紙 - 江前敏晴のホームページ

全 学 自 由 研 究 ゼミナール( 駒 場 )身 近 な 素 材 『 紙 』の科 学 と 環 境(2010 年 4 月 ~7 月 火 曜 日 16:20-17:50)東 京 大 学 大 学 院 農 学 生 命 科 学 研 究 科生 物 材 料 科 学 専 攻 製 紙 科 学 研 究 室江 前 敏 晴 ・ 木 村 実 ・ 磯 貝 明 ・ 齋 藤 継 之えのまえ としはる講 義 の 分 担 予 定 ( 一 部 変 更 もあり)4/134/204/275/115/185/256/16/86/156/226/297/67/13江 前江 前江 前江 前齋 藤木 村木 村木 村木 村磯 貝江 前江 前江 前ガイダンス/ 紙 の 起 源 、 製 造 技 術 と 機 能紙 の 物 性 の 基 礎 とやさしい 測 り 方環 境 にやさしい 紙 と 古 紙 利 用 率環 境 教 育 に 取 り 入 れる 紙 づくり『 紙 』から 先 端 ナノ 材 料 への 展 開紙 の 基 本 的 な 物 性紙 の 歴 史 ( 和 紙 と 洋 紙 )紙 と 印 刷 (1)紙 と 印 刷 (2)セルロースの 結 晶 構 造 とナノファイバー先 端 的 な 材 料 として 紙 の 応 用「 楽 しい 紙 の 科 学 」 実 験 教 室 のやり 方文 化 財 としての 紙身 近 な 素 材 『 紙 』の 科 学 と 環 境のホームページhttp://psl.fp.a.u-tokyo.ac.jp/hp/enomae/mijikami2010連 絡 用 メールアドレスenomae@psl.fp.a.u-tokyo.ac.jp( 江 前 敏 晴 )(レポートの 提 出 先 のアドレス)そのままテキストとして 書 いてもよいし、MS-Wordなどの 添 付 ファイルでもよい。ゼミの 進 め 方• 講 義 ・ 説 明 (40 分 )• 卓 上 の 実 験 ・ 観 察 (あれば20 分 )• 質 問 ・ 討 論 (20 分 ~)• レポート 記 述 (10 分 ~)毎 回 レポート(100~200 字 程 度 )があります。課 題 「 今 日 のゼミで 感 じた“ 紙 に 対 する 考え”を 自 分 なりに 表 現 して 下 さい。」参 考 文 献• 紙 関 係 全 般• 紙 とパルプの 科 学 , 山 内 龍 男 著 , 京 都 大 学 出 版 会 (2006)• 紙 の 文 化 事 典 , 尾 鍋 史 彦 総 編 集 , 朝 倉 書 店 (2006)• 新 しい 紙 の 機 能 と 工 学 , 門 屋 卓 著 , 裳 華 房 (2001)• トコトンやさしい 紙 の 本 , 小 宮 英 俊 著 , 日 刊 工 業 新 聞 社 (2001)• 紙 ・パルプの 実 際 知 識 , 王 子 製 紙 編 , 東 洋 経 済 新 報 社 (2001)• パルプおよび 紙 , 大 江 礼 三 郎 他 著 , 文 永 堂 (1991)• 紙 の 基 礎 と 印 刷 適 性 - 構 造 ・ 物 性 ・ 加 工 ・ 印 刷 品 質 評 価 , 江前 敏 晴 著 , 江 前 敏 晴 ホームページ(2006), http://psl.fp.a.u-tokyo.ac.jp/hp/enomae/Paper%20Science%20seminar2/• 紙 関 連 の 専 門 分 野• 木 材 の 構 造 , 木 材 の 化 学 , いずれも 文 永 堂 (1985 頃 )• セルロースの 材 料 科 学 , 磯 貝 明 著 , 東 京 大 学 出 版 会 (2001)• 最 新 紙 のリサイクル100の 知 識 , 王 子 製 紙 編 , 東 京 書 籍 (1998)第 2 回 2010 年 4 月 20 日• 観 察 (パルプ 繊 維 )• 紙 の 密 度 と 空 気• 坪 量 とは、 厚 さとは?• 測 ってみよう• 紙 のpH 、 曲 げこわさ、 弾 性 率1

