(57)【要約】【課題】滑走性、非付着性、平滑性をさらに高めた雪上滑走ボード用滑走面材を提供する。【解決手段】本発明に係る雪上滑走ボード用滑走面材は、マトリクス樹脂中に、直径  が１ｎｍ〜３５０ｎｍのカーボンナノチューブが１vol％〜３０vol％分散された  複合材料からなることを特徴とする。【選択図】図１
2007175205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス樹脂中に、直径が１ｎｍ〜３５０ｎｍのカーボンナノチューブが１vol％〜３０vol％分散された複合材料からなることを特徴とする雪上滑走ボード用滑走面材。
【請求項２】
マトリクス樹脂が分子量５０万以上の超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする請求項１記載の雪上滑走ボード用滑走面材。
【請求項３】
マトリクス樹脂がナイロンからなることを特徴とする請求項１記載の雪上滑走ボード用滑走面材。
【請求項４】
カーボンナノチューブが分岐を有するカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の雪上滑走ボード用滑走面材。
【請求項５】
滑走面材の片面側にベース樹脂材が熱圧着されてなる請求項１〜３いずれか１項記載の雪上滑走ボード用滑走面材。
【請求項６】
ベース樹脂材と滑走面材との間にカーボンナノチューブがブリッジしていることを特徴とする請求項５記載の雪上滑走ボード用滑走面材。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の雪上滑走ボード用滑走面材を滑走面材として有することを特徴とする雪上滑走ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雪上滑走ボード用滑走面材および雪上滑走ボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
スキー板（スキーボード）やスノーボード等の雪上滑走ボードは高い滑走性能が要求される。滑走性能は、その断面構造や、各種材料の材質に負うところが大きい。特に、雪面に直接接触する滑走面材の特性が重要である。
滑走面材の特性としては、摩擦抵抗の低い滑走性、引掻き傷の生じにくい表面強靭性、ごみ等の付着しにくい非付着性、水濡れが発生しにくい非水濡性、ピンホールなどのない平滑性などが求められる。
【０００３】
特開平５−１６１７３６号公報には上記諸特性を改善したスキー用滑走面材が示されている。
このスキー用滑走面材は、直径０．４〜２．０μｍ、長さ／直径比２〜２００の気相成長炭素繊維１〜１０ｗｔ％と、カーボンブラック１〜１０ｗｔ％とを含有する厚さ０．６ｍｍ以上の超高分子量ポリエチレンから構成される。
【特許文献１】特開平５−１６１７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、滑走性、非付着性、平滑性をさらに高めた雪上滑走ボード用滑走面材および雪上滑走ボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る雪上滑走ボード用滑走面材は、マトリクス樹脂中に、直径が１ｎｍ〜３５０ｎｍのカーボンナノチューブが１vol％〜３０vol％分散された複合材料からなることを特徴とする。
また、マトリクス樹脂が分子量５０万以上の超高分子量ポリエチレンからなることを特徴とする。
また、マトリクス樹脂がナイロンからなることを特徴とする。
カーボンナノチューブが分岐を有するカーボンナノチューブであると好適である。
また、滑走面材の片面側にベース樹脂材が熱圧着されたことを特徴とする。
また、ベース樹脂材と滑走面材との間にカーボンナノチューブがブリッジしていることを特徴とする。
また、本発明に係る雪上滑走ボードは、上記雪上滑走ボード用滑走面材を滑走面板として有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
マトリクス樹脂中に、直径が１ｎｍ〜３５０ｎｍの細いカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が１ｗｔ％〜７ｗｔ％分散された複合材料からなる滑走面材は、０．４〜２．０μｍの太い気相成長炭素繊維を混入させた滑走面材に比べて、同量添加する場合、体積当りのＣＮＴの本数が多く、それだけＣＮＴ同士が接触しやすくなり、滑走面材全体の導電性が向上する。したがってそれだけ静電気の滞留がなくなり、ごみの付着を防止することができる。このことは滑走性能も向上させる。特に、分岐を有するＣＮＴの場合は、ＣＮＴ同士がさらに絡まり、接触性が向上するので、さらに導電性が向上しごみの非付着性を向上させる。また、細い直径のＣＮＴは、マトリクス樹脂の結晶化の核を形成し、マトリクス樹脂の結晶化を促進するため、マトリクス樹脂の表面が、緻密化、平滑化し、これがために、ピンホールのない滑走面が得られ、滑走性能を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明における最良の実施の形態を詳細に説明する。
