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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
8
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
11
12
13
14
15
㈱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
23
24
25
26
27
28
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
43
44
45
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
53
54
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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