大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A.①繊維に関連するものついて学んだ。ビスコースレーヨンの作り方、カーボンファイバー、グラスファイバーについても学んだ。 ②カーボンファイバーの原料や製造工程について調査した。 ③ビスコースレーヨンは、天然のセルロースを原料として化学的に再生された繊維である。まず木材パルプなどから得たセルロースをアルカリで処理し、二硫化炭素と反応させてビスコース液を作る。この液を細いノズルから酸性の溶液中に押し出すことで再びセルロースが析出し、繊維となる。柔らかく吸湿性に優れ、衣料や衛生用品などに広く利用されている。
A. ①繊維について学んだ。植物、動物、鉱物繊維など様々な繊維があることがわかった。エジプト文明は麻、メソポタミア文明は羊毛、インダス文明は綿、中国文明は絹が発展した。江戸時代にコウゾの代用品として使われていたミツマタが明治以降盛んに使われるようになり、現代では、和紙原料として、コウゾ、ミツマタ、ガンピがその代表的なものとなっている。このほか、桑、稲ワラ、麦ワラ、竹などが製紙原料として使用されたことがあることがわかった。 ② 今私たちが身に着けている洋服繊維について調べた。 ③ ポリエチレン繊維は、乳白色のポリマーで、水より軽い。また、電気的性質、耐薬品性、耐寒性、耐衝撃性などにも優れた特性を持っている。 ポリエチレン繊維には大きく分けて2種類が存在する。 汎用ポリエチレン繊維と超強力ポリエチレン繊維の２つがあることがわかった。
A.①硫酸の製造工程について学びました。硫化鉱や単体硫黄、排ガス中SO?などからSO?を集めて転化してSO?を吸収して薄硫酸や濃硫酸、発煙硫酸などを製造していると分かった。漂白剤の成分は次亜塩素酸ナトリウムであると分かった。人絹、ビスコースレーヨンについて学んだ。セルロースから糸や布の作り方を学んだ。②セパレーターからグラシン紙、上質紙、フィルムについて議論した。グラシン紙は化学パルプを細かくすりつぶし薄く圧縮したもので、上質紙は化学パルプ１００％であり、フィルムはフィルムに剥離剤をコーティングしたものだと分かった。化学パルプは木材などの植物繊維を化学薬品を用いて処理して得られるパルプだと調査して分かった。③人絹とは人工的に作られた絹糸のような繊維のことだと分かった。ビスコースレーヨンは、木材パルプを原料とした再生繊維の一種で、レーヨンの中でも最も一般的モノであると調べて分かった。セルロースをアルカリ処理でパルプ化することによって繊維状にして糸を作り布を作れると分かった。
A. ビスコースレーヨンは人絹とも言われ、原材料は木材パルプである。木材パルプに含まれるセルロースを濃苛性ソーダでアルカリセルロースに、そこへ二硫化炭素を反応させることでセルロースキサントゲン酸Naに、さらに奇苛性ソーダを反応させてビスコースを得る。ビスコースを希硫酸で凝固再生し繊維にしたものがビスコースレーヨンである。 グループワークでは繊維から作る工業製品に使われる無機材料について調べた。繊維から作る工業製品としてペーパーラインド方式乾電池を選んだ。原材料は亜鉛で、繊維工業製品である紙は、セパレーターとして利用されている。セパレーターは電解液を保持し、イオンの行き来をスムーズにする役割と、電池反応の生成物は行き来ができないようにし、ショートを防ぐという役割がある。 事後学習では紙についてのサプラーチェンを調べた。製紙は、生活への貢献として情報伝達の基盤になり、印刷用紙を供給し、教育や文化、ジャーナリズムが成り立ち、知識や情報の共有が促進される。衛生ではトイレットペーパーやティッシュペーパーなどの衛生維持に関わる家庭紙を供給している。アルカリ性蒸解の工程は、木材を白液と呼ばれるアルカリ性の薬品とともに高温高圧の蒸解窯に入れ加熱し、リグ人を溶解し、セルロース繊維から分離する。そして、分離されたパルプを洗浄する。漂白は高音高圧下で酸素と苛性ソーダを用いて残存リグニンを分解し、アルカリを用いてリグニンや着色物質を溶解・除去する。二酸化塩素を用いてさらに残りのリグニンや直色物質を除去し、過酸化水素水を用いて漂白する。
A.①?③を以下に示す。 ① 衣類について、主に麻が使われていた。日本はインドと違い麻が育ちやすい環境ではなかったためこのままでは衣類が作れない。そこで人絹（じんけん：ビスコースレーヨン）の合成方法が開発された。セルロースをアルカリ（苛性ソーダ）と二酸化炭素と反応させて溶解させ、硫酸などの酸と反応させて再生させる。（セルロース、アルカリ：苛性ソーダで塩に、酸：硫酸で戻す） この繊維が織られたり編まれたりして布、衣類になっていく。 紙について木材から作られる。トイレットペーパーとティッシュでは製造方法が異なる。高級ティッシュは木材をアルカリ：苛性ソーダで蒸解させてふわふわのパルプwpつくり、リグニン、セルロースで固める。これを次亜塩素酸で酸化させることにより白くさせて製品となる。白く見せるために蛍光剤を使っていないためお値段は高め。一方お安いものは白く見せるために蛍光剤を使用するためUVライトを当てたら光る。 和紙についてこうぞが使われていた。昔は分散体を救い上げるようにして作っていたが、現在はロールプロセスによって生産される。硫酸を使っていないため長持ちする。 第3回・第4回を通して共有結合、金属結合について学んだ。今回はイオン結合についてである。 ②演題 線維から作る工業製品使われる無機材料について調べてみましょう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 工業製品として乾電池を挙げる。 ペーパーラインド方式をとる乾電池のタイプとして塩化アンモニウムを使用したEMD２と塩化アンモニウムの大部分、もしくはすべてを塩化亜鉛に置き換えたEMD３がある。使用線維は前者はガーゼ、後者は紙である。 ③トピック名 漂白剤について 漂白剤の成分である次亜塩素酸は岩塩（NaCl）→苛性ソーダ（NaOH）→次亜塩素酸（HClO）のプロセスで作られる。（PFD：プロセスフローダイアグラム）
A.第九回の授業ではビスコースレーヨンについて学びました。ビスコースレーヨンの開発には山形大学の秦逸三先生が大きく関わっており旧米沢高等工業学校にその軌跡が飾られています。秦逸三は日本で初めて人造絹糸を開発し、大正7年に帝国人造絹糸を創業しました。帝人は大学発ベンチャー企業の先駆けとして歩みを始めました。その後大正15年に米沢を離れて広島へ移り、その後は帝人の筆頭常務や第二帝人社長などを歴任し、昭和19年に65年の生涯を閉じました。 グループディスカッションでは、製紙工程について調べました。化学パルプの製造工程は木材を細かく砕いてチップを作り、チップを薬品で煮込んで繊維を分解してから洗浄し、リグニンなどの不純物を取り除き、酸素で分解してから薬品で漂白して製造することで完成することがわかりました。 復習の内容として、紙の製造の歴史について調べました。製紙の歴史は、漢王朝時代の紀元105年頃の古代中国にまで遡ります。 宮廷官僚の蔡倫は、桑の樹皮、麻、漁網を混ぜてパルプにし、それを圧縮して乾燥さ紙を開発したと言われています。 この革新は、実用性に欠け、高価だった竹紙や絹などの以前の筆記具からの大きな脱却を示しました。 製紙技術は徐々に中国を越えて広まり、8 世紀にはイスラム世界に到達しました。
A.①パルプ、紙、繊維について学んだ。ビスコースレーヨンを作るために、木材パルプや竹などのセルロースに苛性ソーダと硫化水素で溶解し、硫酸ナトリウムに押し出して伸ばす。最後に、凝固、再生することで得ることができる。アルカリを入れてから最後に酸を入れるという順番が重要である。トイレットペーパーは、ロールプロセスで行うため、工業的に量産することが可能である。無機繊維としてカーボンナノファイバーが挙げられ、軽量であるため、飛行機などに使用されることを学んだ。 ②繊維から作る工業製品に使用される無機材料について調査した。紙というグループで、青木優菜、畑中勝治、前田悠斗と議論し、私は調査を行った。服を選んだ。服は、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、綿、麻等から作られるが、ポリエステルについて述べる。テレフタル酸とエチレングリコールの縮合重合で得られる。平織や斜文織、サテン織りなどがある。また、ニットは、平編み、丸編みで作られている。ポリエステルの原料合成は、スズなどの金属触媒が用いられる。繊維製造後の仕上げとして水酸化ナトリウムなどのアルカリを用い、汚れや油分の除去を行うことがわかった。 ③アスベストは、耐熱材、耐火材として使用されている。柔軟な繊維で耐熱性、耐火性が高いという特徴がある。ガラス繊維は、光ファイバーの原料となり、断熱材や電気絶縁体として使用されている。軽量で強度が強く、耐熱性、耐薬品性を持つという性質がある。光ファイバーには、材料物性として、透明性、耐久性、柔軟性が必要である。寸法は、0.125㎜程度である。光ファイバーは、高速で大容量の通信を可能にして、電気信号よりも損失が少ないため、インターネット社会には必要不可欠であると感じる。クラウドサービスや５G、loT技術などにも役立っていると考える。 また、航空機などに使用されるカーボンファイバーは、強度があり、軽い素材であるため、翼を軽くすることができる。燃費がよくなり、長距離の飛行が可能になると考えられる。また、耐腐食性であるため、金属を使用するよりも腐食しにくく、劣化を防ぐことができる。FRPは、自動車のバンパーに使用されている。軽量かつ耐衝撃性があるため、衝突時の衝撃を緩和することができると考える。 さらに、メリヤス編みについて調査し、図に示した。表面は凹凸がなく、裏面は凹凸のある模様となるため、肌触りが異なる。よって、洋服の裏地として使用されることが多いと考える。
