図1 変性リグノセルロースナノファイバー・樹脂複合材料の一貫製造プロセス（京都プロセス） 1．概要 セルロースナノファイバー（CNF、図2）は、持続型木質バイオマス資源由来の、軽量、高強度、低熱膨張のナノ繊維であり、樹脂補強繊維としての利用が期待されています。 阿部 賢太郎（京都大学 生存圏研究所） 【b】ナノセルロースのレオロジー解析とソフトマター（ナノ構造体）の機能開発 渡辺 宏（京都大学化学研究所）、松村 康生（京都大学大学院農学研究科） 【c】ナノセルロースに対する生物学的応答と安全性の評価 All rights reserved. 1990年代から、このセルロースナノファイバーの研究開発を地道に続けてきた人物が、京都大学生存圏研究所の矢野浩之教授である。 「植物が、私たち人間の生活にも役立つ素材の構造体を作ってくれる。
Last update 2020.3.26. 関連施策へのリンク. ナノセルロース・ビークル（ncv）プロジェクトは、軽量で堅強な素材であるセルロースナノファイバー（cnf）を使用した材料、部材により、2020年に自動車で10%程度の軽量化を目標とするプロジェクト（環境省委託事業）です。 セルロースナノファイバーこのホームページに掲載しているデータでダウンロード頂ける資料を集めました。 はじめに（ナノセルロースとは）/ セルロースナノファイバーとは/ 日本の人工林ではセルロースナノファイバーが毎年1500万トン増えていますセルロースナノファイバーの特徴/ ナノセルロースの原料/ 様々な原料からのナノファイバー/ 世界動向：論文数の推移（国別）/ CNF材料の実用化時期と市場規模/ メディカル・エネルギー・IT・環境分野へ矢野研究室の歴史：私たちの研究ポリシー/ １．セルロースナノファイバーの製造/ 2.樹脂との複合化-シート成形体-/ 3．樹脂、ゴムとの複合化-鋼鉄並み高強度材料-/ 4．樹脂との複合化/ 5.樹脂との複合化-ナノファイバーの表面修飾-/ 世界動向：論文・著書数の推移と矢野Gにおける構造用研究開発の歴史『パルプ直接混練法』”京都プロセス”/ CNF材料一貫製造テストプラントの設置2016/ ”京都プロセス”品の展開/ 2017年度～プロジェクト/ 主催するセルロースナノファイバーシンポジウム（生存圏シンポジウム）の参加者推移/ 21世紀型の発展に向けて セルロースナノファイバーの化学変性戦略、プリンテッド・エレクトロニクス、環境・人体調和型のナノファイバー BiNFi-ｓ、高強度ナノファイバーゲル、セルロースナノファイバー技術を利用したソフトクリームの開発、ガスバリアフィルムへの応用、変性セルロースナノファイバーによるポリオレフィン樹脂の補強①、②、ポリオレフィン補強用高分子分散剤、変性セルロースナノファイバーによるポリアセタールの補強、変性セルロースナノファイバー強化樹脂材料の発泡成形、変性セルロースナノファイバー強化樹脂の微細構造セルロースナノファイバー強化による自動車用高機能化グリーン部材の開発概要、変性セルロースナノファイバーによるポリオレフィン樹脂の強化（1）、（2）、変性セルロースナノファイバー強化樹脂材料の微細発泡、バイオポリアミドとの複合化、変性セルロースナノファイバー強化エポキシ樹脂、セルロースナノファイバー染色技術および染色セルロースナノファイバー／熱可塑性樹脂複合材料、自動車へのセルロースナノファイバー材料利用セルロースナノファイバー強化による自動車用高機能化グリーン部材の研究開発プロジェクト概要、ポリオレフィン樹脂との複合化、セルロースナノファイバー強化PP樹脂材料の微細発泡、変性セルロースナノファイバー強化樹脂材料の開発、ナイロン樹脂・ABS樹脂との複合化変性バイオナノファイバーの製造および複合化技術開発プロジェクト概要、バイオナノファイバー製造技術の開発、バイオナノファイバー強化不飽和ポリエステル樹脂材料の開発、バイオナノファイバー強化PP樹脂材料の開発、バイオナノファイバー強化ゴム材料の開発、バイオナノファイバー複合材料高機能化技術の開発、バイオナノファイバー研究の今後 「バイオナノファイバーの製造と利用に関する欧米研究動向調査」 ●分割ダウンロードバイオナノファイバー概要（セルロースナノファイバーの構造、セルロースナノファイバーの製造、セルロースナノファイバー複合材料、セルロースナノウィスカー複合材料）、欧米現地調査の結果 （ヨーロッパの研究状況、北米の研究状況、我が国の研究状況）、成果の活用 