セルロースナノファイバー 書籍
No.1666
 
 
 

◎ 凝集性の高いセルロースナノファイバーをうまく混ぜるための
                             解砕・配向制御技術と複合条件設定ノウハウ!
セルロースナノファイバー
樹脂への分散技術と応用事例


〜解繊・前処理技術から配向制御まで〜
発 刊 2012年4月27日   体 裁 B5判 244頁   定 価 80,000円(税抜)
※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 本書のポイント
◆ 豊富な分散事例

 ・各社・各大学が明かす最新の研究事例

 ・先進企業の応用事例
◆ 機能性の付与

・軽量化
・高強度化
・高透明化
・熱伝導性、耐熱性向上
  ◆ 解繊、ミクロフィブリル化
   所望の構造、性能をもつナノファイバーの大量、短時間、安定的な作製

  ・エレクトロスピニング法での 効果的な溶媒、化学的処理法の選択
  ・撹拌、超音波処理、ボールミル、ジェットミル、ディスクミルで
                作製したファイバーの構造・特性データ
  ・ミクロフィブリル構造・結晶・配向の制御、
            高アスペクト比化、幅の均一


◆ 前処理、複合化
   化学処理/機械的粉砕処理を組合せた 均一分散、複合化技術

  ・酸、アルカリ、シランカップリング剤による処理の実例
  ・樹脂との界面制御、フィルム中での配向制御
  ・凝集力の高いセルロースナノファイバーの混練・乾燥条件


◆ 応用事例
  「細さ」「強さ」「軽さ」「透明性」を活かした用途開発
  セルロースナノファイバー複合材料の構造、特性、レオロジー評価

  ・ナノファイバーのシート化、表面性状の改質
  ・実用化を阻む最大の要因である「耐酸・アルカリ性、耐水性の悪さ」の克服
  ・基板フィルム、電池材料、複合材料のフィラーなど期待される応用展開の最新動向

■ 執筆者【敬称略】
京都大学 矢野 浩之 旭化成(株) 小野 博文
(株)村田製作所 知久 真一郎 花王(株) 熊本 吉晃
(独)産業技術総合研究所 岩本 伸一朗 (株)日立製作所 島ア 譲
ヤマハリビングテック(株) 伊藤 弘和 九州大学 近藤 哲男
関西大学 齋藤 賢一 神戸女子大学 山根 千弘
九州大学 巽 大輔 第一工業製薬(株) 神野 和人
京都大学 杉山 淳司 信州大学 大川 浩作
徳島文理大学 岡島 邦彦 鳥取大学 伊福 伸介
岡山県工業技術センター 川端 浩二 兵庫県立工業技術センター 長谷 朝博
(株)スギノマシン 近藤 兼司 北見工業大学 中谷 久之
(独)森林総合研究所 林 徳子 福岡女子大学 吉村 利夫
■ 目 次 

第1章 セルロースナノファイバーの基本構造と現状・課題

第1節 セルロースの基本構造と応用展開〜現状と今後の方向性〜

1.ミクロフィブリル

2.ミクロフィブリルの横断面形状

3.結晶構造

4.面配向

5.ミクロフィブリル構造と天然分布

第2節 セルロースの構造的特徴とその制御手法

1.一次構造

2.結晶多形とその変換方法

 

第2章 セルロースナノファイバーの作製およびナノファイバー化技術


第1節 セルロースナノファイバーの基本製造技術と それらの主特性

1.セルロースナノファイバーの基本製造技術とそれらの主特性
 1.1 湿式爆砕法
 1.2 湿式高速せん断摩砕法
 1.3 再生セルロース繊維利用法
           (高速紡糸/叩解法,エレクトロスピニング法)
 1.4 バクテリアセルロース(BC)を
                基礎とするセルロースナノファイバー
 1.5 セルロースと溶媒の特異的相互作用を利用したナノファイバー化

