2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of new high-strength green material by fusing innovative natural fiber processing method and FRP molding technology
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21K19861
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
鮑 力民 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10262700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若月 薫 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (60408755)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | グリーン材料 / 高強度・軽量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
循環型社会形成と廃棄物汚染問題の解決に向けて, 金属とプラスチック材料を大量に使用している機械構造物にグリーン材料を採用することは目指している. しかし, 現有のグリーンコンポジット成形では, 素材の特性を十分に生かせなかったため, 低強度、低耐熱性のグリーン材料になり, 用途が限定されている. そこで, 荒地でも栽培できる麻と木材由来のセルロース樹脂を用いて, 今までのコンポジット成形法と変革し, 強化繊維の耐熱性の向上と材料の高強度化に繋がる低コストの天然強化繊維の高配列法を含んだ樹脂溶液コンポジット成形法を提案する. 試作を通じて, 生分解性があり, 高強度かつ高耐熱性がある新グリーンコンポジット材料を創製する.
本年度では, セルロース樹脂のよる強化繊維表面コーティング技術の開発を行った. 〇今まで研究ではアルカリにより麻繊維の表面処理をしているが, 繊維の強度を大幅に低減されている. 本研究で提案したカップリング法で繊維表面を改質することより, 繊維強度の低減ことは大幅に改善された.〇木材由来のセルロース樹脂はエンプラ並みのガラス転移点を有する高耐熱性プラスチックである．一方，麻繊維とセルロース樹脂は同じセルロース材料でありながら，高温成形時において麻繊維は分解されてしまう．ここでは，麻繊維と樹脂との接着性向上を目的としてカップリング法で繊維表面を改質する際，熱伝導が低い樹脂溶液で繊維表面にコーティングし，エンプラと同等の耐熱性を天然繊維に持たせた．高強度・高耐熱性を持つグリーンコンボジェットの作製に準備作業ができた.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案したグリーンコンポジェット作製法で、開発と実験を行い, 表面処理により繊維強度の低減ことは大幅に改善されることを確認された. また, 本繊維表面処理法を利用して, 成形時の繊維耐熱性の向上も可能になった. 高強度・高耐熱性を持つグリーンコンボジェットの作製に準備作業ができた.
おおむね、研究計画通り、進んでいる.
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| Strategy for Future Research Activity |
今まで, できた高強度・高耐熱性を持つグリーンコンボジェット作製の準備作業を踏まえて, 天然繊維でも高配向性があるFRP成形法の確立をめざす. 麻繊維は，天然の麻株から繊維を取り出し，解繊，カード，延伸, 紡績，製織という長い繊維加工工程を経て強化繊維織物にされ，この織物を用いてFRPを成形する．この方法は繊維加工コストが高く（織物のコストでは加工と麻株が4:1），繊維長は短くなり，糸の撚りと織物における糸のクリンプにより繊維が屈曲することで複合材料の強度も大きく低下する．ここで高比強度の材料を実現するために長い繊維加工工程を経ず，低生産コストの麻繊維スライバーシートの製造法を提案し，関連装置を自作することで 天然繊維でも高配向性のUD強化繊維シートを実現する．
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| Causes of Carryover |
研究計画ではUV-LEDスポット光源（設備）を購入する予定であったがメーカーの部品不足のため、納品できない状況になっている. 消耗品のカーボン繊維や樹脂なども同様である。 また、コロナ禍で海外の国際会議に参加することができなかった。
R4年度は研究遂行上必要である、海外の共同研究者との打ち合わせや国際会議への参加に当該経費を充てる予定である.
また、UV-LEDスポット光源を入手できない場合は、他の代替機械や部品の購入を予定している。
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Research Products
(4 results)