A. ガラス繊維とアスベストは断熱材として使用されてきたが、ガラス繊維はリサイクルガラスから作られ、安全性が高く、耐熱性・断熱性・耐腐食性に優れている。一方、アスベストは天然鉱物繊維で高い断熱性を持つが、吸入による健康被害が深刻で、現在では使用が禁止されている。安全性の観点から、ガラス繊維が現代の断熱材として適している。 光ファイバーは石英ガラスを用いた通信技術で、コアとクラッドの二層構造により光を効率的に伝送する。コア径約9μm、クラッド径約125μmという精密な構造により、長距離かつ高速なデータ通信が可能となり、インターネット社会の基盤技術として重要な役割を果たしている。 セパレータ紙のサプライチェーンは、持続可能な森林からのパルプ調達から始まり、製紙・加工・流通まで多段階にわたる。剥離紙は複層構造を持ち、粘着剤からの保護や性能維持に優れている。効率的な物流と品質管理により、工業用途において高性能な製品が安定供給されている。
A.①日本では、シルクに代わる繊維として木綿が注目された。そして、木綿の主成分であるセルロースに着目し、木材から繊維が作れないかという発想が生まれ、人造絹糸の開発が進んだ。第一次世界大戦で欧州からの化学品輸入が止まったことをきっかけに、日本国内で染料や医薬品の国産化が急速に進み、技術開発や工業研究が活発化した。また、動力は蒸気から電力に移行し、大規模な重化学工業が成立。1921年にはビスコースレーヨンが実用化され、セルロースを化学処理して糸や布に加工できるようになった。 こうした素材技術は、グラスウールやカーボンファイバーなどにも発展し、現代の軽量の高性能素材にもつながっている。 今回のグループワークでは、不織布がどうやって製品化されているかについて調べた。 ②演題は不織布がどうやって製品化されているかであり、グループ名は名無し、属した人は、HUYNHVINH KHANG、山口竜輝、佐藤優生、小笠原大地、佐々木悠杜、須藤春翔であり、役割は調査係。 不織布は原油由来原料に酸化チタンやシリカを加え、プロピレンを重合して得られたポリプロピレンを加熱紡糸で繊維化する。そして、紡糸した繊維をエアレイド法でランダムに配向させた後、熱・圧着・化学接着で固定し、抗菌などの機能処理を施して製品化しているという事が分かった。 ③私は、カーボンファイバーについて調べた。 カーボンファイバーは、非常に軽くて強度が高い素材であり、特に自動車や航空機に使われることで燃費の向上に貢献している。この軽量化によって、エネルギー消費が抑えられるため、環境負荷の低減にもつながる点が大きな利点である。また、耐熱性や耐腐食性にも優れ、今後も幅広い分野での活用が期待されている。 高機能素材として、これまで金属に頼っていた部分の代替を可能にしていることから、持続可能な社会に向けた技術革新を支える存在であるのだと分かった。
A.【講義の再話】 繊維について学びます。かつて繊維の製造には木綿のセルロースを用いていましたが、需要を満たすため、木材を加工することで作る人絹が作られるようになりました。人絹はセルロースにアルカリ溶液を混ぜた後、CS2を加えビスコースを作り、硫酸中に押し出すことで作られます。布製品は編む必要がありますが、糸を絡ませるだけの不織布というものがあります。アスベストは天然の不織布でありかつて建築資材などに使われていましたが、健康被害が見られてからは使われなくなりました。 【発表の要旨】 演題:繊維から作る工業製品使われる無機材料について調べてみましょう グループ名：なし 共著者名：石毛翼、宮入丈、後藤将太、平方誠二郎 役割：調査 繊維製品にペーパーラインド方式乾電池を選択し、調査した。電池には木材をアルカリ溶液で処理して作られる紙、亜鉛、グラファイトから作られる。乾電池には乾式法と湿式法がある。 【復習の内容】 他の繊維製品に、ナイロン6製の衣類を選択した。ナイロン6は石油を原料とし、窯業によって作られる。石油中のナフサを800度以上の炉により熱分解反応を起こすことで、ベンゼンに変化する。これを処理して得られたε-カプロラクタムを開環重合することで製造される。
A.① 授業では、繊維とその製造に関わる化学について学んだ。硫酸は脱硫処理された硫黄から作られ、漂白剤の主成分である次亜塩素酸は食塩の電気分解で得られる。繊維の歴史としては、日本では昔は麻を使用していたが、後に木綿や木材を原料としたレーヨンが登場した。ビスコースレーヨンはセルロースを化学的に処理して得られる再生繊維である。製法や織り方(平織・メリアス編み)、不織布、グラスウールやカーボンファイバーなどの応用素材が紹介された。 ② カーボンファイバー 白澤拓磨、松田天、鈴木佑涼 自分の班では、カーボンファイバーの製造方法について調査し発表した。主な原料にはPAN繊維、レーヨン、ピッチがあり、用途や性能に応じて選ばれる。製造工程は、原料繊維の安定化処理、高温での炭化処理、高温のグラファイト化処理の流れを経て行われる。それにより軽量で高強度な繊維が得られ、航空・宇宙・スポーツなど幅広い分野で活用されている。 ③ 繊維製造には多くの化学工程が関わる。ビスコースレーヨンは、セルロースを水酸化ナトリウムでアルカリセルロースにし、二硫化炭素を加えてセルロースサントゲン酸とし、再び水酸化ナトリウムでビスコースとした後、硫酸により繊維化する。日本では麻から木綿、さらに木材由来の繊維へと発展した。漂白剤の次亜塩素酸は塩の電気分解で生成される。不織布、グラスウール、光ファイバーなど、繊維は多様な工業製品に応用されている。
A.①ビスコースレーヨンは聞いたことあるでしょう。実はここ米沢が発祥のものなのです。セルロースに水酸化ナトリウムを混ぜアルカリセルロースにさらに水酸化ナトリウムを混ぜビスコースにと、ここでも曹達工業が使われているんだ。パルプの作り方は知っているかな？パルプの作り方を復習してみよう。 ②「繊維から作る工業製品に使われる無機材料について調べてみましょう」グループ名：不織布、山口、佐々木、KHANG、佐藤、須藤、役割：分析、可視化 不織布を選んだ。不織布は原材料をポリマー合成、紡糸し、不織布の形成と接着、機能処理と仕上げをし製品化される。特にポリマー合成ではプロピレンをポリプロピレンに、不織布の形成と接着ではエア零度やスパンボンド法で繊維をランダムに配置させ熱、圧着、化学接着で固定させている。 ③断熱材の中でグラスウールを選んだ。グラスウールとはガラスを主成分とする断熱材である。グラスウールは固体のガラスを高温で溶かし、遠心力などを利用して細かい繊維状に加工後、成形したものである。ガラスの成分はけい砂やソーダ灰、石灰石などの天然素材である。 現在、グラスウールの抱える最大の課題は、湿気や雨水によって断熱性能が著しく低下してしまうことである。例えば、グラスウールに防湿材をつけることで長持ちするであろうと考えられる。
A. 次亜塩素酸は塩化ナトリウムの電気分解から製造される。木綿からセルロースが作られ、人絹、レーヨンが製造される。セルロース、アルカリセルロース、セルロースキサントゲン酸ナトリウム、ビスコース、ビスコースレーヨン、糸、布という順番で布は製造される。ガラスウールというアスベストが非常に高機能で昔使われていたが人体に有害なことがわかってからは使われなくなった。 今回の授業の演題は繊維から作る工業製品使われる無機材料について調べてみましょうであり、共同著者は中川、中澤、宮内であった。私たちの班ではセパレータ紙について調べた。セパレータ紙は原紙にシリコーンを塗布することで作られる。塗布方式には溶剤型と無溶剤型があり前者はダイレクトグラビア、後者がオフセットグラビアによって加工される。 復習では以下の内容を行った。アスベストとガラス繊維はともに耐火性、断熱性、耐久性に優れているが特に耐火性、耐久性に関してはアスベストの方が優れている。また、アスベストはしなやかで強くガラス繊維は軽量かつ強靭という特徴がある。光ファイバーに求められる材料物性は光の減衰の少なさ、高い透明度、高い耐熱性、高い機械的強度などが挙げられる。ファイバーの寸法は外径が約２５０?である。
