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2009 年度 実績報告書

セルロース微細フィブリルを利用した低線膨張特性を有する環境適応型高分子系複合材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20560090
研究機関同志社大学

研究代表者

大窪 和也  同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)

キーワードフィブリル / セルロース / ポリ乳酸 / 分散能 / 竹繊維 / ミル加工 / ひずみエネルギ
研究概要

研究の目的において示した『第3の材料』として本研究が使用する微細フィブリルは,有用な力学的機能を有するが体積あたりの表面積(比表面積)が極めて大きいため,分散性に乏しく液中では容易に凝集化する.昨年度(平成20年度)においてはそれを解決すために,狭隙間を有するように配置した回転数差を有する3ロール式ミルを利用する基本手法を確立した.それをもとに本年度においては,研究実施計画に従い,その微細フィブリルを少量に複合材料の主強化繊維である天然繊維の周囲に適切に配置させ,強化繊維の持つ内力分担機構を変更させる手法を確立した.具体的には,使用した天然繊維である竹繊維と親和性の高い水分散系のポリ乳酸の中に微細フィブリルを分散させ,適切な温度条件のもとで加圧成形する事により,強化材として使用した竹繊維と同質のセルロース成分が竹繊維の破壊,すなわち脆性的なき裂発生を抑止するような安定性の高い材料系を実現した.また前述のミル加工の際の最適な加工条件についても検討し,薄い樹脂層の間にせん断応力の高い勾配を生じさせるために,微細フィブリル化セルロースの高分子材料の中での,基本的な分散性能(自己凝集サイズや速度)を把握した.その結果,微細フィブリル化セルロースを添加した際の分散性はギャップの狭間距離に依存し,ミルのせん断回転数の条件には依存しない事がわかった.具体的には,数μmの微細繊維を用いる本条件の場合には,狭間距離を5μmとする条件が適切である事がわかった.一方で分散加工を行わないと,数μmの微細繊維が数百μmのサイズにまで自己凝集する事がわかった.最後に異なる含有率を添加した際にも,この狭間条件が適切である事を示した.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2009

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] 摩砕した竹繊維のフィブリル化度の最適化によるPLA複合材料の機械的特性の改善2009

    • 著者名/発表者名
      田中千晶, 大窪和也, 藤井透
    • 雑誌名

      材料 58

      ページ: 368-373

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-scale hybrid biocomposite : Processing and mechanical characterization of bamboo fiber reinforced PLA with microfibrillated cellulose2009

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Okubo, Toru Fujii, Erik T.Thostenson
    • 雑誌名

      Composites : Part A 40

      ページ: 469-475

    • 査読あり
  • [学会発表] 竹繊維を用いた紙の低濃度フェノール樹脂の天下による強度改善2009

    • 著者名/発表者名
      若杉景祐, 大窪和也, 藤井透
    • 学会等名
      第19回日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(横浜市)
    • 年月日
      2009-12-08
  • [学会発表] Application of natural(Micro Fibrillated cellulose)to improve fatigue life of plain CFRP2009

    • 著者名/発表者名
      Tomoya YASHIRO, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 学会等名
      JISSE-11(11th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition, "Advanced Material Technology for Sustainable Development")
    • 発表場所
      東京ビックサイト(東京都)
    • 年月日
      2009-11-27
  • [学会発表] Effect of needle punching and PVA treatment on mechanical properties of stampable sheet processed with bamboo fiber mat2009

    • 著者名/発表者名
      Xiaochen Fu, Kazuya OKUBO, Toru FUJII
    • 学会等名
      Third Japan-China Joint Seminar on Green Composites
    • 発表場所
      Donghua University, shanghai
    • 年月日
      2009-10-07
  • [学会発表] 竹単繊維を用いて沙紙する紙の比剛性に及ぼす竹齢の影響2009

    • 著者名/発表者名
      大窪和也, 藤井透, 鈴木茂之
    • 学会等名
      日本機械学会2009年度年次大会
    • 発表場所
      岩手大学キャンパス(盛岡市)
    • 年月日
      2009-09-16
  • [学会発表] フィブリル化アラミド繊維により強化した圧縮化セルロースの機械的および熱特性2009

    • 著者名/発表者名
      若杉景祐, 大窪和也, 藤井透
    • 学会等名
      第58期日本材料学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学 城北地区キャンパス(松山市)
    • 年月日
      2009-05-24

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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