ポリブチレンコハク酸（PBS）/でんぷん/グリセロール複合シートにおける空果房（EFB）繊維補強の特性評価研究

Characterization Study of Empty Fruit Bunch (EFB) Fibers Reinforcement in Poly(Butylene) Succinate (PBS)/Starch/Glycerol Composite Sheet.

• Rafiqah S Ayu
• Abdan Khalina
• Ahmad Saffian Harmaen
• Khairul Zaman
• Tawakkal Isma
• Qiuyun Liu
• R A Ilyas
• Ching Hao Lee

抄録

本研究では、熱可塑性ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、タピオカデンプン、グリセロールおよび空果房繊維の混合物を、工業用押出機を用いた溶融配合法により調製した。一般に、デンプン／グリセロールの挿入は、より優れた強度性能を提供したが、すべての試験片に対して熱および吸水性が悪化した。繊維負荷が機械的，形態学的，熱的，物理的特性に及ぼす影響を重点的に研究した。繊維とマトリックスの間の低界面結合は、機械的性能が悪いことを明らかにした。しかし、より高い繊維負荷は、強度値を改善している。これは、SEM顕微鏡写真から確認されたように、繊維が良好な荷重伝達機構を調節するためである。20wt%の空果房（EFB）繊維強化材では，引張強さが6.0%，曲げ強さが12.2%増加した．熱分解初期の質量損失はわずかに増加したが，EFBの含有量にかかわらず分解温度の変化は軽微であった．複合材に含まれるリグニン成分が高い（天然繊維の体積が大きい）と，高温でチャーに変化する残留物が多くなった。この観察は、複合材の寸法完全性を間接的に証明するものである。しかし、予想通り、複合材中のEFB繊維含有量が高いと、吸湿分析および水分損失分析の両方で高い値が見られた。EFB中の水酸基は、水素結合を形成することで水分を吸収した。

In this study, a mixture of thermoplastic polybutylene succinate (PBS), tapioca starch, glycerol and empty fruit bunch fiber was prepared by a melt compounding method using an industrial extruder. Generally, insertion of starch/glycerol has provided better strength performance, but worse thermal and water uptake to all specimens. The effect of fiber loading on mechanical, morphological, thermal and physical properties was studied in focus. Low interfacial bonding between fiber and matrix revealed a poor mechanical performance. However, higher fiber loadings have improved the strength values. This is because fibers regulate good load transfer mechanisms, as confirmed from SEM micrographs. Tensile and flexural strengths have increased 6.0% and 12.2%, respectively, for 20 wt% empty fruit bunch (EFB) fiber reinforcements. There was a slightly higher mass loss for early stage thermal decomposition, whereas regardless of EFB contents, insignificant changes on decomposition temperature were recorded. A higher lignin constituent in the composite (for high natural fiber volume) resulted in a higher mass residue, which would turn into char at high temperature. This observation indirectly proves the dimensional integrity of the composite. However, as expected, with higher EFB fiber contents in the composite, higher values in both the moisture uptake and moisture loss analyses were found. The hydroxyl groups in the EFB absorbed water moisture through formation of hydrogen bonding.