2016 Fiscal Year Annual Research Report
Applicability of Cellulose Nanofibers for the Conservation of Paper Materials
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15H02951
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| Research Institution | National Museum of Ethnology |
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Principal Investigator |
園田 直子 国立民族学博物館, 民族社会研究部, 教授 (50236155)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日高 真吾 国立民族学博物館, 文化資源研究センター, 准教授 (40270772)
大谷 肇 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50176921)
小瀬 亮太 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (60724143)
岡山 隆之 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70134799)
末森 薫 国立民族学博物館, 文化資源研究センター, 機関研究員 (90572511)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酸性紙 / 強化処理 / セルロース系ナノファイバー / フリース法 / エレクトロスピニング法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、セルロース系ナノファイバーという新素材を用いて、新しい劣化紙強化法を提示することを目的としており、a.材料：紙強化に適したセルロース系ナノファイバーの製造開発、b.手法：セルロース系ナノファイバーを紙に塗布し（付着させ）強化する手法の開発、c.評価：開発した強化法の強度向上効果と劣化抑制効果、ならびに保存図書・文書資料など文化財への適用評価、これらを組み合わせて行っている。
まずは、劣化紙の上からセルロース系ナノファイバーを効果的に塗工する手法の技術的確立を優先し、材料としては容易に入手できる市販のセルロース系ナノファイバーを用い、手法としてはフリース法とエレクトロスピニング法の応用の可能性を追究したところ、保存図書・文書資料など文化財への適用が期待できることが判明したが、補強効果の向上が課題となっていた。
そこで、平成28年度は、セルロース系ナノファイバーを独自に調製し、劣化紙強化法の確立を目指した。フリース法においては、最適塗工条件を見いだすにあたって、塗工前の湿潤処理効果の影響、セルロース系ナノファイバーの塗工量、セルロース系ナノファイバーの原料、および乾燥温度について検討した。その結果、湿潤効果が有効であること、原料としては広葉樹晒クラフトパルプが適していること、塗工量が2.0g/m2～4.0g/m2、乾燥温度が80℃～90℃の条件上で、強度向上効果があることなどが分かった。エレクトロスピニング法においては、紡糸助剤として用いた薬剤が経年劣化により酸性物質を放出する可能性があることが判明したため、代替薬剤の検討を始めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
19世紀半ばから20世紀初頭に造られた紙の大半は酸性紙であり、世界の図書館・文書館では紙の保存が危機に瀕している。酸性紙対策では、脱酸性化処理で紙の劣化が抑制できても、紙の強度は復元できない。しかしながら既存の劣化紙強化法では、処理後、紙が硬くなる、文字情報が見にくくなる、紙の厚みが増すなどの欠点をもつ。本研究では、セルロース系ナノファイバーという新素材に着目し、これら既存の劣化紙強化法がもつ欠点を克服した、新しい強化法を提示することを目的としている。
セルロース系ナノファイバーを用いた劣化紙強化法としては、フリース法とエレクトロスピニング法の可能性を検証している。フリース法は、紙表面に薄く均一な強化繊維層（フリース層）を貼り付けることで紙を物理的に強化する手法である。エレクトロスピニング法は、溶液に溶かした高分子溶液をシリンジに入れ、目標物との間に高電圧をかけ、シリンジから押し出された電荷を帯びた溶液を細かく目標物の上に降り積もらせ、クモの糸状のシートを構成する紡糸法である。
これまでの２年間の研究を通じて、劣化紙強化に適したセルロース系ナノファイバーの絞りこみが進むとともに、フリース法およびエレクトロスピニング法それぞれの最適塗工条件が分かってきた。最終年度は、引き続き、独自にセルロース系ナノファイバーを調製し、それぞれの手法の補強効果および経年劣化抑制効果の向上を目的に、下記の研究推進方策にしたがい、検討を進める。なお、エレクトロスピニング法に関しては、高知県立紙産業技術センターの研究協力者と協力のもと、開発研究を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる平成29年度は、昨年度にひきつづき、独自にセルロース系ナノファイバーを、広葉樹晒クラフトパルプを原料に調製する。フリース法においては、調製したセルロース系ナノファイバーを、これまでの実験で明らかになった最適塗工条件下で、ブックキーパー法ならびにドライ・アンモニア・酸化エチレン法を施した自然劣化上質紙に塗工し、脱酸性化処理を併用した場合の効果を検証する。また、フリース法による強化を保存図書・文書資料など文化財に適用するにあたっては、現状の乾燥温度は高すぎるため、乾燥工程において加温時間を長く維持することによって乾燥温度をより低く設定できるよう、塗工条件を改良する。エレクトロスピニング法においては、新しい紡糸助剤とそれに見合った溶剤の検討を試みるとともに、セルロース系ナノファイバーの高密度充填化による、ファイバー強度向上について検討する。それぞれの手法で強化した劣化紙の強度向上効果とともに、加速劣化処理に供したうえで劣化抑制効果を検証する。あわせて、強化処理後の紙の硬さや厚み、文字方法の読みやすさ、これらを評価する。
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Research Products
(8 results)
