平川 亮太 帝人(株)
三好 孝則 帝人(株)
三田寺 淳 三菱ガス化学(株)
山崎 聡 三井化学(株)
黒木 一博 昭和電工(株)
かん 凱 北陸先端科学技術大学院大学
※「かん」は門構えに敢です
金子 達雄 北陸先端科学技術大学院大学
郷 義幸 住友ベークライト(株)
湯川 英明 (財)地球環境産業技術研究機構
大久保 明浩 群栄化学工業(株)
位地 正年 日本電気(株)
松村 秀一 慶應義塾大学
越智 杏奈 北海道大学
渡辺 剛志 北海道大学
田口 精一 北海道大学
間瀬 暢之 静岡大学
玉川 英幸 キリンホールディングス(株)
生嶋 茂仁 キリンホールディングス(株)
合田 公一 山口大学
仲井 朝美 京都工芸繊維大学
木口 実 (独)森林総合研究所
宮保 淳 アルケマ(株)
三木 康弘 (株)カネカ
神澤 岳史 滋賀県東北部工業技術センター
小田 顕通 帝人(株)
庄司 信一郎 帝人(株)
上田 一恵 ユニチカ(株)
山本 広志 パナソニック電工(株)
上田 芳久 パナソニック電工(株)
斉藤 英一郎 パナソニック電工(株)
野々川 竜司 帝人(株)
北村 卓朗 帝人(株)
河西 容督 日産化学工業(株)
浅井 茂雄 東京工業大学
田中 孝明 新潟大学
廣本 恭之 UMG ABS(株)
国宗 範彰 (株)クニムネ
寺澤 勇 三菱自動車工業(株)
常岡 和記 三菱自動車工業(株)
種田 尚広 三菱自動車工業(株)
土屋 浩一 三菱自動車工業(株)
野口 勉 ソニー(株)
原田 忠克 (株)リコー
高木 誠一 富士ゼロックス(株)
生野 雅也 富士ゼロックス(株)
水谷 善教 リスパック(株)
西田 政弘 名古屋工業大学
西田 治男 九州工業大学
附木 貴行 九州工業大学
白井 義人 九州工業大学
本書は、「植物由来ポリマーは石油由来樹脂に敵わない」を覆す!をコンセプトにまとめたものです。
ポリアミドでは、従来樹脂を凌ぐ性能を兼ね備えた植物由来樹脂が開発され、実用化が進んでいます。また、これまでに使われていなかった新原料や植物由来成分が利用できなかった樹脂で、植物由来原料の利用技術が開発されています。植物由来ポリマーの代表格であるPLA樹脂では製造プロセスの革新による低コスト化、絶え間の無い合成、複合化や成形方法による物性・機能・環境性能の向上により、様々な工業用途で採用が広がっています。本書では、これらの最先端の技術進歩を材料開発と用途開発の両面からまとめています。新たな環境負荷低減材料の開発・採用にお役立てください。
第1章 新しい植物由来ポリマー・材料とプロセス開発
第1節 植物由来バニリン酸ポリエステルの開発
1. バニリン酸由来のポリマーについて
2. バニリン酸C2ポリマーの合成
2.1 ポリマーの合成
2.2 ポリマーの評価
3. バニリン酸C2ポリマーの基本特性
3.1 熱特性
3.2 結晶性の評価
3.3 溶融粘度の評価
4. 成型体の物性
4.1 射出成型による成型体の作製
4.2 機械特性
4.3 耐溶剤性
第2節 植物由来高耐熱ポリアミド(LEXTER)の開発
1. LEXTERの特徴
1.1 LEXTERの概要
1.2 LEXTERのグレード
1.3 LEXTERの吸水率と吸水時物性
1.4 LEXTERのバリア性
1.5 LEXTERの耐薬品性
2. LEXTERの用途
2.1 射出成型用途
2.2 フィルム・繊維用途
2.3 改質用途
第3節 植物由来ポリウレタンの開発
1. ポリウレタンの市場と化学
1.1 ポリイソシアネート
1.2 ポリオール
2. 植物由来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植物由来ポリウレタンフォームの位置づけ
2.3 第一世代植物由来(バイオ)ポリオールの開発
2.4 第二世代植物由来(バイオ)ポリオールの開発
3. 植物由来(バイオ)ポリウレタンの動向
3.1 最近の開発事例
3.1.1 硬質フォーム
3.1.2 塗料
3.1.3 エラストマー
3.1.4 複合材
3.2 植物由来のポリウレタン原材料
3.2.1 ポリオール
3.2.2 ポリイソシアネート
4. 今後の技術課題
第4節 植物由来不飽和ポリエステル樹脂の開発
1. 植物由来不飽和ポリエステル樹脂の開発
1.1 一般グレード
1.2 軟質グレード
1.3 硬質グレード
1.4 ガラス繊維含浸性評価
第5節 高性能・高機能植物分子由来プラスチックの開発
1. カーボンマイナス
2. 分解性プラスチック
3. 高分子設計
4. 4-ヒドロキシ桂皮酸ホモポリマー
5. 3,4-ジヒドロキシ桂皮酸由来高分岐高分子
6. 高耐熱性バイオプラスチック
7. 全芳香族アミノ酸の利用
第6節 バイオリファイナリーの新潮流 -グリーンフェノール製造への挑戦-
1. フェノール樹脂について
1.1 100 年の歴史を有するフェノール樹脂
1.2 フェノール樹脂とは?
