セルロースナノファイバーの実用化技術

商品説明

セルロースナノファイバ実用化に必要な技術、市場・用途展望、国際標準化を第一線の専門家が解説。

発刊にあたって

小倉 孝太　/　(株)スギノマシン
近藤 哲男　/　九州大学
田島 健次　/　北海道大学
小瀬 亮太　/　東京農工大
山本 顕弘　/　モリマシナリー(株)
阿部 賢太郎　/　京都大学
森川 豊　/　あいち産業科学技術総合センター
伊藤 雅子　/　あいち産業科学技術総合センター
内田 哲也　/　岡山大学
荒木 潤　/　信州大学
榊原 圭太　/　京都大学
辻井 敬亘　/　京都大学
熊谷 明夫　/　産業技術総合研究所
岩本 伸一朗　/　産業技術総合研究所
遠藤 貴士　/　産業技術総合研究所
仙波 健　/　(地独)京都市産業技術研究所
上坂 貴宏　/　(地独)京都市産業技術研究所
濱田 健一　/　DIC(株)
矢野 浩之　/　京都大学
中坪 文明　/　京都大学
神野 和人　/　第一工業製薬(株)
吉岡 まり子　/　京都大学
石黒 亮　/　(株)日本製鋼所
中村 諭　/　(株)日本製鋼所
伊達 隆　/　日本製紙(株)
長谷 朝博　/　兵庫県立工業技術センター
松村 晴雄　/　(株)旭リサーチセンター
小野 晃　/　産業技術総合研究所

内容紹介

第1章　セルロースナノファイバーの製造技術
第1節　ウォータージェット法によるナノセルロース製造プラント
はじめに
1.　ウォータージェット法を応用したCNF の製造
2.　ウォータージェット法で製造したCNF の特徴
2.1　外観
2.2　レオロジー特性
2.3　結晶化度および重合度
3.　化学処理後の機械解繊処理
4.　ウォータージェット法によるCNF 製造プラントとCNF 販売
おわりに

第2節　水中対向衝突(ACC)型ナノセルロースの構造と機能
はじめに
1.　ACC 法とは?
2.　「セルロースに優しいナノ化」としてのACC 法
3.　高圧水流衝突微細化法に依存して製造されるナノセルロースが異なる性質をもつ―ACCナノセルロースのウォータージェット法で得られるナノセルロースとの違いを中心に―
3.1　キャストフィルムの引張強度
3.2　キャストフィルムの対水接触角
4.　両親媒性を示すACC-ナノセルロース
4.1　疎水性樹脂表面コーティング剤としてのACC-ナノセルロース
4.2　Pickeringエマルション形成ならびにその安定性の溶媒依存性
おわりに

第3節　酢酸菌によるナノフィブリル化バクテリアセルロース(NFBC)の大量生産
はじめに
1.　バクテリアセルロース(BC)
2.　酢酸菌におけるセルロース合成
3.　ターミナルコンプレックス(TC)に含まれる各サブユニットの機能
4.　廃グリセリンを原料としてBC を合成可能な菌のスクリーニング
5.　バクテリセルロースのナノフィブリル化
6.　NFBC の大量生産
おわりに

第4節　木質バイオマスからのセルロースナノファイバー製造
はじめに
1.　木材の粉砕について
1.1　木材を粉砕する
1.2　木材を微粉砕(ナノ化)する
2.　効率良い微粉砕装置の開発
3.　リグノセルロースナノファイバー
3.2　観察結果
3.3　各種分析結果
3.3.1　成分分析
3.3.2　粘度
3.3.3　結晶化度
3.3.4　比表面積
4.　プラスチックとの複合化
おわりに

第5節　乾燥パルプのアルカリ解繊とその再生
はじめに
1.　セルロースナノファイバー製造における乾燥の影響
2.　乾燥パルプのアルカリ解繊
3.　ゲル化を利用したセルロースナノファイバーの成形加工
おわりに

