目１から４のいずれかに記載の樹脂成形品。

【0017】

樹脂組成物に含まれるセルロースナノファイバーの平均繊維径は、好ましくは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

【0018】

［項目６］
セルロースナノファイバーの平均繊維長は１０μｍ以上１００μｍ以下である、項目１から５のいずれかに記載の樹脂成形品。

【0019】

樹脂組成物に含まれるセルロースナノファイバーの平均繊維長は、好ましくは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

【0020】

［項目７］
輸送機器用の部材である、項目１から６のいずれかに記載の樹脂成形品。

【0021】

本発明の実施形態による樹脂成形品は、強度に優れるので、例えば輸送機器用の部材として好適に用いられる。

【0022】

［項目８］
項目７に記載の樹脂成形品を備えた輸送機器。

【発明の効果】

【0023】

本発明の実施形態によると、セルロースナノファイバーを含む樹脂組成物から形成される樹脂成形品において、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1A】本発明の実施形態による樹脂成形品１００を模式的に示す平面図である。

【図1B】樹脂成形品１００を模式的に示す断面図であり、図１Ａ中の１Ｂ－１Ｂ’線に沿った断面を示している。

【図2】セルロースナノファイバー含有率と引張強度との関係を示すグラフである。

【図3】セルロースナノファイバー含有率と曲げ強度との関係を示すグラフである。

【図4】水上オートバイ用のエンジンカバー１およびクロスバー部材１０を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0026】

図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら、本発明の実施形態による樹脂成形品１００を説明する。図１Ａは、樹脂成形品１００を模式的に示す平面図である。図１Ｂは、樹脂成形品１００を模式的に示す断面図であり、図１Ａ中の１Ｂ－１Ｂ’線に沿った断面を示している。

【0027】

図１Ａおよび図１Ｂに例示している樹脂成形品１００は、平板状である。樹脂成形品１００は、熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を含む樹脂組成物から形成されている。

【0028】

樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレンを好適に用いることができるが、ポリプロピレン以外の熱可塑性樹脂（例えばナイロン）を用いてもよい。なお、樹脂組成物は、熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバー以外の成分（例えば分散剤）を含んでもよい。

【0029】

セルロースナノファイバーは、セルロース繊維を解繊することによって得られる、ナノサイズの直径を有する繊維である。樹脂組成物に含まれるセルロースナノファイバーの平均繊維径は、好ましくは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。また、樹脂組成物に含まれるセルロースナノファイバーの平均繊維長は、好ましくは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

【0030】

本明細書において、セルロースナノファイバーの「平均繊維径」および「平均繊維長」は、それぞれ「数平均繊維径」および「数平均繊維長」を意味する。セルロースナノファイバーの数平均繊維径および数平均繊維長は、例えば、セルロースナノファイバーを電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等の顕微鏡で観察することにより測定され得る。

【0031】

本実施形態では、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は、５質量％以上である。また、樹脂成形品１００は、２ｍｍ以上の厚さｔを有する部分を含む。図示している例では、樹脂成形品１００は、その厚さｔが全体にわたって実質的に同じであり、樹脂成形品１００の全体にわたって厚さｔが２ｍｍ以上である（つまり厚さｔが２ｍｍ未満の部分を含んでいない）。

【0032】

樹脂成形品１００は、例えば、樹脂組成物を用いた射出成形により製造され得る。射出成形を行う場合の成形温度や充填圧力は、用いられる熱可塑性樹脂、セルロースナノファイバーの含有率等に応じて適宜設定され得る。

【0033】

本発明の実施形態による樹脂成形品１００では、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率と、樹脂成形品１００の厚さｔとが所定の範囲に設定されていることにより、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させることができる。具体的には、樹脂成形品１００では、セルロースナノファイバー含有率が５質量％以上であることによって、後に検証結果を示すように、引張強度および曲げ強度が十分に向上する。また、樹脂成形品１００が２ｍｍ以上の厚さｔを有する部分を含んでいることによって、成形時の流動性を確保することができる。これに対し、２ｍｍ以上の厚さを有する部分を含んでいない（つまり全体にわたって厚さが２ｍｍ未満である）樹脂成形品では、成形時の流動性を確保できないおそれがある。

【0034】

引張強度および曲げ強度を向上させる観点からは、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は１０質量％以上であることが好ましい。また、成形性の観点からは、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は３０質量％以下であることが好ましい。セルロースナノファイバー含有率が３０質量％を超えると、成形時に十分な流動性を確保できないおそれがある。

【0035】

ここで、実際に樹脂成形品を試作し、樹脂組成物がセルロースナノファイバーを含むことによる強度向上効果を検証した結果を説明する。検証は、以下のようにして行った。

【0036】

樹脂組成物として、市販のポリプロピレン（プライムポリマー社製Ｊ－４６６ＨＰ）にセルロースナノファイバーが分散された、ペレット状の樹脂組成物を用意した。セルロースナノファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、それぞれ約１００ｎｍ、約１００μｍである。用意した樹脂組成物を用いて射出成形を行い、樹脂成形品を得た。得られた樹脂成形品に対し、引張強度試験および曲げ強度試験を行った。

