バイオプラスチック技術の最新動向

The State of the Art on Bioplastic Technologies

第1編　総論編

第1章　バイオプラスチックの現状と今後の展望　　(惠谷浩)
1　はじめに
2　バイオプラスチックの製品分野
3　バイオマス樹脂
3.1　バイオマス樹脂の種類と生産量
3.2　バイオマス樹脂の製造方法
4　バイオマスプラスチックによる温室効果ガス排出量の削減
5　近年進展するバイオマスプラスチック製品
5.1　容器・包装
5.1.1　食品用の容器・包装
5.1.2　食品以外用の容器・包装
5.2　自動車部品
6　今後の展開が予測されるバイオマスプラスチックの種類と製品分野
7　バイオマスプラスチックの今後の普及への課題
7.1　生産コスト
7.2　原料
7.3　バイオマスプラスチックへの政策・優遇措置
7.4　リサイクルにおける石油由来プラスチックとバイオマスプラスチックの区別
8　おわりに

第2章　バイオプラスチックの国内市場とナショナルインベントリー　　(加藤俊明)
1　緒言
2　バイオプラスチックの国内市場
2.1　問題意識
2.2　調査方法
2.3　調査結果
3　ナショナルインベントリー
3.1　当初の取り組み
3.2　バイオプラスチック範囲拡大に向けての取り組み
3.2.1　対応方針
3.2.2　改訂結果
4　今後の取り組み

第3章　世界規模で見たバイオプラスチックの需給動向　　(宮森映理子)
1　はじめに
2　バイオプラスチック市場の変遷
2.1　バイオプラスチックの歴史
2.2　上市されるバイオプラスチックの変遷
2.3　世界のバイオプラスチックの市場規模推移
3　 バイオプラスチックの供給動向
3.1　バイオプラスチック供給国
3.2　供給されるバイオプラスチックの種類
3.3　具体的な製造事例紹介
4　バイオプラスチック市場拡大のドライバー
4.1　バイオプラスチックの分類
4.2　バイオプラスチック市場拡大のドライバー
5　バイオプラスチック市場拡大のための各国政策
5.1　主要国の政策実施状況
5.2　ドライバーを意識した政策実施に向けて
6　今後のバイオプラスチック市場の展望

第2編　製造編

第1章　ポリ乳酸の高性能・高機能化材料設計技術　　―第二世代ポリ乳酸の登場と本格的実用化―　　(望月政嗣)
1　はじめに
2　ポリ乳酸の基本特性
2.1　バイオプラスチック識別表示制度とポリ乳酸
2.2　バイオリサイクル材と耐久性構造材料の両立
3　ポリ乳酸の技術・製品開発の歴史と残された技術的課題
4　ポリ乳酸固有の技術的課題と高性能・高機能化技術
5　ポリ乳酸の最適分子設計と選択
5.1　高L組成ポリ乳酸(High %L PLA)
5.1.1　ポリ乳酸分子鎖中のD-乳酸共重合比(D体含率)が結晶化挙動に及ぼす影響
5.1.2　第二世代ポリ乳酸の登場と高性能・高機能化材料設計
5.2　ステレオコンプレックス型ポリ乳酸(sc-PLA)
6　ポリ乳酸への添加剤配合技術
6.1　低分子・高分子系添加剤
6.1.1　結晶核剤(造核材)と結晶化促進剤
6.1.2　可塑・柔軟剤と耐衝撃性改良剤
6.1.3　耐久性向上剤(加水分解抑制剤)
6.2　ポリマーブレンド・アロイ
6.2.1　生分解性プラスチックとのブレンド系
6.2.2　既存石油系プラスチックとのアロイ系
6.3　マルチ機能改質剤
6.3.1　ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE)の結晶化促進作用
6.3.2　ポリ乳酸成形品に対するPGFEの添加効果…耐熱性と耐衝撃性の両立
6.3.3　 PGFEのPLAに対する相溶性/非相溶性バランス効果
7　おわりに

第2章　ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)　　(藤木哲也)
1　はじめに
2　PHAの生合成
3　PHBHHx生産菌株の育種
3.1　軟質PHBHHx生産系の開発
3.2　培養生産性の向上
3.3　更なる3HHxモル分率の向上
3.4　その他の生物による生産方法
4　PHAの精製
4.1　溶剤抽出法
4.2　水系精製法
5　PHAの特性
5.1　PHBHHxの生分解性
5.2　PHBHHxの一般物性
6　加工性・用途開発
7　今後の課題