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A.１．繊維工業といえば衣服であろうと思う。 繊維は、天然繊維と合成繊維に分けられる。 天然繊維は麻綿の植物繊維 ウール、シルク動物繊維 加えて、合成繊維にはエステル系・アクリル系 →有機系高分子繊維と炭素繊維・ガラス繊維などの無機系高分子繊維 ２．発表 メンバー 松本碧衣 今山華百 鈴木純奈 福田悠馬 名前 ふじきゅー 衣類と酸、アルカリについて 酸性溶液 ウール、シルク 塗料繊維の色落ちを防ぐ 結び目の強化 アルカリ溶液 麻、綿 染料の染み込みをよくする 編み方 横網 セーター タテアミ ジャージ ストッキング ３．復習 自分が普段来ている衣服について素材を確認してみたところほとんどが化学繊維であった。 コートとカバンが動物性のものであった。 またトートバッグに麻製品があった。 化学繊維は洗濯がしやすくいまの私の生活には一番需要のある繊維だと感じた。
A. 日本でよく使われる紙には洋紙と和紙がある。洋紙は残留した硫酸が酸化することによって黄ばんでしまう性質があるが、和紙は時間が経っても美しい状態で残る。紙の原料であるパルプの製造にはいくつか方法がある。機械パルプは木材をそのまま砕いたり、摩擦で繊維をほぐしたりすり潰すことで作られる。黄変しやすい性質をもち、主に新聞紙やダンボールといった短期間で使用する紙に向いている。化学パルプは薬品で木材中のリグニンを溶かし、セルロース繊維だけを取り出す方法である。強度が高く長持ち、白色度が高いという特徴があり、印刷紙、ティッシュなど使われる。再生パルプは古紙を回収し、水でほぐして繊維を再利用することで作られる。環境に優しく、ダンボールやトイレットペーパーなどに使われる。 紙の活用法として、昔使われていたペーパーラインド方式乾電池というものがある。紙で内装を仕切ったマンガン電池である。塩化アンモニウムを使用することで水が発生しガーゼを巻くようなものはEMDタイプ2、塩化亜鉛を使用し減極剤の回りをペースト状にした電解液を含浸させた紙を巻くようなものをEMDタイプ3という。安価で作ることができるが長持ちしないため、現在は使われていない。 目的の製品の需要にあった性質を持つ紙とその製造方法を選ぶことが重要である。
A. ティッシュは、主に木材から作られている。まず、木材を細かく砕き、蒸解という工程で薬品とともに加熱することで、木材中のリグニンなどの不純物を除去する。この過程で、繊維の主成分であるセルロースが分離され、繊維状のクラフトパルプが得られる。クラフトパルプは漂白されて白くなり、その後、薄くシート状にして乾燥させることで、やわらかく吸水性のあるティッシュが完成する。 演題は「繊維から作る工業製品使われる無機材料について調べてみましょう」、グループ名はフジQ、共同著者は鈴木純奈、松本碧衣、福田徳馬、私は調査を担当した。衣類と酸、アルカリ工業の関係について、酸性溶液(ウールやシルク)は染料と繊維の結びつきを強化し、色落ちを防ぐ。アルカリ溶液(綿、麻)は染料の浸透をよくする。編み方について、横編みはセーターやTシャツ、縦編みはストッキングなどに用いられる。 復習として、和紙の作り方について述べる。和紙は主に楮などの繊維を原料とし、水に溶かして「とろろあおい」の粘液を加え、すいて作られる。とろろあおいは繊維を均一に広げる役割をしていて、自然の力が巧みに活かされていると感じた。機械にはない手漉きならではの風合いや温もりがあり、日本の伝統技術の奥深さに感動した。
A.1/講義の再話：繊維とは、細長く柔軟な物質であり、天然繊維（綿、羊毛、絹など）と合成繊維（ナイロン、ポリエステルなど）に大別される。これらの繊維は、衣類、産業用資材、医療用途など、幅広い分野で利用されている。繊維は単独で使用されることもあるが、多くの場合、加工されて布地となり、最終製品へと応用される。編み物は、糸をループ状に組み合わせることで布を形成する技術である。機械による大量生産が主流である一方、手編みによる制作も根強く残っている。編み物は織物に比べて伸縮性があり、着心地や柔軟性に優れるという特徴を持つ。また、構造上ほつれやすいという弱点もあるため、製品設計時には注意が必要である。 2/発表の要旨：「繊維から作る工業製品使われる無機材料について調べてみましょう」 私たちのグループは不織布を選びました。不織布についてのサプライチェーンは以下のようになります。 １・原材料： ・原油：石油化学工業で分留してプロピレンを取り出し、それを原料としてポリプロピレンを合成する。不織布の主な繊維はこのPPでできている。 ・無機添加剤： a. 酸化チタン（TiO2）：白色度と紫外線遮蔽のために使われる。 → 電気化学工業または窯業が供給する。 b. シリカ、タルク、ガラス繊維：繊維の強度や剛性を上げるために使われる。 → 非鉄金属業や窯業が関与する。 c. 抗菌剤（銀イオンAg＋や銅イオンCu2+） → 電気化学工業によって生産される。 ２・ポリマー合成と紡糸（Polymerization & Spinning） ・プロピレンを重合してポリプロピレンを作る → 石油化学プラントで行われる。 ・ポリプロピレンを加熱して溶かし、極細繊維に紡糸する（メルトスピニング） → この工程では、耐熱性や耐薬品性を持つ鋼材やセラミック材料が使われる。 ３・不織布の形成と接着： ・エアレイドやスパンボンド法で繊維をランダムに配置する。 ・熱圧着、化学接着、針刺し（ニードルパンチ）で固定する。 → 高精度な機械設備と耐摩耗性のある無機材料が必要になる。 ４・機能処理と仕上げ： 抗菌加工、撥水加工、微粒子フィルター加工などを行う → 電気化学処理やプラズマ処理で行われる。 → 電気化学工業や薄膜材料技術が大きく関与している。 ５．最終製品： ・マスク、フィルター、断熱材、衛生用品などに加工される。 ・医療、建設、日用品などのメーカーに出荷される。 3/復習の内容：私たちの生活を支える紙製品は、森林の伐採から始まるサプライチェーンの中で生産されている。木材はパルプ化のために工場へ運ばれ、まず蒸解工程で化学的に繊維を取り出す。このとき、木材に含まれるリグニンを分解するために、苛性ソーダ（NaOH）や硫化ナトリウム（Na2S）など、アルカリ工業で作られる薬品が使われる。その後、パルプは漂白工程に進み、塩素や二酸化塩素、過酸化水素などを用いて白く仕上げる。これらの薬品は酸・アルカリ工業の発展によって安定供給されている。 製造されたパルプは、ティッシュペーパーや新聞紙、トイレットペーパーなど様々な形で私たちの生活に供給される。また、使用後の古紙は再生工場で回収され、再び新聞紙や段ボールとして利用される。最後にはトイレットペーパーや排水を通じて下水処理場へと流れ、浄化・処理されて自然に戻される。こうした紙のサプライチェーンは、資源の循環と生活の快適さを同時に支える重要な仕組みとなっている。
A.今日のテーマは繊維です。繊維は産業革命の紡織機によって大量生産が始まりました。漂白に使われていた灰は、今は次亜塩素酸、苛性ソーダに変わられています。人工繊維の一つに人絹があります。山形大学はビスコスレーヨンの実用化に成功した実績があります。ビスコスレーヨンの製造過程には硫酸と苛性ソーダが使われています。糸から布にする過程では紡織機が使われていましたが、現在は工業化され大量生産されています。また、現代で使われている繊維に光ファイバー、カーボンファイバーがあります。前者はインターネット回線に、後者は飛行機やラケットに使われています。ティッシュやトイレットペーパーにもアルカリや酸は使われています。トイレットペーパーには洗浄剤がかけられており、より白く見えるようにされています。和紙と洋紙は製造法に違いがあります。使われている酸が違うため、洋紙のように硫酸の影響で酸化して変色しません。また、紙は偽造に強い利点があります。不織布は原油、酸化チタン、シリカからつくられ、ポリマー合成と紡糸、不織布形成と接着のプロセスを経て完成されます。そのとき、エアレイドやスパにボンド法で繊維をランダムに配置します。 蒸解は木材を苛性ソーダなどのアルカリ溶液で煮ることで、木材のリグニンを分解し、セルロースを抽出します。リグニンは植物の細胞壁を構成する主要成分の一つで、植物の耐久性を高める効果があります。漂白では塩素などを使用し、セルロースを白くします。これらの工程の後、加工されて製品として販売されます。廃棄された紙は再生紙にリサイクルされることで資源を循環させています。
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A.①講義の再話 布の作り方、紙の作り方について学んだ。まず、糸を作る工程について、セルロースを原料に、セルロース→アルカリセルロース→（二硫化炭素処理）→セルロースキサントゲンザンNa→（希NaOH処理）→ビスコース→（硫酸処理）→ビスコースレーヨンと言う流れで作られているという。このようにしてできたビスコースレーヨンを紡ぐことで糸になるということを学んだ。 ②発表の要旨 繊維から作る工業製品として、ペーパーラインド方式乾電池を調べた。主な構造として、電池の中心に炭素があり、周囲に金属製端子版が付けられ、内部の電解液を紙で包んだ電池であるという。この電池の利点は、アルカリ乾電池よりも安価であること、微弱な電流で動作する機器や、間欠的に使用する機器での利用に適していることであると言う。 ③復習の内容 ペーパーラインド方式乾電池について、利点が多数ある一方で、どんなデメリットがあるか調べた。主に、漏電・乾燥劣化による寿命の短さや、廃棄字の環境負荷等の課題があるという。これを改善するために、定量的な探査指標の設計をすることが挙げられる。
