Flame Retardancy Mechanisms by Refining Fiber Structure in Cellulosic Materials

纤维素材料纤维结构细化的阻燃机理

• 批准号: 21K14387
• 负责人: 山崎 拓也
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14387/
• 关键词: 燃焼; セルロース; 難燃; 火災; 微細化; 繊維; 熱分解; 繊維構造; 難燃材

木質系材料中の繊維を機械的に微細化することにより，セルロース材料の難燃化が確認された．セルロース材料の燃え拡がりにおいて，難燃化の要因には微細化による材料の熱分解特性の変化と，繊維構造の違いによる熱・物質輸送の変化が考えられる．本研究では，セルロース材料の微細化による難燃化メカニズムを解明するため，微細化によってセルロースの熱分解特性がどのように変化するか，また，繊維構造の違いは燃焼特性にどのような変化をもたらすかに関して，それぞれ検討を行った．機械的な微細化がセルロースの熱分解に及ぼす影響を調査するため，熱重量分析と簡易的な熱分解装置を用いた熱分解ガスのガス分析を行った．熱重量分析より，微細化した試料は熱分解反応がより低温で進行する傾向が得られた．熱分解ガスのガス分析では，等温条件下で試料を熱分解させ，生成するガスをガスクロマトグラフィーにより代表的な熱分解ガス成分（CO，CO2，CH4，H2）とその濃度を計測した．ガス分析の結果より，微細化した試料では微細化前の試料と比較してCO2が2倍近く生成されていると予測された．繊維構造の違いが燃焼特性に及ぼす影響を検討するため，微細化せずに繊維構造の異なる試料を用いて，燃焼が可能な限界酸素濃度と燃え拡がり速度の計測を行った．繊維直径が1 - 20 μmの濾紙と和紙を繊維構造を有する試料，直径50 nm 以下のバクテリアセルロースは繊維構造の無い試料とした．繊維構造の無い試料の限界酸素濃度は，繊維構造を有する試料と比較して，有意に高い傾向が示された．また，酸素濃度を変化させ，酸素濃度と燃え拡がり速度の関係性を実験的に調査した結果，繊維構造の無い試料の燃え拡がり速度は酸素濃度に依らず10％ほど低い値を示した．繊維構造の有無で限界酸素濃度や燃え拡がり速度が変化することから，繊維構造が火炎基部付近の輸送現象に影響を及ぼすと考えられる．

Confirmation of the miniaturization of dimensional machinery in wood-based materials and the confirmation of flame retardancy of silica materials. The main reason for the flame retardancy is the use of micronized materials. Thermal decomposition characteristics have been changed, and the dimensional structure has been changed. Thermal and material transport have been changed. In this study, the thermal decomposition characteristics of micronized materials and flame retardant materials were explained.どのように変化するか, また, 繊dimensional structure のviolation いは火焼characteristics にどのような変化をもたらすかに关して, それぞれ検question を行った. Mechanical miniaturization, thermal decomposition and thermal decomposition investigation, thermogravimetric analysis and simple thermal decomposition device, thermal decomposition analysis, and thermal decomposition analysis. Thermogravimetric analysis is carried out, and the sample is refined and the thermal decomposition reaction is carried out at low temperature. The tendency is to obtain the result. Thermal decomposition of ガスのガスでは, the sample is thermally decomposed under isothermal conditions, and the するガスをガスクロマトグラThermal decomposition components (CO, CO2, CH4, H2) and concentration of フィーにより represented by フィーにより are measured. The result of the analysis is the result of the micronization. The sample before micronization is compared. The CO2 is 2 times closer to the generated one. The sample is pre-tested. The characteristics of the one-dimensional structure are violated and the influence of the characteristics of the one-dimensional structure is reduced, and the one-dimensional structure is refined. Different test materials are used, and the possible limit acid concentration and speed of burning are measured. Filter paper with a 1-dimensional diameter of 1 - 20 μm and Japanese paper with a 1-dimensional structure are used. Samples with a 1-dimensional structure and a diameter of less than 50 nm are available. The limit acid concentration of the sample without the 1-dimensional structure is the same, the sample with the 1-dimensional structure is compared, and the tendency of the intentional high and high values ​​is shown. The results of the investigation on the relationship between the acid concentration and the burning speed of the acid concentration and the speed of the test , The dimensional structure of the sample has no burning speed, the acid concentration is 10%, and the low temperature is low. The 1-dimensional structure has or does not have a limit on the concentration of acid and the speed of combustion.

项目成果

セルロース材料の繊維構造と燃焼限界の関係性の検討

纤维素材料纤维结构与燃烧极限关系的检验

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊藤恵理;仲野健一;関口春子;川瀬博;福谷陽;Yo Fukutani;Yo Fukutani;大邑潤三;大邑潤三・加納靖之;大邑潤三;大邑潤三・濱野未来・橋本雄太・加納靖之;Yasuyuki Kano・Junzo Ohmura・Kiyomi Iwahashi;漆原惇・加納靖之・大邑潤三;芦田優治，山崎拓也，松岡常吉，中村祐二
• 通讯作者: 芦田優治，山崎拓也，松岡常吉，中村祐二

機械的な微細化がセルロース材料の熱分解生成ガスに及ぼす影響

机械精炼对纤维素材料热解气体的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuming Dong;Xiaolu Jia;Daichi Yanagisawa and Katsuhiro Nishinari;中島将太，手島麟太郎，山崎拓也，松岡常吉，中村祐二
• 通讯作者: 中島将太，手島麟太郎，山崎拓也，松岡常吉，中村祐二

セルロース材料の密度が着火特性に及ぼす影響に関する実験的検討

纤维素材料密度对点火特性影响的实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuming Dong;Xiaolu Jia;Daichi Yanagisawa and Katsuhiro Nishinari;中島将太，手島麟太郎，山崎拓也，松岡常吉，中村祐二;國友克己，山崎 拓也，松岡 常吉，中村祐二
• 通讯作者: 國友克己，山崎 拓也，松岡 常吉，中村祐二