JP2005067064A - 植物繊維を用いた繊維強化プラスチック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 細胞壁2と細胞内腔3とから構成されるリグノセルロース繊維を用いた繊維強化プラスチックにおいて、細胞壁2が、例えば叩解処理により変形されて、中空部である細胞内腔が消失したリグノセルロース繊維が、強化材とされていることを特徴とする。このリグノセルロース繊維の細胞壁2を構成するセルロースミクロフィブリルの一部が、ひげ状の繊維6として細胞壁2の表面から飛び出していることが好ましい。
【選択図】 図6
Description
ケナフ茎部の外皮部分である靱皮部をアルカリ蒸解することにより、平均長さが2.1mmの単繊維を得た。得られたケナフ単繊維をJISP8220 (パルプ−離解方法)で規定される標準離解機に投入し、単繊維懸濁液の濃度が1.5%となるように水を添加した。回転指数1200回までケナフ単繊維懸濁液を撹拌した。撹拌した単繊維溶液の濃度が10%となるまで水分を搾取し、PFIミルによる叩解処理を行った。回転数は5000回とした。細胞内腔が消失するまで叩解処理を施したケナフ単繊維を、再び水中に分散した後、シートマシンに流し入れて水を抜き、平面状に成型し、乾燥して単繊維シートを作成した。この単繊維シートを液体の不飽和ポリエステル樹脂コンパウンド(松下電工株式会社製SD−4200)に浸透させたものを10枚積層して、板状の成形材とした。さらに、この板状成形材を40℃の条件下で7時間養生させた後、表面温度が135℃の熱板プレスで4分間、圧縮成形し、縦横300mm、厚さ5mmの形状を有する繊維強化プラスチックを得た。この繊維強化プラスチックの基本物性を測定した結果、比重は1.55で、ケナフ繊維の質量比率は25%であった。
(実施例2)
実施例1と同様にして平均長さが2.1mmのケナフ単繊維を得た。実施例1と同様に、得られたケナフ単繊維を標準離解機により撹拌処理した。撹拌したパルプの濃度が10%となるまで水分を搾取し、PFIミルによる叩解処理を行った。回転数は80000回とした。実施例1と同様に叩解処理を施したケナフ単繊維から単繊維シートを作成した。この単繊維シートを実施例1と同様にして、液体の不飽和ポリエステル樹脂コンパウンドに含浸させたものを10枚積層して、板状の成形材とした。さらに、実施例1と同様の養生・加熱成形を行い、実施例1と同一形状の繊維強化プラスチックに成形した。この繊維強化プラスチックの基本物性を測定した結果、比重は1.60で、ケナフ繊維の質量比率は25%であった。また、光学顕微鏡による観察の結果、PFIミルによる叩解処理の回転数を実施例1の時よりも上げ、叩解処理の条件を厳しくしたため、叩解処理後の繊維では、繊維本体からひげ状のセルロースミクロフィブリルが多数飛び出ていることが確認された。これは実施例1の条件で叩解処理を行った繊維からは観察されない現象であった。
(実施例3)
ケナフ茎部の外皮部分である靱皮から得られたケナフ繊維束を切断及び解繊することにより、繊維束の平均長さが50mmのケナフ繊維束を得た。この繊維束を実施例1と同様に、標準離解機により撹拌後、繊維束溶液の濃度が10%となるまで水分を搾取した。その後、PFIミルによる叩解処理に供した。回転数は80000回とした。また、実施例1と同様に、叩解処理したケナフ繊維束から繊維束シートを作成した。この繊維束シートを実施例1と同様にして、液体の不飽和ポリエステル樹脂コンパウンドに含浸させたものを10枚積層して、板状の成形材とした。さらに、実施例1と同様に養生・加熱成形を行い、同一形状の繊維強化プラスチックに成形した。この繊維強化プラスチックの基本物性を測定した結果、比重は1.55で、ケナフ繊維の質量比率は25%であった。
(実施例4)
実施例3と同様にして、平均長さが50mmのケナフ繊維束を得た。繊維束を構成する単繊維間の凝集力を緩めるために、ケナフ繊維束を高温、高圧下で水酸化ナトリウム、硫化ナトリウム混液により処理した。処理後のケナフ繊維束を実施例1と同様に標準離解機により撹拌処理した。撹拌した繊維束溶液の濃度が10%となるまで水を搾取し、PFIミルによる叩解処理を行った。回転数は80000回とした。また、実施例1と同様に叩解処理を施したケナフ繊維束から繊維束シートを作成した。この繊維束シートを実施例1と同様にして、液体の不飽和ポリエステル樹脂コンパウンドに含浸させたものを10枚積層して、板状の成形材とした。さらに、実施例1と同様の養生・加熱成形を行い、実施例1と同一形状の繊維強化プラスチックに成形した。この繊維強化プラスチックの基本物性を測定した結果、比重は1.60で、ケナフ繊維の質量比率は25%であった。
(実施例5)
