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セルロースナノファイバーの実用化技術

[コードNo.16STA121]

■体裁/ B5判並製本 215ページ
■発行/ 2016年 8月 5日 S&T出版(株)
■定価/ 66,000円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-907002-57-2

著者

小倉孝太 (株)スギノマシン
近藤哲男 九州大学
田島健次 北海道大学
小瀬亮太 東京農工大
山本顕弘 モリマシナリー(株)
阿部賢太郎京都大学
森川豊 あいち産業科学技術総合センター
伊藤雅子 あいち産業科学技術総合センター
内田哲也 岡山大学
荒木潤 信州大学
榊原圭太 京都大学
辻井敬亘 京都大学
熊谷明夫 産業技術総合研究所
岩本伸一朗産業技術総合研究所
遠藤貴士 産業技術総合研究所
仙波健 (地独)京都市産業技術研究所
上坂貴宏 (地独)京都市産業技術研究所
濱田健一 DIC(株)
矢野浩之 京都大学
中坪文明 京都大学
神野和人 第一工業製薬(株)
吉岡まり子京都大学
石黒亮 (株)日本製鋼所
中村諭 (株)日本製鋼所
伊達隆 日本製紙(株)
長谷朝博 兵庫県立工業技術センター
松村晴雄 (株)旭リサーチセンター
小野晃 産業技術総合研究所

