🚀未来素材が靴を革新！星光ＰＭＣのCNF複合樹脂「スターセル」で軽量・高強度を実現

今、産業界の注目を集めている植物由来の革新的な新素材、セルロースナノファイバー（CNF）。このCNFを樹脂に配合した夢のような複合材料の開発に、製紙薬品メーカーの星光ＰＭＣが邁進しています。同社が開発したCNF配合樹脂「スターセル」は、ポリエチレンなどの一般的な樹脂にCNFを2〜5割という高比率で配合することに成功しています。この「スターセル」は、その驚異的な「軽さと強さ」を武器に、すでにランニングシューズの発泡材料として採用され、大きな話題を呼んでいるのです。

CNFとは、木材の主成分であるセルロースを、直径がわずか数ナノメートル（ナノは10億分の1メートルを意味する単位）にまで細かくほぐした超極細繊維のことです。その特性は目覚ましく、重さは鉄の約5分の1と非常に軽いにもかかわらず、強度は約5倍もあるというポテンシャルを秘めています。さらに、熱を加えても膨張しにくいという優れた耐熱性も兼ね備えているのが特徴です。星光ＰＭＣの「スターセル」では、薬品による「化学的処理」と、物理的な圧力を加える「機械的処理」という二つの手法を組み合わせた独自の製法で、この高機能なCNFを製造しています。

木材由来のCNFは水とのなじみが非常に高い「親水性」を持つ一方で、石油由来の樹脂は水をはじく「疎水性」であるため、両者を均一に複合させることは極めて困難とされてきました。しかし、星光ＰＭＣは、紙に耐水性などの機能を持たせるための製紙用薬品で培ってきた技術を応用し、セルロース表面を水をはじくように改質する薬品を独自に開発しました。さらに、同社の親会社であるインキ大手のＤＩＣが持つ、ガラス繊維などを樹脂に混ぜる複合材料（コンパウンド）に関する高い技術力を融合。星光ＰＭＣの岩田悟技術本部長は、「両社の知見を組み合わせたことで、まさに『水と油』の関係にあったCNFと樹脂を複合させることが可能になった」と語っています。

「スターセル」の製造方法の最大の特徴は、薬品で耐水性を付与したセルロースと樹脂を混ぜた後、その混合物をナノ単位にまで繊維をほぐすという点にあります。この製法では、通常は必須となる脱水工程を省くことができるため、製造時のエネルギー負荷が大幅に低減され、結果としてコスト削減にもつながると期待されています。この革新的な製造方法は、業界内で「京都プロセス」と呼ばれています。これは、ＤＩＣと星光ＰＭＣが、2010年に京都大学や新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）による産学連携プロジェクトに参加し、長年にわたってCNFの研究を進めてきた成果が結実したものにほかなりません。

この研究の成果は、スポーツ用品大手のアシックスが販売するランニングシューズのミッドソール（靴底の中間部分）の発泡材料として、世界で初めて商用化されました。星光ＰＭＣは、2018年1月から茨城県龍ケ崎市にある竜ケ崎工場でCNFの商業生産を開始しています。発泡材を軽量化するためには、樹脂の間に発生させる「気泡」の比率を高める必要がありますが、これまでは軽量化と引き換えに強度が低下してしまうという問題がありました。「スターセル」を代替材料として用いることで、気泡同士の間をCNFがしっかりと補強し、空気の比率を増やしても強度を維持することが可能になったのです。

この技術革新により、ランニングシューズは従来の製品と比較して驚異の55％軽量化を達成しつつ、強度は20％、耐久性も7％向上するという目覚ましい性能を実現しました。CNFを用いたランニングシューズの商用化は世界初の事例であり、2018年の世界発売以来、これまでに500万足以上を販売する大ヒットとなっています。SNSなどでは、「こんなに軽くて丈夫な靴があったなんて！」「走るのが楽になった」といった、その性能を絶賛するユーザーからの反響が多数寄せられており、素材の革新がもたらす体験価値の高さがうかがえます。

このように、そのポテンシャルの高さから有望な素材として非常に注目を集めているCNFは、製紙各社も開発競争を加速させている状況です。その中で、星光ＰＭＣは、今回の靴底への応用で示された「樹脂との複合技術」という独自の強みをさらに磨き上げることで、今後の激しい競争を勝ち抜き、CNF市場での存在感を高めていく方針でしょう。軽量かつ高強度という特性を持つ「スターセル」は、今後、家電製品や自動車部品など、様々な分野への採用も目指しており、未来のモノづくりを大きく変える可能性を秘めているといえるでしょう。