2020年5月21日

CNFナノカーボン乳化における CNT(カーボンナノチューブ)の種類と状態の差によって、導電性が変わる点。

下記のグラフは、世界で初めてのデータだと思う。ここで使ったのは、3種類のMWCNTである。コバルト触媒である。グラフの横軸は、珪藻土の板にぬった回数である。乾いたら、測定して、また塗るという作業である。回数は、CNTの厚みとみてくれたらいい。当たり前だが、厚くなれば、それだけ電気が通りやすいことになる。カーボン量はほぼ一定である。凡例で示されている75Mpaは、美粒のスペシャルモジュールを使っている。美粒は常に生産技術を意識している。従来のように、前処理も含め4回のパスで終了している。100Mpaと書いてあるのは、75Mpaで終了したものをつかって、美粒のダイヤモンドノズル009をそのスペシャルモジュールの前に連結して、100Mpa、1パスしたものである。ダイヤモンドノズル009は、最強のノズルである。CNTの解繊には、明確に効く。従来の高圧分散装置では、破壊や粉砕の哲学で作られているから、ノズルをつけたら、CNTがおれて使えないということになっている。それが先入観となって、CNTの解繊が停滞していることになっている。きちんと制御してやれば、ダイヤモンドノズル009は、最高のツールなのである。後ろをどういう風なものにするか、それは入れる原料との相互作用で決まることになる。コバルト触媒のMWCNTなら、一度綺麗に解繊されたら、ダイヤモンドノズル009は通る。鉄触媒のMWCNTなら、不可能である。ビーズミルでつぶすか、超音波で長時間かけて、それなりの解繊でごまかすかしかない。また、鉄触媒のSWCNTなら、まず、ノズル009など通過しない。しかし、鉄触媒を除去してやれば、SWCNTは柔らかい物なので、ノズル009は通る。もちろん、ノズルの後に、制御をかけてやらなければ、SWCNTも折れて、意味がなくなる。

このグラフでみるように、やはり、最強なのは、SWCNTである。Fe触媒があるから、ダイヤモンドノズル009は使えない。しかし、75Mpa でも、最高の導電性を示している。MWCNTだけの領域では到達できない世界である。そのFe触媒の鉄を除去すれば、さらに、導電性はよくなる。凡例の⑨がそれである。もし、美粒の最強ダイヤモンドノズル009をつかって、100MPa-120Mpaをかけて、解繊すれば、⑨の導電性よりもさらに良くなることが示唆される。

実際に、Fe触媒を除去したSWCNTを配合したナノカーボン乳化、導電助剤として、電極間の抵抗値を測ると、現在いいと言われているものに比べても、3桁結果が良くなっている。コロナで時代は変化するだろうから、いずれ、どこかで商品化されてでてくると想像している。

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2020年5月10日

CNFエマルジョン、化粧品のクリームを作る。CNFが界面活性剤となる。化粧品の製法としてトップの乳化技法。CNFエマルジョン、スメクタイトエマルジョン。

美粒はかつて、化粧品を製造販売していた。装置から処方開発、そして自社での販売である。とある事情で、製造設備、一式、断腸の思いだったが、破棄した。しかし、その関連するソフトおよび経験は、美粒に残っている。だから、化粧品のクリームや乳化物を界面活性剤を使用することなく、開発するノーハウは、世界でもトップクラスのものだと自負している。もちろん、化粧品は効果効能がないものだし、また、いいものが必ずしも売れるとはかぎらないものが化粧品でもある。世間ではあまり知られていないが、化粧品の広告宣伝基準は、普通の感覚とだいぶずれている。いまでも、厳格に守られている。効果効能がないから、性能はうたえない。何か肌にいいもの、つまり、効果があれば、それは医薬品になるから、それは表現できない。宣伝できるのはイメージが主になる。だから、化粧品の中身はほとんど進歩しない。安全性が担保された原料と界面活性剤と40年前からほとんど進歩していない乳化釜がメインである。40年前と今の設備との違いは、サニタリー性の向上、バフ研磨技術の向上、自動化ラインの向上だけで、根本的な乳化手法は、変わらない。変わるのは、目新しい保湿成分、効果が緩和的にしか期待できない美白成分を入れるだけである。なぜ、緩和的なのか、劇的に効けば、当然に副作用がでてくる。賠償問題にまで発展する。だから、化粧品は進歩しない。よほど、安全性が担保できなければ、使えない。だから、基本処方は同じ、界面活性剤と乳化釜、売れるか売れないかは、広告宣伝費次第、訪問販売であれば、組織力次第、だから、中味がほぼ同じで容器とパッケージ次第で価格は変動する。原価は、100円ショップでも販売できるものだから、たいしたことはない。営業力があれば、どんなものでも売れることになる。通販チャンネルの見せ方、話方しだいで、月間の売れ方もかわる。とんでもないセレブの世界がそこにはある。

