『生物が創り出すナノ繊維』 - Kyoto U...2013 KYOTO, JAPAN February 27, 2013 主...

Nanocellulose Symposium2013

KYOTO, JAPAN February 27, 2013

主　催：京都大学生存圏研究所　　　　京都市産業技術研究所　　　　（財）京都高度技術研究所　　　　京都大学化学研究所共同利用・共同研究拠点

『生物が創り出すナノ繊維』～セルロースナノファイバー広がる用途開発～

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……………………… 1

　　　　　　　　　　　　　　　………………………………… 7

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　………… 17

　　　　　　　　　　　　……………………………………… 23

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　… 29

　　　　　　　　　　　　　　　　　………………………… 33

　　　　　　　　　……………………………………………… 41

　　　　　　　…………………………………………………… 43

　…………………………………………………………………… 47

　　　　　　　　　　　　　　………………………………… 51

　　　　　　　　　　　　……………………………………… 57

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…………… 61

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　………… 67

京都⼤学⽣存圏研究所中坪⽂明⽒

1.

(CNF)CNF

CNF CNCnano

57

CNF 1940~1950 fibril

50MF CNF

serendipity CNF CNC

CMF

2. CNF CNC

C1-1,4-

6 2 3C1

180

MF: microfibril MF( 3~4nm)

TEMPO CM carboxymethylnm 1~100nm CNF CNF

microfibrilated cellulose, cellulose microfibril CNFCNF

CNC

cellulose nanocrystal cellulose nanowhisker CNC

1

CNF TEMPO 3~4nm10~20nm PM2.5

2.5 m 50 m 20 1 CNF1000 1

100076%

20 90%100% CNC CNF

100% CNCCNF

3. CNF

CNFCNF

2

pivaloyl bromoisobutyryl

DS:degree of substitution0 DS

pivaloylbromoisobutyrl

methyl methacrylate

3

1~100nm

, (2003)

4

6

2010 Finland EspooTAPPI

ACS CNFCNFCNF

2 Canada (Montreal )

CNF

CNF

10 97 26

CNF

5

CNF SEMCNF

NEDO GSC

CNFPMC

23 B : 22380096

CNF

6

第１部

⼤阪⼤学産業科学研究所能⽊雅也⽒

2013 2 27 13:45 14:05 20Nanocellulose Symposium 2013

7

http://nadesignbl.exblog.jp/i4/2/

9

ppm/KA4( , 50um)

500 3 15 10,000

400 20 30 500

PET 120 30 50 30

10

㈱スギノマシン新規事業開発本部⼩倉孝太⽒

BiNFi-s

2013 2 27Nanocellulose Symposium 2013

23 2000

1100

38

46 5

17

TechnologyTechnology

( )( )

18

BiNFi-s Biomass Nano Fiber

BiNFi-s : Biomass Nano Fiber made by SUGINO- -

2 wt.% BiNFi-s 5 wt.% BiNFi-s 10 wt.% BiNFi-s

BiNFi-s

BiNFi-s BiNFi-s BiNFi-s

wt.% 2 5 10 2 5 10 2 5 10

mPa s3,000over

20,000over

70,000over

3,000over

30,000over

70,000over

800over

18,000over

70,000over

m2/g 100~200* 200 80

200~550* 300 480

BiNFi-s

BiNFi-sBiNFi-s

1-4

19

BiNFi-s SEM

20-50 nm, 2-5 m

100 nm 100 nm

100 nm

100 nm

100 nm 100 nm

PVA+BiNFi-s

PVA+BiNFi-s

20

BiNFi-s

800

21

BiNFi-s

BiNFi-s

22

京都⼤学⽣存圏研究所阿部賢太郎⽒

⽇世㈱プレスト⽣産部⼤⻄有⾹⽒

2013 2 27 220

1

2

2

29

3

4

30

5

O.R.

