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超臨界流体技術の開発と応用

  • Development and Application of Supercritical Fluid Technology
※こちらの書籍は,電子書籍(eBook)として販売をしております。
・価格4,400円(税抜)
丸善販売サイト「Knowledge Worker」にてPDF版販売中!
http://kw.maruzen.co.jp/ims/itemDetail.html?itmCd=1016975218

★ 高性能・環境調和型溶媒として注目される超臨界流体の応用技術を詳述!
★ 材料の創製・加工, バイオテクノロジー, 省エネルギープロセス,廃棄物処理, リサイクル等多方面にわたる最先端技術を網羅!

商品コード: T0645

  • 監修: 佐古猛
  • 発行日: 2008年9月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、272ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0057-3

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  • 微粒子・有機合成 / 材料加工 / 抽出・分離溶媒 / 生体触媒反応 / 光学分割 / 超臨界流体クロマトグラフィー / 廃棄物処理 / 亜臨界 / バイオガス / ヒートポンプ

刊行にあたって

 最近、超臨界流体の応用分野が急速に広がりつつある。溶媒、とりわけ人体や環境に悪影響のある従来の溶媒の代わりとして、あるいは性能が物足りない溶媒の代わりとして注目されている。例えばフロンやベンゼンといった有害な溶媒の代わりに使われたり、ダイオキシンのような通常の方法では壊れにくいものを完全に分解するために使われたり、ナノサイズの医薬品の微粒子を作るのに使われたり、半導体の数十ナノメートルの幅の隙間を洗浄するために使われたりと、その前途はかなり有望である。
 「有害な有機溶媒の代わりの合成や材料製造用溶媒」、「強酸や強アルカリの代わりの分解試薬」、「一酸化炭素やホスゲンといった有害な原料ガスの代わり」、「フロンや有機塩素化合物の代わりの洗浄剤」・・・・今後、数多くの用途が見出されていくと期待される。
 本書では、第一線で活躍しておられる研究者、技術者に、超臨界流体を用いる高性能で環境低負荷の微粒子・有機合成、材料加工、バイオテクノロジー、精密洗浄・乾燥、精密分析、廃棄物処理、リサイクル、バイオマスの有効利用、ヒートポンプシステム等の最新動向を紹介していただいた。本書が導火線となって、今後、超臨界流体技術のニューフロンティアを目指す基礎・基盤研究、実用化を目指す応用研究がますます活発になることを強く期待したい。
(「はじめに」より抜粋)

2008年9月  静岡大学 佐古猛

著者一覧

佐古猛   静岡大学 大学院創造科学技術研究部 エネルギーシステム部門 教授
内田博久   信州大学 工学部 物質工学科 准教授
森部久仁一   千葉大学 大学院薬学研究院 准教授
永井隆文   ダイキン工業(株) 化学事業部 基盤研究部 研究員
大竹勝人   東京理科大学 工学部 工業化学科 教授
庄野厚   東京理科大学 工学部 工業化学科 准教授
鈴木章悟   (株)リコー 研究開発本部 先端技術研究センター 第三研究室 主任
大原智   大阪大学 接合科学研究所 准教授
梅津光央   東北大学 大学院工学研究科 准教授
名嘉節   (独)物質・材料研究機構 材料ラボ基盤研究グループ 主席研究員
高見誠一   東北大学 多元物質科学研究所 准教授
阿尻雅文   東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 教授
川波肇   (独)産業技術総合研究所 コンパクト化学プロセス研究センター 主任研究員
池田雅弘   東京大学 生産技術研究所 機械・生体系部門 特任助教
堤敦司   東京大学 生産技術研究所 機械・生体系部門 教授;エネルギー工学連携研究センター センター長
堀照夫   福井大学 大学院工学研究科 ファイバーアメニティ工学専攻 教授
奥林里子   京都工芸繊維大学 大学院工芸科学研究科 先端ファイブロ科学部門 准教授
遊佐敦   日立マクセル(株) 開発本部 主任技師
霜垣幸浩   東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 准教授
杉山正和   東京大学 大学院工学系研究科 総合研究機構 准教授
百瀬健   東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻
大久保智弘   東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻
近藤英一   山梨大学 大学院医学工学総合研究部 情報システム工学系 教授
曽根正人   東京工業大学 精密工学研究所 准教授
上園裕正   (株)日本製鋼所 広島製作所 成形機器システム事業部 射出機技術部射出機受注設計グループ グループマネージャー
菊川健治   (株)日本製鋼所 広島製作所 成形機器システム事業部 射出機技術部 部長
生津英夫   NTTアドバンステクノロジ(株) 先端プロダクツ事業本部 担当部長
大平辰朗   (独)森林総合研究所 バイオマス化学研究領域 樹木抽出成分研究室 室長
出口茂   (独)海洋研究開発機構 極限環境生物圏研究センター グループリーダー
松田知子   東京工業大学 大学院生命理工学研究科 講師
北爪智哉   東京工業大学 大学院生命理工学研究科 教授
原田忠夫   龍谷大学 理工学部 教授
中村薫   京都大学 化学研究所 准教授
小野村雅史   (株)セイシン企業 技術開発部 部長
宮澤賢一郎   ダイセル化学工業(株) 新井工場 CPIカンパニー 生産部 FPC室 研究員
堀川愛晃   日本分光(株) LC技術部 LC応用技術課
後藤敏晴   日立電線(株) 高分子材料研究部 課長代理
大島義人   東京大学 大学院新領域創成科学研究科 環境システム学専攻 教授
中川尚治   松下電工(株) 先行技術開発研究所 エコプロセス研究室 室長
松村幸彦   広島大学 大学院工学研究科 機械システム工学専攻 教授
岡島いづみ   静岡大学 工学部 物質工学科 助教
渋谷勝利   清水建設(株) 技術研究所 地球環境技術センター 新エネルギーグループ 上席研究員
隅倉光博   清水建設(株) 技術研究所 地球環境技術センター 新エネルギーグループ 研究員
鶸田晃   松下電器産業(株) 松下ホームアプライアンス社 技術本部 アプライアンス開発センター 主任技師
中村真   ダイダン(株) 研究開発センター 技術研究所 主管研究員