新型コロナでインバウンドは減少した。化粧品の爆買いも止まる。マスクとソーシャルディスタンシング2mはしばらくは活きてくる。イベントも減少するだろう。化粧品もメイクアップから、基礎化粧品へと比重が変わる。新しいものが、市場は欲するはずである。何か、市場としてインパクトのある言葉が必要になる。そういう意味では、CNFは、CNTとならんで、国策キーワードである。CNFの用途展開を、経産省は求めている。CNFを乳化剤としてもちいて、本格的なクリームを製造できる技術など、いままでにない。もちろん、美粒の技術を使えば、スメクタイトも同じような機能がでる。相乗作用が期待できる。とくに、合成の界面活性剤を使用することなく、CNFやスメクタイトで乳化できるとなれば、ヨーロッパやアメリカの化粧品会社は、必ず興味をもつ。日本の化粧品会社は保守的で官僚的だから、なかなかうごかない。化粧品の王道は、クリームである。基礎化粧品の花形である。CNFで乳化する。その塗布した感覚、官能性と延展性は、やはり異質である。容器につめて、サンプルを出してもかまわない。後ろのスライドに明記した原料名があれば、それで十分、化粧品としては通用する。化粧品は、イメージである。合成の界面活性剤のイメージは、石油である。CNFは何かといえば、セルロース、樹木である。グリーンのイメージである。そして、日本というオリエンタルのアニメ文化、ヨーロッパの女性は、CNFを活性剤につかった乳化物に興味をしめす。その官能と延展には、異次元の魅力を感じるはずである。それに触発されて、スメクタイト乳化にも関心がいくはずである。

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2020年5月10日

導電性の比較、CNFナノカーボン乳化SWCNT入り、鉄触媒の影響

炭素繊維の導電性がひとつの指標となる。長さが5cmの時、12.4Ωがひとつの基準値となる。CNFナノカーボン乳化は、塗料なので、炭素繊維とは同一には扱えないが、ただ、それと比較すれば、特性的な性能がどれくらいかわかりやすい。導電性の特性を注視するのは、今であれば、電池である。電池の性能を律するのは、やはり導電性である。電極、活物質、導電助剤等あるが、どこか一つでも導電性が劣るところがあれば、そこがボトルネックになる。下記は、珪藻土にCNFナノカーボン乳化SWCNTを配合したものと、CNFナノカーボン乳化SWCNTを配合したもので、その鉄触媒を除去したものの比較である。長さは5cmである。その間の抵抗をみる。これは塗料なので、上塗りが簡単にできる。1回塗り、2回塗り、層をあつくすれば、それだけ導電性はあがる。その比較である。この導電性の下限値は、CNFナノカーボン乳化のSWCNTの配合比と解繊圧力、回数に影響される。SWCNTの配合比をあげて、解繊圧力をあげて、パス回数をあげれば、下限値は下がる。あくまで、プロセス圧力75Mpa、4パスというのが、ひとつの条件である。SWCNTの鉄触媒(不純物)の残存は、導電性に影響を与える。また、それと同時に、正極の導電助剤には鉄は基本的にNGである。鉄がイオン化したら、リチウム同様に、負極側へいく。負極側へ鉄が徐々に析出してくる。ショートがおきたら、アウトである。確かに、MWCNTとSWCNTとの導電率の差はある。解繊時での比表面積が異なるからである。問題はコストである。低コストのSWCNTは、鉄触媒の残差のぶれがある。SWCNTの製造管理を改良しても、鉄触媒は残ることになる。当然に、乾いて粉体になれば、かなりの凝集力があるため、鉄の残差は普通ではとれない。ここがひとつのボトルネックなのである。