1.3 市場規模
2. フェノール樹脂の利用分野と技術動向
2.1 成形材料
2.2 工業用フェノール樹脂
2.3 フェノール樹脂のリサイクル技術
3. グリーンフェノール製造法への挑戦
3.1 高生産性RITE バイオプロセス
3.2 RITE バイオプロセスの特質とフェノール生成
第7節 糖鎖技術を利用したフェノール樹脂誘導体の開発
1. 澱粉を出発原料としたフェノール系バイオマス樹脂
1.1 合成及び樹脂特性
1.2 フェノール成形材料への適用検討
1.3 エポキシ樹脂硬化剤への適用検討
2. 非可食加工澱粉廃棄物を利用したフェノール系バイオマス樹脂
2.1 合成及び樹脂特性
2.2 フェノール成形材料への適用検討
3. バイオマスエポキシ樹脂
第8節 セルロース・カルダノール利用による新バイオプラスチックの開発
1. カルダノール付加セルロース樹脂開発の目的
2. 安定供給性のある非食用の天然有機物:カルダノール
3. カルダノール付加セルロース樹脂の合成
4. カルダノール付加セルロース樹脂の特性
5. まとめと今後
第9節 新規バイオベースエラストマーの酵素触媒重合による合成
1. ポリリシノール酸型熱硬化性エラストマー
2. イタコン酸含有ポリエステル型エラストマー
3. 大員環ラクトンー12HSポリエステル型熱可塑性エラストマー
第10節 微生物を用いた乳酸ポリマーのワンステップ重合法
1. バイオポリマーの微生物合成システム(微生物工場)
2. 乳酸ポリマー微生物工場の誕生
3. 乳酸分率向上を目指した微生物工場の改善
4. PLAおよび多元乳酸ポリマーの合成と物性
第11節 金属・有機溶媒フリー ポリ乳酸合成:有機分子触媒と超臨界二酸化炭素の活用
1. 金属・有機溶媒フリー ポリ乳酸合成
2. ポリ乳酸の粒子化
第12節 トルラ酵母Candida utilisを用いた乳酸の発酵生産
1. 細菌による乳酸の生産
2. Saccharomyces属酵母,Kluyveromyces属酵母による乳酸の生産
3. トルラ酵母Candida utilisによる乳酸の生産
4. キシロースからの乳酸の生産
第2章 物性と機能の向上技術
第1節 グリーンコンポジット用強化材としての植物系天然繊維 -力学評価と特性発現性-
1. 天然繊維の構造・形状と断面積変動
2. 天然繊維の力学的挙動
3. 天然繊維の強度・剛性評価
4. 天然繊維の強度分布モデル
第2節 オール天然材料による複合材料
1. 含浸性向上のための成形技術確立
2. 天然由来表面処理技術の開発
3. 天然由来表面処理と化学表面処理の比較
第3節 木材・プラスチック複合体の技術動向と評価
1. 木材・プラスチック複合体(WPC)の動向
1.1 WPC市場の動向
1.2 WPCの用途
2. WPCの性質
2.1 強度的性質
2.2 耐水性能
2.3 耐久性能
2.3.1 耐朽性能
2.3.2 耐候性能
3. 環境性能
4. 今後の展開
4.1 建築部材
4.2 耐久性
4.3 使用ポリマー
第4節 ヒマシ油由来エンジニアリングプラスチック ポリアミド11の高機能化
1. 注目される原料 ヒマシ油
2. ポリアミド11の歴史と現状
3. ポリアミド11およびヒマシ油由来エンジニアリングプラスチックの高機能化
3.1 ポリエーテルブロックアミドのハードセグメントのポリアミド11への転換(Pebax Rnew)
3.2 耐熱柔軟グレードの開発(Rilsan HT)
3.3 高耐熱グレード(融点300℃以上)の開発(Rilsan THT)
3.4 低融点高弾性率ポリアミドの開発(Rilsan XD)
3.5 植物由来透明ポリアミドの開発(Rilsan Clear G830 Rnew)
3.6 ホットメルト向け植物由来ポリアミド材料の開発 (Platamid Rnew)
第5節 植物由来微生物産生ポリエステルの開発と応用展開
1. 植物由来微生物産生ポリエステルの開発動向
2. アオニレックスの特徴
