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1 今 月 のトピックス No.254-1(216 年 3 月 17 日 ) 新 素 材 として 注 目 されるセルロースナノファイバー 1. 新 素 材 として 注 目 されるセルロースナノファイバー 情 報 通 信 技 術 の 進 歩 に 伴 いインターネットが 普 及 し 書 籍 雑 誌 などの 紙 媒 体 の 発 行 部 数 が 減 少 して おり それらに 使 われる 印 刷 情 報 用 紙 の 内 需 も 減 少 傾 向 にある( 図 表 1-1) そして 紙 の 主 力 製 品 である 印 刷 情 報 用 紙 の 内 需 は 食 料 品 などの 輸 送 に 使 用 される 段 ボールをは じめとする 板 紙 を 含 む 紙 板 紙 全 体 の 合 計 と 比 べ 減 少 幅 が 大 きくなっている( 図 表 1-2) 紙 板 紙 の 内 需 は 29 年 のリーマンショックの 影 響 により 急 減 した 反 動 で21 年 に 増 加 に 転 じたも のの その 後 は 減 少 が 続 いている( 図 表 1-2) 一 方 製 紙 会 社 の 収 益 は 市 況 の 回 復 などにより 持 ち 直 してきている( 図 表 1-3)が 国 内 の 人 口 減 少 もあり 内 需 の 拡 大 は 期 待 しづらく 製 紙 会 社 は 海 外 での 事 業 展 開 を 強 化 するとともに エネルギー 事 業 をはじめとする 新 たな 収 益 基 盤 を 構 築 する 取 り 組 みを 強 化 している 製 紙 会 社 の 新 たな 事 業 分 野 のなかで 今 後 成 長 が 期 待 されているものの 一 つにセルロースナノファ イバーがある セルロースナノファイバーは 紙 の 原 料 のパルプなどの 植 物 繊 維 をナノサイズ(1 億 分 の1メートル)まで 細 かく 解 きほぐしたものである 鋼 鉄 と 比 べ 重 量 が5 分 の1ながら 強 度 は5 倍 以 上 粘 性 が 高 いといった 特 徴 に 加 え リサイクル 性 が 優 れていることもあり 炭 素 繊 維 やガラス 繊 維 に 代 わる プラスチックやゴムをはじめとする 合 成 樹 脂 の 補 強 材 などとしての 実 用 化 に 向 けた 研 究 が 進 められている 本 稿 では 新 素 材 として 注 目 されているセルロースナノファイバーの 特 徴 国 内 外 の 実 用 化 への 取 り 組 み 状 況 利 用 拡 大 に 向 けた 課 題 を 整 理 する 図 表 1-1 情 報 媒 体 等 利 用 状 況 の 対 前 年 比 の 推 移 図 表 1-3 主 要 製 紙 会 社 業 績 の 推 移 ( 連 結 ) 1% 4, ( 億 円 ) ( 億 円 ) 1,6 5% % -5% -1% 3, 2, 1, 1, % 図 表 1-2 3, 2,5 2, インターネット 利 用 者 数 ( 年 ) 書 籍 出 回 り 部 数 雑 誌 推 定 発 行 部 数 印 刷 情 報 用 紙 内 需 ( 万 トン) 3,5 紙 板 紙 内 需 ( 国 内 出 荷 + 輸 入 )の 推 移 6% 3% % -3% ( 備 考 ) 図 表 1-1は 総 務 省 通 信 利 用 動 向 調 査 (インターネット 利 用 者 数 ) 公 益 社 団 法 人 全 国 出 版 協 会 出 版 科 学 研 究 所 出 版 指 標 年 報 ( 書 籍 出 回 り 部 数 雑 誌 推 定 発 行 部 数 ) 日 本 製 紙 連 合 会 紙 板 紙 統 計 年 報 ( 印 刷 情 報 用 紙 ) により 作 成 図 表 1-2は 日 本 製 紙 連 合 会 紙 板 紙 統 計 年 報 により 作 成 図 表 1-3は 各 社 有 価 証 券 報 告 書 により 作 成 1,5 1, -6% -9% ( 注 1) 書 籍 出 回 り 部 数 は 新 刊 重 版 注 文 品 の 流 通 総 量 で 返 品 の 活 用 による 再 出 荷 分 を 含 む したがって 実 際 の 生 産 量 は この 出 回 り 部 数 の7 割 前 後 と 推 定 される 5 ( 注 2) 本 稿 の 主 要 製 紙 会 社 は 王 子 ホールディングス 株 式 会 社 -12% 日 本 製 紙 株 式 会 社 大 王 製 紙 株 式 会 社 北 越 紀 州 製 紙 株 式 -15% 会 社 三 菱 製 紙 株 式 会 社 中 越 パルプ 工 業 株 式 会 社 の6 社 ( 年 ) 板 紙 内 需 ( 左 軸 ) 紙 (その 他 ) 内 需 ( 左 軸 ) 紙 ( 印 刷 情 報 用 紙 ) 内 需 ( 左 軸 ) 紙 板 紙 内 需 合 計 対 前 年 比 ( 右 軸 ) 印 刷 情 報 用 紙 内 需 対 前 年 比 ( 右 軸 ) 売 上 高 ( 左 軸 ) ( 予 想 ) 営 業 損 益 ( 右 軸 ) ( 年 度 )

2 今 月 のトピックス No.254-2(216 年 3 月 17 日 ) 2.セルロースナノファイバーとは? セルロースは 木 材 などの 植 物 繊 維 の 主 成 分 である セルロースは 植 物 を 構 成 する 物 質 の3 分 の1 を 占 めており 紙 の 原 料 (パルプ)になっている セルロースナノファイバーは パルプやジュースの 搾 りかす 稲 わらなどの 植 物 繊 維 を 化 学 的 機 械 的 に 処 理 してナノサイズまで 細 かく 解 きほぐした( 解 繊 した)ナノセルロースの 一 形 態 であり 平 均 幅 が 数 ~2ナノメートル 程 度 平 均 長 さが.5~ 数 マイクロメートル 程 度 のサイズの 繊 維 状 の 物 質 であ る( 図 表 2-1~2-2) セルロースナノファイバーは 3~4 本 のセルロースの 鎖 が 結 晶 状 に 結 合 しており 従 来 の 繊 維 より も 細 く また 分 子 が 整 って 配 列 しているため 1 軽 量 でありながら 高 強 度 2 熱 による 変 形 が 少 な い 3 比 表 面 積 が 大 きい 4ガスバリア 性 が 高 い 5 水 中 で 粘 性 を 示 す 6 高 い 透 明 性 などの 特 徴 を 有 している 合 成 樹 脂 にセルロースナノファイバーを 数 ~1% 程 度 混 ぜて その 特 徴 を 生 かすことに より 自 動 車 部 品 や 住 宅 建 材 フィルター ガスバリアフィルム 化 粧 品 食 品 透 明 シートをはじ め 幅 広 い 用 途 での 活 用 が 期 待 されている( 図 表 2-3) セルロースナノファイバーを 製 造 するため パルプなどをナノサイズまで 解 繊 する 方 法 には 化 学 変 性 と 機 械 解 繊 がある 化 学 変 性 は イオン 性 の 液 体 を 原 料 に 加 え 結 晶 化 