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2020年5月6日

導電性の比較、炭素繊維とCNFナノカーボン乳化(導電性塗料)

下記に実際計測したのが、標準的な炭素繊維の導電率(抵抗値)である。それと、CNFナノカーボン乳化の導電率との比較である。導電率は、長さとの相関と厚みとの相関がある。このCNFナノカーボン乳化は、4度塗りである。もっと、ぬり、厚みを増やせば、導電率は上がる。(抵抗値は下がる)。特に、このCNFナノカーボン乳化は、SWCNTを少量配合している。しかも、Fe触媒を除去するシステムをつけて、美粒システム 75Mpa 4パスで終了している。前処理は、手撹拌程度である。費用対効果からみて、導電性塗料としては、最強だと思っている。これは、できるもの(量産可能)である。特に、多孔質の珪藻土やコンクリートには、最高である。水分が中にはいり、あっという間に乾いてしまう。当然に、塗料であるから、何かあって、切れたら、その上からぬれば、導電パスは簡単につながる。インフラのモニタリングシステムには最高のはずである。

炭素繊維には、強度では負けるが、塗料であるから、その簡易性からみれば、導電性、放熱性、遮断性等は、炭素繊維よりは、優れていると思っている。SWCNTを単独で解繊しようとすれば、それ以上の力が必要になる。そして、凝集力が強いから、なかなか他の基材と混ぜることは厳しい。なぜ、これができるのか、粉砕が機能するようには、制御していないからである。粉砕や破壊を抑止して、解繊、剥離、乳化が、機能するように、システムを作り上げているからである。何か、難しいことのように感じ、システムが高価なような感じがするが、エネルギー効率からみて、間違いなく、世界で最安値のシステムである。それに、少量の世界ではSWCNTはすばらしいとわかっていても、SWCNTに含まれる鉄触媒(暗黒物質)を、簡易的に除去するシステムがない。それで、SWCNTは汎用化しない。SWCNTから鉄触媒をとれば、確実に導電性は上がるのである。

確かに、電池の世界では、活物質はいいとしても、改良したい点が、導電助剤なのである。当然にコストがひとつのキーになる。導電性を考えれば、カーボン剤を使うしかない。これも、質量あたりに対する導電率がキーになる。体積密度が同じなら、導電率のいいものの方が、電池としてはいいことになる。その点、確かに、SWCNTは優れている。しかし、不純物(鉄触媒)があれば、正極の導電助剤にはつかえない。費用対効果からみれば、下記にぬったCNFナノカーボン乳化(Fe触媒レスSWCNT配合)のものが、今後の電池の正極、負極の導電助剤になるはずである。また、そのまま、正極、負極用の活物質をいれたら、それで電池は完成する。EV車の効率は上がる。

実際に、CMCをつかって、ナノカーボン乳化(Fe触媒レスSWCNT配合)で、電池を作ったところがある。詳細はいえないが、従来と三桁導電性が違うということである。もちろん、CNFをつかえば、さらに、導電パスはよくなるから、さらに、効率は向上するはずである。MWCNTもコバルト触媒でいい物がでている。用途が膨らめば、コストは下がる方向である。現状、新型コロナウイルスで、世界は動けないが、日本、ヨーロッパ、アメリカの規制や自粛が緩和されれば、技術革新はうごく。意外と暗黒物質除去装置(SWCNTの鉄触媒除去)、あまり知られていないが、電池に関しては、キーになる予感がする。すぐれものだと、評価せざるを得ない時がくると思っている。

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2020年5月5日

CNFエマルジョン & CNF/Smectite エマルジョン その2、安定性

完全に水を飛ばす。もともと配合されていた水を加える。軽く分散する。スメクタイトは、凝集して、簡単には分散しない。しかし、油は浮いてこない。ある意味、鉱物だから、固い。驚くべきは、CNFである。水をとばしても、油は放出しない。通常の界面活性剤なら、ここまでの安定性はない。再び水をいれたら、水に綺麗に分散する。粒子径をみれば、殆ど、水を飛ばす前と差はない。従来のミセル構造とは異なるようだ。CNFには疎水面と親水面がある。それが、カードハウス的な立体構造を構築して、その間に油滴が分散されている感覚である。スメクタイトの乳化構造に似ていると感じるが、私は専門家ではないので、よくわからない。粒度分布をみれば、CNFとスメクタイトとの差がわかる。CNFの方が繊維で柔らかく、スメクタイトは鉱物で固い。当然に、これは美粒システムを通したからこういう結果になるので、従来の撹拌機をつかっても、このような結果はでない。

