2014 Fiscal Year Research-status Report
木粉の加溶媒分解処理による混練型WPCの物性向上効果の解明
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26450243
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| Research Institution | Forestry and Forest Products Research Institute |
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Principal Investigator |
小林 正彦 独立行政法人森林総合研究所, 木材改質研究領域, 主任研究員 (00397530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 智史 独立行政法人森林総合研究所, バイオマス研究領域, チーム長 (50399375)
片岡 厚 独立行政法人森林総合研究所, 木材改質研究領域, 室長 (80353639)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 木材・プラスチック複合材料（WPC) / 加溶媒分解処理 / 分散性 / 相溶性 / 衝撃強度 / 疲労強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
木粉と熱可塑性プラスチックを混練して製造する複合材料（WPCと略する）は、間伐材等の未利用木材や廃プラスチックを原料として利用でき、プラスチックと同様の成型加工が可能であるため、新しい木質系材料として注目されている。しかし実用に際し、プラスチックと比較して衝撃強度や疲労強度等の物性が低いことが問題となっている。WPCの物性は、木粉（親水性）とプラスチック（疎水性）の界面の相溶性や、プラスチックへの木粉の分散性等により大きく異なる。本研究では、高級脂肪族アルコールを用いた加溶媒分解処理により木粉を前処理し、木粉の微細化と同時に木材に疎水性の高級脂肪族鎖をグラフトすることにより、プラスチック中への木粉の分散性、木粉-プラスチック界面の相溶性を同時に制御し、それによる相乗効果が、WPCの衝撃強度、疲労強度等の力学物性に及ぼす効果を明らかにする。
本年度は、高級脂肪族アルコールを用いて、様々な条件で木粉を加溶媒分解処理し、その性状を評価した。加溶媒分解処理木粉の形状を評価するために、デジタルマイクロスコープによる顕微鏡観察とレーザ回折式粒度分布測定装置を用いた粒度分布測定を行った。さらに、木粉に高級脂肪鎖がグラフトしているか否かを、フーリエ変換赤外分光分析装置（FT-IR）、示差走査熱量測定装置（DSC）を用いて分析し評価した。
その結果、木粉は加溶媒分解反応により、主として繊維を切断する方向に微細化される傾向が認められた。また、反応時間を長くするほど微細化が進行し、粒度が均一になる傾向がみられた。さらに、加溶媒分解処理後の処理木粉をFT-IR、DSCを用いて分析した結果、疎水鎖である高級脂肪鎖が木粉にグラフトしていることを明らかとした。
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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
高級脂肪族アルコールを用いて、様々な条件で木粉を加溶媒分解処理し、その性状を明らかにすることを目的として、処理の程度による加溶媒分解処理後の木粉の形状の違いや加溶媒分解処理により、木粉に疎水鎖がグラフトするか否かに関して検討を行った。その結果、加溶媒分解処理による木粉の微細化の傾向を明らかにし、さらに、加溶媒分解処理により、木粉に高級脂肪族アルコール由来の疎水鎖がグラフトすることを明らかにすることで、本年度の目標を概ね達成したことから、概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
加溶媒分解処理した木粉と様々な種類の熱可塑性プラスチックを加熱混練し、混練物の熱流動性を測定することにより、その成形性、加工性を評価する。評価結果に基づき、原料に加溶媒分解を用いた木材・プラスチック複合材料（WPC)を試作することにより、その製造方法を確立する。なお、WPCの試作は押出成形機、射出成形機、およびプレス成形機を用いて行う。さらに、製造したWPCの衝撃強度や疲労強度等の強度試験を行うことにより、木粉の加溶媒分解処理がWPCの強度性能に及ぼす効果を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
本年度使用した木粉原料、加溶媒分解処理に必要な溶媒、および触媒のうち、一部に現有の原料、および試薬を使用したため、また、加溶媒分解処理を行う反応装置等に関し、部分的に現有の装置を用いたため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は原料に加溶媒分解処理木粉用いた木材・プラスチック複合材料（WPC)の複合材料の製造方法を確立することを目的としている。このため、様々な種類のプラスチック原料を購入予定である。また、押出成形機、射出成型機、及びプレス機によりWPCを試作する工程で必要である工具類、金型及びプレス板等を購入予定である。さらに、得られた成果を国内外の学会等で報告するための旅費として使用する。
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Research Products
(4 results)