していない 部 分 のセルロー スの 鎖 のまわりにイオンが 入 り 込 んで 表 面 をイオン 化 して 電 気 的 な 性 質 を 持 たせ 電 気 の 反 発 力 でセ ルロースの 鎖 をバラバラにして 結 晶 化 していない 部 分 を 取 り 除 く 方 法 である 一 方 機 械 解 繊 は 超 高 圧 水 流 で 物 理 的 機 械 的 に 解 きほぐす 方 法 である セルロースナノファイバーは 合 成 樹 脂 の 補 強 材 として 活 用 されている 炭 素 繊 維 やガラス 繊 維 と 比 較 すると ガラス 繊 維 より 熱 による 変 形 が 少 なく 炭 素 繊 維 やガラス 繊 維 と 比 べリサイクル 性 も 優 れて いる しかし 22~23 で 樹 脂 に 混 ぜた 際 に 茶 色 に 着 色 するため 融 点 の 高 い 樹 脂 の 補 強 に 使 用 でき ない 解 繊 の 際 のエネルギー 消 費 量 が 多 く 製 造 コストが 高 い といった 課 題 もある( 図 表 2-4) 図 表 2-1 セルロースナノファイバーとは? 図 表 2-2 ナノセルロースの 分 類 樹 木 細 胞 セルロースナノファイバー セルロースナノクリスタル 平 均 幅 数 ~2nm 程 度 数 ~1nm 程 度 平 均 長 さ.5~ 数 μm 程 度 2nm 程 度 形 状 繊 維 状 紡 錘 形 ( 備 考 ) 経 済 産 業 省 平 成 25 年 度 製 造 基 板 技 術 実 態 等 調 査 ( 製 紙 産 業 の 将 来 展 望 と 課 題 に 関 する 調 査 ) 報 告 書 図 表 2-3 図 表 2-4 4nm セルロースナノファイバーの 特 徴 および 期 待 される 用 途 素 材 間 の 特 性 の 比 較 ナノサイズまで 解 きほぐされた 木 質 組 織 (セルロース) =セルロースナノファイバー ( 注 )1nm(ナノメートル)=1 億 分 の1メートル 1μm(マイクロメートル)=1,ナノメートル 特 徴 期 待 される 用 途 軽 量 ( 鋼 鉄 の5 分 の1)でありながら 高 強 度 ( 鋼 鉄 の5 倍 以 上 ) 自 動 車 部 品 住 宅 建 材 内 装 材 熱 による 変 形 が 少 ない(ガラスの5 分 の1 程 度 ) 半 導 体 封 止 材 プリント 基 板 比 表 面 積 が 大 きい(25m2/g 以 上 ) フィルター 紙 おむつ 用 消 臭 シート ガスバリア 性 が 高 い ガスバリアフィルム( 食 品 包 装 容 器 ) 水 中 で 粘 性 を 示 す 化 粧 品 食 品 塗 料 高 い 透 明 性 透 明 シート 特 性 セルロースナノファイバー 炭 素 繊 維 ガラス 繊 維 ポリプロピレン 鉄 密 度 単 位 面 積 当 たりの 質 量 1.6g/cm3 1.82g/cm3 2.55g/cm3.92~.95g/cm3 7.8g/cm3 引 張 強 度 引 張 荷 重 に 対 する 強 さ 3GPa 3.5GPa 3.4GPa.3~.5GPa.34GPa 引 張 弾 性 率 引 張 張 力 による 変 形 14GPa 23GPa 74GPa 3.5GPa 25GPa 線 熱 膨 張 係 数 温 度 変 化 による 変 形.1ppm/K ppm/k 5ppm/K 1~2ppm/K 1~12ppm/K 軟 化 温 度 変 形 を 始 める 温 度 22~23 で 着 色 使 用 温 度 ( 上 限 ) 連 続 使 用 できる 温 度 ( 上 限 ) 製 造 コスト 4,~1, 円 /kg 3, 円 /kg 2, 円 /kg 15~2 円 /kg 1 円 /kg リサイクル 性 可 一 部 可 (サーマルリサイクル) 不 可 可 可 ( 備 考 ) 図 表 2-3~2-4は 各 種 資 料 により 作 成

3 今 月 のトピックス No.254-2(216 No.254-3(216 年 3 月 17 日 ) 3. 国 内 の 動 向 1- 国 地 方 セルロースナノファイバーの 開 発 は 199 年 代 に 精 製 パルプやコットンの 酸 加 水 分 解 によるナノクリ スタルセルロースおよびバクテリアによって 製 造 されるナノセルロースであるバクテリアナノセル ロースが 開 発 された 後 2 年 代 に 入 ってから 本 格 的 に 始 まった 経 済 産 業 省 が25 年 に 地 域 新 生 コンソーシアム 研 究 開 発 事 業 の 一 つとして バイオマスナノファイ バーの 製 造 と 高 植 物 度 ナノコンポジットの 開 発 を 採 択 して 以 降 政 府 もセルロースナノファイバー の 研 究 開 発 を 後 押 ししている 212 年 5 月 に 策 定 された バイオマス 利 用 技 術 ロードマップ にバイ オマテリアル 技 術 の 原 料 としてセルロースナノファイバーに 言 及 され 214 年 6 月 に 取 りまとめられ た 日 本 再 興 戦 略 改 訂 214には セルロースナノファイバー( 超 微 細 植 物 結 晶 繊 維 )の 研 究 開 発 等 によるマテリアル 利 用 の 促 進 に 向 けた 取 組 を 推 進 する と 明 記 された( 図 表 3-1) 関 係 者 間 による 連 携 の 動 きも 見 られる 214 年 6 月 製 紙 会 社 化 学 メーカーなどの 供 給 側 と 情 報 家 電 自 動 車 化 粧 品 をはじめとする 需 要 側 の 連 携 推 進 国 際 標 準 化 への 関 与 等 を 目 的 に 国 レベルで 産 学 官 が 参 画 するナノセルロースフォーラムが 産 業 技 術 総 合 研 究 所 に 設 立 された( 図 表 3-2) 214 年 8 月 には 省 庁 間 の 情 報 共 有 を 図 るとともに 施 策 の 連 携 を 模 索 するため 農 林 水 産 省 文 部 科 学 省 経 済 産 業 省 環 境 省 がナノセルロース 推 進 関 係 省 庁 連 絡 会 議 を 設 置 した( 図 表 3-3) 地 方 においても 産 学 官 が 連 携 し 各 地 の 有 力 産 業 や 地 域 資 源 を 活 用 してセルロースナノファイバー の 実 用 化 を 推 進 する 体 制 が 整 備 されてきている 部 素 材 産 業 -CNF 研 究 会 には 京 都 大 学 や 京 都 市 産 業 技 術 研 究 所 兵 庫 県 立 工 業 技 術 センター 近 畿 地 方 に 拠 点 を 有 する 不 織 布 プラスチック ゴムの 部 素 材 関 連 企 業 などが 参 加 している 兵 庫 県 神 戸 市 に 本 社 のある 神 栄 化 工 株 式 会 社 ( 資 本 金 2 百 万 円 従 業 員 数 34 名 )は 靴 のゴム 底 にセルロースナノファイバーを 混 ぜた 高 強 度 で 軽 く 寸 法 精 度 の 高 い 靴 底 