あいち産業科学技術総合センターニュース

あいち産業科学技術総合センター
ニ ュ ー ス2020 年 7 月号

２０２０

Ｎｏ．２２０ （２０２０年７月２１日発行）（編集・発行）
あいち産業科学技術総合センター〒470-0356
豊田市八草町秋合 1267-1
電話： 0561-76-8301 FAX： 0561-76-8304
URL：http://www.aichi-inst.jp/
E-mail： acist@pref.aichi.lg.jp

7月号●トピックス＆お知らせ
・あいちシンクロトロン光センターを使ってみませんか？
愛知県では、無料で放射光施設を体験できる制度（実地研修）を実施しています☆今月の内容●技術紹介
・ウオータージェット加工機による試作について
・減速帯が包装貨物に与える衝撃について
・X 線回折を用いた結晶子サイズの評価について≪トピックス＆お知らせ≫◆ あいちシンクロトロン光センターを使ってみませんか？
愛知県では、無料で放射光施設を体験できる制度（実地研修）を実施しています
あいちシンクロトロン光センター（あいち SR）は、次世代のモノづくりに不可欠なナノレベルの先端計測分析を行う施設です。
県ではあいち SR の有用性を多くの方々に知っていただくため、参加者が実際にあいち SR のビームラインで測定を体験することができる制度（実地研修）を実施しています。是非、利用をご検討ください。
あいちシンクロトロン光センター○応募資格 （企業、大学、公設試験研究機関）
・シンクロトロン光利用実験の未経験者
・あいち SR で新規に利用を考えている方

・あいち産業科学技術総合センターが新規企業利用につながると認める方○実施時期 2020 年 6 月～2021 年 3 月まで （各グループ個別で実施します）○利用可能な測定

XAFS（硬 X 線、軟 X 線）、X 線回折、小角・広角散乱、X 線 CT、X 線トポグラフィ○使用シフト数 １機関２シフトまで（１シフトは４時間）○料金 無料（ただし、実地研修終了後、50 日以内に成果報告書の提出が必要となります。）※本制度は、あいち産業科学技術総合センターが公共等利用の利用区分で利用シフトを確保し、皆様の実習に供するものです。従って、実習後に成果の公開が必要となります。
●詳しくは http://www.astf-kha.jp/synchrotron/userguide/event/2020training.html●問合せ先 共同研究支援部 シンクロトロン光活用推進室 電話：0561-76-8315-1-

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2020 年 7 月号

ウオータージェット加工機による試作について
１．はじめに

３．切断加工の特徴

あいち産業科学技術総合センターは、知の拠ウオータージェット加工機による炭素繊維複点あいち重点研究プロジェクト(Ⅰ・Ⅱ期)の終合材料の切断には、以下の特徴があります。

了に伴い、整備した繊維強化複合材料の試作・

3-1.温度上昇の抑制評価装置を三河繊維技術センターに移設し、「繊ウオータージェット加工機による材料の切断維強化複合材料トライアルコア」をリニューア

時には、切断面が常に水に触れているため、温ルオープンしました。

度上昇が抑えられます。炭素繊維複合材料は、整備された装置の中で、ウオータージェット切断時の摩擦熱により、自身が燃焼、溶融し、加工機が、加工が難しい炭素繊維複合材料の試

精密に切断できないことが多いですが、ウオー験片の試作に有効であったことから、これを紹

タージェット加工では、切断面が熱の影響を受介します。

けないため、変質・変形なく加工できます。

２．ウオータージェット加工機の概要

3-2.粉塵の抑制

ウオータージェット加工機は、高圧ポンプで切断時に発生する粉塵は、ウオータージェッ

細い水流をつくり、高速で材料に吹き付け、切トの水流に流されていくことから、粉塵の発生断する装置です。ノズルから超高圧の水流を高が抑えられます。特に、炭素繊維複合材料など速のジェット水流として噴射することにより、の粉塵が発生しやすい材料の加工については、材料を切断することができます。この技術が開有効な手段となります。