3. アオニレックスの成形加工性
4. 用途展開
第6節 リアクティブプロセッシングによるポリ乳酸のブレンド技術と高機能化
1. 押出機とリアクティブプロセッシングの位置づけ
2. リアクティブプロセッシングによるポリオレフィン材料の官能化技術
3. リアクティブプロセッシングによるポリ乳酸の改質研究
3.1 末端基反応を利用したポリ乳酸ブレンド
3.2 ラジカル発生剤を利用した主鎖への化学結合直接導入によるポリ乳酸ブレンド
3.2.1 官能化法
3.2.2 動的架橋法
第7節 ステレオコンプレックスポリ乳酸の開発
1. ステレオコンプレックスポリ乳酸(scPLA)
1.1 scPLA研究概要
1.2 scPLAの結晶構造と特徴
1.3 ステレオコンプレックス結晶の安定生成技術
2. バイオフロントの耐久性向上検討
2.1 溶融安定性
2.2 耐加水分解性
3. バイオフロントのその他特性
3.1 結晶性
3.2 耐溶剤性
4. バイオフロントの実用例
4.1 繊維での展開
4.2 フィルムでの展開
4.3 成型品での展開
第8節 電子機器筐体適用における植物由来材料の耐加水分解性向上
1. ポリ乳酸の課題
1.1 耐熱性
1.2 耐加水分解性
2. ポリ乳酸の耐熱化技術
3. ポリ乳酸の耐加水分解性向上
4. 電子機器筐体への応用
第9節 ハイサイクル・高耐衝撃性・高耐久性を実現するポリ乳酸成形材料
1. ステレオコンプレックス型ポリ乳酸の特徴
2. ポリ乳酸実用化のための課題および目標値
3. アプローチと検討の概要
3.1 成形サイクルの短縮
3.2 耐衝撃性の向上
3.2.1 耐衝撃性付与剤の複合化
3.2.2 結晶化度の制御
3.3 高耐久性の付与
第10節 結晶核剤添加によるPLAの成形速度の向上
1. 結晶化と結晶核剤
1.1 高分子の結晶化
1.2 ポリ乳酸の結晶化
2. フェニルホスホン酸金属塩添加による結晶化
2.1 結晶化に伴う発熱挙動の観察
2.2 偏光顕微鏡による結晶成長の観察
2.3 成形試験でのサイクルタイムの評価
2.4 核化促進要因の考察
3. 高機能グレードの開発
第11節 高圧CO2を用いたポリ乳酸の微細発泡化
1. 高圧CO2処理によるPLLAの発泡化
2. 高圧CO2処理及び加熱処理により作製したPLLA発泡体の発泡構造
3. 高圧CO2処理したPLLAフィルムの構造
4. 高圧CO2処理及び加熱処理によるPLLAフィルムの発泡の機構
第12節 ポリ乳酸多孔質膜の開発
1. ポリ乳酸の生産と分解
1.1 ポリ乳酸の生産
1.2 ポリ乳酸の分解
2. ポリ乳酸の多孔質化
2.1 多孔質化の目的
2.2 多孔質化の方法
2.2.1 発泡法
2.2.2 ポロジェン溶出法
2.2.3 相分離法
2.3 相分離法を用いた多孔質化
2.3.1 非溶媒誘起相分離法
2.3.2 熱誘起相分離法
2.3.3 乾燥操作による孔径制御
3. ポリ乳酸多孔質膜の応用
3.1 分離膜としての応用
3.2 複合材料への応用
第13節 ABS/PLA系アロイ
1. ABS/PLA系アロイ材料の特徴
2. ABSを用いたPLAの改質方法
2.1 耐衝撃性の改善
2.2 耐熱性の改善
2.3 耐久性の改善
2.4 発色性の改善
2.5 リサイクル性
2.6 当社製品のラインアップ
第14節 耐熱ポリ乳酸樹脂の射出成形加工
1. ポリ乳酸樹脂の特性
2. 耐熱化手法
2.1 結晶核剤
2.2 モノマー純度
2.3 ポリマーの架橋
2.4 ステレオコンプレックス
2.5 ポリマーアロイ・ブレンド
3. 金型内での結晶化
4. 金型急速加熱冷却法
4.1 特殊金型
4.2 温冷設備
5. 成形例
5.1 高温金型
5.2 急温急冷金型
6. その他の耐熱成形加工
第3章 ユーザーにおける植物由来材料の適用と要求特性
第1節 自動車部品への植物由来材料の適用と要求特性
1. 液状化木材フェノール樹脂
1.1 液状化木材フェノール樹脂
1.2 成形材料の製造工程
1.3 自動車用カップ型灰皿の要求性能