第2節 微粉砕処理によるセルロースナノファイバーの作製

1.セルロース粉末の微粉砕

2.木質バイオマス資源の微粉砕
 2.1 遊星ボールミルによる微粉砕
 2.2 ディスクミルによる微粉砕

第3節 ウォータージェット解繊によるバイオマスナノファイバー

1.ウォータージェット解繊によるナノファイバー化

2.バイオマスナノファイバーの特性

3.応用事例
 3.1 補強・炭化材
 3.2 コーティング材や食品分野
 3.3 糖化・酵素による分解

第4節 水中カウンタ−コリジョン法による バイオナノファイバーの作製とその特性

1.木質由来セルロースナノファイバーの創製

2.微生物由来セルロースナノファイバーの創製

3.ファイバーネットワークゲル化能を有する キチンナノファイバーの創製

4.飲料食品産業廃棄物へのACC法の適用

5.ACC処理酢酸菌ペリクル由来
          セルロースシングルナノファイバーの応用展開
 5.1 ポリ乳酸結晶核剤としてのセルロースナノファイバー
 5.2 表面コーティング剤としてのセルロースナノファイバー

第5節 酵素処理と機械処理併用による セルロースのナノファイバー化

1.セルラーゼ

2.酵素加水分解によるセルロースの微細化
 2.1 Trichoderma CBHI(Cel7A)の作用で見られる微細化
 2.2 Trichoderma CBHIのセルロース結合モジュールの作用

3.エンドグルカナーゼと物理的破壊の同時併用処理による微細化

第6節 エレクトロスピニング法による セルロースナノ繊維作製技術

1. 緒 言

2. セルロースおよびその誘導体のエレクトロスピニング
 2.1 セルロース誘導体
 2.2 セルロース溶液の "Direct, 直接" エレクトロスピニング

3. セルロース・複合ESNWsの用途開発研究
 3.1 セルロース・誘導体ESNWsの機能化
 3.2 セルロース・誘導体の複合ESNWs

4. ES法固有の問題について

第7節 廃棄果実、カニ・エビ殻由来の
              キチンナノファイバーの製造技術と応用展開

1.生物由来のナノ繊維“バイオナノファイバー”
 1.1 植物から単離されるセルロースナノファイバー
 1.2 カニ、エビ殻、キノコから単離されるキチンナノファイバー
 1.3 市販の乾燥キチン粉末からのキチンナノファイバー
 1.4 キトサンナノファイバーの調製

2.キチンナノファイバーで補強したプラスチックフィルム
 2.1 透明でフレキシブルなキチンナノファイバー補強フィルム
 2.2 キチンナノファイバー補強透明フィルムの物性
 2.3 キチンナノファイバーの表面疎水化

第8節 セルロースナノファイバー/アミン化合物 複合体の特性

1.セルロースナノファイバーおよびキトサンの基本特性
 1.1 硫酸基を有するセルロースナノファイバー水分散液の調整
 1.2 硫酸基を有するセルロースナノファイバーの基本特性
 1.3 キトサンの基本特性

2.セルロースナノファイバーとキトサンからの
               ポリイオンコンプレックスの生成
 2.1 ポリイオンコンプレックスの調整方法
 2.2 複合体生成のメカニズム
 2.3 複合体の外観

3.セルロースナノファイバーと種々のアミン化合物からの
                   ポリイオンコンプレックスの生成
 3.1 ポリアリルアミン
 3.2 低分子アミン化合物

第9節 扁平状セルロース微粒子及び
          セルロースナノファイバーを活用した材料開発

1.FS-CP及びCeNFの作製方法及び形状
 1.1 FS-CP 及びCeNFの原料
 1.2 FS-CPの作製及び形状
 1.3 CeNFの作製及び形状

2.FS-CP及びCeNFの応用事例
 2.1 FS-CPの化粧品用配合剤への応用
 2.2 FS-CPのエラストマー用補強剤への応用
 2.3 CeNF のゴム用補強剤への応用

 

第3章 セルロースナノファイバーの前処理および樹脂への分散技術

第1節 セルロースナノファイバーの
             化学修飾とナノファイバー配向化

1.セルロースの階層構造と圧電性
 1.1 セルロースの階層構造
 1.2 セルロースの各階層の構造と圧電現象
 1.3 圧電性の起源 ― 第一原理計算による考察