第2章　セルロースナノファイバーの表面処理・修飾
第1節　湿式粉砕によるセルロースナノファイバーの加工および表面処理などの応用
はじめに
1.　湿式粉砕装置によるCNF の作成
1.1　湿式粉砕でのCNF 作成について
1.2　湿式粉砕装置の特徴
1.3　水を分散溶媒に用いたCNF 加工および加熱の効果
2.　セルロースの表面処理
2.1　撥水化
2.2　表面処理(表面電位変化)
3.　セルロース膜
3.1　CNF 透明膜の加工
3.2　分散溶媒による膜の撥水化
おわりに

第2節　高分子結晶によるセルロースナノファイバーの被覆と複合体への応用
はじめに
1.　PVA 結晶で被覆したCeNF(CeNF/PVA NCF)
1.1　作製法と得られた試料の特徴
1.2　CeNF/PVA NCF をフィラーとして利用した複合体フィルムの作製と物性評価
2.　種々の高分子結晶を用いたCeNF の表面改質
2.1　エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)結晶によるCeNF の被覆
2.2　 CeNF/PVA NCF のホルマール化
2.3　積層マットを利用した表面ぬれ性比較
おわりに

第3章　セルロースナノファイバーの樹脂との複合技術
第1節　セルロースの表面修飾による分散安定化とナノコンポジット材料の創製
はじめに
1.　セルロース/キチンナノウィスカーとは
2.　コロイド分散系のメカニズム
2.1　静電安定化
2.2　立体安定化
3.　セルロースおよびキチンナノウィスカーの荷電基導入・制御による静電安定化
4.　セルロースおよびキチンナノウィスカーの立体安定化
5.　ナノウィスカーをフィラーとして用いた複合材料(ナノコンポジット)
おわりに

第2節　高分子分散剤によるCNF複合材料の高性能化
はじめに
1.　高分子分散剤によるCNFの分散効果
2.　高分子分散剤によるCNF/樹脂界面の補強効果
3.　ナノ解繊・ナノ分散同時プロセスによる実用化検討
おわりに

第3節　リグノセルロースナノファイバーの製造と複合材料
はじめに
1.　リグノセルロースナノファイバー製造技術
1.1　木質組織の構造とリグノセルロースナノファイバー
1.2　水熱・メカノケミカル処理によるリグノセルロースナノファイバー製造機構
1.3　リグノセルロースナノファイバーの構造的特徴
2.　リグノセルロースナノファイバーの樹脂複合化技術
2.1　凍結乾燥法
2.2　マスターバッチ法
2.3　固相せん断法
おわりに

第4節　変性セルロースナノファイバー強化エンジニアリングプラスチック
1.　木粉からセルロースナノファイバーへ
2.　セルロースとプラスチックの複合化における課題
3.　セルロースの化学変性
4.　セルロースと熱可塑性プラスチックの複合化手法
5.　変性CNF 強化エンプラの特性
5.1　変性CNF 強化ポリアミド6
5.2　変性CNF 強化ポリアセタール
5.3　CNF 強化ポリブチレンテレフタレート
6.　まとめ
6.1　同時複合解繊
6.2　変性CNF 強化エンプラの特性発現

第5節　染色セルロースナノファイバーによる熱可塑性樹脂複合材料の作製
はじめに
1.　CNF の染色
2.　染色CNF/熱可塑性樹脂複合材料の作製
3.　染色CNF/熱可塑性樹脂複合材料(モノトーン)の作製
まとめ

第6節　変性セルロースナノファイバー強化エポキシ樹脂
はじめに
1.　CNF の調製
2.　変性CNF の調製
2.1　CNF のエステル化
2.2　エステル化変性CNF のアジド化
2.3　アジド化変性CNF のアミノ化
2.3.1　クリック反応(Huisgen 環化付加反応)によるアミノ化
2.3.2　トリフェニルホスフィンによる還元反応を用いたアミノ化
2.3.3　エステル化試薬の異なるアミノ化変性CNF の作製
3.　変性CNF 複合成形品の作製
3.1　トランスファー成形による変性CNF 複合成形品の作製
3.2　シート積層成形による変性CNF 複合成形品の作製
4.　広角X 線回折による変性CNF の結晶化度測定
5.　変性CNF 複合成形品の物性評価
おわりに