第3章　バイオポリエチレン　　(奥村繁)
1　はじめに
2　製造フロー
3　温暖化負荷削減効果
4　食料との競合
5　天然林・自然生態系への影響
6　ブラジル地域社会への貢献とフェアートレード
7　バイオプラスチックの判別法
8　リサイクル方法とバイオ燃料・グリーン電力としての最終利用
9　ポリプロピレン樹脂のサトウキビ由来化
10　バイオエタノールの動向
11　バイオポリエチレンの動向
11.1　大手小売事業者
11.2　衛生材料・化粧品・ビューティーケア・洗剤商品の動き
11.3　食品メーカーの動き(用途別)
11.4　その他の動き
11.5　海外の動き
12　バイオマスプラスチックの生産規模に関する将来予想
13　最後に

第4章　バイオポリアミド　　(宮保淳)
1　はじめに
2　ポリアミドとは
3　バイオポリアミドの基礎原料-ヒマシ油
4　バイオポリアミドの歴史と現在
5　バイオポリアミドの物性
6　バイオポリアミドの現状と課題
7　バイオポリアミドの将来-さらなる発展のために
7.1　バイオポリアミド間の製品特性の明確化
7.2　バイオポリアミド特有の製品開発アプローチ
7.3　シェールガスの影響
7.4　石油由来成分のバイオソース化
8　おわりに

第5章　ポリブチレンサクシネート,及びバイオコハク酸の商業生産動向　　(大島一史)
1　はじめに
2　ポリブチレンサクシネート
2.1　概要
2.1.1　製造方法
2.1.2　物性
2.1.3　成形加工性
2.1.4　用途
2.1.5　生分解性
2.1.6　変性タイプ
3　バイオコハク酸
3.1　概要
3.1.1　コハク酸の石油化学合成法
3.1.2　バイオ合成法
3.1.3　商業生産の動向
4　バイオPBS実現に向けた動向
4.1　PBSの需要規模
4.2　国内二社の取り組み


第6章　植物由来原料イソソルバイドを用いた透明バイオエンプラDURABIO®　　　(駒谷隆志)
1　はじめに
2 植物由来原料イソソルバイドを用いたバイオエンプラDURABIO®
3 イソソルバイドを用いたバイオエンプラ(DURABIO®)の製造法
4 DURABIO®の材料特性
4.1 光学特性
4.2 耐光性・耐候性
4.3 表面硬度・耐傷付き性
4.4 衝撃特性
4.5 耐薬品性
4.6 意匠性
4.7 成形性
4.8 発泡特性
4.9 PC樹脂とのアロイ化
5　DURABIO®の用途展開
5.1 自動車内装樹脂カラーパネル用途
5.2 自動車搭載タッチパネル用途
5.3 遮音壁
5.4 スマートフォンカバー・スポーツグラスレンズ
6　おわりに

第7章　バイオポリエチレンテレフタレート(PET)の動向　　(奥村繁)
1　はじめに
2　バイオPETの特徴
3　これまでのバイオプラスチックの課題
4　バイオPETの優位性(VS　BIO Degradabe Plastic)
5　サステナビリティーの確保
6　原料エタノールの動向
7　バイオMEG生産の状況
8　今後の開発動向
9　バイオPETの主な用途
9.1　ポリエステル/合成繊維用途
9.2　ボトル用途
9.3　シート,フィルム用途
10　植物由来PETの将来予測,市場見通し
11　総括　～3R+Renewable=“4R”の時代へ～

第8章　バイオポリウレタン　　(山崎聡)
1　はじめに
2　バイオポリウレタンフォームの開発
2.1　開発コンセプト
2.2　植物由来原料の選定とバイオポリウレタンフォームの位置づけ
3　第一世代バイオポリオールの開発
4　第二世代バイオポリオールの開発
5　バイオポリウレタンの動向
6　最近の開発事例
6.1　硬質フォーム
6.2　塗料
6.3　エラストマー
6.4　複合材
7　バイオポリウレタン原材料
7.1　ポリオール
7.2 ポリイソシアネート
8　今後の技術課題
9　おわりに

第9章　バイオマス活用系

1　竹繊維　　(西田治男、山城恵作)
1.1　竹の賦存量
1.2　竹の構造
1.3　竹の解繊
1.4　BP/プラスチックコンポジット(BPC)の溶融成形性
1.5　BPC成形体の内部構造と熱膨張係数
1.6　BPC押出成形体の吸水性
1.7　BPC射出成形体の機械的性質
1.8　BPC成形体の帯電防止特性
1.9　まとめ

2　セルロースナノファイバー　　(矢野浩之)
2.1　 はじめに
2.2　セルロースナノファイバーの構造と物性
2.3　セルロースナノファイバーおよびウィスカーの製造
2.4　セルロースナノファイバーおよびウィスカーによるラテックス補強
2.5　ミクロフィブリル化セルロース(MFC)を用いた繊維強化材料
2.6　透明ナノコンポジット
2.7　セルロースナノファイバーの染色
2.8　おわりに

