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ミクロフィブリル化植物繊維・生分解性プラスチック複合成型物の射出成型

研究課題

研究課題/領域番号 15380120
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 林産科学・木質工学
研究機関京都大学

研究代表者

矢野 浩之  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80192392)

研究分担者 川井 秀一  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (00135609)
杉山 淳司  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (40183842)
関 紀繁  木村化工機(株), 開発部, 主任研究員
高木 雅人  日本触媒(株), 開発部, 主任研究員
赤石 司  スターライト工業(株), トライボロジー研究所, 副所長
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
12,600千円 (直接経費: 12,600千円)
2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2004年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2003年度: 8,900千円 (直接経費: 8,900千円)
キーワード環境材料 / バイオマス / ナノ材料 / 射出成形 / ナノファイバー / 植物繊維 / ミクロフィブリル化 / 生分解性プラスチック / 射出成型 / 強度特性
研究概要

研究代表者らは、クラフトパルプを解繊して得られるミクロフィブリル化植物繊維(MFC)を原料にした成型材料の製造を試みてきた。その過程で、ミクロフィブリル化パルプに生分解性樹脂(ポリ乳酸繊維)を30%複合したところ、熱可塑性が発現し加熱成型が容易となると共に270MPaという、高強度を有する成形材料が得られた。この成果を踏まえ、本研究では、MFCと生分解性樹脂との複合による高強度成型物(グリーンコンポジット)を射出成型で製造するための基礎技術を確立する。
ミクロフィブリル化繊維を生分解性プラスチック内部にナノレベルでより均一に分散させる混練条件について検討した後、MFCをポリ乳酸樹脂中に均一分散させると、混練後のコンパウンドを用いた圧縮成形試料において、10%の繊維添加でポリ乳酸の引張強度を最大1.4倍にまで増大出来ることを見出した。
続いて、MFCと生分解性樹脂との界面制御を目的とし、セルロースへの化学処理の効果について検討した。セルロースミクロフィブリルの表層部を選択的にアセチル化処理したMFCを重量ベースで5%添加するとポリ乳酸樹脂のヤング率および引張強度をそれぞれ約25%および約15%増大できた。いずれも無処理MFCの添加より高い値であり、アセチル化処理によりポリマーとの界面がより最適な状態に制御されたことが知られた。さらに導入するアシル基をより嵩高いものにしたところ、プロピオネート化でさらに成型体の強度、弾性率を増大できたが、より嵩高い官能基の導入では、ヤング率が低下した。
最後に、MFC補強PLA複合体を用い射出成形を行い、PLA成形体に比べ熱変形の小さな成形体を射出成形で得ることに成功した。

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (21件) 図書 (5件) 文献書誌 (3件)

  • [雑誌論文] Surface Modification of Bacterial Cellulose Nanofibers for Property Enhancement of Optically Transparent Composites:Dependence on Acetyl-Group DS2007

    • 著者名/発表者名
      Ifuku, S., Nogi, M., Abe, K., Handa, K., Nakatsubo, F., Yano, H.
    • 雑誌名

      Biomacromolecules 8.6

      ページ: 1973-1978

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Modification of Bacterial Cellulose Nanofibers for Property Enhancement of Optically Transparent Composites : Dependence on Acetyl-Group DS2007

    • 著者名/発表者名
      S. Ifuku, S., M. Nogi, K. Abe, K. Handa, F. Nakatsubo, H. Yano
    • 雑誌名

      Biomacromolecules Vol.8, No.6

      ページ: 1973-1978

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Property enhancement of optically transparent bio-nanofiber composites by acetylation2006

    • 著者名/発表者名
      Nogi, M., K. Abe, K. Handa, F. akatsubo, S. Ifuku, H. Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 89

      ページ: 233123-233123

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Property enhancement of optically transparent bio-nanofiber composites by acetylation2006

    • 著者名/発表者名
      M. Nogi, K. Abe, K. Handa, F. Nakatsubo, S. Ifuku, H. Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 89

      ページ: 233123-233123

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fiber-content dependency of the optical transparency and thermal expansion of bacterial nanofiber reinforced composites2006

    • 著者名/発表者名
      Nogi, M., S.Ifuku, K.Abe, K.Handa, A.N.Nakagaito, H.Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88

      ページ: 133124-133124

    • NAID

      120001493160

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Property enhancement of optically transparent bio-nanofiber composites by acetylation2006

    • 著者名/発表者名
      Nogi, M., K.Abe, K.Handa, F.Nakatsubo, S.Ifuku, H.Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 89

      ページ: 233123-233123

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Bacterial cellulose:the ultimate nano-scalar cellulose morphology for he production of high-strength composites2005

    • 著者名/発表者名
      A.N. Nakagaito, S. Iwamoto, H. Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A 80

      ページ: 93-97

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Novel high-strength biocomposites based on microfibrillated cellulose having nano-order-unit web-like network structure2005

