パイナップルの葉の繊維廃棄物を3Dプリント用のフィラメントにリサイクルする方法

2022年10月22日、Antarctic Bearは、国際研究チームによる最新の研究で、パイナップルの葉繊維（PALF）がポリ乳酸（PLA）の強化に使用できることが示されたことを知りました。研究者らは、2種類のPALF（未処理およびアルカリ処理済み）をポリ乳酸と組み合わせてテストし、前者の方が延性が高く、後者の方が引張強度が優れていることを示しました。ただし、どちらも PLA 単独よりも改善されています。これは、植物廃棄物を使用した 3D プリントに大きな影響を与える可能性があります。

関連する研究結果は、「3D 印刷技術によって製造された未加工および処理済みのパイナップルの葉繊維/ポリ乳酸グリーン複合材料の包括的な特性評価」というタイトルで Polymer Composites に掲載されました。

論文リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pc.26906
熱可塑性ポリマーであるポリ乳酸 (PLA) は、3D プリントで最も広く使用されているプラスチックフィラメント材料です。部分的な生分解性、優れた熱安定性、容易な加工性により、多くの業界で人気のある選択肢となっています。したがって、その特性を改善するためのあらゆる方法が重要です。
△研究者たちは、パイナップルの廃棄物をポリ乳酸と組み合わせて、より強度が高く、なおかつ生分解性のあるフィラメントを作れるかどうかを研究している（画像提供：David Adam Kess、CC BY-SA 4.0、Wikimedia Commons経由）。
研究プロセス<br /> 研究者たちは、インドのマンシン博士、マレーシアのJSビノイ博士、シンガポールのユージン・ウォン准教授の科学者が率いる国際チームです。植物材料と 3D プリントの研究を始めるために、彼らは PALF のサンプルを 2 つ採取しました。 1 つは未処理で、もう 1 つは異なる重量パーセントのアルカリで処理されました。その後、PLA と組み合わせてテストし、FDM プロセスで押し出しました。このステップでは Ultimaker 3 を使用しました。製品の新機能を評価するために、彼らはいくつかのテストを実施しました。これらのテストには、赤外線分光法、不純物をチェックするための顕微鏡検査、熱安定性（温度によって品質がどのように変化するか）をチェックするための熱分析が含まれます。
△アルカリ処理PALF原料の製造工程の模式図△ PALF/PLA混合物の加工。 (A) PALF/PLA の均質ブレンドを実現するための準備手順、(B) PALF と PLA のブレンド未処理または加工されていない PALF の破断時の伸びは、アルカリ処理された PALF よりも高く、延性が優れていることを示唆していることがわかりました。しかし、3wt% アルカリ処理された PALF 補強材は、最大の引張特性と曲げ特性を示したため、最適な条件であると考えられました。どちらの強化材料も、PLA 単独の場合よりも優れた性能を発揮します。これは、植物廃棄物を実際に 3D プリントに使用して、材料の特性と機能性を改善できる可能性があることを示唆しています。
△ 複合部品を製造するための 3D プリントプロセスの概略図この実験は、一見抽象的で理論的なものに思えるかもしれませんが、実際には 3D プリントの将来に影響を与える可能性があります。業界では、製品の性能を向上させるために材料を最適化することと、持続可能性を向上させることという 2 つのことに絶えず取り組んでいます。生分解性の植物材料を使用して 3D プリント用のポリ乳酸を改良することが解決策となる可能性があります。特に、その材料がパイナップル繊維のように容易に入手でき、安価である場合はそうです。植物素材が3Dプリントに使われるのは今回が初めてではない。例えば、オーストリアの企業 Extruder は最近、GreenTec と Biofusion と呼ばれるバイオに配慮したシルクのシリーズを開発し、イタリアの企業 WASP は Dior と提携して環境に優しい素材を使用したコンビニエンスストアをオープンしました。

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