3No.662

2006

MEIKOUKEN TECHNICAL INFORMATION「環境都市なごや」を実現する、工業研究所の環境に対する取り組み
１９９
７年の地球温暖化防止京都会議（第３回気候変境マネジメントシステムを運用し、ＰＤＣＡサイク動枠組条約締約国会議（ＣＯＰ３））で議決された

ル（Ｐｌａｎ，Ｄｏ，Ｃｈｅｃｈ，Ａｃｔｉｏｎ：計画、実施、点検、「気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定是正のサイクル）を繰り返すことで、実績数値的に書」（２００５年２月１６日発効）により、地球温暖化のも資源・エネルギーの節約に大きな成果を上げてい原因となる温室効果ガスを２０１２年までに日本国はます。

１９９０年を基準として６％の削減を行うことになりました。

具体的には、過去の実績に比べて、電気で８７％、都市ガスで８０％、コピー用紙で８１％、一般廃棄物で名古屋市は、地球温暖化防止に取り組むため、５９％、冷却水を循環型にすることなどの対策によ

１９９７（平成９）年１１月に「２０１０年までに、二酸化炭り、上水では３８％に使用量を減らすことが出来ま

素排出量を１９９０年水準から１０％削減することに努した。これらを全て二酸化炭素排出量に換算するめる」という目標を掲げました。と、年間で約２１７トンの二酸化炭素を削減したこと

工業研究所では、
２００２（平成１４）年２月に「エンになります。

ジニアリング・研究開発及び公共行政」の分類で、昼休みの消灯、冷暖房運転時間の短縮、使わない環境マネジメントシステムの国際規格であるＩＳＯＯＡ機器の停止など、身近なところで出来ることを１４００１の認証を取得しました。取得後、環境マネジ一つ一つ積み重ねることで、持続可能な社会を実メントシステムの効果的な運用を図り、研究所に現することができます。今名古屋市では、２２０万市おける環境管理活動を推進して、継続的な環境改民の「もういちど！」大作戦として、「みんなでへ善に努めています。主な環境マネジメントシステ

らそうＣＯ２」エコライフ宣言を行い、暖房温度をもムの取り組みとしては、電気、上水、都市ガス使用ういちど（１℃）下げるなど２０のエコライフチャレ

量の抑制、コピー用紙の削減、分別の徹底による資ンジメニューを実践する運動に取り組んでいます。

源・廃棄物の発生抑制と減量化・リサイクルの促進、工業研究所の職員は率先してエコライフ宣言を行グリーン購入の推進、試薬及び高圧ガスボンベのい、限りある資源を大切にして地球温暖化を防ぎ、管理徹底、環境関連研究の推進、中小企業技術者研「環境都市なごや」を実現していきます。

修における環境の視点に立った工業技術に関する講義の実施などです。

（研究企画室主幹粟生雅人）

ＴＥＬ（０５２）６５４−９８６２

環境マネジメントシステムは、３年目の更新審査を経て、現在４年目の定期審査を終えたところです。この間の取り組みによって、工業研究所職員の環境に対する意識は大きく変わりました。環技術解説

磁気研磨の加工メカニズム
磁気研磨法は、強磁性粒子と硬質の砥粒を一体よって定まります。したがって、磁極に磁性研磨化させて磁気吸着し、パイプ内面の研磨や複雑形材を吸着させ、磁極と工作物との間隔や、電磁石状部品のばり取りを行う精密加工法です。

であればその励磁電流値などの条件を加工時と同砥粒の動きは、磁場中に置かれた強磁性粒子に作用する磁力に支配されるため、磁場の強さや磁じ値に設定した段階で加工中と同じ圧力が発生することになります。

場勾配ばかりでなく、使用する粒子の磁気物性やところが、加工圧力の合計値である垂直荷重を砥粒の混合比も加工能力に影響します。したがっ測定してみると、相対運動を開始した瞬間に荷重て、砥粒が工作物のばりや凹凸を効率よく除去しが大きく跳ね上がることが確認されました。垂直加工がうまく進展するためには、強磁性粒子と砥荷重の測定事例を図に示します。

