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結晶性バイオファイバーの粉砕方法、並びに、バイオナノウイスカー含有粉末及びその製造方法

国内特許コード P170013677
整理番号 S2015-1493-N0
掲載日 2017年2月1日
出願番号 特願2015-107801
公開番号 特開2016-221425
出願日 平成27年5月27日(2015.5.27)
公開日 平成28年12月28日(2016.12.28)
発明者
  • 荒木 潤
  • 有田 稔彦
出願人
  • 国立大学法人信州大学
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 結晶性バイオファイバーの粉砕方法、並びに、バイオナノウイスカー含有粉末及びその製造方法
発明の概要 【課題】 角質化や凝集体の形成が十分に抑制され、水への再分散性に優れた粉末状のバイオナノウイスカーを容易に効率よく得ることができる結晶性バイオファイバーの粉砕方法を提供すること。
【解決手段】 低誘電率有機溶媒中で結晶性バイオファイバーを粉砕する工程を含むことを特徴とする結晶性バイオファイバーの粉砕方法。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


セルロース等の多糖類からなるバイオファイバーは、硬い、軽い、アスペクト比が大きい、原料資源が豊富であるという観点から、樹脂材料の充填材(フィラー)や増粘剤として用いられている。しかしながら、バイオファイバーは凝集しやすいという問題や、親水性であるために有機溶媒中や疎水性樹脂中において分散性が低いという問題を有していた。そのため、バイオファイバーの分散性をより高度に制御することを目的として、バイオファイバーを微細化する方法が提案されている。



一般に、バイオファイバーは加熱による溶解が困難であること、乾式粉砕では凝集してしまうこと、凍結粉砕では高濃度での粉砕が困難であること、セルロースをはじめとするバイオファイバーは親水性であること等から、従来より、バイオファイバーの粉砕は水を分散媒とする分散液中で行われている。例えば、特開2005-270891号公報(特許文献1)には、水中でセルロースを粉砕する湿式粉砕方法が記載されている。しかしながら、このように水中でバイオファイバーを粉砕させ、水を除去するために単に乾燥させると、乾燥過程においてファイバー間に強固な水素結合が形成されるため、得られたファイバーどうしが結合して硬い粒子や膜が形成される現象(角質化:hornification)が起きるという問題を有していた。また、このように一度角質化したバイオファイバーは、親水性のバイオファイバーを原料としているにもかかわらず、バイオファイバーの特性のひとつである、水への優れた分散性が損なわれてしまう。そのため、従来からセルロースナノファイバーやナノウイスカー等の微細化されたバイオファイバーは水分散液の形態で流通しており、輸送コストがかかるといった問題も有していた。さらに、水中で粉砕させたバイオファイバーを樹脂材料の充填材等に用いる際には、水を有機溶媒に置換する工程が必要となるため、プロセスが煩雑になるという問題を有していた。



水以外の分散媒を用いた粉砕方法としては、例えば、特開2009-261993号公報(特許文献2)において、有機溶媒中で多糖類を微細化する方法が記載されており、前記有機溶媒として氷酢酸、アセトニトリル、N,N-ジメチルアセトアミドを用いた例が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、結晶性バイオファイバーの粉砕方法、並びに、バイオナノウイスカー含有粉末及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
低誘電率有機溶媒中で結晶性バイオファイバーを粉砕する粉砕工程を含むことを特徴とする結晶性バイオファイバーの粉砕方法。

【請求項2】
前記結晶性バイオファイバーが微結晶セルロースであることを特徴とする請求項1に記載の結晶性バイオファイバーの粉砕方法。

【請求項3】
前記低誘電率有機溶媒がトルエン、シクロヘキサン、酢酸エチル及びメチルエチルケトンからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の結晶性バイオファイバーの粉砕方法。

【請求項4】
低誘電率有機溶媒中で結晶性バイオファイバーを粉砕する粉砕工程と、
前記粉砕工程の後に前記低誘電率有機溶媒を乾燥除去してバイオナノウイスカー含有粉末を得る乾燥工程と、
を含むことを特徴とするバイオナノウイスカー含有粉末の製造方法。

【請求項5】
前記結晶性バイオファイバーが微結晶セルロースであることを特徴とする請求項4に記載のバイオナノウイスカー含有粉末の製造方法。

【請求項6】
前記低誘電率有機溶媒がトルエン、シクロヘキサン、酢酸エチル及びメチルエチルケトンからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項4又は5に記載のバイオナノウイスカー含有粉末の製造方法。

【請求項7】
バイオナノウイスカーの含有量が20%以上であることを特徴とするバイオナノウイスカー含有粉末。

【請求項8】
請求項4~6のうちのいずれか一項に記載の製造方法により得られたものであることを特徴とするバイオナノウイスカー含有粉末。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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