発された 1970 年代初頭では、軟質材料の切断

3-3.空隙や凹凸のある材料の加工は不得意が主流でしたが、後に、切断能力を高めるため切断面とノズルの間隔が数mmとなるようにの技術が開発され、硬質な材料も切断することすると高精度で切断できますが、材料内部に空ができるようになりました。それは、水流に研隙があると水流が拡散し、空隙下部の切断はで磨材粒子を加えるというもので、ほとんどの材きません。凹凸のある材料もノズルが衝突しや料の切断が可能となりました。研磨材粒子としすく、うまく加工できません。ては、一般的に、大きさが 80mesh（約 180μm）

図２にCFRP板からウオータージェット加工の柘榴石（ガーネット）が用いられています。

機で切り出した試験片の外観を示します。

図１に装置の外観を示します。

図２ CFRP 板から切り出した試験片の外観
４．おわりに本装置を使用した、試作の依頼を受け付けています。加工材料は繊維強化複合材料に限らず利用が可能です。ご利用を検討の際には、お気軽にご相談ください。
参考文献
1) FLOW：ウオータージェットガイド

図１ ウオータージェット加工機（(株)フロージャパン製）の外観

三河繊維技術センター 産業資材開発室 松田喜樹 (0533-59-7146)
研 究 テ ー マ ： 炭素繊維強化複合材料
担当分野 ： 材料工学-2-

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2020 年 7 月号

減速帯が包装貨物に与える衝撃について
きな衝撃加速度(①:290m/s2、②:510m/s2)が発生

１．はじめに輸送用の車両が道路の減速帯(段差)や溝などする現象がみられました。この現象を詳しく観を通過する際に、強い衝撃が発生し、その衝撃察すると、車両の後輪が 1 個目の減速帯を通過で包装貨物の中身が破損することがあります。

してパレタイズ貨物が跳ね上がり、パレタイズ

これまでに、減速帯を通過する際の衝撃の強さ貨物が着地をする瞬間に車両の後輪が 2 個目のを詳しく調査した報告はほとんどありません。

減速帯を通過した場合で発生していることが分

そこで、パレットに複数の段ボール箱を積みかりました。

重ねた包装貨物(以下、パレタイズ貨物)を用い

また、①と②の位置では、大きな衝撃加速度て、減速帯通過時の車両速度と衝撃加速度の関が発生する車両速度に違いがみられました。こ係について調査した結果を紹介します 1)。

れは、パレタイズ貨物が跳ね上がった後に、前２．実験方法(①)、後ろ(②)の順番で着地をするためだと考えアスファルト上に減速帯を 2 個設置し(高さられます。①では②よりも着地までの時間が短50mm、設置間隔 1000mm)、パレタイズ貨物をく、着地時に車両の後輪が 2 個目の減速帯を通搭載した車両(トヨタ自動車株式会社製、タウン過するには、①の車両速度は②よりも速くなりエーストラック)で通過しました。パレタイズ貨

ます。

物は車両後輪の真上の位置で、荷台には固定せ今回の実験結果から、減速帯が間隔 1000mmずに搭載をしています。減速帯、車両及びパレで設置されている場合、徐行(10～15km/h 程度)

タイズ貨物の外観を図１に示します。衝撃加速で減速帯を通過した場合に、荷物に大きな衝撃度はパレタイズ貨物の図２の①及び②の段ボーが発生する可能性があることが分かりました。

ル箱で測定しました。実験は車両速度を変えてそのため、輸送経路や工場敷地内で、連続した20 回行いました。

減速帯の通過が避けられない場合には、事前の包装設計において、製品の保護性能を高めておく必要があると考えられます。

図１ 減速帯、車両及びパレタイズ貨物の外観

図３

車両速度と衝撃加速度の関係

４．おわりに
図２ 衝撃加速度測定位置

当センターでは包装貨物の試験以外にも包装

３．実験結果及び考察

材料、包装資材の評価に関する依頼試験、技術

図３に車両速度とパレタイズ貨物に発生した相談を行っておりますので、是非ご利用下さい。

衝撃加速度の関係を示します。今回の実験では、参考文献

特定の車両速度(①:13.4km/h、②:9.7km/h)で大1)飯田：日本包装学会誌,29(2),145(2020)