雪上滑走ボードとしてスキー板を例に説明する。
図１は、スキー板１０の断面の一例を示す。
１２は、芯材であり、木材、樹脂等の材料からなる。この芯材１２の下面側に接着剤により滑走面材１４が貼付される。１６はエッジ金具、１８は芯材１２の表面を覆う表面シート材である。
【０００８】
滑走面材１４は、上記のように、マトリクス樹脂中に、直径が１ｎｍ〜３５０ｎｍのカーボンナノチューブが１vol％〜３０vol％分散された複合材料からなることを特徴とする。滑走面材１４の厚さは、０．６ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好適である。
なお、滑走面材１４は単層のみでなく、２層、３層等の多層に形成してもよい（図示せず）。多層に形成した場合、少なくとも雪面に直接接触する側の層の材料に、マトリクス樹脂中に、直径が１ｎｍ〜３５０ｎｍのカーボンナノチューブが１vol％〜３０vol％分散された複合材料を用いるようにする。
例えばＣＮＴが混入された超高分子ポリエチレンシートの片面側にＣＮＴが混入されていないポリエチレン樹脂シートからなるベース樹脂材を熱圧着して接合した多層の滑走面材とすることができる。あるいは、ＣＮＴが混入されたナイロン１２樹脂シートの片面側にＣＮＴが混入されていないナイロン１２樹脂シートからなるベース樹脂材を熱圧着して接合した多層の滑走面材とすることができる。
この場合、両樹脂シート間に、ＣＮＴを薄くばら撒き、熱圧着させるようにすれば、ＣＮＴが両樹脂間をブリッジし、接合性の良好な多層の滑走面材とすることができる。
あるいはマトリクス樹脂の片面側のＣＮＴ濃度が他側のＣＮＴ濃度よりも高い傾斜複合材を作製し、この傾斜複合材の片面側にベース樹脂材を熱圧着することで、密着力、強度を高めるようにすることもできる。
【０００９】
マトリックス樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルやそれらをハードセグメントとしたポリエステルエラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィンおよびポリオレフィンエラストマー、メタロセン触媒を用いた共重合体ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ＰＶＤＣ、ＰＶＤＦなどのビニル系ポリマー、ナイロンを含むポリアミドおよびポリアミドエラストマー（ＰＡＥ）、ポリイミド、ポリスチレン、ＳＥＢＳ樹脂、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、フッ素樹脂（ＥＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）、エチレン−酢酸ビニルケン化物、エチレン−コポリ−ビニルアルコール、エチレンビニルアセテーテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、セルロースアセテート、ビニルポリスルホン、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）などの各種熱可塑性樹脂やその高分子誘導体のほか、加硫ゴム、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、二液反応性ポリウレタン樹脂などの熱硬化または架橋性樹脂が挙げられる。
上記ナイロンとしては、ナイロン６、ナイロン６４、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン４６、ナイロン９、ナイロン１１、ナイロン１２などが挙げられる。特にナイロン１２が好ましい。
【００１０】
上記マトリクス樹脂のうち、耐磨耗性や強度の点から、分子量が５０万以上、好ましくは１００万以上、特に好ましくは３００万以上の超高分子量ポリエチレンが好適である。
また、マトリクス樹脂として、表面の高度な平滑性が得られる点からは、上記各種のナイロンも好適である。
【００１１】
