造纸公司主导加快实用化进程

纤维素纳米纤维分散剂(日本制纸提供)

目前积极致力于CNF的研发和实用化工的是那些苦于纸张需求缩小的造纸公司。业界第二大企业日本制纸于2013年10月在岩国工厂启用了基于TEMPO催化剂氧化处理的实证生产设备(年产30吨以上)。该公司还积极尝试开发新用途。公司成功将具有除臭抗菌功能的纤维片材投入实际应用,于2015年10月在全球率先发售了用CNF制成的成人尿不湿。

业界龙头老大王子控股在2013年3月与三菱化学联合开发出了以约4纳米CNF制成的透明连续片材。由于质量轻,可以像纸一样折叠,所以可以用于制造可展开使用的大型显示器和太阳能电池。王子控股还看中了CNF的粘性特性,已经开始与日光化学公司共同开发将其作为化妆品原料加以利用的新用途和功能。

以纤维素纳米纤维作为增粘剂的圆珠笔“uni-ball Signo 307”(三菱铅笔提供)

另一方面,三菱铅笔已从5月下旬开始在日本国内销售将CNF作为墨水增粘剂的凝胶墨水圆珠笔。该产品成功将书写时的墨水粘度较传统商品降低了约50%,即使快速书写也不会出现飞白问题。该款圆珠笔去年已在欧美地区先行发售。

据矢野教授称,尽管完全采用CNF制造汽车车身还有很长一段路要走,但人们用上通过CNF增加强度的塑料材料不会是太遥远的事情。

尽管运用领域非常广阔,但还是面临制造成本太高这个课题。如果使用纯粹的CNF,每千克的成本为5000~10000日元,而钢铁为200日元,塑料为300~500日元,CNF毫无竞争力。即使与树脂等材料混合使用,按目前的情况来看,与碳纤维和芳纶纤维混合的成本分别将超过3000日元和5000日元。不过,对CNF可以有所期待的一点是纸浆原料的市场价格极低,仅为每千克60~80日元。如果能将这种价格优势转化到最终产品身上,或许就能一举推进实用化。

传统产品(左)与“uni-ball Signo 307”画出来的线条(右)(三菱铅笔提供)