の 開 発 に 向 け 兵 庫 県 立 工 業 技 術 センターと 共 同 研 究 をおこなっている ふじのくにCNF フォーラムは 製 紙 会 社 と 輸 送 機 械 電 気 機 械 食 品 医 薬 品 医 療 機 器 などの 産 業 集 積 を 生 かした ネットワーク 形 成 と 製 品 ( 用 途 ) 開 発 支 援 を 目 的 に 活 動 している 薩 摩 川 内 市 竹 バイオマス 産 業 都 市 協 議 会 は 豊 富 な 竹 資 源 を 活 用 した 産 業 振 興 や 雇 用 創 出 を 目 的 としており 竹 セルロースナノファイ バー 活 用 促 進 等 分 科 会 では 竹 セルロースナノファイバーの 活 用 促 進 販 路 開 拓 を 目 指 している み えセルロースナノファイバー 協 議 会 は 林 業 が 盛 んであることを 背 景 に セルロースナノファイバー の 製 品 開 発 や 新 たなビジネス 化 を 支 援 するため 企 業 のマッチングや 共 同 研 究 実 施 支 援 をおこなって いる( 図 表 3-2) 図 表 3-1 国 の 戦 略 年 月 戦 略 具 体 的 内 容 バイオマテリアル 技 術 の 原 料 としてセ 212 年 5 月 バイオマス 利 用 技 術 ロードマップ ルロースナノファイバーを 明 記 ( 農 林 水 産 省 等 ) 215 年 度 より セルロースナノファイ 214 年 3 月 L 2 (エル)-Tech(テック) バー 等 の 次 世 代 素 材 活 用 調 査 を 含 JAPAN(ジャパン)イニシアティブ む 先 導 的 低 炭 素 技 術 (L 2 -Tech) 推 進 基 盤 整 備 事 業 を 開 始 ( 環 境 省 ) セルロースナノファイバー( 超 微 細 植 214 年 6 月 日 本 再 興 戦 略 改 訂 214 物 結 晶 繊 維 )の 研 究 開 発 等 によるマテ リアル 利 用 の 促 進 に 向 けた 取 組 を 推 215 年 6 月 科 学 技 術 イノベーション 総 合 戦 略 215 学 省 経 済 産 業 省 環 境 省 ) 215 年 6 月 日 本 再 興 戦 略 改 訂 215 進 する 車 航 空 機 などの 輸 送 機 器 向 け 革 新 的 構 造 材 料 の 開 発 ( 内 閣 府 文 部 科 セルロースナノファイバーの 国 際 標 準 化 に 向 けた 研 究 開 発 を 進 めつつマテリ アル 利 用 の 取 組 を 推 進 する 図 表 3-2 産 学 官 連 携 による 実 用 化 支 援 組 織 図 表 3-3 上 流 下 流 ナノセルロース 推 進 関 係 省 庁 連 絡 会 議 の 役 割 分 担 関 係 省 庁 役 割 分 担 農 林 水 産 省 農 林 業 や 食 品 産 業 からの 国 産 セルロース 原 料 の 供 給 文 部 科 学 省 セルロースナノファイバーに 関 する 基 礎 研 究 経 済 産 業 省 セルロースナノファイバーの 製 造 ( 技 術 の 研 究 開 発 等 ) 環 境 省 地 球 温 暖 化 対 策 に 資 する 分 野 への 具 体 的 な 展 開 ( 備 考 ) 環 境 省 資 料 により 作 成

4 今 月 のトピックス No.254-4(216 年 3 月 17 日 ) 3. 国 内 の 動 向 2- 民 間 企 業 国 内 では 製 紙 原 料 としてパルプを 利 用 している 製 紙 会 社 や 製 紙 会 社 と 関 連 のある 製 品 を 製 造 使 用 する 化 学 メーカーなどがセルロースナノファイバーの 実 用 化 に 取 り 組 んでいる( 図 表 3-4) 試 験 生 産 実 証 生 産 25 年 以 降 産 学 官 連 携 による 共 同 研 究 が 進 められてきた 成 果 に 基 づき 213 年 から 試 験 生 産 実 証 生 産 設 備 が 順 次 稼 働 し サンプル 提 供 が 本 格 化 してきた( 図 表 3-5) 用 途 開 発 実 用 化 用 途 開 発 は 樹 脂 との 複 合 化 に 課 題 のある 自 動 車 部 品 などの 構 造 材 よりも 規 格 を 満 たせば 実 用 化 し やすい 機 能 性 素 材 の 開 発 が 先 行 しており 215 年 に 実 用 化 され 始 めた( 図 表 3-6) 第 一 工 業 製 薬 株 式 会 社 が213 年 6 月 より 三 菱 鉛 筆 株 式 会 社 と 実 用 化 を 検 討 してきたセルロースナノ ファイバーをインク 増 粘 剤 に 採 用 したボールペンは 215 年 3 月 に 北 米 同 年 9 月 には 欧 州 で 発 売 さ れた セルロースナノファイバーをインクに 混 ぜることにより 滑 らかに 書 けるようになっている 日 本 製 紙 株 式 会 社 は 215 年 4 月 に 消 臭 抗 菌 機 能 を 有 するシートの 実 用 化 に 成 功 し 同 年 1 月 機 能 性 シートを 採 用 した 大 人 用 紙 おむつをグループ 企 業 の 日 本 製 紙 クレシア 株 式 会 社 から 発 売 した オンキヨー 株 式 会 社 は 215 年 11 月 にセルロースナノファイバーを 使 用 し 高 域 再 生 帯 域 が 拡 大 した 振 動 板 を 開 発 した この 振 動 板 を 採 用 したスピーカーを216 年 に 発 売 する 予 定 である 量 産 日 本 製 紙 株 式 会 社 は216 年 度 中 越 パルプ 工 業 株 式 会 社 は217 年 度 に 量 産 設 備 設 置 の 報 道 がある 一 方 で 北 越 紀 州 製 紙 株 式 会 社 は 自 社 では 製 造 せず 外 部 から 調 達 することにより 用 途 に 適 した セルロースナノファイバーを 活 用 しようとしている 図 表 3-4 民 間 企 業 の 主 な 取 り 組 み 企 業 名 主 な 試 験 生 産 実 証 生 産 用 途 開 発 連 携 相 手 主 な 共 同 研 究 相 手 実 用 化 量 産 王 子 ホールディングス 京 都 大 学 213 年 東 雲 研 究 センター 213 年 透 明 連 続 シート 三 菱 化 学 株 式 会 社 株 式 会 社 216 年 度 富 岡 工 場 ( 報 道 ) 215 年 化 粧 品 原 料 日 光 ケミカルズ 株 式 会 社 日 本 製 紙 株 式 会 社 東 京 大 学 213 年 岩 国 工 場 包 装 材 料 花 王 株 式 会 社 216 年 度 計 画 の 報 道 あり 凸 版 印 刷 株 式 会 社 製 紙 会 社 215 年 消 臭 抗 菌 シート 215 年 大 人 用 紙 おむつ 大 王 製 紙 株 式 会 社 愛 媛 大 学 216 年 度 三 島 工 場 ( 報 道 ) 食 品 用 包 装 材 愛 媛 大 学 北 越 紀 州 