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2018 年度 実績報告書

天然繊維強化植物由来エンプラ系複合材料の界面接着性および分散性技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K06750
研究機関工学院大学

研究代表者

西谷 要介  工学院大学, 工学部, 教授 (30439260)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードバイオマス / 複合材料・物性 / 材料加工・処理 / 環境材料 / グリーンコンポジット / 機械的性質 / 表面処理 / エンジニアリングプラスチック
研究実績の概要

植物由来原料を用いて実際の機械材料として多用されているエンジニアリングプラスチック(エンプラ)に匹敵する機械的性質や耐熱性を有する高性能かつ環境性能に優れた材料を開発するために,強化繊維およびマトリックス樹脂ともに植物由来原料を用いた天然繊維強化植物由来エンプラ系複合材料の創製に必要な繊維/樹脂間の界面接着性および複合材料中における繊維分散性の技術を構築することを目的に検討している.具体的には,1.天然繊維コーティング技術,2.天然繊維の分散性技術,3.天然繊維/樹脂間の界面制御技術,および4.天然繊維強化植物由来複合材料のレオロジー的性質評価の4つを同時に検討したものである.平成30年度にこれらを検討した結果,以下の知見を得た.
(1)これまでに検討してきた水酸化ナトリウム水溶液によるアルカリ処理(脱脂処理)とウレイドシランカップリング剤による表面処理の併用に加えて,さらにエポキシ樹脂溶液(1%)をコーティングする新たな表面処理を検討し,強度および弾性率などの機械的性質の向上だけでなく,摩擦係数,比摩耗量および限界pv値などのトライボロジー的性質も改質することを明らかにした.
(2)前年度までに検討した溶融混練時に使用する二軸押出機のスクリュパターンを変更に加えて,さらに第3成分として植物由来熱可塑性エラストマーを併用することで,天然繊維の分散性が変化し,耐摩耗性をはじめとしたトライボロジー的性質をさらに向上できることを明らかにした.
これらの検討から,各種処理液による表面処理効果とスクリュパターン変更などの成形加工技術,また第3成分として他ポリマーを導入する材料設計技術を組み合わせることにより,繊維/樹脂間の界面接着性や複合材料中の繊維分散性を制御することが可能であり,その結果,各種物性を改質できることを明らかにした.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うちオープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Friction and wear properties of recycled natural fiber reinforced plant-derived polyamide 1010 biomass composites2019

    • 著者名/発表者名
      Nishitani Yosuke、Sugawara Natsuki、Kawasaki Kentaro、Oda Shuto、Mukaida Jun、Kajiyama Tetsuto
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 2055 ページ: 050001, 1-5

    • DOI

      10.1063/1.5084820

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of addition of PP-g-MA on the tribological properties of hemp fiber reinforced plant-derived Polyamide1010 biomass composites2019

    • 著者名/発表者名
      Nishitani Yosuke、Ito Yurika、Kajiyama Tetsuto
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 2065 ページ: 040007, 1-4

    • DOI

      10.1063/1.5088327

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生産性の向上を目指した高分子材料のレオロジー制御技術 高分子複合材料のレオロジー2018

    • 著者名/発表者名
      西谷要介
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 38 (4) ページ: 20-30

  • [雑誌論文] ソフトマター研究開発の最先端 ポリマーコンポジット溶融体のレオロジー特性2018

    • 著者名/発表者名
      西谷要介
    • 雑誌名

      月刊ソフトマター

      巻: 1 ページ: 13-15

  • [雑誌論文] トライボマテリアル 高分子複合材料のトライボロジー2018

    • 著者名/発表者名
      西谷要介
    • 雑誌名

      月刊トライボロジー

      巻: 373 ページ: 32-35

  • [雑誌論文] 持続可能な社会に向けたプラスチック技術 総植物由来原料を用いたエンプラ系複合材料2018

    • 著者名/発表者名
      西谷要介
    • 雑誌名

      プラスチックス

      巻: 69 (11) ページ: 27-32

  • [学会発表] 高分子複合材料のトライボロジー 繊維・フィラー表面処理効果を中心に2019

    • 著者名/発表者名
      西谷要介
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会第75回高分子材料のトライボロジー研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of addition of PP-g-MA on the tribological properties of hemp fiber reinforced plant-derived Polyamide1010 biomass composites2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Nishitani, Yurika Ito, Tetsuto Kajiyama
    • 学会等名
      34th International Conference of Polymer Processing Society
    • 国際学会
  • [学会発表] 麻繊維強化植物由来PA1010複合材料の機械的性質に及ぼすマレイン酸処理の影響2018

    • 著者名/発表者名
      井上潤,竹澤勉,梶山哲人,川崎健太郎,菅原夏希,西谷要介
    • 学会等名
      第29回プラスチック成形加工学会年次大会(成形加工’18)
  • [学会発表] 麻繊維強化植物由来PA1010バイオマス複合材料の機械的性質に及ぼす二軸押出機のスクリュ構成の影響2018

    • 著者名/発表者名
      西谷要介,向田準,高井祐美,森野麻衣子
    • 学会等名
      第30回高分子加工技術討論会
  • [学会発表] Dynamic Viscoelastic Properties of Ternary Biomass Composites (Hemp Fiber/Plant-Derived PA1010/PP-g-MA) in Molten State2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Nishitani, Yurika Ito, Tetsuto Kajiyama
    • 学会等名
      Polymer Processing Society Americas Regional Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 総植物由来原料を用いた天然繊維強化エンプラ系バイオマス複合材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      西谷要介
    • 学会等名
      第95回千葉地域活動高分子研究交流講演会(高分子学会関東支部)
    • 招待講演
  • [学会発表] 3成分系バイオマス複合材料(麻繊維/植物由来PA1010/植物由来PA11E)の機械的性質に及ぼすスクリュ構成の影響2018

    • 著者名/発表者名
      西谷要介,向田準,高井祐美,森野麻衣子,井上潤,竹澤勉,梶山哲人
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第26回秋季大会(成形加工シンポジア’18浜松)
  • [学会発表] 各種麻繊維強化植物由来PA1010バイオマス複合材料の機械的性質に及ぼすシランカップリング剤の影響2018

    • 著者名/発表者名
      森野麻衣子,西谷要介,井上潤,竹澤勉,梶山哲人
    • 学会等名
      2018年材料技術研究協会討論会
  • [備考] 工学院大学工学部機械工学科高分子材料研究室

    • URL

      http://www.mech.kogakuin.ac.jp/labs/polymer/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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