A. 今回は硫酸について学んだ。硫酸を生成する方法としては硫化鉱や単体硫黄を燃焼したり、排ガス中の二酸 化硫黄を回収したりして二酸化硫黄を集め、転化して亜硫酸にしてから吸収して薄硫酸、濃 硫酸、発煙硫酸が生成されるということを学びました。また、ビスコースレーヨンについても学び、セルロースを濃 NaOHaqと反応させ、二硫化炭素と反応させて、希NaOHに溶かす。ビスコースから希硫酸中でセルロースを繊維状に析出させると分かりました。 今回は光ファイバーの製造方法について調べた。石英鉱石・シリカ砂・ゲルマニウム鉱な どの鉱山資源と金属シリコン・石英・ゲルマニウム鉱などの無機資源からSiCl4やGeCl4な どの超高純度無機化学品を加えて、プレフォーム(高純度石英ガラス棒)にし、石英ガラス繊 維の引き延ばしをすると、光ファイバー通信ケーブルが出来上がる。 ビスコースレーヨンの利用法を学びました。ビスコースレーヨンは、柔らかく吸湿性に優れた再生セルロース繊維で、衣料品（ブラウス、スカーフなど）や家庭用品（カーテン、寝具）に広く使われます。また、不織布や医療用ガーゼ、フィルター素材などの工業用途にも活用され、環境配慮型素材として注目されていると分かりました。
A.①PFD（プロセスフローダイヤグラム）、ビスコースレーヨンのサプライチェーン、無機材料の代表的な繊維、織物、編物、不織布、紙のサプライチェーンなどについて学びました。PFD（プロセスフローダイヤグラム）とは、化学プラントや製造工程における主要なプロセスの流れを図式化したものであり、工程全体の把握や運転、保守のために用いられています。ビスコースレーヨンは、「木材パルプ、竹などのセルロースをアルカリ（水酸化ナトリウム）で処理、生成したアルカリセルロースを二硫化炭素で処理、生成したセルロースキサントゲン酸Naをアルカリで再度処理、生成したビスコース溶液を行固液に入れ、硫酸で中和させて二硫化炭素を抜く、ビスコースレーヨンの完成」の順で作られています。ビスコースレーヨンは紡糸によって布になります。紡糸には織物（糸同士が直交するように平織する）、編物（1つずつ糸と糸を結ぶ）、不織布（織らずに絡ませるだけ）の3種類の方式があります。無機材料の代表的な繊維としては、ガラスを使ったグラスウール、光ファイバーなどがあります。有機材料の炭素からはカーボンファイバーが作られます。紙は、木のリグニン（茶色）を強力なアルカリ（NaOH）で分解し、生成したパルプを引き延ばすことで作られています。安い紙は、アルカリ処理が不十分であり、蛍光剤で茶色を白くしているため、紫外線を当てるとよく光ります。 ②グループ名は右前です。グループメンバーは小野翔太、鈴木晴琉、黒沢行博です。繊維から作られる工業製品として不織布マスクを取り上げ、サプライチェーンについて調べてまとめました。不織布マスクは、ビスコースレーヨンを用いたものは少なく、石油由来のものが多く、リサイクルが困難であることが分かりました。自然界に流出すると、マイクロプラスチックとして環境に悪影響を与えてしまいます。また、廃棄時も二酸化炭素を排出するため、環境に悪影響であることが分かりました。 ③復習では、硝酸、塩酸、硫酸のPFDについて調べました。硝酸はオストワルト法によって製造されます。「ハーバー・ボッシュ法によるアンモニアの生成、アンモニアの酸化による一酸化窒素の生成、一酸化窒素の酸化による二酸化窒素の生成、二酸化窒素の吸収（＋水）による硝酸の生成」のような工程で製造されます。塩酸は水素と塩素の直接合成法によって生成します。水素と塩素を混合器で混合し、焼却炉（反応器）で反応させて作ります。硫酸は、接触法により製造します。「硫黄の燃焼による二酸化硫黄ガスの生成、二酸化硫黄の酸化（酸化バナジウムの触媒反応）による三酸化硫黄ガスの生成、三酸化硫黄ガスの水への吸収による硫酸の生成」の順で作られます。
A.①人絹はビスコースレーヨンとも呼ばれ、木材由来のセルロースを水酸化ナトリウムで処理し、二硫化炭素と反応させてビスコース溶液を作る。これを硫酸で凝固させて繊維化する。糸を紡ぐには動力が必要で、布の織り方には平織りとメリヤス編みがある。無機繊維にはグラスウール、光ファイバー、カーボンファイバーがあり、それぞれ断熱材、通信、軽量高強度材料として利用される。ティッシュペーパーは木材を水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムで処理してクラフトパルプを得て、漂白して製造される。 ② ペーパーラインド方式乾電池について調べた。塩化アンモニウムを使用したものはEMDタイプ2と呼ばれ、使用すると水が発生する。ガーゼを巻く。塩化亜鉛を使用したものはEMDタイプ3と呼ばれる。減極剤のまわりをペースト状にした電解液を含侵した紙をまく。これがペーパーラインド方式である。 ③アスベストは高い耐熱性や耐薬品性を持ち、かつて工業材料として広く使われていたが、微細繊維の吸入による健康被害が問題となり、現在では使用が禁止されている。代替としてガラス繊維が用いられ、断熱性・吸音性・加工性に優れ、安全な建材や補強材として広く利用されている。光ファイバーは高純度石英ガラスから作られ、減衰が少ない特性を生かして海底ケーブルや都市間通信に使われ、インターネット社会の高速通信インフラを支えている。 航空機では、ボーイング787の主翼に炭素繊維強化プラスチック（CFRP）が使用されている。CFRPは軽量で高強度・高剛性を持ち、燃費向上や航続距離の延長に貢献するほか、腐食に強く整備性にも優れる。複雑な形状にも対応でき、空力的に有利な設計が可能となる。 紙は木材チップをアルカリ薬品で処理してパルプを得る。漂白後、ティッシュや新聞紙などに加工され、使用後は古紙として回収・再利用され、最終的には下水処理を経て循環する。
A. 第9回の講義では、線維について学んだ。大正10年、人絹としてビスコースレーヨンの製造が開始された。ビスコースレーヨンの生産に初めて成功したのは米沢工業高校である。ビスコースレーヨンの合成方法は、まずパルプから得たセルロースをNaOH、続いてCS?で処理し、セルロースキサントゲン酸ナトリウムを合成する。これをNaOH水溶液に溶かすことでビスコースとなり、これをH?SO?で処理することでビスコースレーヨンが合成される。他の無機繊維としては、グラスウール、光ファイバー、カーボンファイバーなどがある。これらの合成にはアルカリが必須であると知った。 グループディスカッションでは、「演題：線維から作る工業製品に使われる無機材料について調べてみよう（グループ名：左前、共著者名：大濱風花、近ありす、藤森隼也、内藤樹、赤嵜亮太、役割：発言者）」について議論し、工業製品としてセパレート紙を選んだ。セパレート紙は主に３つの種類に分けられる。１つ目は、グラシン紙と呼ばれるもので、化学パルプを細かくすりつぶし、薄く圧縮したものである。２つ目は、上質紙であり、化学パルプ１００％のものを指す。３つ目は、フィルムと呼ばれるもので、ただのフィルムに剥離剤をコーティングしたものである。化学パルプは、木材などの植物繊維を化学薬品を用いて処理することで得られるパルプであり、これにはアルカリが多く用いられていることが分かった。 光ファーバーは石英ガラスSiO?を原料とし、データを光信号にのせて伝える役割を持っている。電気信号よりも減衰しにくいため遠くまでデータを運ぶことができ、さらに周波数帯域幅が広く高速大容量通信が可能であることから、インターネットのアクセス回線として広く利用される。このような無機繊維の発明は、今後、省エネ社会の実現や医療分野での応用に大きく寄与するのではないだろうか。
A.①漂白剤の中身は次亜塩素酸であり塩化ナトリウムは岩塩からであることをはじめに学んだ。また、ビスコースレーヨンについて理解を深める過程でビスコースレーヨンは山形大学と深く繋がっていることを学んだ。なぜなら初めてできたのが山形大学であるからである。 ビスコースレーヨンの製造法として木材パルプや竹などのセルロースをアルカリ（苛性ソーダ）及び二硫化炭素と反応させてアルカリ水溶液中に溶解し、これを口金から硫酸ナトリウム等に押しだし、引き延ばして繊維素（セルロース）を凝固・再生（湿式紡糸法と呼ぶ）して製造する方法がある。また、編み物について平織り、メリヤス編みなどの編み方があるということを学んだ。他にも、建物などに使われているグラスウールはアスベストなどの危険性がある。ガラスについても調査し、光ファイバーの特徴について教科書から理解を深めたりティッシュペーパーはアルカリをたくさん使ったり、トイレットペーパーは古紙から作る再生紙などがあるなど様々なものの材料について調査した。贅沢品質のティッシュペーパーには紫外線当てても光らなかったが、トイレットペーパーは光った。また、シャツも光った。 ②発表の要旨として和紙にはガンピが用いられ 美濃紙にはコウゾが使われていることが分かった。また、硝酸と塩酸は揮発性で無くなったり、硫酸は水のままで洋紙は持たないなどを学んだ。逆に和紙はその点、硫酸を使っていないため長く持つということも学んだ。 ③今回の授業では、主に紙に焦点を当てどのような紙の種類があるのか、またどのような製造法で紙が作られているのかについて調査した。また、ビスコースレーヨンは山形大学が発祥の地でありそのような地でビスコースレーヨンについて学べたことは有意義なことであると感じた。
