| 研究課題/領域番号 |
20K21331
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
野中 寛 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (90422881)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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| キーワード | バイオマス / 木 / プラスチック代替 / ボトル / 中空成形 / セルロース誘導体 / PVA / 木粉 / HPMC / クエン酸 / 湿式押出成形 / ブロー成形 / バイオプラスチック |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は，木粉，竹粉，紙粉などを，セルロース系増粘剤，水と混練して粘土状素材を調製し，チューブ状に押出成形するシーズ技術を有する。これを空気注入により膨らませ，その状態で固めることができれば，原理上木や紙の中空成形が可能となり，ボトル成形が可能となる。本研究では，この粘土状素材に空気を注入したとき，風船ガムのように膨らむ柔軟性とその際破れない強度を有し，乾燥により保形し，かつ，亀裂やピンホールが生じない素材，添加剤，乾燥方法等を探索し，プラ製ボトルを天然素材に置き換えることに挑戦する。
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| 研究成果の概要 |
研究代表者が木粉の押出成形用素材として開発していた木粉-HPMC-水の混練物は，含水率の調整により射出成形可能な流動性を持たせることは可能だった。しかしながら水分調整のみででは空圧で膨らませることは困難であり，新たに添加する素材を検討した。その結果，木粉，HPMC，水に対し，PVA, ホウ砂を添加するとヒドロゲルとなり，非常に膨らみ性の高い，ブロー成形へ応用可能な素材になることを見出した。作製したゲルを，ボトル割型内で加熱を伴わずに膨らませ，乾燥を経ることにより，ボトルの試作にも成功した。試作品は85 %がバイオ由来（木粉＋HPMC）であり，残りが生分解性を有するPVAとホウ砂である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
パリ協定が正式に採択され，人間活動による温室効果ガスの排出量を実質的にはゼロにしていく長期目標が定められている。また海洋プラスチックごみ問題，マイクロプラスチック問題が深刻化しており，紙製品などに代替する動きも加速しているが，木や紙は熱可塑性がなく熱分解するゆえ成形ができない。本研究は，木や紙を押出成形のみならず，ブロー成形（中空成形）する可能性を探索し，バイオマス製品の普及拡大を目指す社会的意義がある。基本的に「硬くて割れる」木質材料から，いかに柔軟で，空気で膨らむ素材を創製するかは挑戦的であり，実際に空圧で膨らむ木質素材を見出した点において学術的にも大きな成果をあげたといえる。
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