粒の構成を最適にすることが必要となります。

加工開始とともに研磨抵抗の法線分力が作用し、磁気研磨法の基礎的な研究が進められていた段それに応じて圧力が増加するのは理解できます。

階では、砥粒と強磁性粒子を混合し焼結、溶融な

しかし、法線分力を含む垂直荷重と釣り合うべきどの方法で結合した特殊な粉体を使用していまし電磁力は静止中と何ら変わらないはずです。

た。この一体型磁性研磨材は粒径１００程度で、一このような現象が見られる理由として、相対運つの塊の中に５程度の大きさの砥粒（多くはア動の影響で吸着された強磁性粒子の配列が変わり、ルミナ）と、同じく５程度の鉄粉が混在してい強磁性粒子の凝集体としてみかけの磁化率が増加ます。そのため、塊内部の鉄粉に磁力が作用し、することが考えられます。しかし、それだけでは表面に顔を出した砥粒が研磨を行うことで磁気研図のような大きな圧力増加は説明できません。現磨が実現できるというものでした。

在、粒子間の摩擦が圧力増加に影響しているもの

その後、強磁性粒子だけを吸着させ、砥粒粉をと想定して、研究を進めています。

懸濁させた研削液を加工部位に供給し研磨を行っこのように磁気研磨法については基本的な加工ても、一体型磁性研磨材の場合と同等かそれ以上特性に関する部分にも明らかになっていない現象の研磨量が得られることがわかりました。この単があります。磁気研磨加工の適用を検討されてい純混合磁性研磨材を用いた方法は、砥粒の粒度をる企業の方々が容易に適用条件を見いだせるよう用途に合わせて容易に選択でき、コストも安いのに、当所では加工特性に関する知見の蓄積にも取で、磁気研磨法を実用化している現場ではほとんり組んでいます。

どこの方式が選択されています。
さて、通常のラッピング、ポリシングでは、研磨量が工作物と工具の相対速度、圧力、時間に比例するという経験則（プレストンの法則）が知られています。この法則で研磨量に影響を及ぼすとされる物理量のうち、相対速度と時間は磁気研磨法においても明快に確認できますが、工作物に対し実際に作用する圧力については未だ議論がなされています。
圧力を発生させるのは強磁性粒子に作用する電磁力であり、冒頭で述べたように磁場の強さ、磁場勾配、強磁性体粒子の磁化率と混入比率などに

図

磁気研磨加工中の加工圧による荷重（機械システム研究室夏目勝之）

ＴＥＬ（０５２）６５４−９８４９研究報告

熱・温度に関する材料物性評価法の開発
今日の情報化社会では、パソコンや携帯電話を及び基板の寄与を差し引くことによって、薄膜のはじめとした様々な電子機器が利用されるように物性値を求める方法を用いました（図１）。そのなっています。これらの機器では、小型化あるい結果、従来は測定が困難であった膜厚１００ｎｍ以下は高性能化に伴う発熱量の増加が深刻な問題にでの測定も可能になり、白金薄膜の熱伝導率は、なっています。実際、電子部品は熱に対して脆弱膜厚が小さくなるとともに減少することが明らかなものが多く、使用温度が１０℃上昇すると寿命がになりました（図２）。

半減するとまで言われています。一方、電子機器

また、試料の構造解析から、試料の結晶粒サイの製品開発のサイクルは年々早くなっており、開ズ は、界 面 近 傍 で は 小 さ く、界 面 か ら 離 れ る に発期間の短縮と開発コストの削減が求められてい従って大きくなっていることが明らかになりまします。このため、シミュレーションによる熱対策た。そして、この界面領域の構造変化によって、技術、いわゆる熱設計を製品開発に活用する例が熱伝導率に膜厚依存性が生じることが分かりまし増えています。このような背景から、当所では、た。

コア技術の主要研究として、「熱・温度に関する以上の結果から、基板上に作製された薄膜では、材料物性評価、熱設計技術」に取組んでいます。

界面領域の微細構造を考慮して熱物性を解析し、ここでは、電子材料に対応した熱物性評価法の開評価することが重要であるといえます。

発事例を紹介します。

当所では、これらの技術を活用し、共同研究、シミュレーションによって温度や熱の流れを予受託研究、依頼試験、技術相談等を通して、製品測するためには、機器を構成する材料の熱物性値開発ための技術支援を行っています。皆様のご利を予め把握しておく必要があります。一方、電子用をお待ちしています。

機器の小型化あるいは高密度実装化の必要から、電子材料として薄膜材料が用いられていますが、これらの物性値は、バルク材料と異なることが指摘されています。これは、薄膜を周期的に積層した超格子材料や基板上に作製した薄膜のように、図１界面を持つ材料では、界面の構造が熱物性に大き熱物性測定法な影響を及ぼすためです。例えば、超格子材料の各層間には、格子歪みや化学組成の乱れを伴った厚さ２〜３ｎｍの界面領域が存在します。また、Ｓｉ
基板上のＳｉＯ２薄膜では、化学結合力の違いによって生じる格子緩和を伴う領域が界面に存在します。
本研究では、金属薄膜における熱伝導性と界面構造との関係を明らかにするため、基板上に作製した白金薄膜の熱物性測定ならびに構造解析を行いました。ここでは、基板上の一部分に試料を作製したうえで、基板部分と試料部分の測定を同時に行い、試料部分からレーザー光吸収用の黒化膜