製 紙 株 式 会 社 フィルター 三 菱 製 紙 株 式 会 社 不 織 布 中 越 パルプ 工 業 株 式 会 社 九 州 大 学 215 年 高 岡 工 場 215 年 複 合 材 料 出 光 ライオンコンポジット 株 式 会 社 217 年 度 計 画 の 報 道 あり 株 式 会 社 三 幸 商 会 第 一 工 業 製 薬 株 式 会 社 東 京 大 学 214 年 大 潟 事 業 所 215 年 インク 増 粘 剤 三 菱 鉛 筆 株 式 会 社 215 年 ボールペン 化 学 メーカー 星 光 PMC 株 式 会 社 京 都 大 学 214 年 竜 ヶ 崎 工 場 自 動 車 部 品 三 菱 化 学 株 式 会 社 旭 化 成 せんい 株 式 会 社 不 織 布 電 機 メーカー オンキヨー 株 式 会 社 215 年 振 動 板 216 年 スピーカー( 予 定 ) 図 表 3-5 生 産 設 備 稼 働 状 況 (216 年 3 月 ) 図 表 3-6 民 間 企 業 の 主 な 用 途 開 発 状 況 企 業 名 生 産 拠 点 名 稼 働 開 始 生 産 能 力 王 子 ホールディングス 株 式 会 社 東 雲 研 究 センター 213 年 3 月 N.A. 日 本 製 紙 株 式 会 社 岩 国 工 場 213 年 11 月 3t/ 年 中 越 パルプ 工 業 株 式 会 社 高 岡 工 場 215 年 3 月 数 十 t/ 年 第 一 工 業 製 薬 株 式 会 社 大 潟 事 業 所 214 年 3 月 N.A. 星 光 PMC 株 式 会 社 竜 ヶ 崎 工 場 214 年 1 月 1~2t/ 月 ( 備 考 ) 図 表 3-4~3-6 各 社 プレスリリース 各 種 報 道 記 事 などにより 作 成 企 業 名 自 動 車 部 品 住 宅 建 材 内 装 材 ( 構 造 材 ) 半 導 体 封 止 材 フィルター プリント 基 板 等 紙 おむつ 用 消 臭 シート (エレクトロニクス 関 連 ) ガスバリアフィルム 等 ( 包 装 部 材 ) 化 粧 品 食 品 塗 料 王 子 ホールディングス 株 式 会 社 日 本 製 紙 株 式 会 社 大 王 製 紙 株 式 会 社 北 越 紀 州 製 紙 株 式 会 社 三 菱 製 紙 株 式 会 社 中 越 パルプ 工 業 株 式 会 社 第 一 工 業 製 薬 株 式 会 社 星 光 PMC 株 式 会 社 旭 化 成 せんい 株 式 会 社 オンキヨー 株 式 会 社 耐 熱 性 に 課 題 22~23 で 着 色 し 高 融 点 の 樹 脂 補 プリント 基 板 等 で 使 用 実 用 化 に 向 けた 強 に 使 用 できない する 際 は 親 水 性 が 問 題 要 検 討 事 項 複 合 材 料 の 衝 撃 性 に になり 得 る 課 題 ナノ 構 造 を 生 かせる ポリプロピレン 樹 脂 に 均 等 に 分 散 しない 親 水 性 を 生 かせる

5 今 月 のトピックス No.254-5(216 年 3 月 17 日 ) 4. 欧 米 の 動 向 セルロースナノファイバーの 研 究 開 発 や 実 用 化 に 向 けた 取 り 組 みは 紙 パルプ 産 業 の 盛 んな 北 欧 を 中 心 とする 欧 州 および 北 米 などでも 進 められている 欧 米 は 実 証 生 産 設 備 の 設 置 では 日 本 を 先 行 した が 樹 脂 複 合 化 を 見 据 えた 用 途 開 発 は 化 学 メーカーなど 産 業 間 の 連 携 の 密 な 日 本 が 進 んでいる 実 用 化 推 進 体 制 ( 図 表 4-1) フィンランド スウェーデン 米 国 は 中 核 となる 拠 点 がサンプル 提 供 や 実 用 化 支 援 をしている カナダは マギル 大 学 (ケベック 州 ) 木 質 バイオマス 関 連 総 合 研 究 所 のFPInnovations(ケベック 州 ) 研 究 機 関 のAlberta Innovates(アルバータ 州 ) トロント 大 学 (オンタリオ 州 )など 地 方 に 拠 点 がまたがっているが ほとんどの 研 究 開 発 や 事 業 化 にFPInnovationsが 関 わり 中 枢 機 能 を 担 っている 試 験 生 産 実 証 生 産 特 許 出 願 件 数 を 技 術 区 分 別 にみると 日 本 が 用 途 開 発 も 視 野 に 入 れて 原 料 から 樹 脂 複 合 化 まで 均 等 に カバーしてきたのに 対 し 欧 州 は 解 繊 工 程 米 国 は 原 料 に 関 する 出 願 割 合 が 高 かった( 図 表 4-2) 生 産 技 術 の 確 立 を 重 視 してきた 欧 米 は 試 験 生 産 実 証 生 産 設 備 の 設 置 で 日 本 を 先 行 した( 図 表 4-3) 用 途 開 発 実 用 化 用 途 開 発 は 特 に 北 欧 において 製 紙 会 社 が 将 来 的 に 印 刷 情 報 用 紙 以 外 の 製 品 と 市 場 を 開 拓 する 必 要 があるとの 危 機 感 から 製 紙 会 社 が 使 用 する 包 装 容 器 紙 力 増 強 剤 など 製 紙 用 途 を 中 心 に 進 んできた 北 欧 は 国 内 に 化 学 メーカーなどセルロースナノファイバーの 利 用 が 期 待 される 企 業 が 少 なく 産 業 間 の 連 携 が 限 られており 用 途 開 発 の 課 題 になっている 米 国 は サンプルを 提 供 して 用 途 開 発 を 促 している 一 方 で カナダは FPInnovationsを 核 として 日 本 と 同 様 に 産 業 間 の 連 携 に 積 極 的 である 製 紙 会 社 では フィンランドのUPM-Kymmene Ltd.およびStora Enso Ltd. 化 学 セルロース メーカー を 買 収 した 南 アフリカのSappi Ltd.のほか カナダのDomtar Corp.やKruger Inc.も 実 証 生 産 を 実 施 して いる(Domtar Corp.はFPInnovationsとCelluForce, Inc.を 設 立 している) また カナダの 製 紙 会 社 Mercer International Inc.およびResolute Forest Products Inc.が 共 同 出 資 により 設 立 したPerformance BioFilaments Inc.