趣旨

セルロースナノファイバ実用化に必要な技術、市場・用途展望、国際標準化を第一線の専門家が解説。

目次

第1章セルロースナノファイバーの製造技術
第1節ウォータージェット法によるナノセルロース製造プラント
はじめに
1 ウォータージェット法を応用したCNFの製造
2 ウォータージェット法で製造したCNFの特徴
2.1外観
2.2レオロジー特性
2.3結晶化度および重合度
3 化学処理後の機械解繊処理
4 ウォータージェット法によるCNF製造プラントとCNF販売
おわりに
第2節水中対向衝突(ACC)型ナノセルロースの構造と機能
はじめに
1 ACC法とは?
2 「セルロースに優しいナノ化」としてのACC法
3 高圧水流衝突微細化法に依存して製造されるナノセルロースが異なる性質をもつ―ACCナノセルロースのウォータージェット法で得られるナノセルロースとの違いを中心に―
3.1キャストフィルムの引張強度
3.2キャストフィルムの対水接触角
4 両親媒性を示すACC-ナノセルロース
4.1疎水性樹脂表面コーティング剤としてのACC-ナノセルロース
4.2Pickeringエマルション形成ならびにその安定性の溶媒依存性
おわりに
第3節酢酸菌によるナノフィブリル化バクテリアセルロース(NFBC)の大量生産
はじめに
1バクテリアセルロース(BC)
2酢酸菌におけるセルロース合成
3ターミナルコンプレックス(TC)に含まれる各サブユニットの機能
4廃グリセリンを原料としてBCを合成可能な菌のスクリーニング
5バクテリセルロースのナノフィブリル化
6NFBCの大量生産
おわりに
第4節木質バイオマスからのセルロースナノファイバー製造
はじめに
1 木材の粉砕について
1.1 木材を粉砕する
1.2 木材を微粉砕(ナノ化)する
2 効率良い微粉砕装置の開発
3 リグノセルロースナノファイバー
3.2 観察結果
3.3 各種分析結果
3.3.1成分分析
3.3.2粘度
3.3.3結晶化度
3.3.4比表面積
4 プラスチックとの複合化
おわりに
第5節乾燥パルプのアルカリ解繊とその再生
はじめに
1セルロースナノファイバー製造における乾燥の影響
2乾燥パルプのアルカリ解繊
3ゲル化を利用したセルロースナノファイバーの成形加工
おわりに
第2章セルロースナノファイバーの表面処理・修飾
第1節湿式粉砕によるセルロースナノファイバーの加工および表面処理などの応用
はじめに
1 湿式粉砕装置によるCNFの作成
1.1湿式粉砕でのCNF作成について
1.2湿式粉砕装置の特徴
1.3水を分散溶媒に用いたCNF加工および加熱の効果
2 セルロースの表面処理
2.1撥水化
2.2表面処理(表面電位変化)
3 セルロース膜
3.1CNF透明膜の加工
3.2分散溶媒による膜の撥水化
おわりに
第2節高分子結晶によるセルロースナノファイバーの被覆と複合体への応用
はじめに
1 PVA結晶で被覆したCeNF(CeNF/PVA NCF)
1.1作製法と得られた試料の特徴
1.2CeNF/PVA NCFをフィラーとして利用した複合体フィルムの作製と物性評価
2 種々の高分子結晶を用いたCeNFの表面改質
2.1エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)結晶によるCeNFの被覆
2.2CeNF/PVA NCFのホルマール化
2.3積層マットを利用した表面ぬれ性比較
おわりに
第3章セルロースナノファイバーの樹脂との複合技術
第1節セルロースの表面修飾による分散安定化とナノコンポジット材料の創製
はじめに
1 セルロース/キチンナノウィスカーとは
2 コロイド分散系のメカニズム
2.1静電安定化
2.2立体安定化
3 セルロースおよびキチンナノウィスカーの荷電基導入・制御による静電安定化
4 セルロースおよびキチンナノウィスカーの立体安定化
5 ナノウィスカーをフィラーとして用いた複合材料(ナノコンポジット)
おわりに
第2節高分子分散剤によるCNF複合材料の高性能化
はじめに
1高分子分散剤によるCNFの分散効果
2高分子分散剤によるCNF/樹脂界面の補強効果
3ナノ解繊・ナノ分散同時プロセスによる実用化検討
おわりに
第3節リグノセルロースナノファイバーの製造と複合材料
はじめに
1 リグノセルロースナノファイバー製造技術
1.1木質組織の構造とリグノセルロースナノファイバー
1.2水熱・メカノケミカル処理によるリグノセルロースナノファイバー製造機構
1.3リグノセルロースナノファイバーの構造的特徴
2 リグノセルロースナノファイバーの樹脂複合化技術
2.1凍結乾燥法
2.2マスターバッチ法
2.3固相せん断法
おわりに
第4節変性セルロースナノファイバー強化エンジニアリングプラスチック
1 木粉からセルロースナノファイバーへ
2 セルロースとプラスチックの複合化における課題
3 セルロースの化学変性
