ISSN 1884-183X 2016/10 Vol.59

滋賀県東北部工業技術センター
テクノニュース
Vol.59-2016/10
目次

P1 和紙糸と和紙生地の新製品開発
P2 センター活用法
温湿度環境試験
P4 技術解説
金属のいろは（２）P6 センターの研究テーマ紹介
P8 お知らせ	 

和紙糸と和紙生地の新製品開発
東北部工業技術センターと工業技術総合センターでは、	 （株）古川与助商店、滋賀麻工業（株）、（株）マスダの三社

写真上／和紙糸、写真下／極細和紙糸で織り上げたストールと共同研究を実施し、「和紙糸」「和紙生地」の新商品開発に取り組みました。
和紙糸とは、細くカットした和紙を、こよりを作るように撚りをかけて糸にしたものです。和紙糸と聞くとすぐにちぎれて糸」の開発にもチャレンジし、これらは市場から高い評価をしまいそうな弱いイメージを持たれると思いますが、撚りをかいただいています。

けることで強度が上がり、水に強く、染色や洗濯にも対応でこの和紙生地が、日本を代表する素材として「東京オリンきるようになります。

ピックでジャケットに採用されること」を目標に、引き続き新今回の共同研究では、今までにない極細の和紙糸とそれ製品の開発に取り組んでいます。

を用いた生地の開発を行いました。和紙糸を織り込むこと問い合わせで、軽くて通気性に優れ、使い込むほど体に馴染む新触感の和紙生地が出来上がりました。また、滋賀県オリジナ

繊維・デザイン係（長浜庁舎） 谷村

ルの素材として、近江雁皮紙を用いた和紙糸の「近江雁皮TEL 0749-62-1492

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センター
活用法

温湿度環境試験
一環境試験を適切に行うコツを確認しましょう一
温湿度環境試験には、製品、部品や材質ごとに条件規格が多く存在します。同様な試験名称であっても内容が異なることも多く、適切な試験を行うためには、事前に関連する試験方法に精通しておくことはもちろん、機器の性能等についても十分な知識が必要です。

はじめに
環境試験に対する一般的指針(1)によれば、環境試験は、「供試品が実際に受ける環境条件をシミュレートするか、または環境の影響を再現するかのいずれによって、供試品が規定する環境条件に耐え、かつ、動作することの確かさの程度を立証することを目的とする」とされています。そのため温湿度環境試験にも、製品、部品や材質ごとに試験名称や温湿度条件等が多く存在します。例えば、時計の試
験方法(2)には関連する試験方法として、耐湿度試験の他、耐温度試験として耐熱試験、耐寒試験、耐温度変化試験	 （熱衝撃試験、温度サイクル試験）の試験温度等が規定さ環境試験室（長浜庁舎）れています。また、環境試験方法－電気・電子－第2 （3） の規格群にも低温試験方法や温度変化試験方法等が規定されていますが、これらは「期待する耐用寿命を考慮して、規定する環境条件で保管、輸送及び動作時における供試品の適応性を確認したり、設計品質または製造された供試品の品質についての情報を提供するという狙い」で制定されており、それに基づいた試験条件が規定されています。

試験目的
先の指針によると、恒温器（槽）で行う「低温試験および高温試験」は、主に短時間による温度の影響を確認する目的	 で行います。また、恒温恒湿器（槽）で温湿度制御によって小型超低温恒温槽（彦根庁舎）

行われる「温湿度サイクル試験」は、試験体に潜在しているひび割れに、水分を侵入させる目的で行われます。さらに	 	 
図 1 温湿度試験機器の分類

冷熱衝撃試験機（彦根庁舎）2

表 1 当所の主な温湿度環境試験機の仕様一覧
低温側

高温側仕様
湿度制御

サイズ

タバイエスペック（株）-20℃～～+100℃○

Ｄ800×W600×H850

長浜

タバイエスペック（株）-20℃～～+150℃○

Ｄ600×W500×H750

長浜

環境試験室

（株）大西熱科学-10℃～～+60℃○

D2,000×W3,500×H2,300

長浜

E02

恒温恒湿槽

タバイエスペック（株）-70℃～～+180℃○

Ｄ600×W900×H840

彦根

E04

小型超低温恒温槽

タバイエスペック（株）-75℃～～+100℃

×

D400×W400×H400

彦根

E01

冷熱衝撃試験機

タバイエスペック（株）-70～0℃+60～+200℃

×

D370×W650×H460

彦根

番号

機器名

メーカー名

R03

小型恒温恒湿器

R03

小型恒温恒湿器

R10

設置場所「高温高湿（定常）試験」では、湿気のある状態での長期間①に比較して試験機②の方が広い範囲での温湿度制御がの経時変化の確認を目的として行われるとされています。

