ケナフ繊維の有効利用を目的とした繊維強化プラスチックの成形とリサイクル方法の提案

• Project/Area Number: 12780419
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 環境保全
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 仙北谷 英貴 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70313343)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2001: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2000: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 天然繊維 / ケナフ / 複合材料 / プラスチック / リサイクル / 不飽和ポリエステル樹脂

Research Abstract

アオイ科ハイビスカス属の植物であるケナフから繊維を採取し,その繊維を用いて成形した繊維強化プラスチックの力学的特性を評価し、そのリサイクル方法を検討する目的で研究を行った.
まず,繊維の採取方法については、ケナフ原木の靭皮を5mm間隔に切断し、これを80℃の5wt%水酸化ナトリウム水溶液にて処理して繊維を得た。この際溶液量や攪拌条件を最適化することにより、前年度より高い効率で繊維を得ることに成功した。また、アルコール系の添加剤を加えることにより、ケナフ中の樹脂成分の分解が促進される効果を見出した。
前述のように効率的に採取した繊維を用いて繊維強化プラスチックを成形し、曲げ弾性率及び曲げ強度を評価した。低充てん域においては弾性率・強度とも低下し、高充てん域においてはそれらが回復する挙動が観察された。繊維と樹脂の接着性を改善するため、水酸化ナトリウムの代わりに水酸化カルシウムを用いて繊維の採取を行い、その力学的特性を評価した。しかし,大きな改善は見られなかった。成形時の粘度が非常に高いためにある程度以上の高充てんは難しいが、高充てん化が重要であることが明らかになった。
本研究でマトリックス樹脂に使用したのは、代表的な熱硬化性樹脂のオルソフタル酸系不飽和ポリエステル樹脂である。この樹脂はアルカリに対する耐久性が高くないことが知られており、アルカリによって処理することにより、繊維強化プラスチックを分解処理する方法について検討した。その結果、高温・高濃度のアルカリ水溶液で処理することにより、繊維及び樹脂が完全に分解することが明らかになり、廃棄物処理という観点からは有望であるが、リサイクルという観点で考えると、さらに詳細な検討が必要であることが明らかになった。