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2020年5月4日

CNFスメクタイトナノカーボン乳化、防食下地塗料 

インフラの基本は、鉄とコンクリートである。残念なことに、空気があれば、鉄は錆びる。水の中にも空気が溶け込んでいる。だから、鉄に防食塗料をぬる。しかし、樹脂であれば、必ず、強いところと弱いところがでてくる。均一ではないからである。また、無機でも有機でも必ず溶媒との界面が存在する。濡れがわるければ、分散剤が必要になる。そこに、気泡があれば、そこから、応力がかかり、亀裂が入る。

CNFスメクタイトナノカーボン乳化を防食下地塗料とした場合のモデル構造は、CNFとスメクタイトにある。ここで使用するCNFは陰イオン性官能基をもっている。鉄陽イオンがあれば、鉄と結びつく。また、スメクタイトは表面がマイナスに帯電しているため、陽イオンを吸着させる。CNFスメクタイトナノカーボン乳化の水が飛べば、鉄との表面には、スメクタイトとCNFが付くことになる。スメクタイトにはガスバリア―性がある。腐食した鉄表面には、CNFが入り込む。ナノカーボンの油滴は、ブチルゴム・硬化剤かエポキシ樹脂・硬化剤である。その無数に分散された油滴が比表面積を上げる。油を剥離した黒鉛で包、その周りを解繊したCNTが囲っている。ナノカーボン乳化であるから、界面活性剤は使用していない。油が疎水系なので、剥離した黒鉛が、まず油を包込む。下記の資料の写真をみればわかるように、ブチルゴムとエポキシ樹脂では、出来方が違う。他の条件は同じである。

これは下地塗料である。雨、海水にさらされてもいいように、その上から、樹脂が有機や無機塗料が必要になる。どうすれば一番費用対効果があるかは、これからは試行錯誤である。鉄が錆びなければ、インフラは100年以上持つ。

CNFスメクタイトナノカーボン乳化、構成する要素は、6個しかない。水、CNF、CNT、油、黒鉛、スメクタイトである。これを、五行に割り振ってみた。なぜ、これができるのか、それは、それぞれの特性を相生させ、秩序をもって共生させるからである。そして、万物は時間とともに消滅し、また、生成する。人も社会もこの宇宙もまた同じである。それが、美粒の分散哲学である。乱せば破壊する。機能まで壊す。分散機で、圧力を上げる。撹拌機で回転巣数を上げる。200Mpa、300Mpa上げてどうなる。周速を20m/sec以上で、形状を大きくしたら、ぶれるから、シールをがちがちにする。摩擦熱がすごいから、主力回転の動力以上の冷凍機がシール冷却に必要になる。本末転倒である。重要なのは、秩序と制御、CNFスメクタイトナノカーボン乳化、75Mpa 3パスしかかけていない。圧力をあげたら、いいものができる。しかし、それ以上あげれば、特殊性になる。汎用にするには、上限が75Mpaぐらいで押さえなければいけない。上限を75Mpaにしたから、知恵がでてくる。新たな組み合わせが生まれる。

CNFスメクタイト乳化の根源

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2020年5月3日

CNFエマルジョン & CNF/Smectite エマルジョン

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世界初の試み、CNFエマルジョン。美粒が作り上げたエマルジョン。

1.リン脂質乳化(レシチン乳化):プロスタングランリポ化製剤。
2.ポリエステル無溶剤乳化:ポリエステルカラートナー技術。
3.スメクタイト乳化
4.ナノカーボン乳化(特許)
5.CNF乳化 

すべて、美粒の分散哲学に基づいて構築した美粒乳化分散システムで造られたもの。
合成の界面活性剤は強い、だから、回転式のホモミキサー程度で乳化できる。
しかし、上記のものは、それではできない。乱れを制御するという発想がなければできない。
すくなくとも、ナノカーボン乳化はできない。