「サステナブルバイオによる軽量自動車部材の開発に関する調査」 ●分割ダウンロード （ナノセルロースシンポジウム2017/第337回生存圏シンポジウム（2017年3月13日））（ナノセルロースシンポジウム2016/第310回生存圏シンポジウム（2016年3月22日））（ナノセルロースシンポジウム2015/第280回生存圏シンポジウム（2015年3月20日））（ナノセルロースシンポジウム2014/第250回生存圏シンポジウム（2014年3月25日））（セルロース学会第19回ミクロシンポジウム発表資料（2014年2月7日)（セルロース学会第19回ミクロシンポジウム発表資料（2014年2月7日））（『ナノセルロースフォーラム』設立説明会での講演資料（2014年１月20日)）（丸三レポート（2013年3月)）（Nanocellulose Summit 2012 （2012年10月15日）矢野当日講演資料）（京都大学新技術説明会（2012年8月24日） 当日配布資料）（京都大学新技術説明会（2009年9月8日）当日配布資料）（京都大学 附置研究所・センター シンポジウム: 京都からの提言-21世紀の日本を考える(第4回)「学問のつながりのユニークさ : それがつくる明るい未来」講演録）（2009年3月）第4巻P15-26)（紅萌くれなゐもゆる第9号 京都大学広報誌（2006年4月）P9-12)2016年3月23日 「高性能ナノ繊維で強化した樹脂複合材料と高効率製造プロセスを開発 ―京都大学内で一貫製造用テストプラントが稼働開始―」( [ScienceNews]生体から作る新素材 バイオナノファイバー 「未来を拓く糸バイオナノファイバー －未来の車は植物で造られる？－」 [TBS夢の扉＋] #148「自然の力を借りて日本を資源大国に！」 京都大学生存圏研究所 生物機能材料分野Laboratory of Active Bio-based Materials,〒611-0011 京都府宇治市五ケ庄TEL: 0774-38-3658 FAX: 0774-38-3655Copyright © Laboratory of Active Bio-based Materials, RISH, Kyoto University. 部素材産業－cnf（セルロースナノファイバー）実用化への取組み 全文ダウンロード（PDF：13.2MB）はじめに（ナノセルロースとは）/ セルロースナノファイバーとは/ 日本の人工林ではセルロースナノファイバーが毎年1500万トン増えていますセルロースナノファイバーの特徴/ ナノセルロースの原料/ 様々な原料からのナノファイバー/ 世界動向：論文数の推移（国別）/ CNF材料の実用化時期と市場規模/ メディカル・エネルギー・IT・環境分野へ矢野研究室の歴史：私たちの研究ポリシー/ １．セルロースナノファイバーの製造/ 2.樹脂との複合化-シート成形体-/ 3．樹脂、 … CNFは、紙やパルプにはない特異的な性質を活かして、多種多様な用途への展開が期待されています。また、植物バイオマスから取り出した天然由来の繊維であり、低炭素社会の実現にも貢献できる素材です。※ この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の助成事業の結果得られたものです。当社のCNFは、水分散液、乾燥体、成形体の3つの形態で供給しています。また、複合樹脂についてはCNFまで微細化せず粗く解したセルロース繊維を用いたセルロース複合樹脂ペレットのサンプルも準備しています。CNF水分散液の製造技術として、製造コストの低減を目的に、三島工場(愛媛県四国中央市)に設置したパイロットプラントで省エネルギー型CNF製造プロセスを開発しました。生産能力：年間約100トン（最大生産時） All Rights Reserved. All rights reserved.※現在JavaScriptの設定が無効になっています。ページ内の機能が限定されたり、機能そのものが利用できない場合があります。 環境省では、植物由来の素材で鋼鉄の5分の1の軽さで5倍の強度等の特性を有するセルロースナノファイバー（以下「CNF」という。 会社名：株式会社 吉川国工業所（吉の上の部分は下が長い吉です） 会社名：利昌工業株式会社. セルロースナノファイバー（CNF：Cellulose Nano Fiber） mat49_kyoto-univH31.pdf.
