セルロースナノファイバーの研究と開発:現状と将来展望

Research and Development of Cellulose Nanofibers:Current Status and Future Prospects

【第1編　植物・木材資源の新たな活用方法の提案】
第1章　植物材料の自動車への適用例と今後の展開
1　はじめに
2　TABWD®(タブウッド)の開発
3　TABWD®の開発に際して行った様々な植物繊維を用いた検討
3.1　実験
4　結果
4.1　繊維の種類による機械的性質への影響
4.2　植物繊維複合材料の破断面の調査
4.3　自動車部品の調査
5　これまでの採用事例
5.1　コンセプトカー
6　その他の開発
6.1　パルプを用いた吸音材
6.2　パルプから作るセルロースナノファイバー強化ポリマー
7　最後に

第2章　セルロースファイバー成形材料「kinari」
～循環型社会を目指した開発・事業展開～
1　はじめに
2　セルロースファイバー成形材料の製造プロセスの開発
2.1　全乾式プロセスの概要
2.2　セルロースファイバー樹脂の機械的特性について
3　セルロースファイバー成形材料の商品展開
3.1　スティック掃除機への展開
3.2　リユースカップへの展開
3.3　材料販売の開始
3.4　循環型事業
3.5　高バイオマス度の材料開発
4　まとめ

第3章　木材の階層構造を活かした新規セルロース素材の創出
1　はじめに
2　化学処理による調製方法
3　化学構成成分評価
4　階層構造評価
5　配向シートの調製
6　引張試験
7　セルロースの重合度と力学的特性の関係
8　おわりに

【第2編　セルロースナノファイバー複合材料の最前線】
第4章　CNF添加による3Dプリンターフィラメントの開発
1　はじめに
2　3Dプリンターについて
2.1　3Dプリンターの現状
2.2　3Dプリンターの材料について
2.3　3Dプリンターの主な使用用途
3　配合実験の開始
4　青木憲治先生(静岡大学)との取組
5　おわりに

第5章　セルロースナノファイバー強化ナイロン6樹脂の開発
1　はじめに
2　CNFと樹脂の複合化における課題
3　重合法によるCNFとナイロン6の複合化
3.1　背景
3.2　重合法によるCNFとPA6の複合化
4　CNF強化PA6樹脂の特長
4.1　機械的特性
4.2　吸水性
4.3　成形加工性
5　耐熱性
5.1　荷重たわみ温度
5.2　線膨張係数
5.3　成形収縮率
6　機能性
6.1　摺動性
6.2　異種接合
7　環境対応
7.1　マテリアルリサイクル性
7.2　環境負荷低減
8　総括

第6章　CNF配合樹脂「STARCEL®NCシリーズ」の特徴と応用事例
1　はじめに
2　STARCEL®の製法と特徴
3　各種の疎水化セルロース配合樹脂
4　セルロース繊維の解繊度の成形体への影響
5　様々な樹脂の補強
6　終わりに

第7章　セルロースナノファイバーによる高分子材料の強化
1　はじめに
2　ポリカーボネートとCNFの複合化
3　ポリプロピレン,パルプ繊維,CNFの複合材料
4　天然ゴムとCNFの複合材
5　おわりに

【第3編　市場を席巻する革新的セルロースナノファイバー材料の最前線】
第8章　セルロースナノファイバーの開発・採用状況
1　日本製紙グループについて
1.1　沿革
1.2　日本製紙グループの事業概況
1.3　製品
2　セルロースナノファイバー(CNF)
2.1　CNFとは
2.2　日本製紙のCNFについて
2.3　日本製紙CNFの製造方法①(CM化CNF,TEMPO酸化CNF)
2.4　CM化CNFの利用分野・状況
2.5　TEMPO酸化CNFの利用分野・状況
2.6　CNFが持つ各種特性について
3　CNF強化樹脂
3.1　日本製紙のCNF製造方法②(CNF強化樹脂(セレンピア®プラス))
3.2　特徴
3.3　CNF強化樹脂の利用分野
3.4　使用実績
4　おわりに

第9章　化粧品処方におけるセルロースナノファイバーによるピッカリングエマルションの形成挙動
1　はじめに
2　水系添加剤としてのCNFの開発
3　CNFの乳化機能
3.1　CNFによるエマルション形成のメカニズム
3.2　CNFによるエマルションの安定化
3.3　エマルションの形態観察
3.4　乳化可能な油の構造からの推測
3.5　乳化への添加剤の種類と量の影響
3.6　乳化における添加剤の配合順の影響
4　さいごに

第10章　セルロースナノファイバーで補強した消石灰のフッ素吸着剤への応用
1　はじめに
2　CNFの水処理分野への応用
3　消石灰/CNF複合成形体の製造
3.1　消石灰とCNFの混合方法
3.2　消石灰/CNF混合物の成形方法
3.3　押出成形後の乾燥方法
4　複合成形体の評価
4.1　強度
4.2　フッ酸との反応性
5　大量生産へのプロセス
6　おわりに

第11章　セルロースナノファイバー連続脱水濃縮・シート化法の開発
1　はじめに
2　機械的解繊CNFの形態およびCNFフロックのサイズ
3　CNFスラリーの固形分濃度と多層ワイヤーの効果
4　孤立分散型CNFの脱水に向けた検討
5　CNFの多段階脱水および動的脱水試験
6　CNF連続脱水濃縮およびシート化に関する実証試験機の開発
7　おわりに