2.ミクロフィブリルの配向化の例

3.ナノファイバーの化学修飾 ―フィルムの配向化に向けて―
 3.1 セルロースのナノファイバーの抽出
 3.2 ナノファイバーの化学修飾と配向化の試み

第2節 セルロースナノファイバーのアロイ化技術とその事例

第3節 ポリプロピレン/セルロースナノファイバーの複合化と分散化

1.ポリプロピレン/ナノセルロース複合材料の概要

2.シランカップリング剤を用いた分散法

3.変性ポリマーを利用した分散法

4.擬似Water-assisted extrusion分散法

第4節 ウッドプラスチックにおける
           セルロースナノファイバーの複合技術

1.混練型WPCの概要
 1.1 混練型WPCの原材料
 1.2 高充填混練型WPCの特徴
 1.3 混練型WPC技術から見たCNF複合材料

2.CNFのウッドプラスチックへの利用
 2.1 混練型WPC用途の拡大からのCNF利用
 2.2 環境貢献からのCNF利用
 2.3 混練型WPCにおけるCNF技術利用の実例紹介

第5節 天然セルロースナノファイバーを用いた
                 フィルムおよび繊維材料の開発

1.セルロースナノファイバーフィルム
 1.1 磨砕処理による木材パルプのナノファイバー化
 1.2 セルロースナノファイバーシートの物理的特性
 1.3 セルロースナノファイバー補強透明フィルム

 

第4章 セルロースナノファイバーの 構造解析と分散評価

第1節 セルロースナノファイバーの分子構造と強度の解析

1.セルロースの原子・分子スケール構造とそのモデル
 1.1 セルロース結晶の構造
 1.2 全原子モデル

2.分子動力学法による解析方法と解析例
 2.1 分子動力学法
 2.2 結合原子(ユナイテッドアトム)の方法と計算モデル
 2.3 セルロース分子およびセルロースナノファイバー (ミクロフィブリル)モデルの解析結果

第2節 セルロースファイバー分散系における
          繊維ネットワーク構造とレオロジー特性の評価

1.構造と特性を評価する意義

2.散乱法による構造評価

3.レオロジー特性評価

4.構造と物性の相関

 

第5章 セルロースナノファイバー複合材料の応用事例

第1節 セルロースナノファイバーのシート化と不織布への応用

1.ナノファイバーのシート化
 1.1 セルロースナノファイバー不織布(CNF)について
 1.2 CNFの基本性能および特徴
 1.3 期待される用途分野
  1.3.1 セパレータ 1.3.2 低CTE基板フィルム
  1.3.3 機能性フィルター
  1.3.4 バイオ・メディカル用基材材料

第2節 抄紙法を用いたセルロース発熱シートの特性

1.発熱シートの調製方法
 1.1 パルプ繊維のフィブリル化による鉄粉の吸着
 1.2 パルプ繊維のフィブリル化による全固形成分
          (鉄粉、 パルプ繊維、活性炭)の歩留まり
 1.3 パルプ繊維のフィブリル化によるシート強度

2.フィブリル化パルプ繊維と鉄粉の歩留まり機構

3.発熱シートの温熱性能

4.TEMPO酸化セルロースナノファイバーのよる鉄粉の歩留まり
 4.1 調製
 4.2 鉄粉の歩留まり挙動

第3節 セルロースナノファイバーを用いた
          透明高熱伝導フィルムの作製とその諸特性

1.セルロースナノファイバーの特徴

2.セルロースナノファイバーを用いた高熱伝導フィルム

第4節 セルロースナノファイバーの食品用途への展開

1.天然セルロースからのナノファイバー
 1.1 セルロースクリーム
 1.2 グラインダー処理セルロース
 1.3 バクテリアセルロース

2.再生セルロースからのナノファイバー
 2.1 再生セルロースナノファイバー
 2.2 セルロース透明ゲル
 2.3 セルロースと可食性多糖とのナノ複合体

第5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

1.セルロースを原料とする増粘・ゲル化剤

2.セルロースシングルナノファイバー(CSNF)の粘度挙動
 2.1 CSNFの調製および試験方法
 2.2 濃度と粘度の関係
 2.3 せん断速度と粘度の関係
 2.4 濃度と降伏値の関係

3.セルロースシングルナノファイバー増粘剤の応用特性
 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

4.まとめと用途展望

セルロース ナノファイバー