4 セルロースと熱可塑性プラスチックの複合化手法
5 変性CNF強化エンプラの特性
5.1変性CNF強化ポリアミド6
5.2変性CNF強化ポリアセタール
5.3CNF強化ポリブチレンテレフタレート
6 まとめ
6.1同時複合解繊
6.2変性CNF強化エンプラの特性発現
第5節染色セルロースナノファイバーによる熱可塑性樹脂複合材料の作製
はじめに
1CNFの染色
2染色CNF/熱可塑性樹脂複合材料の作製
3染色CNF/熱可塑性樹脂複合材料(モノトーン)の作製
まとめ
第6節変性セルロースナノファイバー強化エポキシ樹脂
はじめに
1 CNFの調製
2 変性CNFの調製
2.1 CNFのエステル化
2.2 エステル化変性CNFのアジド化
2.3 アジド化変性CNFのアミノ化
2.3.1クリック反応(Huisgen環化付加反応)によるアミノ化
2.3.2トリフェニルホスフィンによる還元反応を用いたアミノ化
2.3.3エステル化試薬の異なるアミノ化変性CNFの作製
3 変性CNF複合成形品の作製
3.1 トランスファー成形による変性CNF複合成形品の作製
3.2 シート積層成形による変性CNF複合成形品の作製
4 広角X線回折による変性CNFの結晶化度測定
5 変性CNF複合成形品の物性評価
おわりに
第4章セルロースナノファイバーの製品利用
第1節セルロースシングルナノファイバーの増粘・ゲル化剤への応用
はじめに
1 セルロース由来の増粘・ゲル化剤
2 レオクリスタの粘性挙動
2.1濃度と粘度の関係
2.2せん断速度と粘度の関係
2.3濃度と降伏値の関係
3 レオクリスタの応用特性
3.1スプレー可能なゲル
3.2曳糸性、塗布感
3.3乳化安定性
3.4分散安定性
おわりに
第2節セルロースナノファイバー/超高分子量ポリエチレン複合材料を用いたリチウムイオン電池用セパレータ製造プロセスの開発
はじめに
1 セルロースの微細化・ナノファイバー化
2 セルロースの化学修飾と微細化・ナノファイバー化
2.1 セルロースの化学修飾と微細化・ナノファイバー化の方法
2.2 セルロースの化学修飾と微細化・ナノファイバー化の検討結果
3 従来法に代わるCeNF複合セパレータ製造方法
4 連続セルロース化学修飾装置の開発
4.1 化学修飾処理工程の連続化の検討
4.2 化学修飾度の評価方法
4.3 化学修飾度の評価結果
5 CeNF複合セパレータの連続製造
5.1 CeNF複合セパレータ製造装置概要
5.2 使用原料及びセパレータサンプル製造条件
5.3 CeNF複合セパレータの評価方法
5.4 CeNF複合セパレータ特性の評価結果
5.4.1CeNFの添加の酸価依存性
5.4.2CeNF添加量によるセパレータ特性の影響
5.5 セパレータ特性に関する考察
5.6 セパレータ中におけるCeNF分散状態評価
5.6.1TOF-SIMSによるCeNF分散状態評価
5.6.2化学力顕微鏡によるCeNFの複合化状態評価
5.6.3セパレータの厚み方向におけるCeNF分散状態
6 結論
第3節製紙用パルプを用いた低熱膨張透明フィルムの開発
はじめに
1 製紙用パルプを用いた透明フィルム
2 透明フィルムの製造方法と物性
3 透明フィルムの特性
3.1透明性、線熱膨張率
3.2耐熱性、耐溶剤性
4 用途探索
4.1既存技術、競合技術との基本性能の比較
4.2印刷物の透明化、立体加工性
4.3透明フィルムへの導電性の付与
5 まとめと今後の課題
第4節分散化・界面制御によるセルロースナノファイバー強化ゴム材料の作製
はじめに
1 CNFの作製方法と特徴
2 CNF強化ゴム材料
2.1 CNF強化ゴム材料の作製
2.2 CNF強化ゴム材料の引張物性
2.2.1相容化剤の添加効果
2.2.2カップリング剤の添加効果
2.2.3CNFの表面処理効果
3 CNF強化スポンジゴム材料
3.1 CNF強化スポンジゴム材料の作製、物性評価及び内部構造観察
3.2 CNF強化スポンジゴム材料の寸法安定性
3.3 CNF強化スポンジゴム材料の内部構造
おわりに
第5章セルロースナノファイバーの動向
第1節セルロースナノファイバーの開発動向と市場の展望
1 セルロースナノファイバーの実用化に向けた開発が本格化
1.1セルロースナノファイバーの実用化に向けた国の推進体制が整えられた
1.2実用化に向けた製造工程の評価と自動車用材料の評価も始まる
2 CNFの特性と想定される用途
2.1CNFの持つ特性
2.2CNFの期待される用途
3 CNFの市場の展望
3.1CNF製造、供給の展望
3.2CNF応用製品の開発状況
3.3CNFの商品化が始まっている
まとめ
第2節セルロースナノファイバーの国際標準化動向
はじめに
1ナノセルロースの形態
2標準化ニーズ
3国際標準化動向
4新材料の規格化
5国際規格作成の進め方
おわりに



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