図２

白金薄膜の熱伝導率と膜厚の関係（制御技術研究室高橋文明）

ＴＥＬ（０５２）６５４−９９２８

技術支援

工業研究所活用事例
当所は、地域に根ざした頼りがいのある中核研究機関を目指すとともに、積極的に技術開発をしようとする企業のみなさまとともにそれぞれのオンリーワン技術の開発に取り組んでいます。
お気軽に当所をご利用いただく参考として、過去に技術支援した事例を紹介します。
溶接部の内部欠陥による破損
業種：機械・金属
目的：製品の破損原因調査
問い合わせ先金属技術研究室
５４−９８８０）（０５２−６

空調機フィルターの詰まりの原因
業種：機械・金属目的：トラブル対策
問い合わせ先材料評価研究室
５４−９８５５）（０５２−６

プラスチック成形品に使用される耐候剤の調査
業種：化学・窯業
目的：トラブル対策
問い合わせ先資源技術研究室
５４−９８８７）（０５２−６

ランプ反射鏡用の真空蒸着
業種：化学・窯業
目的：製品開発

問い合わせ先電子技術研究室
５４−９９２６）（０５２−６

金属製品の溶接部近傍から生じた破損原因について相談を受けました。溶接は、溶融金属が流出しないように開先周囲を銅製当金で囲み、連続的にアーク溶接するエンクローズ溶接法で行われていました。
破面や製品内部の組織について調べたところ、溶接部と母材との境界および溶着金属部に空孔とスラグが認められました。これは多層溶接によって生じたスラグの巻込みによる内部欠陥で、この部分を起点にして疲労でき裂が進展したのち脆性的に破壊していました。
溶接施工では、厚板のみならず薄板溶接でも１パス毎に溶接部をきれいにし、内部欠陥のない健全な溶接継手を得るように助言しました。

工場の空調機のフィルターに異物が詰まり易くて困っている。原因を解明して対策をとりたいという相談を受けました。
フィルターには黒いすすのようなものが多量に付着しています。すす状のものを蛍光Ｘ線分析で調べてみると、炭素のほか鉄鋼や砂埃に由来すると思われる元素が検出されました。また、赤外吸収測定では油分によるものと思われる吸収が確認されました。この結果をもとに工場を点検してもらったところ、空気圧縮機からのオイルミストや鋼材の加工工程から出る金属微粉末が原因と推定されました。そこで、早速対策を講じてもらい、フィルターの交換頻度を低減させることができました。

ポリプロピレン製品が屋外で使用されたところ、日光に暴露された部品が著しく劣化してしまい、どのような耐候剤（光安定剤）が使用されているかの調査の依頼を受けました。
製品の劣化した部分と日光に暴露されなかった底部の試料から、含有する添加剤を有機溶媒で抽出して比較・分析したところ、フェノール系やリン系の酸化防止剤が検出されました。これらの添加剤は、主に成形加工時の熱劣化を防ぐ目的で使用されるもので耐候剤としても機能しますが、耐光性を向上させるには、紫外線吸収剤やヒンダードアミン系の光安定剤を添加すると効果があることを説明しました。

ランプの反射鏡を作製したいという相談を受けました。従来は、電球のガラス上に反射膜として別の会社で金属蒸着膜を作製し、その上にめっきを行い製品化していましたが、蒸着を行っていた会社が都合でできなくなったため自社で行いたいということでした。
依頼者はめっきの会社であったため、真空蒸着を行ったことが無く、当室において職員とともに蒸着の実験を行い、その経験を会社に持ち帰って製品開発に役立てていただきました。蒸着前の試料の洗浄が膜質に及ぼす効果、膜厚の違いによるその後のめっきへの影響などを調べ、従来の品質と変わらない反射膜を作製できました。

月刊 名工研・技術情報 ３月号
平成１8年３月１日 発 行
No.662 発行部数 １,５00部
無料 特定配布
編集担当 名古屋市工業研究所
研 究 企 画 室

発行

名古屋市工業研究所
名古屋市熱田区六番三丁目
４番41号
ＴＥＬ （０５２）６６１−３１６１
ＦＡＸ （０５２）６５４−６７８８ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｎｍｉｒｉ.ｃｉｔ
ｙ.ｎａｇｏｙａ.ｊｐ/

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