目次

第1章 超臨界流体の特性と応用技術
1. はじめに
2. 超臨界流体とは
3. 超臨界流体と液体、気体との違い
4. 超臨界流体の応用分野

第2章 超臨界流体を用いる微粒子・有機合成技術

1. 超臨界二酸化炭素を用いた溶体急速膨張(RESS)法による有機ナノ粒子設計
1.1 はじめに
1.2 超臨界流体を利用した粒子創製法
1.3 RESS法による有機ナノ粒子創製の操作法
1.3.1 溶質溶解部と粒子生成部の間の過飽和度の影響
1.3.2 粒子生成直前部の相状態の影響
1.4 おわりに

2. 超臨界二酸化炭素を用いた医薬品微粒子の製造
2.1 はじめに
2.2 超臨界二酸化炭素を用いた医薬品微粒子の製造方法
2.2.1 RESS法
2.2.2 PGSS法
2.2.3 SAS(GAS)法、ASES法、SEDS法
2.3 超臨界二酸化炭素を用いた医薬品の微粒子化技術の実用化に向けて
2.4 おわりに

3. 超臨界二酸化炭素用界面活性剤とその応用
3.1 はじめに
3.2 超臨界CO2用界面活性剤
3.2.1 界面活性剤の分類
3.2.2 水-CO2ミセル形成用界面活性剤
3.2.3 非フッ素型界面活性剤
3.2.4 高分子合成用界面活性剤
3.3 界面活性剤を応用した化学プロセス
3.3.1 レジストパターン乾燥
3.3.2 超臨界CO2電解メッキ
3.4 おわりに

4. 超臨界二酸化炭素エマルションを用いたナノ構造体の調製
4.1 はじめに
4.2 マイクロエマルションとエマルション
4.3 ナノ構造体の調製
4.3.1 W/Cマイクロエマルションを用いたナノ構造体の調製
4.3.2 W/Cエマルションを用いたナノ構造体の調製
4.3.3 C/Wエマルションを用いたナノ構造体の調製
4.3.4 水とCO2が関連するその他のナノ構造体の調製
4.4 おわりに

5. 超臨界二酸化炭素を用いる材料創製技術
5.1 はじめに
5.2 scCO2を用いた金属ナノ粒子の合成プロセス
5.3 装置および合成手法
5.4 scCO2を用いたCuナノ粒子の合成
5.5 scCO2中での熱分解法を用いたCu粒子の合成
5.6 分散剤を用いた粒径制御
5.7 おわりに

6. 超臨界水を用いたナノ粒子製造
6.1 はじめに
6.2 無機ナノ粒子合成
6.3 流通式超臨界水熱合成装置
6.4 ハイブリッドナノ粒子合成
6.5 おわりに

7. 超臨界二酸化炭素-イオン液体多相系反応場を用いた有機合成
7.1 はじめに
7.2 二酸化炭素固定化
7.2.1 超臨界二酸化炭素-イオン液体二相系反応場の適用
7.2.2 環状ウレタン合成
7.3 おわりに
  
第3章 材料加工のための超臨界流体技術

1. 超臨界流体技術を用いた微粒子コーティング
1.1 はじめに
1.2 流動層と超臨界噴出法を用いたコーティング造粒
1.2.1 実験装置および方法
1.2.2 実験結果および考察
1.3 超臨界サスペンション噴出法による微粒子コーティング
1.3.1 実験装置および方法
1.3.2 実験結果および考察
1.4 おわりに

