PBF方式3Dプリンター用CNF強化PA6の特性について

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  • 井上 亮太
    日本製紙株式会社 研究開発本部 富士革新素材研究所
  • 伊達 隆
    日本製紙株式会社 研究開発本部 富士革新素材研究所

書誌事項

タイトル別名
  • PBF ホウシキ 3Dプリンターヨウ CNF キョウカ PA6 ノ トクセイ ニ ツイテ

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抄録

セルロースは，木材，草，農業残渣などの非可食バイオマス源から入手でき，最も豊富かつ，安価で再生可能な，環境に優しいバイオベースのポリマーである。国内外の豊富にある森林から容易に調達でき，2050年カーボンニュートラル社会の実現に向けたキーとなる素材である。このセルロースは，樹脂に含有するとその強度を向上させるという効果を持ち，ガラス繊維，炭素繊維や無機填料に代わる樹脂の強化材として注目されている。我々は，新たにこのセルロースナノファイバー（CNF）を，3Dプリンター用樹脂の強度向上に適用した。3D造形の方式として粉末床溶融結合式（PBF式）を選択し，当社実証設備にて製造したCNF複合樹脂をPBF式3Dプリンターによって造形することで，軽量で高強度の造形物が出来ることを確認し，CNFが3Dプリンターに適用できる可能性を見出した。<br>検討では，変性パルプとナイロン6（PA6）を混練して得られたペレットを凍結粉砕することにより，CNF配合量が5.0 wt％のCNF強化PA6複合樹脂（CNF5％/PA6）粉末を調製した。得られたCNF5％/PA6粉末をPBF式3Dプリンターで試験片に造形し，機械的特性を評価した。その結果，CNF5％/PA6試験片の引張特性，曲げ特性は，20％ガラスビーズ強化PA6複合樹脂（GB20％/PA6）と同等以上であった。また，GB20％/PA6よりも約10％軽量であった。このように，GBと比較してCNFが低添加量にもかかわらず大きな強度向上効果を示した理由について，光学顕微鏡，TEM観察による造形物の内部構造の違いやCNFと樹脂の相互作用から，そのメカニズムを類推した。<br>以上，我々はCNF5％/PA6をPBF式3Dプリンター用材料として大いに期待しており，本材料の実用化に向けた検討を更に進めていく。

収録刊行物

  • 紙パ技協誌

    紙パ技協誌 78 (3), 231-235, 2024

    紙パルプ技術協会

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