6

31

15

5.3O.R. 45%

450g

5.2O.R. 44%

480g

7

8

7

32

花王㈱加⼯・プロセス開発研究所向井健太⽒

Nanocellulose Symposium 2013 2209

19 2122 2422 24

1000 t, 2005

481 t 53%

CO2

33

PLA, PHB, bioPE

OPPLDPE

PLAHDPE

PET

PBSPHB

HDPE

EVOHEVOH

50 m

TEMPO

TEMPOT. Saito, S. Kimura, Y. Nishiyama, A. Isogai, Biomacromolecules 2007, 8, 2485-2491

TEMPOTEMPOTEMPO TOCNTOCN

3 4nm 100nm mm

OH

COO Na150GPa

1/103 4 nm

COO-Na

34

TOCN

TOCN0.1~1 m

PLA

TOCNTOCN

TOCN

PET 25 mTOCN

0.7 m

100 100

10-1 10-1

23 /0%RH23 /0%RH

10-2 10-2

10-3 10-3

10-4 10-4

COONa (mmol/g)

TOCN

35

TOCN

TOCN AFMH. Fukuzumi, T. Saito, S. Iwamoto, Y. Kumamoto, T. Ohdaira, R. Suzuki, A. Isogai, Biomacromolecules 2011, 12, 4057-4062

TOCN0.48nm

(0.3nm)

TOCN

36

TOCN 0 7100 23

PET 25 m

TOCN 0.7 mTOCNTOCN

EVOHEVOH1)1)10 110-1

2)

10-2

2)

10-3

EVOH 20CMC

10-4

TOCN 10 1 ( )

TOCN

--11

0.7 m

23 /50%RH

CSNFCSNF

--11TOCN

11

37

TOCNTOCN --11TOCNTOCN --11TOCN 10 1 ( )

--11--11

100nm100nm

TOCN1

TOCN

TOCN TOCN/

= 4% = 4%4% 4%

38

PAETOCN

30 /70%RH30 /70%RH

40 /90%RH40 /90%RH

100100TOCNTOCN

23

PET 25 m

0.7 m

10-110-1 EVOHEVOHPET 25 m

10-210-2

10-310-3 TOCNTOCN 33%33%

10-410-4

TOCNTOCN 33%33%1%1%

TOCNTOCNTOCN 80%RH

39

第２部

京都⼤学⽣存圏研究所⽮野浩之⽒

NEDO 2010.3 2013.2

, kg

(2003 10 , )

, Km

/

41

王⼦ホールディングス㈱研究開発本部五⼗嵐優⼦⽒

星光ＰＭＣ㈱新規開発本部⽚岡弘匡⽒

(CNF) (PP)CNF

PP PP

PMC

DIC

CNFCNF

CNFCNF CNF

CNF

PP PP CNFCNF PP

47

PP

CNF PP

CNF PP

X CT10% PP

4.1GPa58MPa

PP1.8GPa

42MPa

PP

PP 106

HDT 10%

PP 120

0.45MPa 1.8MPa

PP 69

PP 65

48

PP

CTE

PP144ppm/K

PP 41ppm/K

10%, 0-100

CNF PP PPCNF

PP PP

49

京都⼤学化学研究所榊原圭太⽒

A-B

51

CNF

μ

FT-IR

0.1wt%, overnight

DMF

CNF

0

0.1

0.2

0.3

0.4

1 2 3

IR/

CNF

101

CNF

48

52

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14

Stre

ss (M

Pa)

Strain(%)

/ /

3.62.3

HDPE+ +

HDPE

HDPE+CNF+

HDPE +CNF+ + +

GPa 0.8 2.6 3.0MPa 23 44 53

CNF CNFCNF

CNF

55

三菱エンジニアリングプラスチックス㈱第３事業本部永井雅之⽒

POM 165190

http://www.m-ep.co.jp/

57

2mm/sec40mm

63.5x12.7x3.2mmt

58

CNF

CNF10%

100

POM

100 m3 m

10%POM

100 m3 m

59

• POM 2CNF

• 10% CNF/POM

– - POM• POMPOM

––

60

京都市産業技術研究所伊藤彰浩⽒

H25.2.27Nanocellulose Symposium 2013 220

9

PMC

2

< >+

61

3

Mucell

CO2

(CNF) (HDPE)

