小型混練機を用いた多品種小ロット型機能性コンポジット繊維試作技術の基盤確立

• Project/Area Number: 18H00288
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 2170:Materials engineering, chemical engineering and related fields
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 伊香賀 敏文 信州大学, 繊維学部, 技術専門職員
• Project Period (FY): 2018
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥510,000 (Direct Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2018: ¥510,000 (Direct Cost: ¥510,000)
• Keywords: 小型混練機 / コンポジット材料 / 繊維化

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、多品種小ロットでのコンポジット材料の繊維化における研究需要、企業要望が高いことをうけて、小型混練機を用いた多品種小ロット型機能性コンポジット繊維試作の基盤技術確立を試みた。具体的には、小型混練機の樹脂吐出口に装着可能な複数のノズル、および、材料を一定供給できるフィーダーを作製し、吐出口を常に開放した状態で材料を連続投入することにより、15cc以上の樹脂を連続的に混練し押し出しができるシステムを構築した。ノズルは、φ0.6mm, 1holeおよびφ0.9mm, 1holeをステンレス材で作製した。フィーダーは、マニュアルでスクリュー回転数を設定する仕様とし、予算の関係から小型混練機と連動した制御は見合わせた。また、7月までに必要な装置類を完成させる予定であったが、ハンドリングの良い装置の形や設置位置等の決定に時間がかかり、1年をかけて常に改良をしながら実験を進めていく方法に変更した。また、PET(IV0.65)およびPP(230℃MFR30)の単成分での繊維化検証をまず行い、これらで繊維直径ムラの再現性が取れるよう装置の最適化をすすめた。9月以降から計4回の単成分PETおよびPPの紡糸を行い、巻き取った繊維をキーエンス社製外径測定装置LS-7010にて1mm間隔でのムラ確認をおこなった。ムラはCVで算出し、CV6%未満の条件を繊維化可能条件として再現性の確認を繰り返した。その後、CNF含有PPの紡糸を行い、押出温度230℃で繊維直径CV6%未満のコンポジット繊維を作製することができた。但し、フィーダーからの樹脂投入の安定性については、原材料の形状や大きさに依存するため、更なる改良の余地がある。