A.①第九回は繊維についての授業だった。ビスコースレーヨンはセルロースを溶解させ、濃水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)と反応させ、アルカリセルロースを合成する。そこに二硫化炭素を反応させることでセルロースキサントゲン酸ナトリウムが合成され、それを希水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)に溶かすとビスコースができ、これを希硫酸中でセルロースを繊維状に析出させるとビスコースレーヨンができる。ビスコースレーヨンは糸の原料となる繊維であり、生成に苛性ソーダを用いた。よって服を作るために苛性ソーダは必要不可欠な物質である。糸から布を作る代表的な方法は3つある。1つ目は縦糸と横糸で織る平織、２つ目は糸を結び目を作って布にするメリヤス編み、3つ目は糸を絡ませるだけの不織布である。また、紙の作り方についても学んだ。紙も服と同じくアルカリを使って製造されており、木材を強力なアルカリで蒸解してクラフトパルプを作り、そこから紙を製造する。紙は白く見せるために蛍光剤を入れている。和紙は戦国時代前と後で製造法が異なり、以前は雁皮を使って製造していたが以降は栽培可能な楮を用いるようになった。和紙と洋紙の違いは硫酸を使っているか使っていないかで和紙は使っていないが洋紙は使っているためどんどん黄ばみが出てくる。 ②授業最後の演習では繊維から作る工業製品使われる無機材料について調べた。班は大濱風花、近ありす、立花小春、藤森隼也、内藤樹、赤嵜亮太の６人で、班名は左前、役割は記録だった。私たちはセパレーターについて調べた。セパレーターはグラシン紙、上質紙、フィルムの三つの層で構成されている。グラシン紙は化学パルプを細かくすりつぶし、薄く圧縮したものである。上質紙は化学パルプ100％でできた紙のことである。フィルムはプラスチックフィルムに剥離紙をコーティングしたものである。 ③この授業の復習としてメリヤス編みについて調べた。メリヤス編みとは編み物の基本的な編み方の一つであり、1本の糸でループを作り、そのループを別のループに通すことで編地を形成する編み方である。非常に高い伸縮性を持ち、軟らかく肌触りがいい布を生成することができる。メリヤス編みの中にも平編み、ゴム編み、両面編みなどの種類が存在し、編みたい衣類に合わせて適した編み方を選択することができる。
A. 衣服を作るにあたって塩化ナトリウムや硫酸は必要不可欠である。山形大学と関係の強いビスコースレーヨンは、セルロースからアルカリセルロースにするために水酸化ナトリウム、またビスコースを繊維状にするために希硫酸を用いている。また、糸から布にする方法には様々な方法があり、平織り、メリヤス編、不織布などが存在する。また、無機材料として、グラスウール、光ファイバー、カーボンファイバーなどがあり、用途に合わせて使用されている。しかし、グラスウールは安定して分解できないことから人に害を出すため使用されにくくなった。 「繊維から作る工業製品使われる無機材料について調べてみよう」「グループ名：前線4人」「共著者名：宮内大輝、佐藤光介、佐藤優生」「役割：案だし」。セパレータ紙は原紙にシリコーンを塗布することによって作られるものである。原紙は一般的に上質紙やクラフト用紙が使用され、またシリコーンは剥離剤としてこの原紙に塗布される。塗布の仕方としては溶剤型と無溶剤型があり、シリコーンを塗布した後は乾燥、裁断、加工という流れを経てセパレータ紙が作られる。 ガラス繊維はやグラスウールは住宅・建築の分野で活用されることがあり、強化剤や断熱材として利用されている。ガラス繊維はリサイクルガラスなどから作られており、ガラスを高温で溶解し、軟らかくしたものを繊維化し、糸にして加工している。またメリットとしては、建築物における害虫予防、劣化しにくい、形状を自由にしやすいというものがあり、幅広いものに用いることができ、様々な分野にとって有用な素材の一つであると思われる。
A.授業ではまずこれまでの第一回から第八回までの復習が行われました。その後紙の繊維が何から製造されているのかが議論されました。 この繊維を構成するセルロースは、植物の細胞壁に含まれる天然の高分子で、綿や木材パルプなどに豊富に含まれており、このセルロースに水酸化ナトリウムNaOHで処理することで、繊維としての性質を変化させたり、新しい再生繊維を作る技術が確立されていることを学びました。 発表では、繊維から作る工業製品使われる無機材料について調べ、私たちの班では光ファイバーのサプライチェーンについて調べました。これは石英鉱石、シリカ砂、ゲルマニウム鉱などの鉱山資源から金属シリコン、石英、ゲルマニウム鉱などの無機資源に変えられ、SiCl4、GeCl4などの超高純度無機化学品へと変えられ、プレフォームと呼ばれる高純度石英ガラス棒を引き伸ばし光ファイバーの通信ケーブルを作られていると言うことがわかりました。ここで光ファイバーの原料である石英ガラスの高純度を保つため、苛性ソーダを用いて不純物を除去されていることも学びました。 復習として繊維工業において重要な製造方法について調べました。 代表的な例が「ビスコース法」によるレーヨン繊維の製造です。まず、木材や綿から得た精製セルロースを18～20%程度のNaOH溶液で処理し、「アルカリセルロース」を作ります。これを老化させた後、二硫化炭素（CS?）を反応させて「セルロースキサントゲン酸ナトリウム」に変換し、水に溶かします。こうして得られたビスコース溶液を、細かいノズルから酸性浴中に押し出すことで、再び不溶性のセルロースとして固化され、長い繊維（フィラメント）として再生されます。
A.ビスコースレーヨンは山形大学が開発した繊維であり、セルロースをNaOHと反応させてCS?を加えるとセルロースキサントゲン酸ナトリウムとなる。これにNaOHを加えてビスコースとなり、H?SO?とZnSO?を入れてビスコースレーヨンが完成する。また、ティッシュペーパーを作る過程として木材にNaOHを反応させて蒸解しクラフトパルプが完成した後、抄紙工程、包装して出来上がる。これらのように繊維を作るためにはNaOHを使用する。 ワークショップの演題は繊維から作る工業製品に使われる無機材料について調べようであった。グループ名は紙で共著者名は、笹原里音、前田悠斗、畑中勝浩で、自分の役割として調査者であった。私たちの班は服について取り上げ、その繊維としてポリエステルがあり、テレフタル酸とエチレングリコールからでき、天然ガスや石油から生成されていることが分かった。主に有機材料について調べてしまったが、このようなことが分かった。 復習として、ガラス繊維とアスベストについて調べ、光ファイバーがインターネット社会にどうかかわっているか考えた。アスベストは耐熱・耐摩擦性に優れるが発がん性があり、断熱材や摩擦材に使用された。ガラス繊維は断熱性・不燃性・柔軟性を持ち、建築や自動車部品に利用される。光ファイバーは屈折率制御と耐環境性が重要で、安定した通信を支える技術として社会に貢献していると考える。
A.１．産業革命がはじまり、繊維工業が発展した、そこでさらにつくられたのが人工繊維である、ビスコースレーヨンもこの時期米沢で作られた。レーヨン（ビスコースレーヨン）は、木材パルプや竹などのセルロースをアルカリ（苛性ソーダ）及び二硫化炭素と反応させてアルカリ水溶液中に溶解し、これを口金から硫酸ナトリウム等に押しだし、引き延ばして繊維素（セルロース）を凝固・再生（湿式紡糸法と呼ぶ）して製造された繊維である。 製造された当初の繊維は光沢があることからray＝「光」の語の入ったrayonと名付けられた。糸を紡いで布にし縦糸と横糸の平織り、編み物では、結び目をつくるやり方、他にも不織布というおらない布も出てきた。 ２．私たちのグループでは、グループ名を右前として、具体的な製品例と共に布の折り方について調査して、ディスカッションした。我々は、ポリエステル不織布について調査した。ポリエステル不織布はマスクや衛生用品などに使用されている。これらは、石油由来であり、リサイクルが困難であるため、他の素材では不織布の製造が難しいのか意見が出た。 ３．繊維材料について調査した。天然のものだと綿、合成繊維だとレーヨン、無機の代表的なものだと、グラスウール、光ファイバーがある。ここでグラスウールにはアスベストが含まれており、２．で述べたポリエステル不織布は焼却で二酸化炭素の排出や、自然界に出ることでマイクロプラスチックとなる。これらに共通するのは、人体や環境に害があることであるため、配慮できるような素材を考えられるようになる必要があると考える。
