セルロースナノファイバー / 樹脂複合材料の技術動向と展望

第1部 セルロースナノファイバー創製技術と樹脂複合材料化の課題・展望

(2012年6月28日 11:00〜13:00)

　天然繊維の代表であるセルロースに関して、まず、これまで製造が困難であった「ナノファイバーとはどういうものか」 ということを概説する。 　次に、トップダウン的加工法として最近開発した、天然セルロース繊維を表面から分子・ナノレベルの分子集合体を引き剥がす、水のみによる微細化およびナノ分散水化法 (水中カウンターコリジョン法) およびその応用例を紹介する。 　さらに、セルロースナノファイバーを用いる複合材料化について、「ナノファイバーは細ければ細いほど利点があるのか?」の観点から検討する。

1. はじめに
2. ナノファイバーとは
   1. ナノサイズファイバー
   2. ナノ構造ファイバー
   3. ナノファイバーテクノロジー
3. セルロースナノファイバーの創製
   (水中カウンタ-コリジョン法の概説を中心にして)
4. 微生物産生セルロースナノファイバー・ネットワークへのACC法の応用
   1. マイクロバイアルセルロース・ネットワーク (ペリクル)
   2. マイクロバイアルセルロース・ネットワーク (ペリクル) からナノセルロースの創製
   3. セルロース繊維のナノ微細化とポリ乳酸とのコンポジット材料の創製
5. 今後の複合材料化の課題・展望
   1. ナノファイバーは細ければ細いほど利点があるのか?
   2. おわりに
• 質疑応答

第2部 セルロースナノファイバー/樹脂複合化技術と強化樹脂の物性 (仮題)

(2012年6月28日 13:40〜15:10)

　植物系天然資源、中でも木質系天然資源は極めて豊富で、再生産可能な資源の代表である。木材からは短い繊維=パルプが取れるが、それらは「紙」として普段の生活にはなくてはならない存在である。このパルプ、その引張強度は数百GPaと意外に強い。しかし、もっとすごいのはパルプの強さの源にある。 　竹を含め、多くのパルプはセルロース、ヘミセルロース、リグニンからなる。これらの割合はパルプの取り出し工程に影響されるが、元は2:1:1である。これらの成分の中、パルプの強さは結晶性部分を含んだセルロースのナノ繊維、MFC (Micro Fibrillated Cellulose) にある。パルプに強いせん断力を加え、解すとMFCが分離される。竹および木質パルプからは、処理の仕方によりさまざまな形態のMFCが分離できる。このMFC、微細繊維方向の引張強度は約2GPa、ヤング率も100GPaを超えると言われる優れもの。母材を樹脂 (プラスチックス) とする複合材料のナノフィラー、強化材として使えそうである。しかし、このセルロースナノファイバーを“うまく”使った例はほとんどない。 　本講演では、セルロースナノファイバーの取り出し方、その応用例について、詳細に説明する。

1. セルロースナノファイバーとは
   • 竹とパルプ
   • パルプの構造
   • 竹パルプの取り出し方、紙以外への竹パルプの利用
   • 竹パルプからMFCを取り出す
2. 竹MFCの利用
   • 竹パルプと竹MFCのハイブリッド
   • 完全Bio-plasticsとその実用性—-部分フィブリル化竹パルプとPLA
3. ナノフィラーとしてのセルロースナノファイバーの工業的利用
   • 光硬化性エポキシ樹脂のじん性向上
   • セルロースナノファイバー添加によるCF/EP複合材料の耐久性の顕著な向上
   • バクテリアセルロースナノファイバー
• 質疑応答

第3部 セルロースナノファイバーとの複合化による透明・高熱伝導フィルムの開発とその物性

(2012年6月28日 15:20〜16:30)

　セルロースナノファイバは、高強度、低熱膨張性であるとともに、高熱伝導性も有する。本講演では、セルロースナノファイバの細さ (<100nm) と高熱伝導性に着目し、無機ガラス並みの高い熱伝導性を有する透明樹脂フィルムの作製方法とその諸特性について解説する。

1. セルロースナノファイバの諸特性
   1. 形状
      1. 外観
      2. SEM像
   2. 結晶性
      1. X線回折曲線
      2. 結晶性がセルロースナノファイバにもたらす特性
   3. 屈折率
2. セルロースナノファイバを用いた透明高熱伝導フィルムの作製
   1. セルロースナノファイバシートの作製
   2. 透明高熱伝導フィルムの作製
   3. 透明高熱伝導フィルムの形状
      1. 外観
      2. 断面SEM像
3. セルロースナノファイバを用いた高熱伝導フィルムの諸特性
   1. 熱伝導性
      1. サーモグラフによるデモンストレーション
      2. 測定方法
      3. 結果
      4. 形状効果の検討 (計算との比較)
   2. 透明性
      1. 媒体樹脂の屈折率と透明性の関係 (計算との比較)
   3. その他
      1. 寸法安定性
      2. 弾性率
4. まとめ
• 質疑応答