()

CNF HDPEHDPE

( )

4

Mucell( ) - -

( )HP(http://www.onosg.co.jp/rhcm/explanation.html)

/

Mucell

(CO2)(N2)

62

5CNF

Mucell - SEM-

N2( 0.77)

HDPE

N2( 0.78)

CNF(10%)

N2( 0.74)

CNF(5%)

50μm100μm500μm

50μm100μm500μm

50μm100μm500μm

16040

N2

( )

( 500)( 200)

6

Mucell - -

(CO2 N2)

30%CNF(10%) HDPE 75%

1.4 1.1

CNF(10%)CO2N2

CNF(5%)N2

HDPECO2N2

10% 10%

5%

HDPE5%

HDPE

4mm( ) (16 1)

10mm/min

63

70.75

Mucell - (HDT)-

CNF(10%)CO2N2

CNF( 5%)N2

HDPECO2N2

4mm0.45MPa

10%

5%

HDPE

8

MC - -

( )HP(http://www.sekisui.co.jp/cs/product/type/advancell/em/index.html)

165 21724.7μm (MB)

< >CNF HDPE MB

64

9

150

MC - SEM 100 -

CNF(15%)

CNF(10%)

CNF(20%)

200μm

140 160

160140

140 160

CNF

150

150

10

MucellCNFCNF(10%) HDPE 75% 1.4

1.1 1.3

CNF

(11% )

CNF 5%

CNF

CNF HDPE

65

三菱化学㈱開発技術研究所佐野博成⽒

Nanocellulose Symposium 2013 220 9

2013/2/2

Stain (%)

Stre

ss (M

Pa)

HDPE + Modified Pulp E:3.3GPa, : 57MPa

HDPE + Unmodified Pulp E: 1.6GPa, : 38MPa

Neat HDPE E: 0.8GPa, : 23MPa

HDPE + Modified CNF E:3.5GPa, : 56MPa

Intro. CNF HDPE S-S

CNF (10%)

PE

Hf

67

CNF

Staining (block) Etching

SEM

RuO4 Sano 1986

item

TEM

Ion Sano 1975

Microtoming

POM

CNF

-COOH

-COORu

RuO2

C-L Ru edge on tilt

PE 0.072 PA66 0.096 PP 0.042 PLA 0.01

CNF HDPE

600

68

Double Shish-kebab structure

End

69

CNF

CNF

CNF

SEM

CO2 TEM

NW

70

PP CNF

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Stre

ss(M

Pa)

Strain(%)

E 3.6Gpa

50MPa 2.3Gpa

PP E 1.8Gpa

42MPa

OCH2COOCNF

(3.6GPa)

(2.3GPa)

HDPE

300

Double Shish-kebab structure(DS-K)

CNF

(1) UP DS-K )

CNF

(2)

PP CLTE a 82ppm b 180 c 0

PEa 3.2GPa PPa 2.9GPa PEb 3.9GPa PPb 3.2GPa PEc 180000 PPc 48GPa

235 41GPa

71

Nanocellulose Symposium 2013

『生物が創り出すナノ繊維』～セルロースナノファイバー広がる用途開発～

発　行　日平成25年 2 月25日

編集兼発行者京都大学生存圏研究所〒611-0011 京都府宇治市五カ庄電話0774-38-3658

印　刷　所株式会社　田中プリント〒600-8047 京都市下京区松原通麸屋町東入

後　援：（独）新エネルギー・産業技術総合開発機構　　　　経済産業省近畿経済産業局　　　　（一財）バイオインダストリー協会　　　　（公社）新化学技術推進協会　　　　（一社）日本有機資源協会　　　　（社）西日本プラスチック製品工業協会

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