実施例3と同様にして、繊維束の平均長さが50mmのケナフ繊維を得た。繊維束を構成する単繊維同士の凝集力を緩めるために、シュウ酸アンモニウム、水酸化ナトリウムによる処理を行った。はじめにケナフ繊維束をシュウ酸アンモニウムの希薄溶液に浸漬し、高温下で処理を行った。処理後の繊維を水洗後、ケナフ繊維束を水酸化ナトリウムの希薄溶液に浸漬し、高温下で処理を行った。水酸化ナトリウム処理後の繊維束を実施例1と同様に、標準離解機による撹拌処理に供した。実施例3と同様にして、撹拌した繊維束溶液の濃度が10%となるまで水を搾取し、PFIミルによる叩解処理を行った。回転数は80000回とした。実施例3と同様に叩解処理を施したケナフ繊維束から繊維束シートを作成した。この繊維束シートを実施例1と同様にして、液体の不飽和ポリエステル樹脂コンパウンドに含浸させたものを10枚積層して、板状の成形材とした。さらに、実施例1と同様の養生・加熱成形を行い、実施例1と同一形状の繊維強化プラスチックに成形した。この繊維強化プラスチックの基本物性を測定した結果、比重は1.60で、ケナフ繊維の質量比率は25%であった。
(比較例1)
実施例1と同様にして平均長さが2.1mmのケナフ単繊維を得た。実施例1と同様にしてケナフ単繊維から単繊維シートを作成した。この単繊維シートを実施例1と同様にして液体の不飽和ポリエステル樹脂コンパウンドに含浸させたものを10枚積層して、板状の成形材とした。さらに、実施例1と同様の養生・加熱成形をして同一形状の繊維強化プラスチックに成形した。この繊維強化プラスチックの基本物性を測定した結果、比重は1.50で、ケナフ繊維の質量比率は25%であった。
(比較例2)
実施例3と同様にして繊維束の平均長さが50mmのケナフ繊維束を得た。これを繊維方向が無配向となるようにシート状に配置し、ケナフ繊維束のシートを得た。このケナフ繊維束シートを実施例1と同様にして液体の不飽和ポリエステル樹脂コンパウンドに含浸させたものを10枚積層して、板状の成形材とした。さらに、実施例1と同様に養生・加熱成形を行い、同一形状の繊維強化プラスチックに成形した。この繊維強化プラスチックの基本物性を測定した結果、比重は1.50で、ケナフ繊維の質量比率は25%であった。
(特性評価)
前記の実施例1〜4および比較例1〜2で得られた板状繊維強化プラスチックの曲げ強さおよび曲げ弾性率をJIS K7055 の3点曲げ試験に準拠して行った。3点曲げ試験のスパンは80mmとした。またアイゾット衝撃試験値の計測を行った。
ここで、
Pb:破壊荷重(N)
L:スパン(mm)
b:試験片の幅(mm)
h:試験片の高さ(mm)
曲げ弾性率=L3/4bh2×(P /δ)(MPa)
ここで、P/δ:荷重−たわみ曲線の直線部の傾斜
L:スパン(mm)
b:試験片の幅(mm)
h:試験片の高さ(mm)
以上の計測結果を実施例および比較例について、まとめたものを表1に示す。
ここで、E=W×R×(cosβ−cosα)−L
W:ハンマーの重さ(N)
R:ハンマーの重心までの距離(m)
α:ハンマーの持上げ角
β:試験後のハンマーの振り上がり角
L:エネルギー損失(ハンマー空振り時)
b:試験片の幅(mm)
h:試験片の厚さ(mm)
以上の計測結果を実施例及び比較例について、まとめたものを表2に示す。
2. 細胞壁
3. 細胞内腔
4. プラスチック
5. 空隙(材料中の欠陥)
6. リグノセルロース繊維の細胞壁から飛び出したセルロースミクロフィブリル
7. 繊維束の形態を有するリグノセルロース繊維
8. 単繊維同士のの結合が緩んだリグノセルロース繊維束
Claims (5)
- 細胞壁と細胞内腔とから構成されるリグノセルロース繊維を用いた繊維強化プラスチックにおいて、細胞壁が変形されて、中空部である細胞内腔が消失したリグノセルロース繊維が強化材とされていることを特徴とする繊維強化プラスチック。
- 前記リグノセルロース繊維の細胞壁を構成するセルロースミクロフィブリルの一部が、ひげ状の繊維として細胞壁表面から飛び出している請求項1記載の繊維強化プラスチック。
- 細胞壁と細胞内腔とから構成されるリグノセルロース繊維を叩解処理し、細胞壁が変形されて、中空部である細胞内腔が消失したリグノセルロース繊維を得、前記リグノセルロース繊維をプラスチックの強化材とすることを特徴とする繊維強化プラスチックの製造方法。
- リグノセルロース繊維で構成された繊維束のリグノセルロース繊維同士の結合強度を緩和させる処理を行い、その後、前記の叩解処理を行う請求項3記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
- リグノセルロース繊維同士の結合強度を緩和させる処理が、シュウ酸アンモニウム、水酸化ナトリウム、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩のいずれかを用いた処理である請求項4記載の繊維強化プラスチックの製造方法。
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