3　非食用米　　(坂口和久)
3.1　はじめに
3.2　バイオマス原料としてのコメ
3.3　混練複合化技術
3.3.1　マトリックス樹脂
3.3.2　添加剤(改質剤及び相溶化剤)
3.3.3　混練装置
3.3.4　バイオマス
3.4　物性及び製品例
3.5　おわりに

第10章　バイオマス/樹脂複合系　　(伊藤弘和)
1　はじめに
2　ウッドプラスチックの概要
2.1　ウッドプラスチック素材について
2.2　ウッドプラスチックの製造
2.3　ウッドプラスチックの市場
3　ウッドプラスチックの可能性
3.1　フィラー充填プラスチックへの展開
3.2　繊維補強プラスチックへの展開
3.3　ウッドプラスチックの可能性(事例紹介)
4　さいごに

第11章　高機能化を目指す新規バイオプラスチック　　(松村秀一)
1　はじめに
2　微生物産脂肪族ポリエステル及びポリアミド
2.1　ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)
2.2　微生物産ポリアミド
3　ポリ乳酸(PLA)
3.1　PLAの高機能化
3.2　PLLAおよびPLLAブレンドの固体酸を用いたケミカルリサイクル
3.3　新規分岐型PLLA
4　リシノール酸由来ポリマー
4.1　ポリリシノール酸型エラストマー
4.2　ポリエポキシリシノール酸型エラストマー
4.3　12-ヒドロキシステアリン酸をソフトセグメントとする熱可塑性エラストマー
4.4　リシノール酸由来ポリアミド
5　新規バイオベースエラストマー
5.1　新規ポリエステル型熱可塑性エラストマー
5.2　イタコン酸をベースとするバイオベースエラストマー
5.3　トチュウエラストマー
6　多糖の高機能化
6.1　多糖系バイオプラスチック
6.2　多糖ナノファイバー
7　フラン環を経由するバイオベースプラスチック
7.1　ポリ(エチレン2,5-フランジカルボン酸)
7.2　フルフラール誘導体
8　芳香族系バイオベースプラスチック
8.1　芳香族ポリエステルの酵素触媒重合による合成
8.2　ヒドロキシ桂皮酸系ポリエステル
9　おわりに

第3編　応用編

第1章　バイオプラスチック製品の開発事例　　(安田武夫)
1　はじめに
2　新規材料開発の紹介
2.1　バイオフェノール樹脂(三菱自動車、群栄化学工業、新神戸電機)
2.2　バイオマスポリエチレン(福助)
2.3　植物由来の完全生分解性ポリマー(ENVIPLAST)
2.4　新規バイオプラスチック(NEC)
2.5　バイオプラスチック群(ユニチカ)
2.6　完全バイオPET(東レ)
3　用途分野別バイオプラスチック製品の開発状況
3.1　自動車分野
3.1.1　自動車内装用PLA(ポリ乳酸)、PTT(ポリトリメチレンテレフタレート繊維 (東レ)
3.1.2　 PTT製ルーバー(デュポン)
3.1.3　エクスチェンジブローによる新規バイオPA製ダクト(アルケマ)
3.1.4　PA610製ラジエータタンク(デンソー)
3.1.5　ケナフ繊維強化PP製自動車内装部品(豊田紡織)
3.1.6　植物原料を使った各種グリーンプラスチック製部品(三菱自動車)
3.1.7　石油外天然資源タイヤにナイロン11繊維採用(ユニチカ)
3.1.8　エコプラスチック最多使用車 TOYOTA SAI(トヨタ自動車)
3.2　電気・電子・OA機器
3.2.1　難燃性PLA採用デスクトップパソコン(NEC)
3.2.2　セルロースアセテート樹脂製OA機器部品(ダイセルポリマー)
3.2.3　バイオPA製LED反射板(ユニチカ)
3.2.4　複合機に採用されたバイオプラスチック部品(キャノン)
3.3　容器包装・器具
3.3.1　セロファンフィルムの関連製品(Innovia Film)
3.3.2　お米由来樹脂製ボトル
3.3.3　サトウキビ由来樹脂(ポリエチレン)製ボトル
3.3.4　耐熱性PLA製マグカップ
3.3.5　バイオプラスチック製フィルム使用のエコパウチ
3.3.6　バイオマスラベル
3.3.7　バイオPET使用のボトル(キリンビバレッジ)
3.3.8　PGA/PETの多層ボトル
3.4　その他
3.4.1　バイオポリカーボネート製自動車内装部品(三菱化学)
3.4.2　PGA製医療器具
3.4.3　セルロースアセテート樹脂製眼鏡の枠(ダイセルポリマー)
3.4.4　ホタテの貝殻粉末配合ポリエチレン製マネキン (ヤマトマネキン)
3.4.5　PLA製ロールプランター(東レ)
3.4.6　木粉添加樹脂製団扇
3.4.7　セルロースナノファイバー(CNF)関連製品(王子ホールディングス)
3.4.8　お米由来プラスチック製つみき
4　おわりに