【0037】

図２に、セルロースナノファイバー含有率と引張強度との関係を示す。また、図３に、セルロースナノファイバー含有率と曲げ強度との関係を示す。

【0038】

図２および図３から、セルロースナノファイバー含有率が５質量％以上であることによって、引張強度および曲げ強度の向上効果が得られることがわかる。また、セルロースナノファイバー含有率が１０質量％以上であることによって、引張強度および曲げ強度の向上効果が顕著であることがわかる。

【0039】

上述したように、本発明の実施形態による樹脂成形品１００では、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させることができる。

【0040】

なお、図１Ａおよび図１Ｂには、平板状の樹脂成形品１００を例示したが、本発明の実施形態による樹脂成形品は、平板状に限定されるものではなく、種々の形状を有し得る。

【0041】

また、上記の説明では、その全体にわたって厚さｔが２ｍｍ以上である（つまり厚さｔが２ｍｍ未満の部分を含んでいない）樹脂成形品１００を例示したが、本発明の実施形態による樹脂成形品は、厚さが２ｍｍ未満の部分を局所的に含んでもよい。例えば、樹脂成形品が、補強のためのリブ（補強リブ）や他の部材を係止するためのリブ（係止リブ）等を有する場合、これらのリブは、２ｍｍ未満の厚さを有し得る。ただし、成形性（流動性）を確保する観点からは、樹脂成形品のなるべく多くの部分の厚さが２ｍｍ以上であることが好ましく、樹脂成形品の本体部（主たる部分であり、上述したような補強リブや係止リブ等を除いた部分）の厚さが２ｍｍ以上であることが好ましい。

【0042】

［樹脂成形品の具体例］
本発明の実施形態による樹脂成形品は、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させ得るので、種々の用途に用いられ、例えば、各種の輸送機器の部材（特に従来タルクやガラス繊維等の強化用フィラーを含む樹脂組成物から形成されていた部材の代わり）として好適に用いられ得る。

【0043】

本発明の実施形態による樹脂成形品は、例えば、図４に示すような、水上オートバイ用のクロスバー部材１０であり得る。図４には、クロスバー部材１０の他に、エンジンの上部に配置されるエンジンカバー１も示されている。クロスバー部材１０は、エンジンカバー１の裏側に取り付けられ、エンジンカバー１を支持・補強する部材である。

【0044】

本発明の実施形態による樹脂成形品は、他にも、例えば、水上オートバイ用のインナーエンジンハッチやベースシート、自動二輪車用のアシストグリップやヘルメットボックス、スクータ型自動二輪車用のロアカバーやレッグシールド、船外機用のエンジンカバー等でもあり得る。

【0045】

リサイクル性の点からは、樹脂成形品の他の部材への取り付けは、締結部材（例えばボルト）を用いた締結により行うことが好ましい。樹脂成形品の取り付けを接着剤により行うと、リサイクル時に接着剤が不純物となり、外観や強度への悪影響が懸念される。

【0046】

なお、一般に、樹脂成形品を他の部材にボルトにより締結する場合、クリープ現象による軸力低下を抑制するために、ワッシャーが必要である。これに対し、本発明の実施形態による樹脂成形品を他の部材にボルトにより締結する場合には、セルロースナノファイバーがボルトの軸に絡むことによって軸力低下が抑制されるので、ワッシャーを省略することができる。

【0047】

上述したように、本発明の実施形態による樹脂成形品１００は、熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバーを含む樹脂組成物から形成された樹脂成形品１００であって、前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率が５質量％以上であり、２ｍｍ以上の厚さｔを有する部分を含む。

【0048】

本発明の実施形態による樹脂成形品１００は、熱可塑性樹脂およびセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を含む樹脂組成物から形成されている。本発明の実施形態による樹脂成形品１００では、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率と、厚さｔとが所定の範囲に設定されていることにより、十分な強度向上効果と良好な成形性とを両立させることができる。具体的には、本発明の実施形態による樹脂成形品１００では、セルロースナノファイバー含有率が５質量％以上であることによって引張強度および曲げ強度が十分に向上するとともに、樹脂成形品１００が２ｍｍ以上の厚さｔを有する部分を含んでいることによって成形時の流動性を確保することができる。

【0049】

ある実施形態において、前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は１０質量％以上である。

【0050】

引張強度および曲げ強度を向上させる観点からは、樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は１０質量％以上であることが好ましい。

【0051】

ある実施形態において、前記樹脂組成物のセルロースナノファイバー含有率は３０質量％以下である。

【0052】

【0053】

ある実施形態において、前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンである。

【0054】

樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えばポリプロピレンを好適に用いることができる。

【0055】