は 研 究 開 発 でFPInnovationsの 支 援 を 受 けながら 自 動 車 部 品 や 建 材 化 粧 品 などでの 実 用 化 も 視 野 に 入 れ 218 年 の 商 業 生 産 開 始 を 目 指 している 実 用 化 に 向 けて 欧 米 でも 用 途 開 発 とコストダウンが 課 題 になっている 日 本 が 先 行 する 用 途 開 発 に ついては 樹 脂 複 合 化 などの 高 付 加 価 値 化 に 向 け 現 実 的 な 性 能 の 評 価 を 進 めつつある また コス トダウンは セルロースナノファイバーの 収 率 を 上 げて 実 現 しようとしている 図 表 4-1 欧 米 の 実 用 化 推 進 体 制 ( 注 ) 網 掛 け: サンプル 提 供 者 国 名 産 学 官 フィンランド UPM-Kymmene Ltd. ヘルシンキ 工 科 大 学 ( 現 Aalto 大 学 ) フィンランド 国 立 技 術 研 究 センター Stora Enso Ltd. スウェーデン Innventia AB 王 立 工 科 大 学 ヴァレンベリ 木 材 科 学 センター 米 国 American Process Inc. メイン 大 学 農 務 省 森 林 局 Paperlogic カナダ CelluForce, Inc. マギル 大 学 FPInnovations Performance BioFilaments Inc. トロント 大 学 Alberta Innovates Domtar Corp. Kruger Inc. 図 表 4-3 生 産 設 備 稼 働 状 況 (216 年 3 月 ) 所 在 地 企 業 組 織 名 種 類 稼 働 開 始 生 産 能 力 フィンランド UPM-Kymmene Ltd. CNF 211 年 11 月 N.A. Stora Enso Ltd. CNF 211 年 中 N.A. スウェーデン Innventia AB CNF 211 年 2 月 1kg/ 日 The US Forest Service's Forest Products Laboratory CNC 212 年 8 月 5kg/ 週 米 国 The US Forest Service with the University of Maine CNC, CNF 213 年 4 月 1,kg/ 週 American Process Inc. CNC, CNF 215 年 4 月 各 5kg/ 日 Paperlogic CNF 215 年 5 月 2,kg/ 日 FPInnovations CNC 26 年 3kg/ 日 CelluForce, Inc. CNC 212 年 1 月 1,kg/ 日 カナダ Alberta Innovates-Technology Futures CNC 213 年 9 月 2kg/ 日 Kruger Inc. CNF 214 年 6 月 5,kg/ 日 Performance BioFilaments Inc. CNF 218 年 ( 予 定 ) N.A. オランダ Sappi Ltd. CNF 216 年 ( 予 定 ) 8t/ 年 図 表 4-2 日 本 欧 州 米 国 カナダ 出 願 人 国 別 技 術 区 分 別 特 許 出 願 件 数 (21 年 ~211 年 累 計 ) 125(26%) 35(24%) 35(4%) 2(29%) 124(25%) 41(28%) 2(29%) 18(2%) 114(23%) 53(36%) 25(28%) 2(29%) 124(25%) 18(12%) 1(11%) 1(14%) % 2% 4% 6% 8% 1% 原 料 解 繊 前 工 程 解 繊 工 程 樹 脂 複 合 化 ( 備 考 ) 図 表 4-1は 各 種 資 料 により 作 成 図 表 4-2は 経 済 産 業 省 平 成 24 年 度 中 小 企 業 支 援 調 査 (セルロースナノファイバーに 関 する 国 内 外 の 研 究 開 発 用 途 開 発 事 業 化 特 許 出 願 の 動 向 等 に 関 する 調 査 ) 報 告 書 により 作 成 図 表 4-3は 各 種 資 料 により 作 成 ( 注 ) CNF:セルロースナノファイバー CNC:セルロースナノクリスタル

6 今 月 のトピックス No.254-6(216 年 3 月 17 日 ) 5. 新 素 材 の 実 用 化 普 及 事 例 1-ハイテン セルロースナノファイバーは 2 年 以 降 に 本 格 的 な 研 究 開 発 が 始 まり1 数 年 を 経 て 215 年 に 初 め て 実 用 化 された しかし 普 及 までには 他 の 新 素 材 と 同 様 に 長 期 に 亘 り 技 術 開 発 用 途 開 発 に 継 続 的 に 取 り 組 む 必 要 があろう 以 下 ハイテンや 炭 素 繊 維 が 実 用 化 されてから 普 及 するまでの 経 緯 を みることで 今 後 セルロースナノファイバーの 普 及 に 向 けて 検 討 すべき 事 項 を 整 理 する ハイテン( 高 張 力 鋼 板 :High Tensile Strength Steel) ハイテンは 製 鉄 プロセスでシリコン マンガン チタンなどの 合 金 元 素 を 添 加 して 引 張 強 度 ( 一 定 方 向 から 引 っ 張 られた 際 破 断 せずに 耐 えられる 力 )を 高 めた 鋼 板 である 一 般 鋼 材 より 強 度 が 高 く 薄 くても 同 じ 強 度 を 確 保 しながら 軽 量 化 でき 衝 突 安 全 性 も 高 いため 軽 量 化 と 安 全 性 の 両 立 が 求 められる 自 動 車 や 鉄 道 車 両 船 舶 圧 力 容 器 橋 梁 海 洋 構 造 物 などに 使 用 されている ハイテンの 基 本 的 な 製 造 方 法 は 1965 年 頃 に 炭 素 や 窒 素 を 極 力 少 なくすることで 加 工 性 を 高 くしたIF 鋼 (Interstitial Free: 極 低 炭 素 )が 開 発 され 1972 年 には 急 速 高 温 加 熱 急 速 冷 却 のできる 連 続 焼 鈍 設 備 が 稼 働 を 開 始 して 広 範 な 強 度 レベルを 有 するハイテンの 生 産 が 可 能 になって 確 立 された そして 1973 年 と1979 年 の 石 油 危 機 を 契 機 とする 自 動 車 軽 量 化 による 燃 費 改 善 ニーズの 高 まりや 自 動 車 の 衝 突 安 全 性 向 上 への 対 応 の 必 要 性 から 1% 超 の 軽 量 化 を 実 現 しながら 衝 突 安 全 基 準 も 満 たすことがで きるハイテンの 自 動 車 での 使 用 が 増 加 した その 後 も 高 強 度 化 により 用 途 が 拡 大 し 現 在 自 動 車 に 使 用 されている 鋼 材 に 占 めるハイテンの 割 合 は 約 6%になっている( 図 表 5-1~5-2) 鉄 鋼 メーカーと 自 動 車 メーカーの 間 では 鉄 鋼 メーカーが 鉄 製 品 の 成 分 や 表 面 処 理 などの 構 造 設 計 を 行 い 自 動 車 メーカーが 自 動 車 部 品 の 設 計 鋼 板 のプレス 加 工 を 担 当 している 実 際 には 新 しい 鉄 製 品 の 材 料 の 特 性 は 鉄 鋼 メーカーの 方 