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セルロース繊維強化樹脂「CELRe®」を開発【古河電気工業】
2023年5月19日
セルロース繊維強化樹脂「CELRe®」を開発
～ ナノ化や疎水化のプロセスを経由せずに低コストで強度と耐衝撃性を両立 ～
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・樹脂混練技術を活かして強度と耐衝撃性を両立したセルロース繊維強化樹脂を開発
・セルロース繊維のナノ化や疎水化を経由しない独自プロセスにより低コストで製造が可能 ・粉砕・成形を繰り返しても強度低下が少なく（4回で10%未満）マテリアルリサイクルが可能 |
古河電気工業株式会社（本社：東京都千代田区大手町2丁目6番4号、代表取締役社長：森平英也）は、強度と耐衝撃性を両立したセルロース繊維強化樹脂「CELRe®（セルレ）」を開発しました。
背景
当社グループは、2021年に策定した「古河電工グループ 環境ビジョン2050」で掲げたバリューチェーン全体での温室効果ガス排出削減に取り組む中、バイオマス材を使いこなす技術に着目し、プラスチックなど資源循環の促進に向けてセルロース繊維強化樹脂の開発に着手しました。
内容
今回、当社が光ファイバケーブルや電力ケーブルの製造などで培ってきた樹脂混練技術を活かして、パルプと熱可塑性樹脂を二軸押出機で混練、ワンステップでマイクロオーダーのセルロース繊維（約300～700μm）を樹脂中に高分散させる技術を確立し、強度と耐衝撃性を両立したセルロース繊維強化樹脂CELRe®を開発しました。
従来、セルロース繊維は樹脂への分散が難しく、ナノ化や疎水化のプロセスを経ることから製造コストが高く課題となっていましたが、CELRe®本開発品ではセルロース繊維のナノ化や疎水化を経由せず、熱可塑性樹脂にセルロース繊維を直接分散する独自プロセス（図1）により、必要とするエネルギーが少なく、低コストで製造が可能です。
図1 製造における独自プロセス |
マイクロオーダーのセルロース繊維を分散したCELRe®はベース樹脂（ポリプロピレン）より弾性率が向上し、熱膨張率が低下します。また、粉砕・成形を繰り返しても強度低下が少なく（4回で10%未満、図2）マテリアルリサイクルが可能です。
図2 リサイクル回数と引張強度残率の関係 |
CELRe®は、従来のプラスチック成形機・金型で射出成形が可能で（図3）、セルロース繊維を51%含有するCELRe® KCPグレードの他、強度と耐衝撃性を両立したCELRe® DFグレード（図4）を展開します。耐衝撃性を改善したDFグレードは、従来のセルロース繊維強化樹脂が適用できなかった製品への適用が期待されます。
図2 リサイクル回数と引張強度残率の関係 |
図4 硬さと耐衝撃性の関係 |
CELRe® KCPグレードは、一般社団法人日本有機資源協会認定の「バイオマスマーク50」を取得済みです。ナフサを原料とする樹脂材料からバイオマス材のセルロース繊維に置き換えることで、石油資源の節約とCO2排出量削減に貢献します（図5、（注1））。
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図5 製品のカーボンフットプリント |
当社は今後もCELRe®の開発を通して製品のCO2削減とリサイクルなどを促進し、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。
（注）
原材料および製品の製造に関わるCO2排出量を計算しています（材料輸送時のCO2発生量は含みません）。セルロースは41%が炭素であり、1.0kgあたり1.5kgのCO2を貯蔵しているとみなせるため、セルロース繊維製造時のCO2排出量1.1kgから上記1.5kgを差し引いた値を用いて計算しています。 CO2排出量の数値は、以下の文献の値を使用しています。
S.V. Joshi et al., Composites: Part A, Vol.35 (2004), p.371-376
Boland et al., Journal of Industrial Ecology, Vol.20, Issue1, February 2016, p.179-189
S. Nakayama et al., 紙パ技協誌, Vol.56 (2002), No.7, p.1035-1046
セルロース繊維強化樹脂 CELRe®
セルロース繊維強化樹脂 CELRe®
『CELRe』は日本における古河電気工業株式会社の登録商標です。
古河電工グループのSDGsへの取り組み
当社グループは、国連で採択された「持続可能な開発目標（SDGs）」を念頭に置き、2030年をターゲットとした「古河電工グループ ビジョン2030」を策定して、「地球環境を守り、安全・安心・快適な生活を実現するため、情報/エネルギー/モビリティが融合した社会基盤を創る。」に向けた取り組みを進めています。ビジョン2030の達成に向けて、中長期的な企業価値向上を目指すESG経営をOpen，Agile，Innovativeに推進し、SDGsの達成に貢献します。
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