製品情報セルロースナノファイバー(CNF):cellenpia



セルロースナノファイバー(以下CNF)は、木を構成する繊維をナノレベルまで細かくほぐすことで生まれる最先端のバイオマス素材です。

植物繊維由来であることから、生産・廃棄に関する環境負荷が小さく、軽量であることが特徴で、弾性率は高強度繊維で知られるアラミド繊維並に高く、温度変化に伴う伸縮はガラス並みに良好、酸素などのガスバリア性が高いなど、優れた特性を発現します。

日本製紙は2013年11月、岩国工場(山口県岩国市)においてCNF実証生産設備の運転を開始しました。化学処理によるCNFを生産する本格的な設備としては国内初となります。そして2017年4月25日、石巻工場(宮城県石巻市)において年間500トンを生産できるCNF量産設備の稼働を開始するに至りました。9月には江津事業所(島根県江津市)で食品・化粧品等向けCNF量産設備が動き出します。

今後、さらなる技術開発に力を注ぎ、幅広い産業分野への用途開発を進めていきます。



CNFの特徴と用途

① TEMPO酸化CNF

木材繊維(パルプ)にTEMPO触媒を作用させ、機械的に解繊することで得られるTEMPO酸化CNFは、3~4nmの繊維幅を持つ超極細繊維です。高い透明度や粘度が特徴で、工業用として広い用途が期待されています。


■特徴

  • 3~4nmの均一な繊維幅で、完全ナノ分散しています。
  • 繊維長は数百nm~1μmと、高いアスペクト比を持ちます。
  • 可視光の波長(400~700nm)よりも細かく均一に分散しているため、光の散乱が起こらず無色透明です。
  • 軽くて強い繊維です。

   弾性率はアラミド繊維並み(約138GPa)

   温度変化に伴う寸法変化が石英ガラス並み(2.7ppm/K)

   高い結晶化度(70~90%)

  • CNF単体で製造した膜は、CNFどうしの強固な水素結合により高い酸素バリア性を持ちます。
  • CNFは水中で3次元網目構造を形成するため、チキソ性、分散安定性、乳化安定性といった特徴的なレオロジー挙動を示します。



■想定される用途

  • 高い弾性率やアスペクト比を持つCNFを樹脂やゴムに均一分散することで、強度等が樹脂やゴム単体に比べて向上することが知られています。

   例:自動車部品、家電・PC筐体、プラスチック成型容器、タイヤ、ゴムロール、パッキン、ベルト

  • CNFを塗料等に添加することで、チキソ性により塗りやすく垂れづらい性状を付与することが出来ます。また、顔料の分散性向上、乾燥後の被膜強度向上が期待できます。

   例:壁面用塗料、顔料系塗料など



② CM化CNF

食品用添加剤として長い歴史を持つCMC(カルボキシメチルセルロース)と同じ化学構造を持つCM化CNFは、食品や化粧品などの用途にお使いいただけます。また、当社独自技術により乾燥粉末で提供できることも特徴の一つです。


■特徴

  • 数nm~数百nmのブロードな繊維幅を持つナノファイバーです。
  • TEMPO酸化CNFと同様、軽くて強い繊維です。水中では特徴的なレオロジー挙動を示します。
  • 食品添加物として使用することができます。

   <表示例> 食品    : カルボキシメチルセルロースナトリウム

         医薬部外品 : カルボキシメチルセルロースナトリウム

         化粧品   : セルロースガム



■想定される用途

  • CM化CNFを食品に添加することで、CNFの粘性や保水性、保形性により、食品に新しい特徴を持たせることができます。

   例:冷凍クリームコロッケのパンク防止、食パンの保水性向上、餅の食感維持

  • CM化CNFを化粧品に添加することで、増粘性と感触の良さの両立、天然素材由来での乳化安定、微粒子素材の分散安定が期待できます。

   例:保湿クリーム、サンケア、乳液など

量産化および開発の状況

山口県岩国市の実証機、宮城県石巻市と島根県江津市の量産機に加え、2017年6月には静岡県富士市の当社富士工場内において、CNF強化樹脂の実証機設備を完成させる予定です。本実証機では、ポリプロピレンやポリエチレン、ナイロンなどの樹脂にCNFを混練することにより得られるCNF強化樹脂の実用化に向けた取り組みを進めてまいります。

サンプル提供

各種CNFおよび化学処理パルプを、サンプルとして提供しています。詳細はお問い合わせください。
※CNF強化樹脂のサンプル提供開始時期は未定です。

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