観 察 (パルプ 繊 維 )• 針 葉 樹 と 広 葉 樹 の 繊 維• 針 葉 樹 パルプは、 紙 袋 や 牛 乳 パックなど 強 度 が 必 要 な 紙 に 使 う。• 広 葉 樹 パルプは、 本 やノート、その他 印 刷 用 紙 に 使 う• その 他 の 紙 、 印 刷 物• 坪 量 (g/m 2 )紙 の 密 度 (1)• 23℃ 50%r.h.における1m 2 あたりの 質 量 (g)• 厚 さ• 2つの 平 行 な 円 形 加 圧 面 で 挟 む 構 造 のマイクロメータを 使 い、50kPa 又 は100kPaの 加 圧 下で 測 定• 密 度• 坪 量 / 厚 さで、 単 位 はg/cm 3 である。kg/m 3 が使 われることもある。紙 の 構 造 - 基 本 物 性• 坪 量 (g/m 2 )• 23℃ 50%r.h.における1m 2 あたりの 質 量 (g)• 厚 さ• 2つの 平 行 な 円 形 加 圧 面 で 挟 む 構 造 のマイクロメータを 使 い、50kPa 又 は100kPaの 加 圧 下 で 測 定• 密 度• 坪 量 / 厚 さで、 単 位 はg/cm 3 である。kg/m 3 が 使 われることもある。紙 の 構 造 - 基 本 物 性• 密 度 ( 坪 量 / 厚 さ)は、 坪 量 に 影 響 される!?Apparent thickness, μm14012010080604020軽 度 に 叩 解 した 針 葉 樹 さらしクラフトパルプシート00 20 40 60 80 100Basis weight, g/m 2紙 の 構 造 -なぜ 測 定 される 厚 さが 異 なるか紙 の 密 度 を 上 げるろ 紙 面• 密 度 を 上 げるには• 衝 撃 圧 縮1.1~1.2 g/cm 3Paper PET film(3 sheets)手 すき 紙マイクロメータ 厚 さプレート 面平 均 的厚 さ• ナノファイバーシート 1.5 g/cm 30.3 MPa 圧 縮50 μm50 μm圧 縮 処 理 なし2

紙 のpH 測 定• 測 定 する 紙 と 添 加 薬 品 など• ろ 紙• 硫 酸 アルミニウム0.5%• 文 化 財 保 存 用 紙• 炭 酸 カルシウムの 液• 中 質 紙( 木 を 磨 砕 して 製 造 したパルプ= 機 械 パルプなどから 作 る 印 刷 用 紙 )紙 のpHのpH( 酸 性 /アルカリ 性 )紙 のpHのpHを を 測 ってみよう手 で 裂 く測 定 する 紙0.5 g水 を40mL振 る紙 のpHのpH( 酸 性 /アルカリ 性 )pH 試 験 紙6.86.66.46.24.56.05.85.65.4の 場 合6.86.66.46.24.56.05.85.65.4どの 色 に 近いかを 見 る6.86.66.46.24.56.05.85.65.4紙 のpHのpH( 酸 性 /アルカリ 性 )• 紙 を 作 るときに 入 れる 薬 品• サイズ 剤 ( 水 をはじく)• サイズ 剤 などを 紙 に 残 すための 薬 品(PAEの の 他 硫 酸 アルミニウム)• 紙 を 白 くする 薬 品 ( 炭 酸 カルシウムなど)• 酸 性 紙 / 中 性 紙• 20 年 ほど 前 に、 昔 の 本 ( 紙 )がボロボロになることが 問 題 になった。 酸 性 紙 であることが 原 因 であることがわかり、 中 性 紙 を 作 ることが 主 流 になった。• 紙 の紙 の 弾 性 率 測 定• 曲 げこわさ• 弾 性 率材 料鉄銅アルミニウムナイロンPET紙弾 性 率 (GPa)205.9122.670.61.8 – 5.93.92 - 20力 学 特 性 - 曲 げこわさ• 曲 げこわさSは、 材 料 の 曲 がりにくさを 示 す。S=Mr ( Mはモーメント、rは 曲 率 半 径 )S=EI ( Eはヤング 率 、Iは 断 面 二 次 モーメント )I( 断 面 二 次 モーメントは、 曲 げに 対 する物 体 の 変 形 のしにくさで 形 状 で 決 まる)MrM3

• 片 持 ち 梁 の 試 験 で、 曲 げモーメント S(N・m 2 )と 弾 性 率 Eを 評 価 できる。•コピー 用 紙 では• 厚 さ 0.10mm• 坪 量 60 g/m 2【 課 題 】•コピー 用 紙 の 弾 性 率 を 計 算せよ。• F=0として 測 定• 2つの 式 からE=を 簡 略 に• 変 位 dを 測 定 し、コピー 用 紙の 弾 性 率 を 計 算 せよ。力 学 特 性 - 曲 げこわさ( 長 さの 単 位 はすべてm)bTdF(kg) W(kg/m 2 ): 坪 量おもり( 厚 手 の 紙 用 )3⎛WLbF ⎞ LS = ⎜ + ⎟ × 9.81⎝ 8 3 ⎠ d3bTS = E ⋅ I = E12L固 定 用 の重 し 又 は磁 石台 又 は頑 丈 な 板( 板 状 の 場 合 )4