結論 - ケナフ繊維/ポリスチレン複合材料の工業的製造技術に関する研究

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形加工性の向上には，マトリックスの種類に関係なく流動性の向上が見られた成形加工性改質剤 L が効果的だと結論できる．

動的粘弾性の結果では，CA による KF/PS 複合材料の界面において PS 鎖を KF に拘束させる効果に対しては，改質剤は影響を及ぼさないことが明らかになった．改質剤は KF 表面近傍には存在せず，

マトリックス PS 中に分散しているものと思われる．このために，

弾性率が低い改質剤 L，S，C はマトリックス PS に対して可塑剤として機能するものと考えられる．その結果，複合材料の引張破断応力は改質剤の添加により若干低下するが，マトリックスの脆性を改善し，引張破断ひずみの増加およびシャルピー衝撃値の増加に対して効果を表す場合があることが明らかになった．

3 章で見出した改質剤を併用することにより，ケナフ繊維/ポリスチレン複合材料の射出成形によって大型製品を製造することが可能となった．

また，二色成形により，ボス部の強度および吸湿による問題を解決することが可能となった．

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付録 A 複合材料の重量・寸法の吸湿に伴う経時変化に及ぼす改質剤の影響

樹脂改質剤を添加したケナフ繊維/ポリスチレン複合材料の重量・寸法の経時的変化について，射出成形したJIS K7162ダンベルを用いて二つの条件で調査した．一つは80℃69時間乾燥後に環境をコントロールしていない室内に放置し，もう一つは最初から環境をコントロールしていない室内に放置すした．重量測定では最低単位が0.001gのデジタル天秤を，長さ・幅・厚さの測定では最小目盛が0.01mmのデジタルノギスを使用した．初期重量は10g，初期長さは140mm，初期幅は20mm，初期厚さは4mmである．

二つ放置条件におけるダンベルの重量，長さ，幅及び厚さの変化率をFig.A.1-Fig.A.4に示す．(備考:最初から室内放置:試料名の後に「-R」をつけた．80℃69時間乾燥後室内放置:試料名の後に

「-80」をつけた．)

初期乾燥80℃69時間の影響，長さを除き，8761時間後の重量，

幅，厚さの変化率の6種の平均値及び個々の変化率はほぼ等しくなった．長さについては初期乾燥を行ったものは0.1%程度小さくなっている.ケナフ複合材料が非常に吸湿しやすいので，初期乾燥を吸水率のレベルをほぼ0%近くに一定化することを意図していたが，

一定量の収縮が起こってしまうことが明確になった．従って，初期の状態を一定にしたい場合は，70℃以下で乾燥を行うことが望

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ましいと考える．このような現象は強制的な吸湿をさせた場合にも厚さ方向で逆の現象が観察されている．

1年間の変化程度では，①初期乾燥の有無により，乾燥69時間と室内放置69時間では変化率差が重量で0.75%，長さで0.13%，幅で 0.16%，厚さで0.18%あったものが，以降その差が徐々になくなった．また，最初から室内放置したものは上昇していた吸水率が1413 時間で低下するとともに寸法も下がった．この時点は相対的に湿度が低い季節であり，それ以前に一度吸湿が飽和した後，室内の湿度がさらに低くなったために吸収した水分を吐き出したと考えられる．②他方，初期乾燥したものは5781時間時点まで水分の吸湿スピートは上がったり，下がったりしているものの変化率は上昇を続け，飽和した現象はなかった．③(①，②)から考えるとこの複合材料は乾燥なしを基準でその重量を見ると，1年間で最低が 1413時間時点の変化率0.09%に初期乾燥で下がった分0.74%をプラスした0.83%+α(乾燥しても抜けきれない水分量)が1年を通した最低水分量と考えられる．最高は5781時間の1.91%(1.17%+0.74%)+

αとなり，1年間の最大と最低の差(変動幅)は1.08%ということになる．④一回目の測定ではKF(30%)の年間の吸湿量は最大2.3%程度，

最低1.1%，変動幅1.1%という結果を予想している．今回の結果は変動幅とほぼ等しくなっている．しかしながら，最大は0.4%程度低く,最低も0.3%程度低くなっている．但し，乾燥しても飛んでいない水分量が0.1%程度あると思われるので，この+α分を考慮する

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と最大は0.3%程度，最低は0.2%程度となり差は縮小する．さらに今回の測定では温度，湿度が高いと思われる時期にきめ細かく測定されていないので，最大はさらに小さくなり，ほぼ似たような数字になるものと思われる．⑤以上をまとめると，KF(30%)は室内放置の場合，重量の最大吸水率は一回目の方を取って2.3%程度，

最小値は今回の結果を取り1.0%程度，変動幅は1.3%位と考えられる．⑥上記①-⑤のプロセスで考え，室内放置の場合(初期値からのシフト量は除く)一回目で測定した長さの最大吸水率は0.15%，

最小吸水率は0.01%，変動幅は0.14%である．一回目で測定した幅の最大吸水率は0.35%，最小吸水率は0.05%，変動幅は0.30%である．

一回目で測定した厚さの最大吸水率は0.50%，最小吸水率は0.10%，

変動幅は0.40%である．今回では長さの最大，最小吸水率，変動幅は0.14%，0.02%，0.13%．幅の最大，最小吸水率，変動幅は0.21%，

0.03%，0.18%．厚さの最大，最小吸水率，変動幅は0.50%，0.02%，

0.48%である．一回目の測定値とほぼ一致する．

成形直後の水分率は0%である可能性が高いと考えられるので，

ケナフ複合材料成形品は成形直後から吸湿して重量，寸法が変化していくと考えられる．水分の吸収が大気環境に順応して変化している状態は⑤，⑥のような状態であると思われ，成形直後は80℃

69時間乾燥した状態であると想定し，成形直後からの変化を考えると下表のように推定できるのではないと思われる．また，長さ

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を300mmと仮定した場合の変化は0.54mm程度になるものと推定される．

上記(f)からの最大値

乾燥後の変化率

乾燥の永久収縮(補正)

推定変化率

300mm 換算長さ 0.15% -0.12% 0.09% 0.18% 0.54mm 幅 0.35% -0.19% 0% 0.54% - 厚さ 0.50% -0.17% 0% 0.67% -

メタブレンの添加によって若干の差が認められる傾向はあるもの，ケナフを配合することにより起こる変化に比べれば無視できると考えられる．

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Fig.A.1 The changes in weight of the injection-molded composites in two conditions．

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Fig.A.2 The changes in length of the injection-molded composites in two conditions．

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Fig.A.3 The changes in width of the injection-molded composites in two conditions．

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Fig.A.4 The changes in thickness of the injection-molded composites in two conditions．

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結論

付録 A 複合材料の重量・寸法の吸湿に伴う経時変 化に及ぼす改質剤の影響

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