Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

パルプ・紙 / エレクトロニクス / センサー / 健康診断チップ / インクジェット / 導電性ポリマーインク / マイクロ流路 / 紫外線重合 / 電気化学分析システム / 紙 / フッ素系ポリマー / 疎水化 / TEMPO酸化セルロース / 銀ナノ粒子インク / パターンニング / 導電性 / 印刷 / パルプ

バイオマスの材料の有効利用とエレクトロニクス製造の効率化を目的とする。非塗工の紙に印刷した銀ナノ粒子インクのラインは、粒子の落ち込みにより、導電性が発現しなかったが、フッ素ポリマーのはっ水処理後の印刷では導電性が発現した。ペーパーエレクトロニクスの応用として血糖値測定用紙基板健康診断チップを全てインクジェット印刷で試作した。コットンリンターを用いたセンサー用紙、紫外線硬化樹脂インクを使った微小流路外壁、導電性ポリマー電極、電極上へのグルコシダーゼの固定の要素技術を組み合わせたセンサーの有効性を確認した。

不織布 / マニラ麻 / レーヨン / 介護シーツ / 圧縮弾性率 / 摩擦係数 / 引張変形分布 / 吸水性 / ウォータージェット / 面内変位分布 / 介護 / 摩擦感 / 紙 / パルプ / ざらつき / 繊維配向 / 引張強度

本研究は、介護システムが社会の重要な一分野になっている今日、快適な肌触りを持ち、環境にもやさしい介護用品の開発を目的とした。ウォータージェット不織布の構造では、エックス線回折図から繊維はMD方向に配向することが分かった。WJ処理水圧の増加、ノズルプレート角度の減少に伴いMD方向への配向が大きくなった。マニラ麻パルプとレーヨンの混抄不織布にプラスチックフィルムをラミネートし、介護用シーツ試作品とした。不織布面は、レーヨンに対しマニラ麻の配合率を上げると滑りやすく、ざらついた面になった。フィルム面は、PUよりPEの方が滑りにくく、エンボス加工は効果がなかった。これらは、次の手触り感の官能検査結果と一致した。マニラ麻の多い介護シーツは表面が平滑であるにも関わらず、繊維間結合が強くて固いためにざらつき感が感じられる、との評価であり、曲げに強いためシワやヨレが起きにくくなると予測された。施設で試用してもらったところ、シワやヨレが起きやすく、滑りやすくて困るが、使用直後から感じる暖かさがあるなど肌触りはよかった、という評価であった。同混抄不織布の引張変形伸びの2次元分布と吸水速度測定を行った。MD方向に引っ張るとCD方向に座屈しながら収縮し、マニラ麻の比率が高いと、大きい周期で座屈した。CD方向に引っ張ると、引張方向にほぼ均等に伸びたが、マニラ麻の比率が高いと、ところどころ破壊が起きる部分だけがよく伸びた。マニラ麻100%試料よりもレーヨンを配合した不織布の方が速い吸水を示した。ラミネート加工により吸水速度が下がった。製造工程上の制約から、原料はマニラ麻及びレーヨンの繊維に限定されたが、これらを原料とする不織布介護シーツの試作品を得ることができた。今後、古紙パルプを利用した不織布製品の開発などが、本研究の発展段階として期待される。

パルプ / 紙 / サイズ / ロジン / アルミニウム / 撥水性 / リテンション / 熱分解ガスクロマトグラフィー / アラム / 硫酸アルミニウム / セルラーゼ

サイズ処理のうち、アニオン性のエマルジョンロジンサイズ剤を用いた硫酸アルミニウム添加系のサイズ処理におけるサイズ剤成分のリテンション機構と、シート中に保持されたサイズ剤成分のサイズ発現機構を明らかにすることを目的とし、以下の結果が得られた。
まず、熱分解ガスクロマトグラフィー等の機器分析によるシート中の微量サイズ剤およびアルミニウム成分の定量法を確立した。これらの定量法を用いたところ、パルプサスペンションに添加した硫酸アルミニウムの三価のAIイオンはパルプ繊維中の微量官能基である解離したカルボキシル基との間で極めて迅速にイオン結合を形成することが明らかになった。そして形成されたアルミニウムのカチオンサイトを接点としてアニオン性のロジンエマルジョンをイオン結合によってパルプ表面に吸着させる。ところが、この形成されたイオン結合は、アルカリを加えて抄紙系のpHを上げた場合、エマルジョンロジン粒子の破壊等により切断されてしまう。このように、エマルジョンロジンサイズ-アルミニウムイオン系のシートへのリテンション機構がパルプ中のカルボキシル基を接点とした短時間のイオン結合形成に支配されていることが明になった。
次に、本系のサイズ発見機構を検討するため、シート中に保持されたロジン分子の特性や化学構造を検討した。手法としては、1)セルラーゼ処理残渣の機器分析、2)シートの有機溶剤抽出、3)13Cでラべルした脂肪酸エマルジョンの固体13C-NMR分析等を用いた。その結果、シート中のロジン分子はアルミニウム塩を形成せずに、遊離のカルボン酸の形で存在して紙のサイズ性に寄与していることが明らかになった。また、シート中のロジン成分のシート内での分布状態の形成にアルミニウムが関与している可能性が示唆された。

【研究分担者】
佐藤利文	東京工芸大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)
磯貝明	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
磯貝明	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
江前敏晴	東京大学	大学院・農学生命科学研究科	助手	(Kakenデータベース)
倉田俊彦	東京大学	静岡県・富士工業技術センター	主任研究員
吉崎学	東京大学	静岡県・富士工業技術センター	技師(研究職/">(Kakenデータベース)
日吉公男	静岡県富士工業技術センター	主任研究員
深沢博之	静岡県環境衛生科学研究所	東部支所	副主任(研究職/">(Kakenデータベース)