【第4編　次世代を担うセルロースナノファイバー材料】
第12章　化学染料・天然染料により染色されたCNFとその耐光性
1　はじめに
2　化学染料によるCNFの染色
2.1　CNFの染色と後処理について
2.2　直接染料によるCNFの染色
2.3　反応染料によるCNFの染色
3　天然染料によるCNFの染色
3.1　天然染料による染色
3.2　CNFの藍染め
3.3　CNFのカチオン化と天然染料による染色
4　着色CNFの耐光性評価

第13章　導電化CNFとpNIPAMを併用した高速感温調光ガラスの開発
1　はじめに
2　遮熱・遮光材料
2.1　無機材料系遮熱材料
2.2　温度応答性材料を用いた遮光材料
3　合わせガラス中間層の設計
3.1　温度応答性材料およびそのLCSTの制御
3.2　CNFの選択と温度応答性高分子への配合
3.3　CNFの遮熱・調光ガラス中間層への配合効果
3.4　導電性高分子の配合
4　導電性高分子,PEDOT/硫酸化セルロースナノファイバー(s-CNF)
4.1　PEDOT/硫酸化セルロースナノファイバー(s-CNF)の特性
4.2　PEDOT/s-CNF配合の配合効果
4.3　PEDOT/s-CNFを配合した温度応答性遮光・調光ガラス
4.4　白色化速度の加速化
5　フィルム化
5.1　遮熱・調光フィルムの作成
5.2　遮熱・調光フィルムの特性
6　おわりに

第14章　凍結を利用したカルボキシメチルセルロースナノファイバーの微細構造制御による新しいハイドロゲル物性の発現
1　はじめに
2　凍結架橋カルボキシメチルセルロースナノファイバー(CMCF)ゲルの開発
3　凍結架橋のメカニズム
4　おわりに

第15章　高強度・自己消火性のセルロースナノファイバー透明板材
1　はじめに
2　積層
3　力学特性
4　自己消火性
5　膨潤の抑制
6　おわりに

【第5編　セルロースナノファイバー　新たな調整方法の提案】
第16章　CNF調製のための木材セルロースの化学前処理:リン酸エステル化とTEMPO 触媒酸化
1　はじめに
2　セルロース繊維(針葉樹BKP)のリン酸エステル化処理
3　セルロース繊維(針葉樹および広葉樹BKP)のTEMPO 触媒酸化
4　おわりに

第17章　セロファン製造技術を応用したセルロースナノファイバー(RCNF®)の開発
1　はじめに
2　セロファン
3　セロファン製造技術を応用した新しいCNF「RCNF」の特長
3.1　繊維幅
3.2　粘度特性
3.3　熱安定性
3.4　乳化安定性
4　RCNFの調製条件を変更した場合の影響
4.1　水酸化ナトリウム濃度を変更した場合の結晶化度,硫化度への影響
4.2　水酸化ナトリウム濃度を変更した場合のRCNF物性への影響
4.3　調製条件の異なるRCNFによる乳化安定性への影響
5　おわりに

第18章　容易に解繊できるアロンフィブロ®の特徴と用途開発
1　緒言
2　アロンフィブロの特性
3　アロンフィブロの応用例
3.1　セラミックスバインダーへの応用
3.2　カーボンナノチューブ分散剤への応用
3.3　天然ゴム(NR)の補強
3.4　光硬化性モノマーとの複合化
3.5　増粘剤への応用

第19章　北海道内のバイオマス資源から作るナノファイバーとその特性評価
1　はじめに
2　湿式および乾式解繊処理に用いたナノファイバーの原料について
3　グラインダー法による湿式解繊処理を行ったナノファイバーの粘度特性について
4　パルプ直接混練法による乾式解繊処理から作製したナノファイバー強化樹脂の機械的特性評価
5　表面修飾した微生物産生CNF(NFBC)強化樹脂の機械的特性評価
6　おわりに

【第6編　セルロースナノファイバーの深淵に迫る研究成果】
第20章　グリーンな高分子構造制御機構としてみたセルロース合成酵素
1　はじめに
2　セルロースの構造と生合成
3　セルロース合成酵素
4　セルロース合成酵素の構造生物学
5　高分子鎖の制御というタンパク質機能
6　SAXSによる高分子鎖集合過程の直接観察
7　高分子鎖集合過程に関与するタンパク質の生化学的解析
8　おわりに

第21章　CNF1本の乾燥と構造変化
1　はじめに
2　CNF1本の乾燥と構造
3　おわりに

第22章　セルロースナノファイバーに生じる欠陥
1　はじめに
2　これまでの欠陥研究の概要
3　「捻れ」における結晶構造の解析
4　原子間力顕微鏡像の統計的解析による「凹み」欠陥の発見
5　AFM画像を解析するための半自動的画像処理手法の確立
6　おわりに

第23章　セルロースナノファイバー製フィラメントの高い熱伝導性
1　はじめに
2　従来のCNF材料の熱伝導性
3　CNFの分子スケールの構造制御
4　フローフォーカシング法ならびに機械・熱特性の評価方法
5　フローフォーカシング法で構築したCNFフィラメントの熱伝導および機械的特性
6　CNFフィラメントの高熱伝導化のメカニズム
7　熱伝導率の温度特性について
8　おわりに