本発明で用いるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、炭化水素等のガスを金属系触媒の存在下で気相熱分解させる、気相成長法によって製造されるものが好適である。
例えば、ベンゼン、トルエン等の有機化合物を原料とし、フェロセン、ニッケルセン等の有機遷移金属化合物を金属系触媒として用い、これらをキャリアーガスとともに高温の反応炉に導入し、ＣＮＴを基板上に生成させる方法（特開昭６０−２７７００号公報）、浮遊状態でＣＮＴを生成させる方法（特開昭６０−５４９９８号公報）、あるいはＣＮＴを反応炉壁に成長させる方法（特許２７７８４３４号）等を用いることができる。また、特公平３−６４６０６号公報に示されるように、あらかじめアルミナ、炭素等の耐火性支持体に担持された金属含有粒子を炭素含有化合物と高温で接触させて、径が７０ｎｍ以下のＣＮＴを得るようにすることもできる。
これらの製法で得られるＣＮＴは、同心状の多重のチューブ構造をなし、また、複数本分岐した構造をなす。
なお、同心状のチューブ構造のＣＮＴでなく、底のないカップを積層した構造のカップスタック状のＣＮＴ（例えば、商品名：カルベール）であってもよい。
【００１２】
用いるＣＮＴの太さ（直径）は、１ｎｍ〜３５０ｎｍとし、１０ｎｍ〜３００ｎｍもしくは５０ｎｍ〜２００ｎｍが好適で、特には７０ｎｍ〜１６０ｎｍが好適である。
ＣＮＴは、１ｎｍよりも小さい太さであると、マトリクス樹脂に対する分散性がよくなく、好ましくない。また、逆に３５０ｎｍよりも太いと、マトリクス樹脂の表面から突出したり、凹凸が生じたりして素材の平坦性が損なわれるので好ましくない。
また、ＣＮＴのアスペクト比は概ね５０〜２００程度が好ましい。
【００１３】
上記のように、直径が１ｎｍ〜３５０ｎｍの細いカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が分散された複合材料からなる滑走面材は、０．４〜２．０μｍの太い気相成長炭素繊維を混入させた滑走面材に比べて、同量添加する場合、体積当りのＣＮＴの本数が多く、それだけＣＮＴ同士が接触しやすくなり、滑走面材全体の導電性が向上する。したがってそれだけ静電気の滞留がなくなり、ごみの付着を防止することができる。このことは滑走性能も向上させる。特に、分岐を有するＣＮＴの場合は、ＣＮＴ同士がさらに絡まり、接触性が向上するので、さらに導電性が向上しごみの非付着性を向上させる。
また、細い直径のＣＮＴは、マトリクス樹脂の結晶化の核を形成し、マトリクス樹脂の結晶化を促進するため、マトリクス樹脂の表面が、緻密化、平滑化し、これがために、ピンホールのない滑走面が得られ、滑走性能を向上させる。
【００１４】
上記、気相成長法で製造したＣＮＴは、高温で熱処理して、黒鉛化を行ってもよい。熱処理温度は、２０００℃以上とし、２５００℃以上が良好で、特には２８００℃〜３２００℃が良好である。２０００℃以上で熱処理することによって、ＣＮＴ表面に沈積したアモルファス状の堆積物や、残留している触媒金属などの不純物が除去され、清浄化される。また、２５００℃以上で熱処理することによって、ＣＮＴの骨格が黒鉛化（結晶化）し、導電性が向上し、また熱伝導性が良好になる。
また、黒鉛化することによって、しなやかさ（柔軟性）が出る。
また逆に熱処理温度が３２００℃以上となると黒鉛が昇華を起こし、黒鉛骨格が破壊され、強度が低下するため、好ましくない。
【００１５】
ＣＮＴのマトリクス樹脂に対する配合比は、１vol％〜３０vol％の範囲が好ましい。
ＣＮＴ添加の効果は、複合材料中に占めるＣＮＴのvol％に依存する。なお、wt％でのＣＮＴの添加量が同一であっても、ＣＮＴの直径が大きいほど複合材料中に占めるＣＮＴのvol％は小さくなる。
ＣＮＴ配合量が１vol％未満の場合には、良好な滑走性能が得られない。また、ＣＮＴ配合量が３０vol％よりも多い場合にも、多すぎることにより表面の平滑性が得られず、良好な滑走性能が得られなくなる。またＣＮＴは高価であるので、配合量が多くなるとコスト高となり、コスト的にも好ましくない。
なお、マトリクス樹脂がナイロン１２の場合には、ＣＮＴの配合量は、１vol％〜１５vol％が望ましく、また、マトリクス樹脂が超高分子量ポリエチレンでは、ＣＮＴの配合量は、１vol％〜１０vol％が望ましい。
また、マトリクス樹脂にＣＮＴの他に各種のカーボンブラックを配合してもよい。この場合、カーボンブラックの配合量は、ＣＮＴの配合量と併せて、合計で２０wt％を超えないようにするとよい。合計で２０wt％を超えると、配合量が多すぎることから、やはり良好な表面の平滑性が得られなくなり、滑走性能が良好でなくなる。