2. 超臨界二酸化炭素による繊維のコーティング・表面加工
2.1 はじめに
2.2 超臨界染色
2.3 超臨界流体を用いる繊維・高分子の機能加工
2.3.1 機能剤の注入・固定
2.3.2 超臨界流体を用いる繊維・プラスチックのメッキ
2.3.3 超臨界流体を用いる繊維・高分子の表面の複合化
2.4 おわりに

3. 超臨界二酸化炭素を用いたプラスチックの改質、成形技術
3.1 はじめに
3.2 表面改質射出成形とその種類
3.3 scCO2-無電解メッキ
3.3.1 背景と目的
3.3.2 バッチ処理によるscCO2-無電解メッキ
3.4 表面改質射出成形によるプラスチック表面のナノレベル制御
3.4.1 コアバック法
3.4.2 フローフロント法
3.5 おわりに

4. 超臨界二酸化炭素を用いた薄膜形成
4.1 はじめに
4.2 超臨界流体を用いた薄膜作製(SCFD)の特徴
4.3 SCFDによる金属薄膜形成
4.4 Cu-SCFD
4.4.1 Cu-SCFD用原料
4.4.2 可視化セルを用いたCu-SCFDのその場観察
4.4.3 新規還元剤・添加剤効果の検討
4.4.4 Cu-SCFD反応機構・速度論
4.4.5 SCFD下地依存性
4.5 酸化膜形成
4.6 おわりに

5. 超臨界流体を利用した薄膜堆積技術
5.1 はじめに
5.2 成膜方法
5.3 薄膜堆積の実際
5.3.1 Cu薄膜の成膜特性
5.3.2 埋め込み特性についてのいくつかの話題
5.3.3 その他の堆積例
5.4 おわりに

6. 超臨界二酸化炭素を用いたナノプレーティング
6.1 はじめに
6.2 技術背景
6.3 超臨界ナノプレーティング(SNP)とは
6.4 二酸化炭素/水/界面活性剤系エマルション
6.5 C/Wエマルションの電気伝導性
6.6 SNPによる金属被膜
6.7 ナノ組織金属
6.8 ナノテクノロジーへの展開
6.9 おわりに

7. 超臨界流体によるポリマーの微細発泡成形
7.1 はじめに
7.2 超臨界流体を用いた射出成形法
7.2.1 超臨界流体の種類
7.2.2 MuCell射出成形法のプロセス
7.2.3 MuCell射出成形法の特徴
7.3 MuCell射出成形システム
7.3.1 システム構成
7.3.2 MuCell射出成形機
7.4 MuCell射出成形事例
7.5 MuCell射出成形法の課題と対策
7.5.1 表面性状
7.5.2 成形品強度
7.6 MuCell射出成形法のこれから

8. 超臨界乾燥・洗浄とナノテクノロジー
8.1 はじめに
8.2 超臨界乾燥技術
8.2.1 ライン列(高密度パターン)のパターン倒れ
8.2.2 孤立ラインのパターン倒れ
8.3 乾燥以外のリソグラフィー応用
8.4 次世代デバイス開発のための超臨界洗浄技術
8.5 おわりに

第4章 超臨界流体とバイオテクノロジー

1. 超臨界二酸化炭素を用いた森林資源由来有用物質の効率的抽出・変換技術
1.1 はじめに
1.2 超臨界流体の抽出・分離溶媒としての特徴
1.3 超臨界二酸化炭素による森林資源からの生物活性天然物の抽出・分離
1.3.1 樹木の葉部からの効率的な抽出・分離
1.3.2 樹木の木部からの効率的な抽出・分離
1.3.3 樹木の樹皮部からの効率的な抽出・分離
1.3.4 木・竹酢液に含まれる有用成分の抽出(濃縮)
1.4 森林資源から有用成分への効率的変換法―超臨界二酸化炭素を用いた抽出:熱分解逐次処理の試み
1.5 おわりに

2. 超臨界水中での生体物質の直接観察
2.1 はじめに
2.2 高温・高圧光学顕微鏡
2.3 観察例
2.4 セルロースの結晶-無定形転移
2.5 微生物細胞
2.6 おわりに

3. 超臨界二酸化炭素を利用した生体触媒反応の開発
3.1 はじめに
3.2 リパーゼによるラセミ体アルコールの立体選択的アセチル化反応
3.2.1 反応の加速
3.2.2 立体選択性の制御
3.2.3 光学活性アルコールの大量合成
3.2.4 光学活性リン化合物の合成
3.3 アルコール脱水素酵素によるケトンの不斉還元反応
3.4 脱炭酸酵素によるカルボキシル化反応
3.5 おわりに

