cmcと酸からつくるゲル - 新技術説明会1 cmcと酸からつくるゲル...

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ＣＭＣと酸からつくるゲル

（財）群馬県産業支援機構

群馬県地域結集型研究開発プログラム

コア研究室

瀧上眞知子

天田春代

（独）日本原子力研究開発機構

量子ビーム応用研究部門

長澤尚胤

八木敏明

玉田正男

廣木章博

笠井昇

吉井文男

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研究背景

群馬県は科学技術振興機構（ＪＳＴ）の支援のもと、群馬県地域結集型研究開発プログラム地域産業創出プロジェクトを平成１８年１月に開始し

た。（財）群馬県産業支援機構と（独）日本原子力研究開発機構は共同して豚尿汚水からリンを

回収できる素材をカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）から作製することを目的として研究を

行った。

その研究の途中で見出されたのが、本日ご紹介する“ＣＭＣ－酸混練ゲル”である。

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ＣＭＣとは？

Ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ

Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ

＝

ＣＭＣ

セルロース

カルボキシメチルセルロース

・天然のパルプが原料安全、環境に優しい

・広い利用分野

水酸化ナトリウムクロロ酢酸

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カルボキシメチルセルロースの用途

食品工業

乳酸菌飲料、アイスクリーム、濃厚ソースインスタントラーメン、ジャム、ハム

化粧品／日用品

練り歯磨き、保冷剤ヘヤークリーム

ハンドクリームシャンプー

医薬品軟膏、錠剤、パック剤Ｘ線造影剤配合飼料

繊維工業

仕上糊、捺染糊、経糸糊

建材工業

繊維壁材、合成接着剤

製紙工業保水剤紙力増強剤表面サイズ剤コーテイングカラー

生地付形剤釉薬窯業

モイストペレット、ペレット飼料

その他

緑化工法土木・ボーリング

ＣＭＣ

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ゲルとは？

水＋溶質＝溶液状態＝流れる

ゲル化

ゲル＝液相と固相の

共存状態＝流れない

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ゲルの例

ゼリー、コンニャク、豆腐、チーズ、ソフトコンタクトレンズ、紙おむつ、芳香剤、保冷剤、保水剤

など

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ＣＭＣゲル

ＣＭＣ水溶液

ＣＭＣゲル水に不溶ゲル化によりＣＭＣの用途拡大

ゲル化（ＣＭＣの橋架け）

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ＣＭＣゲルの作製方法

多価金属イオンによる橋架け

・・・金属イオンがゲル中に残存

架橋剤を用いた橋架け

・・・一般的に架橋剤には毒性あり

凍結・解凍の繰り返しによる橋架け

・・・手間がかかる

放射線照射による橋架け

・・・特殊な設備が必要

従来技術とその問題点

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ＣＭＣ

粉末

酸と混練

酸混練ＣＭＣゲル

酸混練／浸漬CMC

ゲル＝新規ゲル

ＣＭＣ

ペースト

水

酸浸漬ＣＭＣゲル

新規ＣＭＣゲルの作製

酸に浸漬

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新規ゲルには柔軟性・伸び・強度

新規ＣＭＣゲルの特性

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従来ゲル

新規ゲル

50％圧縮荷重除去

従来ゲルの数百倍

新規ゲルの圧縮強度

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初期試料長35.40 mm 試料長169.46 mm

初期長の４～5倍に伸びる

新規ゲルの伸長性

延

伸

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・混練または浸漬する酸のｐＨに依存

・酸の種類を問わない・～１００％

ゲル分率

0

20

40

60

80

100

-1 1 3 5 7

ｐＨ

ゲル

分率

（％

）

ゲル分率

：不溶化したＣＭＣの割合

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吸水特性

吸水量：乾燥ゲル１ｇに吸収された水の重量（ｇ）

・混練または浸漬する酸のｐＨに依存・ゲル分率が高いほど吸水量は少ない・ゲル重量の～３００倍吸水

元のゲル

４０倍吸水１３０倍吸水

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用途拡大に向けて

ＣＭＣ＋酸＋ α

ゲル

・非水溶性金属化合物破壊強度5倍（圧縮）

・有機化合物破壊強度2倍以上（圧縮、延伸）

ＣＭＣ＋酸＋ α

ゲル

・非水溶性金属化合物破壊強度5倍（圧縮）

・有機化合物破壊強度2倍以上（圧縮、延伸）

αの特性をゲルに反映できる

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・

新技術ではＣＭＣと酸のみを使用

・・・毒性がない、酸もゲルから除去できる、

製造コストが安い

・

ＣＭＣと酸の組み合わせにより様々な特性を持つゲルを調製できる

・・・弾力性、強度、密着性のあるゲル

・

ＣＭＣと酸の他に各種物質をゲル中に組み入れることが可能

・・・広い用途に応用できる

新技術の特徴・従来技術との比較

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想定される用途

・

介護分野弾性

・

・

医療分野強度が高い

・

・

衝撃吸収材肌への密着性

・

・パップ剤各種物質を含む

ことができる

・

・

フェイスマスク柔軟性

・

用途ゲルの特性

・

芳香剤・脱臭剤保水性

・

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想定される業界

• 想定されるユーザー

化粧品メーカー

医薬品メーカー

日用品メーカー

医療・介護用品メーカー

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実用化に向けた課題

・

用途に応じた物性の最適化

柔軟性、肌への密着性、強度、弾性、保水性など

・

用途に応じた添加物質の検討

化粧水、メントール、アルコール、芳香成分、

脱臭成分、酸化チタン、酸化アルミニウム、

炭酸カルシウム、微結晶セルロース、ペクチン、

アルギン酸など

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企業への期待

基本的なゲル作製条件は確立し、物性は測定済みであるので、実用化に向けて企業との

共同研究を希望する

用途に応じて

・ゲル作製条件の最適化

・添加物質の検討

を行う

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本技術に関する知的財産権ー１

・発明の名称：カルボキシメチルセルロースゲルの

製造方法

・出願番号：特開

２００８－６９３１５

・出願人：１）


２）


・発明者：２）瀧上眞知子、天田春代

１）長澤尚胤、八木敏明、玉田正男、

笠井昇、吉井文男

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本技術に関する知的財産権ー２

・発明の名称：カルボキシメチルセルロースを主成分とするゲルの製造方法およびゲル

・出願番号：特開

２００８ー２３０９９６



２）


・発明者：２）瀧上眞知子

１）長澤尚胤、八木敏明、玉田正男

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本技術に関する知的財産権ー３

・発明の名称：カルボキシメチルセルロースアルカリ塩のゲルの製造方法及びそれによって得られたカルボキシメチルセロースアルカリ塩のゲル

・出願番号：特願

２００７ー１８８８４５



２）


・発明者：１）瀧上眞知子、天田春代

２）長澤尚胤、廣木章博、玉田正男

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お問い合わせ先


産学連携グループ

宮城

布明

TEL 027-255-6601

FAX 027-255-6161

e-mail [email protected]


産学連携推進部

技術移転課

笠井

昇

TEL 027-346-9812

FAX 027-346-9381

e-mail [email protected]

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