A.①ビスコースレーヨンの製造方法について。ビスコースレーヨンはセルロースを溶解し、水酸化ナトリウム、二硫化炭素を加える。水酸化ナトリウムを加えることでビスコースが生成でき、硝酸を加えるとビスコースレーヨンが生成した。ここから、糸をつくり、布を編む。 布の編み方としては平織、メリヤス編み、不織布、ガラスウール、光ファイバー、カーボンファイバーがある。 次に紙の作り方について。木材に水酸化ナトリウムを加え、蒸解する。セルロース、リグニン、次亜塩素酸を加えることでクラフトパイプができ、紙を製造することができる。紙を白く見せるために蛍光染料を加えることもある。 ②発表では、衣類と酸・アルカリ工業の関係について調査した。酸性溶液はウールやシルクに用いられる。染料と繊維の結びつきを強化し、色落ちを防ぐ効果がある。アルカリ溶液は綿や麻に用いられる。染料の浸透を効果的にする役割がある。 ③復習では、和紙の種類について調査した。和紙は麻や楮(こうぞ)、三俣、雁皮(がんぴ)、桑、竹などを原料としている。麻は古い時代に使われており、遷移が強いため、煮たり、すり潰したりして使われる。楮は現在、最も多く使われている和紙の原料である。繊維が長いので、丈夫な髪を作ることができる。
A.まずパルプなどの前に苛性ソーダを生成するソーダ工業について、食塩水（塩化ナトリウム）を電気分解することで得られることを学んだ。それを利用して木材やパルプなどのセルロースを処理して紙を作成するが、セルロースはそのほかにもビスコースレーヨンなどにも利用される。またほかに繊維としてはグラスウールや光ファイバー、カーボンファイバーなどが挙げられる。そして植物を利用したものには和紙もあり、これはトロロアオイという植物から作られる。 次に私たちの発表ではセパレータに使われる紙について調査した。紙としてはグラシン紙や上質紙が使われており、グラシン紙は化学パルプを細かくすりつぶし薄く圧縮したもの、上質紙は化学パルプ100％の紙使われている紙である。ここで化学パルプとは、木材などの植物繊維を化学薬品を用いて処理することで得られるパルプのことを言う、といったことが分かった。 今回の復習として、近頃よく耳にするカーボンファイバーを用いた製品について調査を行った。カーボンファイバー（炭素繊維）とは、鉄よりも強くアルミよりも軽いという優れた特性を持つ素材であり航空・宇宙分野、自動車・スポーツ用品などに利用されている。航空・宇宙分野では航空機の主翼や胴体、宇宙ロケットの部材に使用されている。軽量化により燃費が向上し、積載重量を増やせるため欠かせない材料となっている。自動車・スポーツ用品ではF1などのレーシングカーの車体や、高級スポーツカーのボディに採用され軽量化と高剛性を両立させている。また、ゴルフクラブのシャフト、テニスラケット、釣り竿、自転車のフレームなど軽さと強度が求められるスポーツ用品にも幅広く利用されていることが分かった。
A. まず、硫酸の製造工程について話した。硫化鉱や単体硫黄を燃焼したり、排ガス中の二酸化硫黄を回収したりして二酸化硫黄を集め、転化して亜硫酸にしてから吸収して薄硫酸、濃硫酸、発煙硫酸が生成される。次に人絹の作り方を学んだ。まず、セルロースを濃NaOH水溶液と反応させ、二硫化炭素と反応させて、希NaOHに溶かす。ビスコースから希硫酸中でセルロースを繊維状に析出させると、ビスコースレーヨンができる。 今回は光ファイバーの製造方法について調べた。石英鉱石・シリカ砂・ゲルマニウム鉱などの鉱山資源と金属シリコン・石英・ゲルマニウム鉱などの無機資源からSiCl4やGeCl4などの超高純度無機化学品を加えて、プレフォーム(高純度石英ガラス棒)にし、石英ガラス繊維の引き延ばしをすると、光ファイバー通信ケーブルが出来上がる。 次亜塩素酸以外を主成分とする漂白剤には、過酸化水素（H?O?）や過炭酸ナトリウムが使われる酸素系漂白剤がある。これらは酸素を放出して色素を分解し、衣類や環境への影響が少ないのが特徴。塩素系に比べて色柄物にも使用可能で、除菌・消臭効果もあるが、漂白力はやや穏やか。洗濯用や台所用に広く利用されており、環境負荷の低さからエコ志向の製品にも多く採用されている。
A.①今回の講義では、「もしトイレットペーパーがなくなったら？」という問いから、私たちの生活に不可欠なパルプ、紙、そして多様な繊維について深く考察しました。紙の製造過程では、パルプを白くするために漂白剤（次亜塩素酸）が使われます。また、パルプを原料とする再生繊維であるビスコースレーヨンの作り方も学び、その汎用性を理解しました。衣服に使われるメリヤス編みのような織物だけでなく、マスクや衛生用品に用いられる不織布の重要性も認識しました。かつて問題となったアスベストのような危険な繊維から、現代の通信を支える光ファイバー、そして日本の伝統技術である和紙に至るまで、繊維の多様な役割が示されました。 ②今回の講義では、ペーパーラインド式乾電池が、パルプや紙が単なる日用品に留まらず、電気化学製品にも応用される具体的な例として挙げられました。この乾電池は、電池内部に紙製のライニングを使用することで、電解液を均一に保持し、電極間の短絡を防ぎ、安定した電力供給を可能にします。これは、繊維技術がエネルギー貯蔵という全く異なる分野でどのように活用され、私たちの日常生活を支える重要な役割を果たしているかを示す好例です。 ③今回の講義で復習すべきは、まずパルプから紙が作られる過程で用いられる漂白剤（次亜塩素酸）の役割です。次に、パルプを原料とするビスコースレーヨンの製造方法を理解し、その特性を把握することです。さらに、メリヤス編みと不織布という異なる繊維製品の構造と用途を区別し、アスベストの危険性、光ファイバーの先端性、そして和紙の伝統的価値といった、繊維の幅広い側面を整理することが重要です。
A. 第９回のテーマは「トイレットペーパーがなくなったら？―パルプ、紙、繊維―」であった。エネルギー革命以降、大量の繊維を漂白する必要性が出てきた。漂白剤として一般的なものは次亜塩素酸である。主な繊維としては「ビスコースレーヨン」が取り上げられ、製造方法について学んだ。ビスコースレーヨンの原料はセルロースである。セルロースを濃アルカリ苛性ソーダと反応させたのち、二酸化硫黄とも反応させ、薄い苛性ソーダと反応させることでセルロースを溶解させる。それを希硫酸中で繊維状に析出させるとビスコースレーヨンとなる。日本の伝統的な紙として「和紙」がある。洋紙の原料が木なのに対して、和紙の原料は植物である。そのため、繊維は洋紙よりも長い。また、和紙は製造工程で硫酸を使用しないため、時間がたっても黄色に変色しづらい。 漂白剤として一般的なものは次亜塩素酸である。主な繊維としては「ビスコースレーヨン」が取り上げられ、製造方法について学んだ。ビスコースレーヨンの原料はセルロースである。セルロースを濃アルカリ苛性ソーダと反応させたのち、二酸化硫黄とも反応させ、薄い苛性ソーダと反応させることでセルロースを溶解させる。それを希硫酸中で繊維状に析出させるとビスコースレーヨンとなる。
A.①今回の講義では、ハーバーボッシュ法で得られた。窒素は肥料として使われていることがわかった。肥料には他にもフッ素やカリウムも含まれる。次に硫酸の作り方が説明された。硫酸は回収。硫黄や硫黄化合物を参加していられる。二酸化、硫黄、すなわち亜硫酸、ガスをご参加バナジウムを触媒として、3酸化硫黄へ酸化し、希硫酸などに吸収される方法で参加させる。 ②光ファイバーのサプライチェーンについて調べた。これは石英鉱石、シリカ砂、ゲルマニウム鉱などの鉱山資源から金属シリコン、石英、ゲルマニウム鉱などの無機資源に変えられ、SiCl4、GeCl4などの超高純度無機化学品へと変えられ、プレフォームと呼ばれる高純度石英ガラス棒を引き伸ばし光ファイバーの通信ケーブルを作られていると言うことがわかりました。ここで光ファイバーの原料である石英ガラスの高純度を保つため、苛性ソーダを用いて不純物を除去されていることも学んだ。 ③復習としてハーバー、防止法の使用率について調べた。ハーバー防止法は、世界のアンモニア生産のほぼ全て(約90%以上に使われている主要な工業プロセスであるとわかった。
A.１．ビスコースレーヨンについて学んだ。まず、木材パルプなどの原料を水酸化ナトリウムに浸し、できたアルカリセルロースを二硫化炭素で処理し、セルロースキサントゲン酸ナトリウムをつくる。その後水酸化ナトリウム溶液に浸し、H２SO4などが含まれる液中に細く押し出すことでビスコースレーヨンが完成する。これを依って糸にし、布に加工していく。ほかにも、クラフトパルプは木材チップを水酸化ナトリウムで処理することでリグニンを除き製造する。 ２．演題：線維からつくる工業製品 共著者：永井日奈、久田光稀、山?紀々香 自身の役割：調査 繊維からつくる工業製品としてペーパーラインド方式乾電池を選んだ。亜鉛板を原材料とし、中心に炭素棒が存在している。この乾電池の問題点としては、液漏れしやすい点や乾燥劣化による寿命の短縮、廃棄時の環境負荷などが挙げられる。 ３．ペーパーラインド電池はセルロース繊維からできた紙を使用しており、セルロース繊維が絡みあっている。木材パルプなどをNaOHで処理し、セルロースを抽出した後、ウェット法によって紙を製造する。NaOHでの処理を行うため、ペーパーラインド方式乾電池は酸・アルカリ工業によって製造されたと考えられる。
