透明な紙の作り方 in 夏休みの自由研究

レシピはこちらにあります。
透明な紙の作り方2015（PDF 200kB）

これまでに、チャレンジして下さった方々の成果
武庫川女子高 2014夏、小学生達with富山県立大、千葉の中学生、武庫川女子高2015夏、大阪の小学6年生、東京の小学3年生

以下、2012年に我が家（小学2年生・5歳・父の3人）で、トライした様子です。
R&Dレベル情報が必要な方は、下をお読み下さい。

人参・ほうれん草・大根を買ってきました。
皮剥いて、茹でて、小さく刻んで、すり鉢ですり潰しました。

何度もミキサーにかけて、何度もパンストで漉しました。（この写真、大根です）
パンストで漉せば漉すほど、微細な繊維がコップに入っていきます。
パンストの中に残ったものは捨てて、コップに入ったものを使用します。

漉されたコップに入った大根汁を、鍋で少し煮詰めました。
その煮詰めた汁を金属板に塗って、ホットプレートで乾かしました。

右上写真：緑がほうれん草（左）、白が大根（中央）、オレンジが人参（右）です。
左下写真：人参から作った透明な紙です。

はい、野菜から透明な紙のできあがり！！
このように、特殊な試薬・装置を使わなくても、ここまで透明な紙が家庭で作れます。
もっと透明な紙を作りたい方は、下を読み進んで下さい！

セルロースナノファイバーの製造方法

色々なグレードのセルロースナノファイバーがありますが、ここでは「透明な紙」を念頭において、ざっくり説明します。
＊＊酵素処理法などもありますが、残念ながら、私は触ったことがないため不明です。＊＊
＊＊正確な情報は、各自、オリジナル論文で確認して下さい。＊＊

大きく分けて、3種類の方法があります。
1.　太いナノファイバー（幅15nm～数μm） →　半透明な紙になります。
2.　細いナノファイバー（幅15nm）　　　　　→　透明な紙になります。
3.　超細いナノファイバー（幅4nm）　　　　→　透明な紙になります。

画用紙・濾紙・普通紙など、一般的に入手可能なパルプを機械的に解繊する方法です。
幅15nm～数μmのセルロース繊維が得られます。
ナノファイバー懸濁液は白色で、乾かすと「半透明な紙」になります。

これらのパルプ原料を用いると、処理回数や装置出力を増やしても、未解繊の太い繊維（幅15nm～数μm）が残りやすいです。
解繊装置の種類・出力は、あまり関係ありません。

京大　阿部らが開発した方法です。
幅15nmのセルロースナノファイバーが得られます。
ナノファイバー懸濁液は半透明～透明で、乾かすと「透明な紙」になります。

木材チップを脱リグニン処理し、乾かすことなくウェットな状態で機械的に解繊処理します。
この方法は、解繊装置の種類・出力・処理回数によって、透明性が大きく異なります。

東大　齋藤らが開発した方法です。
幅4nmのセルロースナノファイバーが得られます。
（これが限界です。これ以上、細いセルロースナノファイバーはありません。）
ナノファイバー懸濁液は半透明～透明で、乾かすと「透明な紙」になります。

木材パルプ（白色）へTEMPO酸化処理・CMC化処理など行い、化学変性パルプを作製します。
そして、軽微な機械的解繊処理を施すと、幅4nmのセルロースナノファイバーが得られます。
（機械的解繊処理後に、遠心分離・濾過などで粗大物の除去を行う場合もあり）
この方法は、化学変性処理条件によって、透明性が大きく異なります。
（装置依存性が少なく、変性処理レシピを入手すれば、実験可能です。）

透明な紙の作り方

セルロースナノファイバーから「透明な紙」を作製する方法を紹介します。
とても簡単です。
成膜方法によって、紙の透明性が悪化することはほとんどありません。
紙の透明性が悪い場合は、懸濁液に太い繊維が沢山混ざっています。

パルプ繊維と水を混ぜた懸濁液を乾かすと、紙の完成です。
糊や接着剤を加えなくても、紙はできます。
そして、パルプ繊維は幅15μm以上と非常に太いため、乾いた紙は「白色不透明」です。

透明な紙は、紙と同じ作り方です。
セルロースナノファイバーと水を混ぜた懸濁液を乾かすと、紙の完成です。
当然、糊や接着剤を加えなくても、紙はできます。
そして、セルロースナノファイバーは幅15nmと非常に細いため、乾いた紙は「無色透明」です。
なぜ、透明になるか？また今後、情報アップします。