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バイオプラスチック技術の最新動向    
The State of the Art on Bioplastic Technologies
[コードNo.2014T943]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 大島一史
■体裁/ B5判 273ページ
■発行/ 2014年9月5日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 73,440円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0956-9

 
★バイオプラスチックの最新技術・市場動向を掲載!
★PAやPC、PETなどの既存プラスチックのバイオベース化技術も紹介!
★新たに【環境編】を設け、バイオプラスチックの国際標準化や関連団体についても解説!

キーワード

バイオプラスチック / ポリ乳酸 / ポリヒドロキシアルカン酸 / ポリエチレン / ポリアミド / ポリブチレンサクシネート / ポリカーボネート / ポリエチレンテレフテレート / ポリウレタン / 竹繊維 / セルロースナノファイバー / 非食用米 / 高機能化 / 開発事例 / 自動車産業 / 事務機器産業 / 容器包装 / バイオマス由来度 / 国際標準化 / リサイクル / バイオリファイナリー / 業界団体

刊行にあたって

 2009年8月に“バイオプラスチックの素材・技術最前線”が発行されておよそ5年が経過した。この間、同書が紹介したバイオプラスチックの動向にも大きな変化が生じている。当時はバイオマス由来ポリエチレンの登場が話題の一つであったが、今やポリエチレンテレフタレートも含むこの種の、既存プラスチックをバイオマス原料由来とした、いわば“ドロップイン型”が国内外市場構成の上位を占める時代となった。とは言え、当時の主役であったポリ乳酸を筆頭とするバイオプラスチックの存在感が薄れた訳では無い。例えば、生分解性を活かしたシェールガス掘削部材としての活用や、今後のものづくりを根本的に変え得るとされる3Dプリンター用造形資材に溶融粘度特性がマッチする等、5年前には試用段階であった需要が本格化されてきている。正に、バイオプラスチックもまた、適材適所で発展してきたプラスチックの歴史を踏襲した役割分担の再構成を迎えたとも見てとれよう。即ち、別の見方をすれば、バイオプラスチックも非バイオプラスチックだけでは無く、“身内同士”でも“競合”の時代に入ってきたとも言える。

 本書は、この様な観点から、5年を経た現時点でのバイオプラスチックの現状を、市場動向、製造技術の現状と個別適用事例、中でも特にその具体的な製品見本事例、更に5年前には全く触れる余裕が無かった資源・環境との関わりの中での国際的な定義・評価の構築、国、自治体、及び民間での普及を目指した取り組みの現状、いささか使い古された用語になってしまった感が強いが循環資源化システムにおける、更には今後のバイオリファイナリーにおける役割と期待をまとめた編を新たに設けている。

 またバイオプラスチックの国内市場の規模と構成、海外における普及を目指した政策動向、加えて、近年改めて国産バイオマスとして関心が寄せられてきた竹粉、セルロース・ナノファイバー、非食用米等の樹脂類との複合化、及びその材料設計技術、高機能化に向けた分子設計技術も本書で初めて整理・体系化された形で紹介することもできた。所、当該分野第一線で活躍されている方々の好意を得て最新情報を織り込みながらご執筆戴けた。図らずも監修者の立場から初稿を拝読する機会を得たが、熱い想いが伝わってくるもので、必ずや読者各位のご期待に沿えるものと信じている。

著者一覧

大島一史(一財)バイオインダストリー協会
惠谷浩惠谷資源循環研究所
加藤俊明(一社)日本有機資源協会
宮森映理子みずほ情報総研(株)
望月政嗣元 京都工芸繊維大学
藤木哲也(株)カネカ
奥村繁豊田通商(株)
宮保淳アルケマ(株)
駒谷隆志三菱化学(株)
山崎聡三井化学(株)
西田治男九州工業大学
山城恵作九州工業大学
矢野浩之京都大学
坂口和久(株)バイオポリ上越
伊藤弘和トクラス(株)
松村秀一慶應義塾大学
安田武夫安田ポリマーリサーチ研究所
原田忠克リコーテクノロジーズ(株)
上田一恵ユニチカ(株)
国岡正雄(独)産業技術総合研究所
今井伸治(一社)日本有機資源協会
松田幸久(一財)バイオインダストリー協会

目 次

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
2PHAの生合成
3PHBHHx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
4PHAの精製
4.1溶剤抽出法
4.2水系精製法
5PHAの特性
5.1PHBHHxの生分解性
5.2PHBHHx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
4.1PBS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
4DURABIO®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
4.9PC樹脂とのアロイ化
5DURABIO®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
1.4BP/プラスチックコンポジット(BPC)の溶融成形性
1.5BPC成形体の内部構造と熱膨張係数
1.6BPC押出成形体の吸水性
1.7BPC射出成形体の機械的性質
1.8BPC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)
3.1PLAの高機能化
3.2PLLA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
4.312-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)
3.1.4PA610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)
3.3.8PGA/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)
3.4.2PGA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)
3.4.5PLA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
2.2.1PLA
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
2.2.1PLA(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
5ISO 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)



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