A.硝酸はアンモニアから製造される。水酸化ナトリウムはルブラン法によって、硫酸塩を炭酸ナトリウム硫化カルシウムの過程を経て、水酸化ナトリウムになる。水酸化ナトリウから次亜塩素酸ができる。硫酸は、石油化学工業の脱硫時に出る硫黄を二酸化硫黄して、転化し三酸化硫黄にして、そこから硫酸になる。漂白剤の次亜塩素酸は製造したビスコースレーヨンを白くするために開発された。ビスコースレーヨンの製造は、セルロースを水酸化ナトリウムを使ってアルカリセルロースにして、さらに二硫化炭素を用いて、セルロースキサントゲン酸ナトリウムにする。それを水酸化ナトリウムを使ってビスコースにして、最終的に硫酸を使ってビスコースレーヨンにする。ガラスウールや光ファイバー、カーボンファイバーなどがある。紙には洋紙と和紙があり、洋紙の生産時に硫酸が使われているため時間が経つにつれ黄色く変色する。 不織布は原油やシリカなどの原料をポリマー合成し紡糸して不織布を形成、接着して、機能処理してからマスクなどの製品化する。
A.①今日の授業では、ハーバーボッシュ法の下流について学んだ。アンモニアの使用例として、肥料、ソーダ灰などが挙げられた。また、様々な物体のPFDについて調査をした。教科書より、硫酸のPFDについて調査をした。硫化鉱、単体硫黄、排ガス中のSO2からSO2を作成し、転化によりSO3、薄硫酸、濃硫酸、発煙硫酸が生成されることがわかった。続いて、漂白について学んだ。次亜塩素酸は食塩を電解して得られるものであり、漂白に使われる。次に、ビスコースレーヨンの製造について調査をした。また、服の製造にはアルカリが大量に使われていることがわかり、布などの織、光ファイバー、カーボンなどについて学んだ。 ②グループワークでは、光ファイバーのサプライチェーンについて調べました。これは石英鉱石、シリカ砂、ゲルマニウム鉱などの鉱山資源から金属シリコン、石英、ゲルマニウム鉱などの無機資源に変えられ、SiCl4、GeCl4などの超高純度無機化学品へと変えられ、プレフォームと呼ばれる高純度石英ガラス棒を引き伸ばし光ファイバーの通信ケーブルを作られていると言うことがわかりました。ここで光ファイバーの原料である石英ガラスの高純度を保つため、苛性ソーダを用いて不純物を除去されていることも学びました。 ③今回は、初めに、第一回の復習として、レーヨンの製造をもとに、蒸気機関について学んだ。また食塩を電解して作られる次亜塩素酸について学んだ。次亜塩素酸は漂白剤として使われている。また繊維業からアルカリが大量に使われていることを学んだ。光ファイバー、カーボンなども織物である。
A. ビスコースレーヨン製造開始は1921年である。ビズコースレーヨンは、木材パルプや竹などのセルロースをアルカリなどの苛性ソーダや二酸化炭素と反応させることによってアルカリ水溶液中に溶解する。これを口金から、硫酸ナトリウムなどの溶液に押し出すことで、引き伸ばされると、セルロースを凝固、再生することによって製造される。 合成繊維と天然線維について。無機繊維として、グラスウール、ガラス線維、カーボンファイバー、光ファイバーが挙げられる。 トイレットペーパーとティッシュが作り方が異なる。ティッシュのほうが高価である。トイレットペーパーは古紙からの再生によって作られる。再生紙を使い、白く見せるために、蛍光成分を使っている。 紙は植物を原料として、生成される。昔は、紙透で作られていた。現代では、ロールプロセスで作られる。 グループワークでは、ペーパーラインド方式乾電池について取り上げた。EMDタイプ３で主に使われていることが分かった。減極剤の周りとペースト状にした電解液を含浸させた紙を巻く構造から成り立つ。
A. ① 現在、繊維を合成する際には、多くの塩基が使われている。例えば、ビスコスレーヨンは、樹皮を分解して得られるセルロースと苛性ソーダを反応させ、炭化硫黄を加え、再び、苛性ソーダを反応させ、硫酸を加えることで合成される。一方で昔からの和紙は、初期のころは雁皮の繊維を籠で紙をすき、巻き取ったものを乾燥させることでつくられれいたが、戦国時代になると栽培可能で繊維の長い楮が和紙の材料に使われるようになった。 ② グループでは、ペーパーラインド方式乾電池と、材料のサプライチェーンについて調査を行った。ペーパーラインド方式乾電池とは、乾電池内のセパレーターとして紙が使われている電池のことであり、基本的には、紙、亜鉛、グラファイトからなる。紙は、バラバラになったセルロース繊維を脱水乾燥させ伸ばすことで得られ、亜鉛は、亜鉛精鉱をコークスとともに溶鉱炉に加え、亜鉛のみを蒸発させることで得られる。グラファイトは炭素と、樹脂の混合物を均等な圧力をかけながら、脱水炭化させることで得られる。 ③ 復習として、光ファイバーとカーボンファイバーの性質と、利用法について調査を行った。光ファイバーの特徴としては、繊維状のガラスであるが、内部と外部の屈折角が変わっていることで、中を通る光が全反射し続ける性質を持ち、光を用いた高速通信に活用されている。カーボンファイバーは、非常に軽いが比較的強固な構造をとるため、飛行機などに使われる一方、分解されにくいことから癌の原因にもなる。
A.今までの内容を復習し、習った内容同士がどう関係しているかを考えた。ビスコートレーヨンやティッシュは苛性ソーダなどのアルカリが必要で、苛性ソーダを作るのに必要な電気はブレイトンサイクルというガスタービンやジェットエンジンで燃料を燃焼させて発生した高温のガスを利用して効率的な発電をしたり、ランキンサイクルという蒸気タービンで、水を使用して蒸気を生成し、その蒸気でタービンを回して発電することで生み出せると考えられる。 演習は繊維から作る工業製品のサプライチェーンを無機材料までさかのぼり、その無機材料が、酸・アルカリ工業、電気化学工業、鉄鋼業、非鉄金属工業、窯業のいずれによって生産されたか過去の講義内容と関連つけて考えるものだった。製品としてポリエステル製のスポーツウエアをあげた。最も近いのは非鉄金属工業と考えた。製法は溶融紡糸で、石油を熱分解してトルエンやキシレン、エチレンを作り、化学処理した生成物を280?290℃かつ真空状態で重縮合して定量ポンプで正確に計量と濾過をした後口金から噴射して冷却し固化する。 ほかの演習でアスベストとガラス繊維の用途、特長について比較、通信用の光ファイバーに求められる材料物性と、ファイバーとしての寸法とそれがどう優れているのかを調べた。アスベストは、セメントと水で混ぜ合わせて吸音・断熱材として使われたり、保温材や耐火被膜板に入れて機器類の保温や保冷に使われたりしていた。天然の繊維状鉱物で耐熱・耐摩耗・耐薬・耐腐食性などに優れ、絶縁性を持つ。繊維が細かいため空気中に浮遊しやすい。ガラス繊維は断熱材や建材などに使われる。アスベストと同様、耐久・耐熱・耐薬・耐腐食性に優れ、絶縁性を持つ。アスベストと比べて呼吸で体内に取り込まれにくい。通信用の光ファイバーに求められる材料物性は高い融点、高純度、耐薬品性、柔軟性などがあげられる。通信用の光ファイバーの寸法の1つは芯が50?、周囲が125?、許容曲げ半径が15㎜だった。耐熱や耐腐食性があるから通信しても壊れないのだと考えた。
A.①講義では繊維について主に学んだ。セルロースは濃水酸化ナトリウムと反応してアルカリセルロースとなり、これに硫化炭素を加えるとセルロースキサントゲン酸ナトリウムができる。これを希水酸化ナトリウム水溶液に溶解させたものであるビスコースは希硫酸中に析出させることでビスコースレーヨンとなる。布には平織りやメリヤス編みなどがある。和紙は楮が原料で硫酸を用いないため変色しにくい。 ②グループワークでは工業製品で用いられる無機材料について調査した。私たちの班ではペーパーラインド方式の乾電池について調査した。その結果、この乾電池は木材に水酸化ナトリウムを作用させることによってできた紙と、亜鉛、グラファイトを用いて作られていることが分かった。またこの過程では乾式法または湿式法で行われるとわかった。 ③復習では乾式法と湿式法の特徴や違いについて調査した。その結果、乾式法は高温の炉を使って物質を処理する方法で、主に金属やセメントの製造で用いられている。乾式法は処理速度が速く、大量生産に適しているが、高温が必要なためエネルギー消費が大きくなり、二酸化炭素排出量も増える。一方湿式法は水や溶液を使い処理する方法で金属精錬や化学反応の制御がしやすい。ただ、時間がかかる事や廃液処理が必要になることが欠点である。
