高性能・高機能バイオマス・
プラスチックコンポジット

プラスチックの中に、いろんな固体粉末(フィラーといいます)を添加して、材料としての強度や剛性を高めてやる方法があります。このように、プラスチックの中に、プラスチックとは違う固体成分を混ぜて作製したものをコンポジットと言います。このフィラーとして、いろんなバイオマス成分、たとえば、植物繊維や木粉、もみ殻などを利用した時、作製されたコンポジットをバイオマス・プラスチックコンポジットと言います。 植物繊維がとても強度が大きい時、得られたコンポジットは繊維強化プラスチックとも言われます。つまり、高性能バイオマス・プラスチックコンポジットですね。フィラーが特別な機能を持っていて、それがプラスチックに混ぜ合わせたとき、プラスチックにその新しい機能を付与することもできます。 たとえば、帯電防止性、ガス選択透過性、電磁波シールド性、寸法安定性などなど。つまり、高機能バイオマス・プラスチックコンポジットですね。





過熱水蒸気による
竹短繊維粉末の作成

竹には、竹繊維という構造体があります。その正体は、維管束とそれを取り囲む維管束鞘です。竹の組織構造はよく鉄筋コンクリートにたとえられます。鉄筋部分が竹の維管束構造であり、コンクリート部分が柔細胞といわれる組織です。そして、何本かの鉄筋を結わえているワイヤ部分がヘミセルロース成分です。維管束鞘というのは、一次元に伸長したセルロース繊維ミクロフィブリルが集合したもので、ヘミセルロースとリグニン成分が取り囲む堅牢な構造を取っているんです。この竹の維管束鞘を、繊維として、あるいは、ウィスカーとして有効利用するには、集合して束になったもの同士を接着しているヘミセルロース成分を分解してばらばらにしてやることが必要なんです。接着剤であるヘミセルロース成分を分解してとり除くことを目的に、常圧の過熱水蒸気(Super-Heated Steam: SHS)を使います。このSHS処理によりヘミセルロース成分を優先分解することで、竹の組織構造を容易に破砕/粉砕することができるようなります。そうすることで、結晶性セルロース繊維を主成分とする維管束鞘部分、つまり竹短繊維が取り出せるようになるんです。

衝撃粉末と分級による
さまざまの竹微粉末の作製

いくつものピン(衝撃柱)が取り付けられたローターが高速回転することで、原料に強い衝撃力を与えて微粉砕する方式が衝撃粉砕です。ローターが回転によって気流を発生させるため、粉砕物の温度上昇を抑えることができます。回転するローターの外縁にスクリーンを置いて、スクリーンの目開きを変えたり、ローターの回転速度を変えることで粉砕品の粒度分布を調節することができます。竹微粉末の中には、ウィスカーという言われる針のような短繊維がたくさん入っていますが、これらのウィスカーもスクリーンの目開きを変えることで、異なるサイズ(長さや太さ)のものに分級することができます。





帯電防止

物質が静電気を帯びる現象で、導電性の低い物質が帯電すると静電気が生じやすい。静電気は、ほこりの吸着や繊維製品などの傷み、プラスチックフィルムの巻き取り障害、また放電による電子機器の破損、火災や爆発の危険など、さまざまな悪影響があるので、積極的にこれを除去する必要があります。帯電しても、すぐに放電すれば静電気とはなりません。帯電を防ぐために用いられるのが帯電防止剤です。具体的には、導電性を付与してあげればよいので、表面の導電化としては、たとえば、界面活性剤の添加や導電性塗料の塗布、メッキなどの方法があります。界面活性剤の添加は疎水性物質の表面で、親水性基を外にして並ぶため、親水性基が水を吸着することにより導電性を高めます。内部の導電化としては、金属物質やカーボンブラックなどのブレンド、導電性ポリマーの使用などがあります。





難燃性賦与

耐燃性の評価については、JIS、ASTMなどがありますが、特にUL規格が重視されています。UL規格とはアメリカの Underwriters Laboratories 社が定め、同社によって評価される規格です。一般的にはUL-94にて規定される試験片に炎を当て燃焼時間と滴下物の有無を確認する試験法を用い、遅燃性物質は「HB」、自己消火性物質は程度により「V-2」「V-1」「V-0」「5VA」「5VB」という区分のいずれかに分類されます。 もう一つ、プラスチックの難燃性を見る指標として代表的なものに、JISの酸素指数(OI)があります。この酸素指数とは、プラスチックに火をつけた状態で、その燃焼が持続するのに必要な最低酸素濃度をパーセンテージで示した指標です。一般的な空気の組成が酸素指数OIで見ると、20となるため、これを境目にこれよりも小さいものは可燃性でよく燃えるという見方ができます。





寸法安定性

トレーサビリティー

地産地消