Strength improvement of polymer composite material by surface coating of CNF included resin

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02031
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 合田 公一 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (10153743)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: グリーンコンポジット / 天然繊維 / 木粉 / ポリプロピレン / 表面被覆 / セルロ－スナノファイバー / プラズマ照射 / 引張強度

Outline of Annual Research Achievements

繊維強化プラスチックは人工繊維と熱硬化性樹脂を使用しているため，長所として比強度・比剛性などの機械的特性に優れているが，自然分解されないため廃棄時の環境負荷が大きい．一方，グリーンコンポジットは，天然繊維と熱可塑性樹脂を使用しているため環境負荷が小さい．本研究では，木粉を強化材として熱可塑性樹脂であるポリプロピレン(PP)をマトリックスに用いた木粉強化複合材料(WF/PP)を射出成形法により作製した．続いて，セルロースナノファイバー(CNF)を含有するアクリル樹脂コート剤によって表面に被膜加工を施し，両者の引張特性に及ぼす影響について調査を行った．
PP材およびWF/PP材の引張試験結果より，何ら事前に処理をしなくてもコート剤被膜による引張強度の向上を確認することができた．さらに，プラズマ照射を試験片表面に行い，その後，コート剤被覆を行うと，試験片の引張強度が大きく向上することがわかった．強度向上の度合いは昨年度のUV照射による表面改質より大きいことも判明した．しかしながら，昨年度同様にコート剤中のCNFの有無にかかわらず，強度にちがいは見られなかった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

試験片表面へのプラズマ照射後にコート剤被覆による強度改善の効果が明らかになったので，本研究の目的の一つである表面被覆による強度改善を達成できた．一方，CNFを含有したコート剤被覆ではその効果が見られなかった．これから，本研究はおおむね順調に進展していると判断した．

Strategy for Future Research Activity

今後はプラズマ処理を前提とし，コート剤中のCNF含有効果を明らかにする．すなわち，コート剤に長繊維CNFおよび短繊維CNFをそれぞれ4.0wt％ほど含有させて，効果の度合いを解明する．