が 理 解 しているため 新 しい 鉄 製 品 によりどのような 部 品 がで きるか また どのようなプレス 加 工 をすべきかを 鉄 鋼 メーカーが 自 動 車 メーカーに 提 案 し 鉄 鋼 メーカーと 自 動 車 メーカーとの 摺 り 合 わせを 経 て 実 用 化 され 用 途 が 広 がってきた( 図 表 5-3) 図 表 5-1 ハイテンの 受 注 高 ( 内 需 )および 自 動 車 用 割 合 の 推 移 2, 1,8 1,6 1,4 1,2 1, (1,トン) 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % ( 年 度 ) 受 注 高 ( 内 需 )( 左 軸 ) 受 注 高 に 占 める 自 動 車 用 の 割 合 ( 右 軸 ) ( 備 考 ) 日 本 鉄 鋼 連 盟 資 料 により 作 成 図 表 5-3 自 動 車 用 ハイテンの 変 遷 図 表 5-2 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 自 動 車 における ハイテン 採 用 率 の 推 移 % ( 予 想 ) ( 備 考 ) 杉 山 隆 司 高 強 度 鋼 板 の 車 体 への 適 用 の 変 遷 塑 性 と 加 工 第 46 巻 第 534 号 などに より 作 成 年 代 用 途 特 性 用 途 197 年 以 前 197 年 代 198 年 代 199 年 代 2 年 代 軟 らかい 鋼 板 一 般 的 なハイテン (~44MPa) 外 板 パネル 足 回 り ハイテン (~59MPa) ボディ 骨 格 ハイテン ~ 超 ハイテン (~98MPa) 21 年 代 超 ハイテン (1,18MPa 以 上 )

7 今 月 のトピックス No.254-7(216 年 3 月 17 日 ) 5. 新 素 材 の 実 用 化 普 及 事 例 2- 炭 素 繊 維 炭 素 繊 維 炭 素 繊 維 は 有 機 繊 維 を 焼 成 して 得 られる 炭 素 含 有 率 が9% 以 上 の ほぼ 炭 素 原 子 のみで 構 成 される 繊 維 である 軽 い 強 い 硬 い 錆 びない 耐 熱 性 が 高 いといった 特 徴 を 有 しており 樹 脂 などの 中 に 埋 め 込 まれた 複 合 材 料 として 使 用 されている( 図 表 5-4) 炭 素 繊 維 は 1879 年 にエジソンが 白 球 電 球 のフィラメント 用 に 木 綿 や 竹 を 焼 いて 初 めて 製 造 した そ の 後 米 国 で 宇 宙 開 発 のため 耐 熱 性 の 高 い 炭 素 繊 維 が 必 要 とされ 1959 年 にレーヨン 系 炭 素 繊 維 の 生 産 が 開 始 された 日 本 では 東 レ 株 式 会 社 が1971 年 にPAN(ポリアクリロニトリル) 系 炭 素 繊 維 の 本 格 商 業 生 産 を 開 始 した 後 鮎 の 釣 竿 (1972 年 )やゴルフクラブのシャフト(1973 年 ) テニスラケット(1976 年 )など スポーツ 用 途 に 炭 素 繊 維 複 合 材 料 (CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)が 使 用 され 始 めた 1973 年 の 第 一 次 石 油 危 機 を 契 機 に 米 国 のNASAが1975 年 から 燃 費 半 減 を 目 標 とした1 年 にわたる 研 究 に 着 手 した 後 米 国 の 航 空 機 業 界 がアルミ 合 金 のかわりに 炭 素 繊 維 を 使 用 して 軽 量 化 燃 費 改 善 の 効 果 を 確 認 し 1981 年 にボーイング767の 方 向 舵 などの 二 次 構 造 材 にCFRPが 採 用 された そして 1987 年 にエアバスA32の 水 平 尾 翼 1989 年 にはボーイング777の 水 平 垂 直 尾 翼 やフロアビームといった 一 次 構 造 材 にもCFRPが 使 われるようになった 211 年 に 就 航 開 始 したボーイング787では 主 翼 や 胴 体 など 機 体 の5%にCFRPが 適 用 され ボーイング767と 比 べ 機 体 重 量 が2% 削 減 されている 199 年 代 半 ばからは 世 界 的 な 生 産 量 の 増 加 に 伴 う 価 格 下 落 を 契 機 に 高 級 スポーツ 用 品 や 航 空 機 だ けでなく 産 業 用 途 での 使 用 も 増 えている コストが 高 い 量 産 化 が 難 しい リサイクルが 難 しいと いった 課 題 があり スポーツカーや 超 高 級 車 もしくは 一 部 の 部 品 に 使 用 されるにとどまっていた 自 動 車 向 けCFRPも 軽 量 化 への 対 応 の 必 要 に 加 え 短 時 間 で 成 形 できるCFRPの 開 発 の 進 捗 もあり BMW i3 (213 年 発 売 )やトヨタ MIRAI (214 年 発 売 )などに 採 用 された( 図 表 5-5~5-6) 新 しい 素 材 だった 炭 素 繊 維 は 当 初 は 炭 素 繊 維 メーカーが 用 途 開 発 を 主 導 した その 後 航 空 機 メー カーの 品 質 要 求 を 満 たす 素 材 を 開 発 して 航 空 機 に 使 用 され 技 術 開 発 も 進 んだ 自 動 車 用 には 炭 素 繊 維 メーカーが 素 材 をどのように 活 用 できるか 提 案 し 炭 素 繊 維 メーカーと 自 動 車 メーカーの 技 術 者 が 開 発 を 進 めているが 量 産 化 リサイクルへの 対 応 は 引 き 続 き 課 題 となっている 図 表 5-4 炭 素 繊 維 の 特 徴 および 用 途 特 徴 用 途 分 野 用 途 例 軽 い( 鋼 鉄 の4 分 の1) スポーツ レジャー ゴルフシャフト 釣 竿 テニスラケット 自 転 車 強 い( 鋼 鉄 の1 倍 以 上 ) 航 空 宇 宙 飛 行 機 ロケット 人 工 衛 星 電 波 望 遠 鏡 硬 い( 鋼 鉄 の7 倍 以 上 ) 医 療 機 器 X 線 グリッド 錆 びない 土 木 建 築 コンクリート 補 強 材 高 い 耐 熱 性 圧 力 容 器 CNGタンク 水 素 タンク 高 い 耐 薬 品 性 オーディオ 音 響 スピーカー X 線 透 過 性 がある エネルギー 関 連 風 車 ブレード 海 底 油 田 設 備 電 気 伝 導 性 がある 輸 送 機 械 自 動 車 自 動 二 輪 車 鉄 道 車 両 機 械 部 品 板 ばね ロボットアーム 図 表 5-5 炭 素 繊 維 の 国 内 生 産 量 および 販 売 単 価 の 推 移 図 表 5-6 炭 素 繊 維 の 需 要 および 市 場 規 模 予 測 生 産 量 ( 万 トン) 市 場 規 模 ( 億 円 ) 2, 18, 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2, (トン) ( 円 /kg) 1, 生 産 量 ( 左 軸 ) 販 売 単 価 ( 右 軸 ) ( 年 ) 8, 6, 4, 2, ( 年 ) ( 備 考 ) 図 表 5-5 経 済 産 業 省 生 産 動 態 統 計 年 報 資 源 窯 業 建 材 統 計 編 により 作 成 図 表 5-6 経 済 産 業 省 214 年 版 ものづくり 白 書 ( 用 途 ) 航 空 宇 宙 スポーツ レジャー その 他 産 業 用 途 圧 力 容 器 土 木 建 築 風 力 発 電 自 動 車 市 場 規 模