1.4 成形材料の性能
1.4.1 射出成形性
1.4.2 耐湿熱老化性
1.4.3 耐熱性
1.4.4 難燃性および消火性
1.4.5 CO2排出量
1.4.6 その他の性能
1.5 今後の課題
2. PTT繊維フロアマット
2.1 PTT繊維フロアマット
2.2 PTT繊維フロアマットの特徴
2.3 CO2排出量
3. 綿PETシート生地
3.1 綿PETシート生地の特徴
3.2 CO2排出量
3.3 その他性能
4. 竹繊維PBSボード
5. PLA繊維フロアマット
6. 開発中の部品
6.1 植物由来ポリエステルウォ―タプルーフフィルム
6.2 植物由来ウレタンクッション
6.3 竹繊維植物由来ウレタン内装ボード
7. 今後の課題
第2節 ソニーにおける家電・電子機器への植物由来材料の適応と要求特性
1. 植物原料プラスチックの導入事例
1.1 製品導入事例
1.2 実用化に向けての要求特性
2. 材料開発事例
2.1 難燃化技術
2.2 結晶化促進技術
2.3 繊維添加による耐熱性向上
第3節 リコーにおける画像機器への植物由来樹脂の適用と要求特性
1. 植物由来樹脂の課題
2. 植物由来樹脂の適用事例
3. 将来に向けた植物由来樹脂関連技術の開発
第4節 富士ゼロックスにおける事務機器への植物由来材料の適用と要求特性
1. 植物由来材料の複合機・プリンターへの適用
1.1 難燃ABS代替可能な植物度30%の植物由来プラスチックの開発
1.2 難燃ABS代替可能な植物度30%の植物由来材料の複合機・プリンター部品への適用
2. 要求特性と技術アプローチの例
2.1 基本特性と機能特性
2.1.1 機能特性の評価方法
2.2 要求仕様達成のための技術アプローチの例
2.2.1 難燃化アプローチ
2.2.2 機能特性確保アプローチの例
第5節 食品容器におけるバイオマスプラスチックの適応と要求性能
1. PLA事業の経緯
2. PLAの特徴
2.1 石油資源の節約
2.2 地球温暖化問題
2.3 廃棄物増大
3. 食品容器に求められる要求性能
4. PLAの物性
4.1 耐熱性
4.1.1 石油系樹脂との複合化による耐熱性の改良
4.1.2 結晶化による耐熱性の改良
4.2 耐衝撃性
5. 使用事例
6. 今後の展望
6.1 PLAの改質
6.2 その他バイオマスプラスチック容器の開発
第4章 バイオマスプラスチック,複合材料の力学特性評価
1. エステル化澱粉
1.1 ひずみ速度の影響
1.2 吸水の影響
1.3 試験片温度の影響
1.4 温度上昇の測定
2. ポリアミド11
2.1 ひずみ速度の影響
2.2 吸水の影響
2.3 温度の影響
3. PLLA/PCLポリマーブレンド
3.1 エネルギー解放率
3.2 ひずみ速度の影響
3.3 配合比率の影響
4. PLA/PBATポリマーアロイ
4.1 圧縮特性
4.2 引張特性
5. でんぷん/PLA/PBATポリマーブレンド
5.1 衝撃特性
5.2 吸水の影響
5.3 温度の影響
第5章 ポリマーアロイからのポリ乳酸の資源循環
1. ポリ乳酸系ポリマーアロイの展開
2. ポリマーアロイからの選択分解・分離特性の理論的検討
2.1 動力学解析方法の改良
3. 実用的な熱分解触媒の検討
3.1 酸化マグネシウム触媒の高性能化
3.2 PPの安定化剤のMgO触媒活性への影響
3.3 水酸化アルミニウム含有ポリ乳酸コンポジットの熱分解反応の主因子の探索
3.4 MgOとAl(OH)3の共触媒効果
4. 押出成形機によるケミカルリサイクル実証試験
4.1 試験装置の構造
4.2 PLLA/PP/MgOブレンドからのPLLA選択的ケミカルリサイクル
4.3 PLLA/PP/Al(OH)3ブレンドからのPLLA選択的ケミカルリサイクル
4.4 Al(OH)3/MgO共触媒系の効果
5. 残渣汎用樹脂のマテリアルリサイクル性
6. PLLAケミカルリサイクルにおける共存成分のポジティブおよびネガティブマップ