A. 繊維について学んだ。紡織機の発明によって繊維工業が発展した。最初は灰汁で漂白していたが、酸処理を希硫酸で行うようになり工業的製造が始まった。ビスコースレーヨンの合成法のサプライチェーンを学んだ。また、無機の代表的な繊維としてグラスウール、光ファイバー、カーボンファイバーが挙げられ、それぞれの特徴について学んだ。他にも紙の作り方は、木材を蒸解しアルカリなどを加えてクラフトパルプとなる。服も繊維も紙も、アルカリが必須であると分かった。 グループで議論した演題は、繊維から作る工業製品に使われる無機材料について調べてみましょうで、グループ名はあふこしなりでメンバーは近ありす、大濱風花、立花小春、藤森隼也、内藤樹、赤嵜亮太であった。自分の役割は、発言であった。私たちのグループはセパレータについて調べた。セパレータはグラシン紙と上質紙とフィルムに分類されることがわかった。グラシン紙は、化学パルプを細かくすりつぶし、薄く圧縮したものである。上質紙は化学パルプ100％の紙である。フィルムは剥離剤をコーティングしたものである。ここでいう化学パルプは、木材などの植物繊維を化学薬品を用いて処理することで得られるパルプである。 セパレーター紙は、粘着剤の保護に用いられている。種類としては、上質紙、グラシン紙、フィルムがある。化学パルプは原料によって木材パルプ、非木材パルプ、古紙パルプがあるが、木材パルプが主流である。木材パルプは、紙の原料として主に使用されている。木の幹の樹皮を取り除き、蒸解液を用いて煮込み、洗浄機によって繊維と蒸解液に分離できる。スクリーンで異物を取り除き薬品で分離したパルプを漂泊してパルプ化が終了する。その後パルプに染料や薬品を混合し、水で薄めてワイヤーパート上に流し込むことで網の上にパルプが残って均一で薄いシートが形成される。乾燥させ巻き取り、仕上げを行う。この製品が抱えている課題としては、原料の価格上昇や安定供給が挙げられる。自然由来の素材を使用しているため、価格変動や供給が不安定になるリスクがある。環境に優しい生産体制と安定した供給が求められます。解決するには、天然木材でなく産業副産物や廃棄物を原料として商品を作ることなどが挙げられる。
A.①テーマは繊維工業についてである。繊維工業の漂白には次亜塩素酸ナトリウムが用いられ、食塩水の電気分解から作られる。その際に、苛性ソーダも得ることができ、同じく繊維工業では重要である。無機工業的な繊維としては、インターネットに使われる光ファイバーや飛行機に用いられるカーボンファイバーがある。 ②紙を使った工業製品のサプライチェーンの発表では、ペーパーラインド方式乾電池を選んだ。グループ名は未定で、グループのメンバーは私を含めて宮入丈、後藤将太、平方誠二郎、久保明裕、であり、私の役割は原稿作成であった。木材から紙を作り、乾式法または湿式法で得られた亜鉛とグラファイトを組み立てることで、乾電池ができていることが調べられた。 ③09U【平常演習】「紙にまつわるサプライチェーン」で取り組んだ内容を次に示す。ティッシュペーパーは、日常の様々な場面で衛生用品として使用され、古紙再生はリサイクルすることで排出されるごみの量を減らしている。新聞紙は我々に情報を提供していて、トイレットペーパーは公衆衛生を保つのに役立っている。また、紙の蒸解工程では木材をアルカリである苛性ソーダと硫化ナトリウムで煮ることで、繊維をばらばらにする。漂白工程では、過酸化水素と苛性ソーダなどのアルカリを用いることで、紙を漂白する。このように、蒸解・漂白の工程には酸・アルカリ工業が深く関わっている。
A.?漂白剤（次亜塩素酸）とビスコースレーヨン湿式紡糸法、平織り・メリヤス編み・不織布構造を学び、?セルロース溶解から凝固再生までの工程図と繊維構造の顕微鏡写真を発表し、?漂白反応機構と紡糸法の工程を復習しました。
A.①繊維の製造には、セルロースの加工や漂白といった工程で、酸やアルカリなどの化学薬品が重要な役割を果たす。とくにビスコースレーヨンは、セルロースを水酸化ナトリウムでアルカリセルロースに変え、さらに二硫化炭素を加えてビスコースを生成し、それを希硫酸で再構成して繊維状にする。これにより、柔らかく吸湿性の高い人工繊維が得られる。 織物の製法には、平織りやメリヤス編み、不織布など多様な形式があり、用途に応じて使い分けられている。さらに、光ファイバーやカーボンファイバー、グラスウールといった無機系の繊維素材も、インフラ・IT・建材分野で重要な役割を担っている。ただし、グラスウールは生体への安全性の懸念から、使用が制限されつつある。 ② セパレータ紙の製造工程について調べた。これは原紙にシリコーン系の剥離剤を塗布することで作られ、溶剤型・無溶剤型の違いがある。乾燥、裁断、加工といった工程を経て完成する。染色における酸・アルカリの働きにも注目した。ウールやシルクなどのタンパク質繊維には酸性溶液が用いられ、色落ちを防ぎながら染料の定着を助ける。一方、綿や麻などのセルロース繊維ではアルカリが使われ、染料の浸透性を高める役割を果たしている。 ③ 紙の製造では、木材からセルロースを取り出す蒸解工程が行われ、水酸化ナトリウムでリグニンを分解して繊維を抽出する。漂白には塩素系化合物や次亜塩素酸が用いられ、仕上げに蛍光染料などを加えて白さを向上させることもある。和紙の原料としては楮、麻、雁皮などが用いられ、楮はその繊維の長さから、丈夫で耐久性の高い和紙づくりに最も多く使われている。これらの自然素材を使った製紙技術は、日本の伝統産業としても価値が高い。
A.?化学工業は、原料を化学的に処理して有用な物質を生産する産業であり、その代表例に硫酸の製造があります。硫化鉱や単体硫黄を燃焼・転化・吸収することでSO?からSO?を経て濃硫酸が得られます。また、食塩を電解して作られる次亜塩素酸は漂白剤の主成分です。繊維分野では、綿花由来のセルロースからビスコースレーヨンが作られ、他にもニトロセルロース法や銅アンモニア法があります。紙の製造では、洋紙は木材から化学パルプを、和紙はコウゾやガンピなどの植物から伝統的手法で作られ、和紙は黄ばみにくく高い保存性を持ちます。加えて、ガラス繊維のグラスウールや、軽量で高強度なカーボンファイバーは現代産業に不可欠であり、環境・資源問題への配慮とともに、持続可能な化学工業の発展が求められています。 ?「セパレータ紙について」 無機工業化学 山中麻央(発案)、荒井巴瑠、渡邉陽菜、山根寿々、坂本彩夏 セパレータ紙について調べた。セパレータ紙は剥離紙とも言い、原紙は上質紙やグラシン紙などが使用されている。剥離層(剥離剤：シリコン)、目止層(バリア層)、原紙(基材層)の三層から構成されている。 ?セパレータ紙について調べた。セパレータ紙とは剥離紙とも言い、特殊工業用や一般工業用、食品用、医療用などに主に利用されている。剥離紙の構造は剥離層/目止層/原紙の三層から成っており、剥離層はシリコンなどが利用され、目止層はバリア層として剥離剤が原紙に染み込むのを防ぐ役割を担っている。原紙としては一般的に上質紙やグラシン紙、クラフト紙が用いられいている。
A. 工業製品の工業原料や固体の材料や性質、様々な工業製品が何に分類されるのかを学びました。また機能性材料には良導体、絶縁材料、誘導材料、磁性材料、半導体材料などがあり、木材や繊維の分類や細分について知りました。私たちが一度は使用したことのある漂白剤の主成分についてやビスコースレーヨンの作り方についてなども学びました。 グループワークでは繊維から作る工業製品に使われている無機材料について調べて議論しました。私たちのグループではセパレータ紙について調べました。セパレータ紙剥離紙で原紙は、上質紙とグラシン紙で、グラシン紙は剥離紙と目止紙と原紙であることが調べてわかりました。またアスベストは繊維が細かいことによって微細な空気層を多く形成でき、この細かい空気層が熱の伝わりを強く抑え、優れた断熱性を発揮します。 また天然の鉱物繊維であり、吸入すると肺がんや中皮腫を引き起こす可能性があることが判明し、実害もこれまで多数報告されていることがわかりました。 今回の講義を通して、繊維から工業製品が多く生産されていることについて理解を深められました。
A.化学工業は、私たちの生活に不可欠な物質を大量かつ効率的に生産するための仕組みを提供している。苛性ソーダは、その代表例の一つであり、洗剤や紙の製造、アルミニウム精製など多くの分野で使用されている。主な製法は食塩水の電気分解であり、陽極で塩素、陰極で水素が発生し、溶液中にNaOHが残る。この方法はイオン交換膜法が主流で、環境負荷を抑えつつ高純度の苛性ソーダを得ることができる。硫酸は世界で最も生産量の多い工業薬品の一つであり、その製造には硫黄が使われる。主な原料は硫化鉱で、これを焼成してSO?を発生させ、接触法によってSO?へ酸化し、水と反応させて硫酸を得る。プロセス全体はPFDで図示され、原料供給、反応器、冷却・吸収塔、生成物回収といった装置の流れが明示される。このようにして得られた硫黄化合物は、処理工程で単体硫黄としても回収可能であり、ゴムや農薬、顔料などにも使われる。一方、有機材料として注目されるのがビスコースレーヨンである。これは、天然セルロースを苛性ソーダと二硫化炭素で処理し、粘性のあるビスコース液を作成して細孔から押し出し、硫酸溶液中で再びセルロースとして再生した合成繊維である。滑らかな肌触りと吸湿性から衣料や寝具などに使われている。ビスコースの原料となるパルプは、木材から得られる。紙の作り方は、木材を薬品で処理してリグニンを除去し、セルロース繊維を取り出して抄紙機でシート状に成形・乾燥するという工程を経る。このように、無機・有機問わず、工業的プロセスは資源の有効活用と製品化において密接に結びついている。
A.
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大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