4. 超臨界CO2を用いて粉体に液体を封入する技術
4.1 CPFプロセスを用いて粉体に液体を封入する製法
4.1.1 はじめに
4.1.2 スプレープロセス
4.1.3 材料
4.1.4 液体封入
4.1.5 影響因子
4.1.6 CPF製品を作るために必要なステップ
4.1.7 まとめ
4.2 化粧品素材産業でのCPF技術の応用 
4.2.1 栄養オイルの入ったアイシャドー
4.2.2 保湿水の入ったファンデーション
4.2.3 粘性のある栄養分を粉末化
4.2.4 ボディローションの粉末化
4.2.5 お風呂の乳液―入浴用のパウダーケア

5. 超臨界流体クロマト法(SFC法)によるキラル化合物の光学分割
5.1 はじめに
5.2 SFC法の概要と特長
5.3 キラルカラムを用いた各種化合物のSFC分離
5.3.1 SFC装置構成と分離条件
5.3.2 コーティング型充填剤を用いたカラムでの分離例
5.3.3 耐溶剤型充填剤を用いたカラムでの分離例
5.3.4 分取例と生産性の検討
5.4 おわりに

6. 超臨界流体を利用した分析技術への応用
6.1 はじめに
6.2 SFCとSFEの特徴
6.3 分析技術としての実用例
6.3.1 二酸化炭素を用いた超臨界流体抽出法による食品中残留農薬の前処理
6.3.2 超臨界流体クロマトグラフィーの使用法と実用事例
6.4 まとめ

第5章 超臨界流体の環境技術への応用

1. 超臨界プロパノールによるシラン架橋ポリエチレンのリサイクル技術
1.1 はじめに
1.2 架橋の選択的切断反応
1.3 シラン架橋PEリサイクル用プロセスの開発
1.3.1 シラン架橋PEリサイクル用プロセスの概要
1.3.2 シラン架橋PEリサイクル用プロセスの実用性の検証
1.4 リサイクルケーブルの特性評価
1.5 おわりに

2. 超臨界水酸化反応によるオンサイト医療廃棄物処理
2.1 はじめに
2.2 実験方法
2.2.1 超臨界水酸化法によるポリプロピレンの分解
2.2.2 超臨界水酸化法による大腸菌の滅菌実験
2.3 実験結果および考察
2.3.1 ポリプロピレンの分解挙動
2.3.2 大腸菌の死滅実験
2.4 おわりに

3. 亜臨界水によるFRPのケミカルリサイクル
3.1 はじめに
3.2 亜臨界水によるFRPのケミカルリサイクルの概要
3.3 亜臨界水分解反応の最適化
3.4 FRPの亜臨界水分解から分離プロセス、回収グリコールの再生
3.5 SFCの改質反応―FRP用低収縮剤への高付加価値化リサイクルの可能性検証
3.6 ベンチスケール実証
3.7 おわりに

4. 超臨界流体を用いたバイオマスの有効利用―超臨界水ガス化
4.1 はじめに
4.2 バイオマスのガス化
4.3 超臨界水ガス化の特徴
4.4 超臨界水ガス化のプロセス
4.5 バイオマスの超臨界水ガス化の技術開発状況
4.6 おわりに

5 二段式亜臨界水中燃焼法によるバイオマス廃棄物の完全燃焼・エネルギー回収
5.1 はじめに
5.2 二段式亜臨界水中燃焼法とは
5.3 小型装置による検証
5.4 パイロットプラントによる処理
5.5 まとめ

6. 超臨界二酸化炭素を冷媒として用いるヒートポンプ給湯システム
6.1 はじめに
6.2 超臨界二酸化炭素冷媒の特徴
6.2.1 ヒートポンプの仕組みとCOP
6.2.2 冷媒として見た時の二酸化炭素
6.2.3 給湯機に適応した場合の理論COPの優位性
6.3 ヒートポンプ給湯機について
6.3.1 市場動向
6.3.2 ヒートポンプ給湯機の構成
6.3.3 ヒートポンプ給湯機の技術課題―圧縮機について
6.4 おわりに

7. 超臨界二酸化炭素を洗浄溶媒に用いるエアフィルタ再生技術
7.1 はじめに
7.2 基礎研究
7.2.1 HEPAフィルタの洗浄
7.2.2 高沸点VOCを用いたケミカルフィルタの洗浄
7.2.3 低沸点VOCを用いたケミカルフィルタの洗浄
7.2.4 実環境で使用されたケミカルフィルタの洗浄
7.3 フィルタフレームも含めた実験
7.4 実用化への取り組み
7.5 おわりに
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