第５４回UV/EB研究会より（聴講記）

表記研究会は平成２５年９月６日（金）１３：３０から１９：００までサンエイビル（大阪市中央区南船場）において開催された。今回の講師は瀬古典明氏（（独）日本原子力研究開発機構）、山崎　智氏（住友電気工業�梶j、吉田耕二氏（ユニチカトレーディング�梶j及び湯浅基和氏（積水化学工業�梶jであった。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（大嶋隆一郎　記）

1. 電子線グラフト重合技術を活用した繊維状触媒材料の開発（会員ページ）

（独）日本原子力研究開発機構　瀬古　典明

高分子材料における放射線グラフト技術は様々な分野で利用されているが、今回の瀬古講師の講演は主にバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ：Ｂｉｏ-Ｄｉｅｓｅｌ Ｆｕｅｌ）の生成のための繊維状触媒材料の開発と原発事故以来福島で対応を急がねばならない除染材料に関するものであった。

最初に講師の在籍する高崎の量子ビーム応用研究部門の紹介を簡潔にされた後本題に入った。

高分子材料は加工性、汎用性、価格の点から世の中で広く使用されており、それに新規の機能を付与する手法としてグラフト重合技術は大変優れている。今回取り上げたＢＤＦは基本的に脂肪酸エステルであり、植物性油、動物性脂を原料としてアルコールと混合した後、触媒を利用してエステル交換反応を促進させ、分離、精製によりＢＤＦを得る。ただし、超臨界アルコール法のような触媒を要しない製法もある。表１はＢＤＦの製造法をまとめたものである。

液体処理の手法として反応容器内で粒子状吸着材と使用する場合と繊維状吸着材を使用した場合を比較すると繊維状では吸着面積を大きくとれるので、一般に吸着速度が液体の供給速度を上回り、高効率に吸着させられる。照射によるグラフト材は価格が割高になるため、性能向上が求められる。模擬試験の結果では繊維状グラフト吸着材では粒子状よりも２０００倍高速に反応させることが出来たそうである。今回作成した触媒は基材としてＰＥ製不織布を採用し、電子線照射によって表面に反応活性種を発生させてグラフト重合によりＢＤＦ製造用触媒を得た。

原料として標準物質の油脂について試験したところ、通常の粒子状触媒に比して２倍高速で転換が可能であった。転換効率の検討結果、転換基にはトリメチルアミンを選定した。また天然油脂を原料とした場合には９０％以上の転換率を得ることが出来た。後半では原子力研究開発機構が行っている福島原発事故後の環境修復事業である放射性物質汚染処理のためのグラフト捕集材のフィールド評価について紹介した。

個々の材料に関しては詳細には触れなかったが、農業用水、農地土壌、除染除去物の減容化を初め井戸水に対するＣs吸着試験などの結果をふまえて活性炭をグラフト捕集材からなるカートリッジを作製し、平成２５年３月からモニター試験を開始している。

表１　バイオディーゼル燃料の製造方法と特徴

2. ナノコンポジット熱収縮チューブの開発（会員ページ）

住友電気工業株式会社エレクトロニクス・材料研究所　高分子材料技術研究部　山崎　智

　半田ゴテをあてれば直ちに収縮して、配線接続部を被覆してくれる熱収縮チューブは筆者が現職時代には研究室で大変重宝してきた。熱収縮チューブはこのような電気絶縁のみならず、耐熱保護、防食防水、機械的保護、結束以外にカラーによる識別、装飾などの分野で広く応用され、家電、電子機器、自動車、航空機などにとって不可欠の部品の一つである。

今回ご講演いただいた住友電気工業（株）は１９６４年からスミチューブの商品名で熱収縮チューブを製造、販売してきた。今ではメーカーの名前を知らなくてもインターネットで目的に適ったチューブを購入できるようになっている。材料の高分子材料に対して電子線照射による架橋反応が製品の加熱時の形状記憶効果付与として重要である。