第2章　自動車用プラスチック資材へのバイオマス利用の可能性　　(大島一史)
1　はじめに
2　バイオプラスチックの自動車部品・部材への適用事例
2.1　天然繊維強化型プラスチック
2.1.1　麦わら・麻等の活用型
2.1.2　ケナフ繊維活用型
2.1.3　竹繊維強化型
2.1.4　セルロース繊維強化型
2.1.5　他のタイプ
2.2　化学合成系バイオプラスチック
2.2.1　PLA
2.2.2　バイオPTT
2.2.3　バイオPET
2.2.4　バイオポリオール基PU
2.2.5　バイオPA
2.2.6　最近のトピックス
2.2.7　“バイオ” タイヤ
3　自動車用部品部材としてのバイオマス利用の可能性

第3章　事務機器からみたバイオプラスチック利用について　　(原田忠克)
1　背景
2　事務機器へのバイオプラスチック利用の目的
3　事務機器の樹脂部品に求められる特性とバイオプラスチック化の課題
4　バイオプラスチックの事務機器への適用事例
5　高難燃バイオプラスチックの事務機器への適用事例
6　今後の展開

第4章　容器包装からみたバイオマスのマテリアル利用　　(大島一史)
1　はじめに
2　容器包装材としての実用化を目指すバイオプラスチック
2.1　天然物系
2.1.1　でん粉系
2.1.2　バイオマス変性系、及びバイオマス複合系
2.2　化学合成系
2.2.1　PLA(ポリ乳酸)
2.2.2　バイオPE
2.2.3　バイオPET
3　食品食材容器包装材として定着するための要件
3.1　役割の変化
3.2　環境負荷低減コストの妥当性

第5章　テラマックの用途展開　　(上田一恵)
1　はじめに
2　ポリ乳酸の特長とテラマックへの展開
2.1　フィルム,シート
2.2　繊維,不織布
2.3　生分解用途
2.4　耐熱性の付与と射出成形
2.5　発泡成形
2.6　新用途
3　おわりに

第4編　環境編

第1章　国際標準規格化されたバイオマス原料含有率の計算法とその測定方法 　(国岡正雄)
1　バイオマス原料含有率の評価法の必要性
2　バイオマス製品に対するマーク識別認証制度
3　放射性炭素14濃度測定によるバイオベース炭素含有率の評価原理
4　バイオマス原料含有率の国際標準規格化
5　ISO 16620「プラスチックのバイオベース含有率」シリーズ
6　今後

第2章　普及に向けた国の取組み―バイオマス事業化戦略―　　(今井伸治)
1　バイオマス施策の展開
2　バイオマス・ニッポン総合戦略におけるバイオマスプラスチック戦略
3　バイオマス施策の更なる展開
4　バイオマス資源の利用目標とカスケード利用
5　バイオマス事業化戦略の展開
6　バイオマス産業都市構想
7　主なバイオマス変換技術
7.1　バイオマテリアル分野
7.2　バイオマスエネルギー分野
8　プロダクツ大賞のバイオマスプラスチック製品

第3章　リサイクルとバイオプラスチック　　(大島一史)
1　はじめに
2　バイオプラスチックのエコプロファイル評価事例
2.1　家庭生ゴミ回収袋の全生涯エコプロファイル
2.2　レジ袋の全生涯GHG排出量
2.3　食品食材パッケージの全生涯GHG排出量
2.4　耐久消耗品の全生涯GHG排出量
3　バイオプラスチックの特質を活かせるリサイクルとは
3.1　国の施策上の扱い
3.2　民間の取り組み
3.3　バイオプラスチックのリサイクルは可能か
3.4　今後への期待

第4章　バイオリファイナリーとの関わり　　(松田幸久)
1　はじめに
2　国内研究開発動向
2.1　バイオリファイナリー製品
2.2　研究開発中のバイオ燃料
2.3　研究開発中のバイオ化成品
3　海外研究開発動向
3.1　バイオリファイナリー製品
3.2　研究開発中のバイオ燃料
3.3　研究開発中のバイオ化成品
4　おわりに

第5章　普及を目指す自治体と民間の取り組み　　(大島一史)
1　自治体の取り組み
1.1　岡山県
1.2　岐阜市
1.3　上越市
1.4　八女市
2　学会における取り組み
3　民間団体による取り組み
3.1　日本バイオプラスチック協会(JBPA, Japan BioPlastics Association)
3.2　(一社)日本有機資源協会(JORA, Japan Organic Recycling Association)
3.3　日本バイオマス製品推進協議会(JSBI,Japan Society of Biomass Industries)