産業技術センター 環境材料室 飯田恭平 (0566-24-1841)
研 究 テ ー マ ： 輸送環境に適合した包装貨物の評価方法に関する研究
担当分野 ： 物流技術・輸送包装-3-あいち産業科学技術総合センターニュース

2020 年 7 月号

X 線回折を用いた結晶子サイズの評価について触媒作用が大きくなることが知られています1) 。

１．はじめに材料開発において、粒子径は物質の特性制御そのため、結晶子サイズの制御・評価が大変重要に重要となる場合があります。粒子径の評価をとなります。図１はアナターゼ型二酸化チタン粉する場合、電子顕微鏡を用いて観察する方法が末のX線回折パターンのうち（101）回折線を示

考えられますが、前処理の煩雑さに加え、局所しています。今回は一般的によく用いられる、結的な観察・評価に限られてしまいます。一方で、晶が1辺の長さDの立方体形状であること、回折X 線回折を用いると結晶子サイズの評価をするベクトルが面法線方向を向いていること、回折線ことが可能です。結晶子とは、結晶粒の中で単の広がりがラウエ関数で表されるモデルである結晶としてみなすことができる最小単位の部分ことを仮定し、回折線幅の広がりを半値全幅です。試料の制約が比較的少なく、対象材料の(FWHM) と定義します。この仮定による場合、平均的な情報を得ることができます。

シェラー定数Kは0.89となります2) 。また、測定

２．X 線回折による結晶子サイズの評価の原理

結果よりλ = 0.154 nm、B = 0.0026 rad、2θ =について0.4413 rad が得られ、シェラーの式より結晶子物質にX線を照射すると、原子周りにある電サイズDを約58nmと求めることができます。

子によってX線は散乱されます。散乱されたX線は互いに干渉しあい、特定の方向で強め合う回折現象を起こします。こうして得られた強め合う回折線の位置や強度を利用することで結晶構造解析を行いますが、結晶子サイズの評価では回折線の幅を利用します。結晶子サイズは以下の式で求めることができ、この式をシェラーの式といいます。
D = K λ / B cosθ

（式）

図１

ここで、D：結晶子サイズ(nm)、K：シェラー

アナターゼの X 線回折パターン
における(101) 回折線定数、λ：X線の波長(nm)、B：回折線幅の広が４．おわりにり(rad)、θ：ブラッグ角(rad)です。この手法による場合、モデルを立てる必要があり、それにシェラーの式を用いた結晶子サイズの計算でよってシェラー定数の値が変わります。ただし、は、仮定・定義により計算値が変わります。そ実材料の情報をもとにモデル化するのは複雑でのため、同じ仮定・定義に基づいて算出した数あるため、簡易なモデルを仮定することが一般値を相対的に比較するなどして扱う必要があり的です。また、回折線幅の広がりには、半値全ますが、試料の制約が少なく手軽に測定ができ

幅 Full Width at Half Maximum (FWHM) とるというメリットがあります。X線回折測定や積分幅の二つの定義があります。半値全幅とは結晶子サイズの評価に関してご興味のある方は、回折線強度の1/2高さにおける回折線の幅を示ぜひお気軽にご相談ください。

し、積分幅とは回折線の積分強度とピーク強度

参考文献の比を示します。

1) 宮内宏哉, 北垣寛, 中村知彦, 中西貞博,
河合潤：Adv. X-Ray. Chem. Anal., Japan 41,

３．アナターゼ型二酸化チタン粉末の測定例

p.75-84 (2010)

光触媒材料として利用されている、アナターゼ型二酸化チタン粉末の測定例をご紹介します。
二酸化チタンは、結晶子サイズが小さいほど光

2) 中井泉, 泉富士夫：粉末 X 線解析の実際 第2 版, 朝倉書店 (2007)

共同研究支援部 計測分析室 加藤裕和 (0561-76-8315)
研 究 テ ー マ ： 無機材料に関する研究
担当分野 ： 表面分析-4-