    • 著者名/発表者名
      A.N. Nakagaito, H. Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A 80/1

      ページ: 155-159

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bacterial cellulose : the ultimate nano-scalar cellulose morphology for the production of high-strength composites2005

    • 著者名/発表者名
      A. N. Nak agaito, S.Iwamoto, H.Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A Vol.80, No.1

      ページ: 93-97

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Novel high-strength biocomposites based on microfibrillated cellulose having nano-order-unit web-like network structure2005

    • 著者名/発表者名
      A. N. Nakagaito, H. Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A Vol.80

      ページ: 155-159

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bacterial cellulose : the ultimate nano-scalar cellulose morphology for the production of high-strength composites2005

    • 著者名/発表者名
      N.Nakagaito, S.Iwamoto, H.Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A 80

      ページ: 93-97

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Biodegradable composites from waste wood and poly(vinyl alcohol),2005

    • 著者名/発表者名
      S.K.Ozaki, M.B.B.Monteiro, H.Yano, Y.Imamura, M.F.Souza
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability 87

      ページ: 293-299

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Optically Transparent Composites Reinforced with Networks of Bacterial Nanofibers2005

    • 著者名/発表者名
      H.Yano, J.Sugiyama, A.N.Nakagaito, M.Nogi, T.Matsuura, M.Hikita, K.Handa.
    • 雑誌名

      Advanced Materials 17・2

      ページ: 153-155

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Novel high-strength biocomposites based on microfibrillated cellulose having nano-order-unit web-like network structure2005

    • 著者名/発表者名
      A.N.Nakagaito, H.Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A 80/1

      ページ: 155-159

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The effect of morphological changes from pulp fiber towards nano-scale fibrillated cellulose on the mechanical properties of hieh-streneth plant fiber based composites2004

    • 著者名/発表者名
      A.N. Nakagaito, H. Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A 78/4

      ページ: 547-552

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bio-compostites produced from plant microfiber bundles with a nan ometer unit web-like network2004

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, S. Nakahara
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 39

      ページ: 1635-1638

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of morphological changes from pulp fiber towards nano-scale fibrillated cellulose on the mechanical properties of high-strength plant fiber based composites2004

    • 著者名/発表者名
      A. N. Nakagaito, H. Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A Vol.78

      ページ: 547-552

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bio-composites produced from plant microfiber bundles with a nanometer unit web-like network2004

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, S. Nakahara
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science Vol.39

      ページ: 1635-1638

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bio-composites produced from plant microfiber bundles with a nanometer unit web-like network2004

    • 著者名/発表者名
      H.Yano, S.Nakahara
    • 雑誌名

      J.Mater.Sci 39

      ページ: 1635-1638

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The effect of morphological changes from pulp fiber towards nano-scale fibrillated cellulose on the mechanical properties of high-strength plant fiber based composites2004

    • 著者名/発表者名
      A.N.Nakagaito, H.Yano
    • 雑誌名

      Applied Physics A 78/4

      ページ: 547-552

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface Modification of Bacterial Cellulose Nanofibers for Property Enhancement of Optically Transparent Composites : Dependence on Acetyl-Group DS

    • 著者名/発表者名
      Ifuku, S., Nogi, M., Abe, K., Handa, K., Nakatsubo, F., Yano, H.
    • 雑誌名

      Biomacromolecules (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] セルロース系ナノコンポジット、"バイオベースマテリアルの新展開"2007

    • 著者名/発表者名
      矢野 浩之
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] Nanocomposites Based on Cellulose Microfibril, "Cellulose Nanocomposites Processing, Characterization and Properties"2006

    • 著者名/発表者名
      Nakagaito, A. N., H. Yano
    • 総ページ数
      17
    • 出版者
      The American Chemical Society
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] 環境調和型複合材料の開発と応用セルロースナノファイバー複合材料の項、分担執筆2005

    • 著者名/発表者名
      矢野 浩之、アントニオ・ノリオ・ナカガイト
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 環境調和型複合材料の開発と応用セルロースナノファイバー複合材料の項(分担執筆)2005

    • 著者名/発表者名
      矢野浩之, アントニオ・ノリオ・ナカガイト
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] バイオナノファイバー:セルロースミクロフィブリルの可能性、木質系有機資源の新展開2005

    • 著者名/発表者名
      矢野浩之, アントニオ・ノリオ・ナカガイト, 岩本伸一朗, 能木雅也
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yano, S.Nakahara: "Bio-composites produced from plant microfiber bundles with a nanometer unit web-like network"J.Mater.Sci. (in press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.N.Nakagaito, H.Yano: "Novel high-strength biocomposites based on microfibrillated cellulose having nano-order-unit web-like network structure"Applied Physics A. (in press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.N.Nakagaito, H.Yano: "The effect of morphological changes from pulp fiber towards nano-scale fibrillated cellulose on the mechanical properties of high-strength plant fiber based composites"Applied Physics A. (in press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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