第4章　セルロースナノファイバーの製品利用
第1節　セルロースシングルナノファイバーの増粘・ゲル化剤への応用
はじめに
1.　セルロース由来の増粘・ゲル化剤
2.　レオクリスタの粘性挙動
2.1　濃度と粘度の関係
2.2　せん断速度と粘度の関係
2.3　濃度と降伏値の関係
3.　レオクリスタの応用特性
3.1　スプレー可能なゲル
3.2　曳糸性,塗布感
3.3　乳化安定性
3.4　分散安定性
おわりに

第2節　セルロースナノファイバー/超高分子量ポリエチレン複合材料を用いたリチウムイオン電池用セパレータ製造プロセスの開発
はじめに
1.　セルロースの微細化・ナノファイバー化
2.　セルロースの化学修飾と微細化・ナノファイバー化
2.1　セルロースの化学修飾と微細化・ナノファイバー化の方法
2.2　セルロースの化学修飾と微細化・ナノファイバー化の検討結果
3.　従来法に代わるCeNF 複合セパレータ製造方法
4.　連続セルロース化学修飾装置の開発
4.1　化学修飾処理工程の連続化の検討
4.2　化学修飾度の評価方法
4.3　化学修飾度の評価結果
5.　CeNF 複合セパレータの連続製造
5.1　CeNF 複合セパレータ製造装置概要
5.2　使用原料及びセパレータサンプル製造条件
5.3　CeNF 複合セパレータの評価方法
5.4　CeNF 複合セパレータ特性の評価結果
5.4.1　CeNF の添加の酸価依存性
5.4.2　CeNF 添加量によるセパレータ特性の影響
5.5　セパレータ特性に関する考察
5.6　セパレータ中におけるCeNF 分散状態評価
5.6.1　TOF-SIMS によるCeNF 分散状態評価
5.6.2　化学力顕微鏡によるCeNF の複合化状態評価
5.6.3　セパレータの厚み方向におけるCeNF 分散状態
6.　結論

第3節　製紙用パルプを用いた低熱膨張透明フィルムの開発
はじめに
1.　製紙用パルプを用いた透明フィルム
2.　透明フィルムの製造方法と物性
3.　透明フィルムの特性
3.1　透明性,線熱膨張率
3.2　耐熱性,耐溶剤性
4.　用途探索
4.1　既存技術,競合技術との基本性能の比較
4.2　印刷物の透明化,立体加工性
4.3　透明フィルムへの導電性の付与
5.　まとめと今後の課題

第4節　分散化・界面制御によるセルロースナノファイバー強化ゴム材料の作製
はじめに
1.　CNF の作製方法と特徴
2.　CNF 強化ゴム材料
2.1　CNF 強化ゴム材料の作製
2.2　CNF 強化ゴム材料の引張物性
2.2.1　相容化剤の添加効果
2.2.2　カップリング剤の添加効果
2.2.3　CNF の表面処理効果
3.　CNF 強化スポンジゴム材料
3.1　CNF 強化スポンジゴム材料の作製,物性評価及び内部構造観察
3.2　CNF 強化スポンジゴム材料の寸法安定性
3.3　CNF 強化スポンジゴム材料の内部構造
おわりに

第5章　セルロースナノファイバーの動向
第1節　セルロースナノファイバーの開発動向と市場の展望
1.　セルロースナノファイバーの実用化に向けた開発が本格化
1.1　セルロースナノファイバーの実用化に向けた国の推進体制が整えられた
1.2　実用化に向けた製造工程の評価と自動車用材料の評価も始まる
2.　CNF の特性と想定される用途
2.1　CNF の持つ特性
2.2　CNF の期待される用途
3.　CNF の市場の展望
3.1　CNF 製造,供給の展望
3.2　CNF 応用製品の開発状況
3.3　CNF の商品化が始まっている
まとめ

第2節　セルロースナノファイバーの国際標準化動向
はじめに
1.　ナノセルロースの形態
2.　標準化ニーズ
3.　国際標準化動向
4.　新材料の規格化
5.　国際規格作成の進め方
おわりに