2017 Fiscal Year Research-status Report
Examination for the development for cellulose nano fiber reinforcement dentures and the practical use to dentures
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17K11771
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| Research Institution | Fukuoka Dental College |
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Principal Investigator |
川口 智弘 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 講師 (50631701)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 裕 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 教授 (50154878)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 義歯床用レジン / セルロースナノファイバー / 曲げ強さ / 曲げ弾性係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の目的は、セルロースナノファイバー強化型複合材料の機械的性質向上のための最適条件を明らかにすることである。義歯用材料の機械的性質の向上のため、過去に様々な研究が行われてきたが、義歯の破損は臨床において頻繁に見られる。従来の技術として、義歯床に金属補強線やガラス繊維などの補強用材料を添加して義歯を製作することは行われてきたが、未だ十分な機械的強度を有する義歯用材料が得られていない。そこで注目したのがセルロースナノファイバーである。セルロースナノファイバーの特徴として、①高強度（鋼鉄の５倍以上）、②高弾性率（鋼鉄の2/3）、③軽量（ガラス繊維の2/3の密度）、④低熱膨張性（ガラス繊維の1/50の線熱膨張係数）、⑤大きな比表面積（250ｍ2/g以上）などを有する。その特徴のため、軽くて補強効果の高い複合材料の製作が可能となる。また複合材料として用いても透明で着色も可能な材料である。そこで、高強度のセルロースナノファイバーを義歯用材料の補強用繊維として用いれば、強くて軽い義歯用材料を開発することができると考えた。また、セルロースナノファイバーは植物由来なので、低コストで環境負荷が少ない材料として利用できる点が独創的である。
平成29年度にはセルロースナノファイバー含有の義歯床用射出成形型熱可塑性樹脂をサンプルとして作製した。本実験は、ISO20795-1に基づいた義歯床用レジン用の試料を作製し、曲げ試験を行い評価した。実験の結果、セルロースナノファイバー含有アクリルレジンと非含有アクリルレジンと比較したところ、セルロースナノファイバーによって曲げ強さが有意に向上したものはなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
セルロースナノファイバーは、水存在下で機械的解裁法によりパルプなどから作製するため、水分分散液または含水状態にあるのが一般的である。これらをいったん乾燥させるとセルロース分子間の強い水素結合によって凝固・凝集が起こり、セルロースナノファイバーの樹脂強化能など優れた特性が活かせなくなる。ポリメチルメタクリレートにセルロースナノファイバーを少量含有させて射出成形型熱可塑性樹脂を曲げ試験したが、まだレジン中に均一に分散できていないことと、セルロースナノファイバーが200℃を超えると熱劣化が始まることからセルロースナノファイバーの補強性が十分に発揮できなかったことが考えられる。平成30年度ではこれに対する対策案を加えて検討し，進行遅れを取り戻す予定としている。
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| Strategy for Future Research Activity |
セルロースナノファイバーは親水性の物質のため疎水性のレジンとは混合しにくく、均一に分散させづらい。現在多くの化学変性を試み、段々と補強性に優れた化学構造が明らかになって来た。セルロースがもつ反応基を疎水性に置換する化学変性をセルロースナノファイバーに反応させ、疎水性のレジンへの分散性を向上させることで、セルロースナノファイバー複合材料の強度向上が考えられる。また、その化学変性方法についても、対策案を検討している。
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| Causes of Carryover |
平成29年度にセルロースナノファイバーの最適条件設定が遅れたため、必要なセルロースナノファイバー購入量やその他試料作製材料品が少なかったためである。
平成30年度では、研究計画に則してセルロースナノファイバーやその他試料作製材料の購入費として使用する。
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Research Products
(1 results)