8 今 月 のトピックス No.254-8(216 年 3 月 17 日 ) 5. 新 素 材 の 実 用 化 普 及 事 例 3- 新 素 材 普 及 のポイント ハイテン 炭 素 繊 維 とも196 年 代 より 技 術 開 発 が 進 められ 197 年 代 以 降 本 格 的 に 実 用 化 された 普 及 拡 大 の 契 機 は 1973 年 および1979 年 の 二 度 にわたる 石 油 危 機 だった 石 油 危 機 を 受 けて 自 動 車 や 航 空 機 の 軽 量 化 による 燃 費 改 善 ニーズが 高 まり 鉄 鋼 メーカーや 炭 素 繊 維 メーカーは 技 術 開 発 と 同 時 にユーザーへの 用 途 の 提 案 ユーザーとの 共 同 開 発 などの 用 途 開 発 に 取 り 組 み 市 場 を 拡 大 させた 併 せて コストダウンも 推 進 し 産 業 用 途 での 炭 素 繊 維 の 使 用 も 増 加 した( 図 表 5-7~5-8) ハイテンおよび 炭 素 繊 維 の 実 用 化 普 及 事 例 からは 素 材 メーカーとユーザーの 連 携 による 技 術 開 発 と 用 途 開 発 コストダウンの 積 み 重 ねが 普 及 のポイントになったことがうかがえる( 図 表 5-9) 技 術 開 発 と 用 途 開 発 は 両 者 が 密 接 に 関 わっており 素 材 メーカーとユーザー 双 方 からの 提 案 が 実 用 化 につながっている 鉄 鋼 メーカーは ハイテンの 用 途 開 発 に 当 たり ハイテンを 使 用 することで 何 ができるか ハイテン にどのような 加 工 をすればよいかをユーザーに 提 案 し 実 用 化 につなげていった 鉄 鋼 メーカーは 用 途 を 拡 大 するために 高 強 度 化 を 目 指 した 技 術 開 発 を 継 続 的 に 行 っており 自 動 車 に 使 用 される 鋼 材 に 占 めるハイテンの 割 合 は 約 6%まで 上 昇 した 炭 素 繊 維 は 航 空 機 メーカーの 品 質 要 求 を 満 たす 技 術 開 発 を 続 けることで 航 空 機 に 使 用 されるよう になった 当 初 は 方 向 舵 など 二 次 構 造 材 への 採 用 にとどまっていたが 信 頼 性 の 向 上 と 継 続 的 な 技 術 開 発 により 尾 翼 をはじめとする 一 次 構 造 材 にも 用 途 が 拡 大 した コストダウンも 用 途 を 拡 大 させるためには 欠 かせない 炭 素 繊 維 は 当 初 は 製 造 コストが 高 かったため まずは 釣 竿 をはじめとする 高 級 スポーツ 用 品 から 使 われ 始 めたが 199 年 代 になり 製 造 コストが 下 がってくると 産 業 用 途 での 使 用 も 増 加 していった 図 表 5-7 ハイテンおよび 炭 素 繊 維 の 実 用 化 普 及 の 歴 史 196 年 代 197 年 代 198 年 代 199 年 代 2 年 代 21 年 代 石 油 危 機 技 術 開 発 IF 鋼 連 続 焼 鈍 高 強 度 化 外 板 パネル ハイテン 用 途 開 発 足 回 り ( 自 動 車 ) ボディ 骨 格 技 術 開 発 一 部 実 用 化 商 業 生 産 本 格 化 品 種 増 大 大 型 構 造 材 への 展 開 コストダウン 成 形 加 工 技 術 進 歩 加 工 法 多 様 化 炭 素 繊 維 スポーツ 用 途 用 途 開 発 航 空 機 用 途 産 業 用 途 ( 自 動 車 用 途 ) 図 表 5-8 2, 1,8 1,6 1,4 1,2 1, ハイテンの 受 注 高 ( 内 需 )および 炭 素 繊 維 の 国 内 生 産 量 の 推 移 ( 千 トン) (トン) ハイテン( 左 軸 : 年 度 ) 炭 素 繊 維 ( 右 軸 : 年 ) ( 年 度 ) ( 備 考 ) 日 本 鉄 鋼 連 盟 資 料 および 経 済 産 業 省 生 産 動 態 統 計 年 報 資 源 窯 業 建 材 統 計 編 により 作 成 2, 18, 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2, 図 表 5-9 素 材 メーカーとユーザーの 連 携 による 新 素 材 の 普 及 サイクル 素 材 メーカー 技 術 開 発 素 材 コストダウン ( 備 考 ) 日 本 政 策 投 資 銀 行 作 成 提 案 用 途 開 発 需 要 増 ユーザー 実 用 化

9 今 月 のトピックス No.254-9(216 年 3 月 17 日 ) 6.セルロースナノファイバーの 利 用 拡 大 に 向 けた 課 題 政 府 は 高 度 バイオマス 産 業 創 造 戦 略 において 23 年 にセルロースナノファイバー 関 連 材 料 で1 兆 円 の 市 場 創 造 を 目 標 としている( 図 表 6-1) 自 動 車 部 品 ( 内 装 材 部 品 外 板 )の3~5%の 市 場 をセルロースナノファイバー 強 化 樹 脂 で 代 替 した 場 合 セルロースナノファイバー 強 化 樹 脂 の 市 場 規 模 は3,6~6, 億 円 / 年 と 推 計 されている( 図 表 6-2) しかし セルロースナノファイバーは 新 しい 素 材 であるため ハイテンや 炭 素 繊 維 と 同 様 利 用 拡 大 に 向 けて 技 術 開 発 と 用 途 開 発 コストダウンに 継 続 的 に 取 り 組 まなければならない セルロースナノファイバーを ガスバリア 性 に 優 れた 包 装 材 料 (ガスバリアフィルム) 透 明 性 に 優 れた 光 学 材 料 ( 透 明 ディスプレイ) 耐 熱 性 に 優 れた 電 子 材 料 (プリント 基 板 ) 軽 量 高 強 度 の 構 造 材 料 ( 自 動 車 部 品 )などに 利 用 するには 素 材 による 特 性 の 違 いを 踏 まえ 耐 熱 性 の 弱 さや 親 水 性 があるため 樹 脂 に 均 等 に 分 散 できないといった 課 題 に 対 応 する 技 術 開 発 を 用 途 開 発 を 意 識 しながら 進 める 必 要 がある( 図 表 6-3) 実 用 化 に 向 けては 