可能であることがわかります。さらに機器内に試験体を入れると制御可能範囲が狭まる方向に変化するため、試験を行設備使用機器

う際には温湿度制御能力に余裕を持った機器を選択する

当所には温湿度環境試験で使用可能な機器として、図１ことが重要となります。なお、機器の温度や湿度の表示は、に示すように温度のみの制御が可能な「恒温器（槽）」、温機器内の温湿度センサの数値を示しているため、試験体度と湿度の制御が可能な「恒温恒湿器（槽）」、熱衝撃とい自体の温度とは乖離していることが通常ですので、もし、正う急激な温度変化を加えることが可能な「冷熱衝撃試験機」

確な試験体温度の確認が必要である場合には別途熱電対と、比較的大物の試験体に対して恒温恒湿試験が可能な等による温度計測が必要となります。また、冷熱衝撃試験「環境試験室」の4種類があります。また具体的には、当所機では試験槽内に高温と低温の空気が交互に流れ込む

では乾燥器等を除くと表1に示す仕様を持つ1室5機器が当構造であるため、安定した温度になるには数分程度の時間該試験機器となりますので、試験条件に適した設備を選択がかかることにも注意が必要です。近年、恒温恒湿器では、いただく必要があります。なお、機器によって設置されてい過酷な試験を実施するという目的で温湿度制御可能線図る場所が異なりますので問い合わせ時にはご注意くださを超えたプログラム運転を要望される方も見受けられますい。

が、安定的な温湿度制御が不可能であるとともに、機器に過負荷を与え、予期せぬ故障や機器寿命を短くする原因

設備利用時の注意点となることからプログラムの条件設定には十分注意いただくことが必要です。最後になりますが、これら機器には槽内に温湿度環境試験の設備使用の技術相談で、試験中の湿入れてはいけない試験体、収納可能なサイズ（容積）、積度が希望している値にならないということがよくありますが、載可能重量などにも制限があるため、多くの利用者の皆様

その多くは温度条件によって、機器の性能上達成できないに円滑な設備使用を行っていただくため、試験前に試験湿度があるという点についての認識不足が原因です。恒温

目的と試験条件を十分吟味いただき、当所機器仕様を確

恒湿器には図2に示すような機器の中に何も入れない状態認の上、担当職員との事前打ち合わせをお願いします。

での湿度制御可能な範囲が明示されていることが多いので参考文献

すが、機器によってその範囲が異なります。図2では試験機（1）	 環境試験方法－電気・電子－第１部：通則及び指針
JISC60068-1：2016（2）	 時計-試験方法 JISB7001-1995（3）	 環境試験方法－電気・電子－第2 JISC60068-2

問い合わせ
繊維・デザイン係（長浜庁舎） 三宅

TEL 0749-62-1492
金属材料係（彦根庁舎） 松本	 

TEL 0749-22-2325図 2 試験機の温湿度制御可能線図の例

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技術解説

金属のいろは（２）ー金属材料の強度編ー

金属材料は強いにも関わらず、変形することができる材料です。このような特徴は金属結晶と転位に由来します。また、金属は熱処理や変形を伴う加工により硬く強くなったり、軟らかくなったり、また脆くなったりと強度の特性が大きく変わります。
今回の技術解説では金属材料のこのような強度の仕組みについて解説します。

金属結晶とはは完全結晶を作ることはできません。そのため、材料の強度を上げるためにはこの転位の移動を抑制する方法がとら結晶とは原子や分子が規則的に配列した構造のことをれています。

言い、金属結晶の他に、共有結合結晶（ダイヤモンド、セラ完全結晶ミックスなど）やイオン結晶（塩化ナトリウムなど）などがありま通常の結晶す。図1に結晶と変形のイメージ図を示します。共有結合結晶やイオン結晶では、Aの原子の隣はBというように原子の配列が決まっています。しかし、金属結晶ではAのとなりの原子はAでもBでも良いというように原子配列の規制が緩やかです。原子の移動を伴う変形において金属結合ではA-Bの結合がA-Aに変わっても結合を維持できますが、他の結晶ではA-AやB-Bの結合は維持することができず割れてしまいます。金属結晶が変形できるのに対し、他の結晶が硬くて脆いのはこのことが原因です。	 
図２ 転移による変形のイメージ

弾性変形と塑性変形
変形を大きく分けると２つに分けることができます。一つは	 

弾性変形です。この変形は隣り合う原子間の距離が広がる

図１ 結晶と変形のイメージことで発生する変形です。力を除くと原子は元の位置に戻金属結晶が変形するとき一度に原子は移動するのでしょ

り変形は残りません。もう一つは塑性変形です。この変形はうか。図2の上段のようなホースを引っ張る時をイメージして前述の転位の移動による変形であり、力を除いても変形はください。地面にあるホースをいっぺんに引くにはホースと残ります。

地面の摩擦が大きいため大きな力が必要です。このような弾性変形と塑性変形の関係は引張試験を行うことで測時、ホースの一部を浮かし、浮いた場所を移動させながら定することができる応力－ひずみ曲線で見ることができま

