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複合・新機能材料

既存中間膜へのセルロースナノファイバー添加によって耐衝撃性に優れた安全ガラスを開発

富山県

新光硝子工業株式会社

2021年2月18日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 セルロースナノファイバー複合中間膜を用いた高耐衝撃性合わせガラスの開発
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 産業機械、工作機械
産業分野でのニーズ対応 高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(信頼性・安全性向上)
キーワード 複合材料、セルロースナノファイバー、耐貫通性
事業化状況 実用化間近
事業実施年度 平成29年度~令和1年度

プロジェクトの詳細

事業概要

産業用機械分野の窓材には、安全性を担保するために高い耐衝撃性、耐貫通性が要求されている。本研究では、当社独自の合わせガラス用中間膜にセルロースナノファイバーを分散させることで透明性を維持しながらも中間膜の靭性を制御し、世界初の極めて安全性の高い産業用窓材を開発する。また、合わせガラスの構造を最適化させ、薄肉化、軽量化を図る。さらには、中間膜の硬化プロセスの高効率化を図ることで製造コストを低減する。

開発品概要
開発した技術のポイント

・高い耐衝撃性、耐貫通性を付与するため、セルロースナノファイバー(CNF)複合中間膜を用いた合わせガラスを開発。
・中間膜の硬化時間短縮による製造効率化。
・数値シミュレーションによる合わせガラスの部材構成や寸法特性を最適化。

具体的な成果

・CNF分散技術の確立
-疎水性のアクリルモノマーへCNFを分散させる技術を確立。
-中間膜の靭性値が、得られたCNF分散液によって向上。
-開発品の耐衝撃性は従来品よりも20%向上。
・中間膜の硬化時間短縮
-中間膜の硬化プロセスを見直し、硬化時間を短縮した。
・合わせガラスの衝撃破壊挙動解析技術の構築
-合わせガラスの衝撃破壊挙動を表現できる解析モデルを構築。
-解析により合わせガラスの部材構成や寸法特性を最適化。

CNF分散液外観
衝撃試験結果
中間膜の反応速度
中間膜特性を変化させた場合の解析結果
研究開発成果の利用シーン

工作機器のシールド、建設機械等の重機キャビン等。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

残された課題について継続研究を行う。サンプル出荷できる体制を進めつつ、展示会等に出展し技術PRを行い認知度を高めていく。

提携可能な製品・サービス内容

共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

・透明性と分散安定性を併せ持ったCNF分散液により、従来合わせガラスの耐衝撃性を20%向上させた。
・衝撃破壊挙動解析において、現実の破壊現象を良好に再現できる解析モデルを構築した。

今後の実用化・事業化の見通し

・残された課題について継続研究行う。
・並行して展示会に出展し、工作機械分野の各メーカー様へCNF複合中間膜を用いた合わせガラスの性能や技術PRを行い、業界への認知度を高めていく。
・2021年度には既存取引メーカー等へサンプル出荷を行いながら、評価結果に対し必要な追加研究を行っていく。

実用化・事業化にあたっての課題

・CNF複合中間膜を用いた合わせガラスは耐衝撃性を向上させることができたが、透明性は耐衝撃性とトレードオフの関係にあるため、より透明性の高い中間膜を得るための
追加研究が必要である。
・衝撃破壊挙動解析では、中間膜とPCとの接着性は耐衝撃性に大きな影響を及ぼすことが明らかとなっているが、実際の合わせガラスではCNF複合中間膜とPCとの接着性は従来品よりも少し低下しているため、接着性を向上させるための追加研究が必要である。
・CNFメーカーへは、原料CNFの安定供給とコスト低減について協力を求めていく。
・CNF分散液を製造する工程の製造体制および品質管理体制を整備していく。
・架橋反応の検討で得られた知見を活かし、中間膜の組成変更の最適化を行い、硬化時間を短縮化した中間膜を製品へ適用していく。
・衝撃破壊挙動解析の解析モデル(接着性を考慮したモデル等)によっては、解析結果が不安定になる場合があるため、より安定した結果が得られる条件を見出す。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 新光硝子工業株式会社
事業管理機関 公益財団法人富山県新世紀産業機構
研究等実施機関 公立大学法人富山県立大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 新光硝子工業株式会社(法人番号:3230001008272)
事業内容 板ガラスの曲げ加工・合わせ加工・複層加工等
本社所在地 〒939-1315 富山県砺波市太田1889-1
ホームページ https://www.shinkoglass.co.jp/
連絡先窓口 新光硝子工業株式会社 企画開発部 屋敷和秀
メールアドレス kikaku02@shinkoglass.co.jp
電話番号 0763-33-1779