自 動 車 部 品 などの 構 造 材 は 高 い 信 頼 性 が 求 められ 信 頼 性 の 検 証 に 時 間 を 要 する ため まずは 規 格 を 満 たす 機 能 性 の 素 材 を 中 心 に 小 規 模 な 市 場 から 徐 々に 利 用 を 拡 大 していく 炭 素 繊 維 のような 展 開 が 現 実 的 と 考 えられる 現 在 の 製 造 コストは 機 械 解 繊 品 は5,~1, 円 /kg 化 学 変 性 品 は4,~7, 円 /kgで 解 繊 工 程 における 電 力 使 用 量 の 多 い 機 械 解 繊 品 の 方 が 高 い 製 造 コストは 炭 素 繊 維 の3, 円 /kg ガラス 繊 維 の2, 円 /kgを 上 回 っており それらを 代 替 するにはコストダウンも 欠 かせない 年 間 数 千 t 規 模 の 量 産 体 制 に 入 れば 現 在 の 技 術 でも1, 円 /kgを 切 れると 言 われているが 23 年 の 目 標 の5 円 /kgを 実 現 するには 革 新 的 な 製 造 方 法 の 開 発 が 求 められる( 図 表 ) 事 業 環 境 の 変 化 を 受 けて 製 紙 会 社 は 新 たな 収 益 源 となり 得 るセルロースナノファイバー 実 用 化 に 向 けた 取 り 組 みを 強 化 している セルロースナノファイバーは 耐 熱 性 が 炭 素 繊 維 やガラス 繊 維 より 弱 く 製 造 コストが 下 がっても それらを 完 全 には 代 替 できないが 素 材 の 特 性 を 生 かした 用 途 開 発 を 化 学 メーカーをはじめとする 産 業 界 と 共 同 で 進 め 製 紙 会 社 などの 成 長 につなげることが 期 待 される 図 表 6-1 製 造 コ ス ト イ メー ジ セ ル ロー ス ナ ノ フ ァ イ バー セルロースナノファイバーによる 新 市 場 創 造 戦 略 ( 円 /kg) 機 械 解 繊 品 1, 第 1 世 代 ~5, 乾 燥 脱 水 化 学 変 性 品 7, 工 程 ~4, 第 1 世 代 乾 燥 量 産 効 果 ~1, 脱 水 工 程 ~5 セルロースナノ ファイバー 生 産 規 模 イメージ 図 表 6-3 解 繊 工 程 表 面 修 飾 解 繊 工 程 次 世 代 現 在 22 年 23 年 1kg/ 日 (1 系 列 ) 1t/ 日 (1 系 列 ) 25t/ 日 (1 系 列 ) 3~5t/ 年 利 用 拡 大 に 向 けた 課 題 23 年 セルロースナノファイバー 関 連 材 料 の 市 場 創 造 目 標 1 兆 円 / 年 ( 自 動 車 部 材 情 報 電 子 材 料 包 装 材 料 建 築 材 料 食 品 用 増 粘 剤 高 機 能 フィルター など) 6~9t/ 年 革 新 的 製 造 技 術 の 開 発 図 表 6-2 セルロースナノファイバーが 自 動 車 部 品 に 適 用 された 場 合 の 市 場 規 模 試 算 セルロース ナノファイバー (t/ 年 ) 市 場 規 模 セルロース ナノファイバー ( 億 円 / 年 ) セルロース ナノファイバー 強 化 樹 脂 ( 億 円 / 年 ) 1% 5, % 17, % 28, ,44 1% 21, % 64, ,769 5% 17, ,615 1% 27, ,21 3% 81, ,63 5% 136, ,55 ( 備 考 ) 図 表 6-1~6-2 経 済 産 業 省 平 成 25 年 度 製 造 基 盤 技 術 実 態 等 調 査 ( 製 紙 産 業 の 将 来 展 望 と 課 題 に 関 する 調 査 ) 報 告 書 により 作 成 図 表 6-3 各 種 資 料 により 作 成 課 題 対 応 状 況 特 性 に 応 じて 用 途 に 適 した 素 材 を 選 択 できるようになってきている 化 学 パルプ 由 来 は 疎 水 性 のリグニン 含 有 分 が 少 ないため 保 水 性 が 高 く 親 水 性 材 料 と 相 性 がよい 機 械 パルプ 由 来 はリグニン 含 有 量 が 多 いため 脱 水 性 に 優 れ 加 工 効 率 がよく 疎 水 性 材 料 との 混 合 素 材 による 特 性 の 違 いを 踏 まえた 利 用 性 の 向 上 も 期 待 できる 雑 誌 古 紙 由 来 は 微 細 化 された 無 機 粒 子 を 含 むため 樹 脂 と 複 合 した 際 に 安 価 に 補 強 効 果 を 見 込 める 段 ボール 古 紙 由 来 は 機 械 パルプ 由 来 と 同 様 リグニンを 多 く 含 むため 疎 水 性 材 料 との 優 れた 混 合 性 を 期 待 できる セルロースナノファイバーは22~23 で 着 色 するが 融 点 のより 高 い リグニンとセルロースを 完 全 には 分 離 しないリグノセルロースナノファイバーの 研 究 が 進 められている 耐 熱 性 が 弱 い リグノセルロースナノファイバーはナイロン6( 融 点 23 )との 複 合 化 にも 耐 えられるものの 融 点 が 25 を 越 える 樹 脂 の 補 強 には 使 用 できず 炭 素 繊 維 を 完 全 に 代 替 することはできない 樹 脂 に 混 ざりやすくするため 表 面 を 改 質 する 研 究 が 進 められている 親 水 性 があるため 樹 脂 に 均 等 に 分 散 できない 石 炭 由 来 の 化 学 素 材 を 表 面 に 吸 着 させて 樹 脂 に 混 ざりやすくする 乾 燥 させても 繊 維 同 士 が 強 く 結 合 しないように 表 面 を 改 質 事 前 にセルロースをナノ 化 し 解 繊 消 費 電 力 を 削 減 する 前 処 理 技 術 の 開 発 が 進 められている 製 造 コストが 高 い 解 繊 前 工 程 解 繊 工 程 にてセルロースナノファイバーの 収 率 を 向 上 させる 技 術 開 発 が 進 められている 現 在 の 生 産 方 法 でも 量 産 化 が 進 めば1, 円 /kg 程 度 まで 下 がるが 5 円 /kgにするのは 不 可 能 自 動 車 部 品 内 装 材 部 品 外 板 合 計 代 替 割 合 産 業 調 査 部 関 口 陽 一

10 今 月 のトピックス No.254-1(216 年 3 月 17 日 ) 本 資 料 は 著 作 物 であり 著 作 権 法 に 基 づき 保 護 されています 著 作 権 法 の 定 めに 従 い 引 用 す る 際 は 必 ず 出 所 : 日 本 政 策 投 資 銀 行 と 明 記 して 下 さい 本 資 料 の 全 文 または 一 部 を 転 載 複 製 する 際 は 著 作 権 者 の 許 諾 が 必 要 ですので 当 行 までご 連 絡 下 さい お 問 い 合 わせ 先 株 式 会 社 日 本 政 策 投 資 銀 行 産 業 調 査 部 Tel: report@dbj.jp