多くの分野で利用されてきた熱収縮チューブであるが、近年の著しい電子機器、電子部品の小型化により低収縮温度で薄肉でも挿入・加工の容易な製品の開発が要請されるようになった。目標値は肉厚５０μm、剛性値３００MPaである。樹脂選定にあたっては低融点の観点からＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）を採用し、ナノコンポジット化による高弾性率化を図った。樹脂の弾性率を上げる手法としてフィラーと呼ばれるタルクなどの微細粒子を分散させることが行われて来たが、薄肉化のためにはナノサイズのフィラーが要求される。

ナノフィラーとして層状に壊れやすい層状ケイ酸塩を選択し、二軸混合機でＬＤＰＥとフィラーを混合してコンパウンドを作成し、物性調査を行った。その結果、ＴＥＭ観察では厚さ数nmのフィラーが分散しており、弾性率も４００MPa以上と目標値を大幅に超える材料が得られることが分かった。

得られた試作品のデータを表２に示す。

フィラーとして容易に劈開するナノフィラーを添加することによりナノコンポジット材を得ることが出来、肉厚５０μm、弾性率４８５MPaに達する熱収縮チューブの製造に成功し現行品と同等の温度で熱収縮することを確認した。

表２　試作熱収縮チューブ結果

3. 低温プラズマ加工技術を応用して繊維素材の展開（会員ページ）

ユニチカトレーディング株式会社技術開発部　吉田　耕二

ユニチカという名前を聞くと、つい東京オリンピックの折のニチボウ貝塚のバレーボールの活躍を思い出すのは筆者の歳のせいであろうか？折しもこの研究会の後、２０２０年のオリンピック開催が東京に決まったといるニュースが流れ、さらに東洋の魔女の中心にいた河西昌江さんの訃報を聞くことになった。

さて、市場には様々な機能性を付与した生地が登場しているが、それを支える技術の一つが今回ご講演いただいた低温プラズマ加工技術である。低温プラズマでは電子温度は高いものの、ガス温度は低くプラスティックや合成繊維などの融点よりも低い温度に設定できるので、熱により損傷を受けることなく処理が可能である。

さらにナノオーダーの表面のみの反応であるため、表面特性のみの改質が可能で繊維表面の親水化、疎水化や表面の清浄化などを行える。特に反応エネルギー自体は高いので、従来の化学反応では不可能な新規の表面改質が出来るという特徴を有する。会社では３０年程前に低温プラズマ加工技術の研究を始めたそうである。講演では低温プラズマの作用と繊維高分子への応用例を詳細に紹介された。

作用として１.エッチング、２.化学修飾、３.架橋、４.プラズマ重合があり、導入するガス種を選択することにより各種繊維に対して様々な機能を付与することが出来る（表３）。グロー放電による低温プラズマを用いる装置にはバッチ式と連続式があるが、当会社ではそれぞれの特徴を勘案して、バッチ式グロー放電プラズマ装置を採用している。講演の後半ではこの技術から生み出された機能素材を紹介した。２５年前から市場に出ているのはウールの防縮加工と撥水加工を施した「デュアルプラスＷ」、「デュアルプラスＷＰ」である。

これらは保湿、保温などウール本来の性能を維持しながら、防縮性に優れまた疎水、撥水性能を有する。ただし、低温プラズマ処理のみでは風合いが硬くなることや防縮性能も実用域に届かないことから更に化学処理によって機能付与を図っているとのことであった。

一方ポリエステル繊維に対する低温プラズマ加工繊維には「デュアルプラスＥＭ」がある。この材料をベースにして新たに開発されたのがナノフェイズ加工シリーズである。これには「ＤＥ」、「ＵＦ」、「ＡＳ」、「ＬＦ」の４種類があり、それぞれ洗濯耐久性に優れているのみならず、消臭性、抗菌性、制電性、汚れ除去性等に特化した性質を有している。

会社としてはウール、ポリエステル素材以外のセルロース繊維や衣料用途以外の資材用途への展開を考えているそうである。

表３　低温プラズマの作用と繊維高分子への応用例