2014 Fiscal Year Research-status Report
カルシウムシリケート処理を施したセルロースナノファイバー複合材料の開発と性能評価
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25450239
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小島 陽一 静岡大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80377796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 滋彦 静岡大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40115449)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | セルロースナノファイバー / カルシウムシリケート / 木質材料 / 粉砕 / 表面改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セルロースナノファイバー（CNF）は政府が出した日本再興戦略改訂2014において利用促進が盛り込まれる等、注目を集めている材料であり、CNFおよびそれを利用した複合材料の研究が盛んに行われている。しかしながら、CNF作成および複合化工程において現段階で課題は多い。CNFは作成時に含水させた状態で粉砕する（湿式粉砕）ため、プラスチックとの複合化の際には、CNFを乾燥する工程が必要となる。しかし、含水したCNFを乾燥させるとCNF間の水分が蒸発し、凝集を引き起こす。この凝集が起こることによって複合化した場合に、複合材料の性能が著しく低下するという大きな問題がある。
本研究では、無機素材であるケイ酸カルシウム水和物を用いてセルロースの表面改質を行った。昨年度はケイ酸カルシウム水和物を形成させるための水熱処理の温度を固定し、処理時間をいくつか変化させた場合のケイ酸カルシウム水和物の形成の程度を検討した。今年度はセルロースに対するケイ酸カルシウム水和物の添加量を変化させて、CNF表面でのケイ酸カルシウム水和物結晶の形成条件、凝集の有無、乾燥性を検証した。具体的には、エックス線回折測定、電子顕微鏡による観察、粒度分布測定を行い、評価を行った。結果、セルロースに対してある割合以上ケイ酸カルシウム水和物を添加した場合には、CNF表面にケイ酸カルシウム水和物の結晶（トバモライト）が確認された。すなわち、CNFを核としてケイ酸カルシウム水和物が形成されていることからCNFが核剤の役割を果たし結晶形成を促進させた可能性が示唆される。一方、ある割合以下では結晶形成は確認されなかった。粒度分布測定結果から各添加量において乾燥による凝集について検討したところ、結晶形成がされていた条件では簡易乾燥である60℃乾燥でも凝集することなく乾燥が行われていた。
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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
本研究の目的は「CNF表面にケイ酸系無機水和物を有したCNFを作成し、凝集を防ぐこと」であるが、現段階で、いくつかの条件でCNF表面にケイ酸カルシウム水和物を有したCNFの作成ができている。評価手法としてFT-IR等を利用し、より詳細な分析を進めていくべきであると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
CNF表面へのケイ酸カルシウム水和物の形成についてより詳細な検討を行うことが必要になる。これまでに、水熱処理時間、ケイ酸カルシウム水和物添加量の影響を検討してきたため、今後は水熱処理温度を変化させて結晶の形成条件を詳細に検討することが必要になる。また、得られたCNFを用いてプラスチックとの複合化を行い、それらの物性試験を行うことで各種物性値への影響について考察していく。具体的には、複合材料の強度（曲げ、引張、衝撃）試験を行うとともに、耐水性、耐熱性の検討も行う。
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Research Products
(1 results)
