FPLの装置

セルロースナノクリスタルの製造方法、性状の違いは比較的少ない

セルロースナノクリスタルは、高等植物から取り出したセルロース繊維を酸で加水分解して作ります。セルロース繊維は千から数千個のグルコースがβ-1,4結合でつながった分子鎖が束になっているのですが、繊維の中にこの分子鎖の配列が三次元的に規則正しい周期性と対称性を持つ結晶となっている結晶領域と、無秩序な非晶(アモルファス)となっている非晶領域があります。非晶領域は結晶領域に比べて酸による加水分解を受けやすいため、酸で処理すると、セルロース繊維の分解物を得ることができます。反応条件を調節することで、繊維の径(太さ)が3~100nmになるようにしたものが、セルロースナノクリスタルです。

加水分解には主に硫酸が使われますが、塩酸、リン酸、ギ酸が使われる場合もあります。このうち最も一般的な硫酸を使った方法を紹介しましょう。まずセルロース繊維(パルプ)に64%硫酸を加え、45℃で60~90分間撹拌します。固形分を回収して水洗したのち、冷却装置を備えたホモジナイザーに2~3回通すことでも完全に解繊します。こうして得られたセルロースナノクリスタルは、半透明でゲル状の水溶液です。

CNCの製造方法の図解

セルロースナノクリスタルは通常、スプレードライヤーで乾燥してから出荷されます。セルロースナノファイバーはいったん乾燥すると、水に再懸濁しても凝集してしまい、もとの状態には戻らないといわれています。これに対してセルロースナノクリスタルは、乾燥後、再びゲル状の水溶液に戻すことができるので、乾燥することができるのです。乾燥できることは、輸送・利用にあたってアドバンテージであると思います。

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