【００１６】
ＣＮＴをマトリクス樹脂に均一に分散させる方法としては、例えば、スクリュー式混練機を用いるなど、公知の方法を挙げることができる。分散性を改善するために、ＣＮＴとマトリクス樹脂の混合物に一定時間超音波振動を加えてもよい。また両者の密着性を向上させるためにＣＮＴの表面構造を例えばシランカップリング剤などで改質することもできる。あるいは、マトリクス樹脂とＣＮＴの密着性向上や、マトリクス樹脂と前記ベース樹脂材との熱圧着時の密着性向上に、マトリクス樹脂に改質剤を添加するようにしてもよい。
【００１７】
上記複合材料からシート状の滑走面材に形成するのは通常の方法によって行える。すなわち、上記複合材料からなるペレットを形成し、このペレットを溶解してインゴットを形成し、このインゴットの表面からシートを削りとることにより、所定のシート状滑走面材を製造することができる。
あるいは、上記複合材料を押出成形機によってシート状に押出成形するようにしてもよい。あるいは、押出成形機より押し出した材料を、ローラー掛け、もしくは無端ベルト掛けしてシート状に形成するようにしてもよい。押出成形やローラー掛けすることによって、マトリクス樹脂中でＣＮＴを押し出し方向に配向させることができるので、滑走性能をより向上させることが期待できる。
【実施例】
【００１８】
１．ＣＮＴは次のようにして製造した。
縦型加熱炉（内径17.0cm，長さ150cm ）の頂部に、スプレーノズルを取り付ける。加熱炉の炉内壁温度を１２００℃に昇温・維持し、スプレーノズルから４ wt％のフェロセンを含有するベンゼンの液体原料２０ｇ ／分を１００ｌ／分の水素ガスの流量で炉壁に直接噴霧（スプレー）散布するように供給する。この時のスプレーの形状は円錐側面状（ラッパ状ないし傘状）であり、ノズルの頂角θが60°である。このような条件の下で、フェロセンは熱分解して鉄微粒子を作り、これがシード（種）となってベンゼンの熱分解による炭素から、炭素繊維を生成成長させた。本方法で成長した気相法炭素繊維を５分間隔で掻き落としながら１時間にわたって連続的に製造した。
得られた炭素繊維をアルゴン雰囲気中で２８００℃の温度で３０分間熱処理した。
直径が約８０ｎｍ、長さ１０μｍ〜２０μｍ、比表面積（ＢＥＴ法）１８ｍ2／ｇ、真比重２．０８ｇ／ｃｍ3の高純度のマルチウォールのＣＮＴ（ＭＷＮＴ）が得られた。金属不純物は１００ｐｐｍ以下（鉄は３０ｐｐｍ以下）（原子吸光法で測定）であった。相対的に直線状で、長い管状を示す。また得られたＣＮＴをＳＥＭで観察したところ、直線状のＣＮＴには、随所に分岐した枝状のＣＮＴが見られた。この分岐により、マトリクス樹脂中に配合した際、隣接するＣＮＴ同士がより接触しやすくなるので、熱伝導、電導性が向上する。
【００１９】
２．滑走面材の製造
上記のようにして得られたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）４wt％（２vol％）をマトリクス樹脂としてのナイロン１２と混合した。この混合は通常のミキサーで行った。次に、この混合物を通常の二軸押出機で押し出し、ローラー掛けしてシート状の、表面平滑性に優れる滑走面材を得た。
この滑走面材の片面は接着性を向上させるため粗いサンドペーパーによって表面を粗し、フレーム処理(火炎処理)をして、所定の大きさに切断した後、接着剤によってスキーの芯材下面側に貼付して、図１に示すようなスキー板を製造した。数人による滑走試験の結果、滑走性は良好であった。また、滑走面材へのごみ、ほこりの付着性は低減された。
マトリクス樹脂に超高分子量ポリエチレン（三井化学製ハイゼックスミリオン：分子量３４０万）を用い、このハイゼックスミリオンにＣＮＴを４wt％（２vol％）配合した粉体を金型に入れ、圧縮機で圧力を加えて粉体中の空気を除く。この充填した粉体を溶融するために圧縮機で熱と圧力を加えた後、徐冷してブロックを作製した。このブロックから所定の厚さでシート状に削りとり、片面は接着性を向上させるため粗いサンドペーパーによって表面を粗し、フレーム処理(火炎処理)をして滑走面材を作製した。この滑走面材を用い、図１に示すスキー板を製造したところ、良好な滑走性が得られ、またごみ、ほこりの付着性は低減された。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スキー板の断面説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  スキー板
１２  芯材
１４  滑走面材
１６  エッジ金具
１８  表面シート材
【図１】
2007175205.tif 000003