混合油を一斉乳化できるセルロース粒子、スギノマシンが開発

ライター

2022.05.12

　スギノマシン（富山県魚津市）はセルロースナノファイバー（CNF）の製造技術を応用して、直径が7μm程度の「表面繊維化セルロース粒子」を開発した。表面を繊維化して比表面積を増やしたのが特徴で、各種溶媒への分散安定性に優れる。同社は開発品を水分散体として提供する（図1）。

図1　「表面繊維化セルロース粒子」の水分散体

濃度が25質量％の水分散体では、白色のペースト状になる（出所：スギノマシン）

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＊　スギノマシンのニュースリリース： https://www.sugino.com/soshiki/1/news220510.html

　開発品の比表面積は70m²/gで、市販のセルロース粉末や結晶セルロースの約20倍。乳化剤として用いれば、複数の種類が混合された油でも単純な攪拌（かくはん）混合で一斉に乳化できる。

　一般に、安定した乳化物を得るには、乳化剤の親水-疎水のバランス指標である「HLB」（hydrophile-lipophile balance）の値に合わせて乳化剤を選ぶ必要がある。また、油相は多数の油性成分から成ることが多いため、各物質の相溶性を見ながら段階的に乳化しなければならなかった。

　それに対して開発品は、油種を問わず強い乳化作用を持つ。5種類の油を等量ずつ配合した混合油を用意し、水：混合油＝1：1の割合で混ぜた上で終濃度が3質量％になるように開発品を添加してミキサーで攪拌混合したところ、1カ月以上にわたって乳化状態を維持した（表、図2）。

表　使用した油種

（出所：スギノマシン）

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図2　混合油の乳化状態

5種類の油から成る混合油を同量の水と混ぜて、終濃度が3質量％になるように開発品を添加した。写真左が混ぜた直後で、同右が1日経過したもの。開発品を添加したもの（中央）は、1日後も乳化状態を維持している。スギノマシンによる実験では、開発品は1カ月以上たっても乳化状態を維持していたという。（出所：スギノマシン）

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　水と油の割合が変わっても、開発品の添加濃度の調整によって安定した乳化を実現できる。油分を70％含む状態でも、粘度が低く流動性のある乳化物を得られる。さらに、高温環境下、高温／低温の繰り返し、塩濃度が0.1～5.0質量％と高い条件でも、開発品で調整した乳化物は分離せず、製造工程で発生する温度やイオンの影響を受けづらいという。

　開発品を濃度が25質量％の水分散体にした場合、外観は白色のペースト状となり、乾燥させて観察すると粒子表面に繊維状構造を確認できる（図3）。粒子のため分散液の粘度が低く、ハンドリングしやすいのも利点。200rpmのプロペラ攪拌によって5～10分間混合するだけで、均一な分散が可能とする。

　複数混合油の一斉乳化の他、充填結合剤などCNFとは異なる用途への展開が期待できる。シリコーンエマルジョン（シリコーンオイルなどを水中に分散させた製品）や研磨剤の代替、化粧品、エマルジョン製剤、エマルジョン燃料、塗料、接着剤、農薬といった用途を想定する。