セルロースナノファイバー（cnf）とは CNFは、紙やパルプにはない特異的な性質を活かして、多種多様な用途への展開が期待されています。 また、植物バイオマスから取り出した天然由来の繊維であり、低炭素社会の実現にも貢献できる素材です。
水分散液に対して、多くのユーザーからの「水を含むものは樹脂やゴムと複合化しにくい。水分を抑えたCNFが欲しい。」というニーズを踏まえて、CNF乾燥体製造のパイロットプラントを水分散液製造プラントに併設して、開発を進めています。生産能力：年間約10トン（最大生産時）CNFとパルプ繊維を複合化したCNF高配合の成形体は、軽量かつ高強度というCNFの特徴を活かした高性能材料であり、性能は汎用プラスチック材料を大きく上回る力学物性を示し、熱特性にも優れています。当社CNF水分散液ELLEX-Sは、繊維幅が数十ナノメートルですが、「亜リン酸エステル化法」で製造するELLEX-☆は、繊維幅を3〜4ナノメートルまで微細化でき、高い透明性を有するCNFです。「亜リン酸エステル化法」は、繊維幅３～４ナノメートルまで容易に微細化でき、高い透明性を有するCNFを製造できる技術であることから、化粧品、塗料、インキ等の意匠性が要求される用途や光学系材料用途への展開が期待できます。各水分散液から作製したフィルム当社は、CNFを樹脂と複合する技術の開発の検討を進める中で、樹脂補強において粗く解したセルロース繊維を用いても、樹脂の力学物性を向上できる技術の開発に成功しました。CNF乾燥体製法CNFは湿式で製造され、乾燥過程で凝集するため、樹脂と複合化するには様々な方法がありますが、凝集を抑制する処理を施した乾燥体とすることで、他の汎用フィラーと同様に樹脂へ複合化することができます。※ CNF乾燥体の開発の一部は、平成27〜28年度の環境省の「セルロースナノファイバー 製品製造工程の低炭素化対策の立案事業委託業務」の成果によるものです。物性CNFを樹脂へ10％複合化することで、樹脂の弾性率を1.3～1.4倍に向上し、強度も1.1倍～1.2倍向上できるため、樹脂部材をCNF複合樹脂と置き換えることで、構造材料部材の薄肉化が期待できます。現在、物性をさらに向上させる検討を行っています。※上記のデータは測定値の1例であり、品質を保証するものではありません。CNFが有する特異的な粘度特性を利用することにより、液体の粘度コントロールが可能であり、高保湿性や低曳糸性も兼ね備えているため、化粧品添加剤用途への利用が期待できます。チキソ性傾けても液面は動かないスプレー可能曳糸（えいし）性保湿性CNFが有する特異的な粘度特性を利用することにより、液体の粘度コントロールが可能です。増粘効果CNFの水溶液は、静置状態で高い粘度を示します。2%水溶液は、CMC4%水溶液と同等の粘度となり、CMCよりも少ない量で粘度を増加させることができます。分散安定性CNFには水中で油や粒子を分散安定化する機能があり、食品や塗料等への展開が期待されます。チキソ性CNFの水分散液は、静値状態では高粘度を示しますが、せん断力を受け続けると粘度が次第に低下し液状になるチキソトロピー性を示します。スプレー可能CNFは、低せん断力下では高粘性であるため、容器を傾けてもスプレーノズルから吸引することができ、高せん断力下では急激に粘度低下するため、スプレー噴霧することができます。CNFをコンクリートへ配合することにより、特定の条件においてひび割れ低減効果を確認しました。水中および空気中で養生したコンクリートの引張強度について、CNF配合の有無で比較を行いました。参考文献当社が開発を進めているCNFとパルプ繊維を複合化したCNF高配合の成形体は、汎用プラスチック材料と比較して高い力学物性を示し、熱特性にも優れる高性能材料です。このCNF成形体は、CNFの配合率を50～95％まで高めたもので、軽量かつ高強度というCNFの特徴を活かした高性能材料です。汎用プラスチックとの物性比較（CNF配合率80%での例）約5倍（13～17GPa）約20倍（10～12GPa）約5倍（100～150MPa）約8倍（55～70MPa）注1 材料を引っ張った際の変形のしにくさこれまでプラスチック材料が利用できなかった高強度用途や耐熱性を必要とする用途など、今後、多岐にわたる用途展開が期待されます。≪用途の可能性≫2019年に米国コロラド州にて開催されたレース「パイクスピーク・インターナショナル・ヒルクライム」に参戦した電気自動車のボンネット、後部座席ドア等車両本体にCNF成形体ELLEX-Mを実装しました。〇2018年から16秒のタイム短縮ＣＮＦ実装による効果ELLEX-Mを実装したパーツは、練習走行から決勝レースまで過酷な実戦走行に耐えうる性能を発揮し、12.6kg（代替パーツ49%）の軽量化を達成しました。スポーツ用品の高性能化を目的に、株式会社タマス※と共同でCNF成形体ELLEX-Mを用いた卓球ラケットの開発を行っています。ＥＬＬＥＸ－Ｍによる効果打球のスピードと回転数から計算される打球の威力を表すエネルギー効率（同じ素材重量当たり）を評価した結果、ELLEX-Mは、従来のラケット用高性能部材と比較して、打球の威力を高められる部材であることがわかりました。セラミックとCNFを混合し、乾燥、成形、焼結することにより、セラミック材料を多孔質化することができます。製法物性特徴現在、食品等の包装には、ガスバリア性を持つ化石資源由来のフィルムが利用されていますが、CNFのガスバリア性を活かし、実用的にガスバリアシートを製造できれば、バイオマス由来のバリア包装資材への転換が可能となります。フィルムにCNFをムラなく緻密に塗工することにより、CNF塗工フィルムは、高い酸素バリア性を示します。このCNF塗工フィルムの連続生産技術の開発に取組んでいます。フィルムにCNFを塗工した後、紙を貼り合せて加熱乾燥した積層シートは、非常に高い酸素バリア性を示します。また、無機層状化合物の添加により、酸素バリア性を損なうことなく、水蒸気バリア性が向上できます。