引っ張れば比較的弱い力でもホースを移動することができす。図3に鋼の応力-ひずみ曲線の一例を示します。応力ます。

は単位面積当たりにかかっている力であり、単位はN/mm2

金属の内部でも同じようなことが起こっています。金属のまたはPaを使います。400N/mm2は1mm2あたり約40㎏の力

内部では転位と呼ばれる線上の原子配列の欠陥が多数含が加わっていることを意味します。ひずみは単位長さあたりまれており、これらが結晶中を移動することで変形が進みまの変形量を単位長さで除して算出する値で、単位は％をす。結晶に全く欠陥が無い完全結晶の強度を理論的に計使 い ま す 。 20 ％ の ひ ず み は も と の 長 さ が 50mm の と き 、算すると、転位が含まれている通常の結晶の10～100倍の10mm伸び全長が60mmになったことを意味します。断面積強度を有していると言われています。しかし、現在の技術でや単位長さは変形の進行とともに変わりますが、一般的に4は引張試験前の断面積および長さ（標点間距離）を使ったが必要になるという現象です。塑性変形が進むと転位の数公称応力と公称ひずみを用います。

が増加します。転位の数が増えると転位はお互いの運動を阻害するため、動きにくくなり硬くなります。圧延鋼板や鍛造、プレス製品は加工硬化により強化されています。転位は焼きなましという熱処理を行うことで数は減ります。そのため、焼きなましを行うと軟らかくなります。
析出強化とは、通常の結晶の中にナノレベルの微細で硬い結晶を作り（析出させ）、この微細な結晶が転位の動きを阻害することで強くする手法です。微細な結晶を析出させるためには時効と呼ばれる熱処理を行います。この強化法で代表的なのはアルミニウム合金の一種であるジュラルミン	 です。時効熱処理時間の経過に伴い、微細結晶が析出す

図３ 鉄鋼の応力−ひずみ曲線の例

るためジュラルミンは硬くなりますが、時間が長くなりすぎると微細結晶が粗大化し逆に軟化します。

金属の変形は弾性変形から始まります。この弾性変形が起こっている領域では応力とひずみの関係は直線関係に

固溶強化は、元の金属に他の金属などの元素を混ぜるこなります。さらに力が加わると転位の移動が始まり塑性変形とで強くする手法です。大きさの違う元素が混じると金属結が起こります。塑性変形が始まることを降伏といいます。鉄晶は、その混ざった金属の周辺ではひずみが発生します。

鋼材料の一部には応力‐ひずみ曲線に明確に降伏現象がそのため、転位の移動が阻害されるというものです。黄銅現れることがあり、この応力を降伏応力や、降伏点と言いまや青銅等はこの強化法で強くなっています。一般的には金す。しかしながら多くの金属は明確に降伏点を示しません。

属を混ざりものが入っていない純金属のまま使用するのはそのため0.2％の永久ひずみが生じる応力を耐力として評まれであり、合金として使用します。そのため、多くの金属価をしています。塑性変形が起こると変形が進むために、材料では固溶強化の効果受けていると言えます。

より大きな力が必要となります。このことを加工硬化と言いま

結晶粒の微細化は、結晶の大きさを小さくすることで強度す。さらに変形が大きくなると応力は極大点を迎え、その後、を上げる手法です。金属材料は金属結晶が多数集まった応力は小さくなります。応力の極大値を引張強さと呼びま多結晶材料であり、結晶と結晶の境目に結晶粒界と呼ばす。引張強さを迎えるまでは変形は均等に起こります。しかれる結晶の向きが変わる場所があります。結晶粒界には転し引張強さを超えると変形は局部的に進むようになります。

位の移動を止める作用があり、結晶粒径を小さくし結晶粒局部変形が進んでいるところの断面積は周りに比べて小さ界の割合を増やすと、転位の動きが抑制され強度が向上しくなるため、より低く力でも変形が進むようになります。

ます。この強化方法はホールペッチの関係と呼ばれる経強度の指標にはもう一つ硬さがあります。ビッカースやロ験式で表されており、結晶粒径の1/2乗に逆比例して強度ックウェル、ブリネルといった硬さは、ダイヤモンドや鋼球でが向上すると言われています。結晶粒の微細化には強加できた圧子と呼ばれるものに一定の負荷を与えることでで工を行いひずみを無数に入れた後に熱処理により微細なきるくぼみの大きさから評価する手法であり、大きなくぼみ結晶を新た作り出す方法や鋼の場合は焼き入れ焼き戻しができれば軟らかく、小さなくぼみであれば硬いということの熱処理が用いられています。になります。引張試験が試験片全体の平均的な強度を評

今回説明しました金属の強度については10月26日に彦価するのに対し、硬さは局所的な強度を測っていることに根庁舎で開催します「國友塾 金属材料の強さの秘密と評なります。同じ種類の金属であれば、硬さと引張強度は正価方法」でもう少し詳しく説明を行う予定です（本誌Ｐ８参の相関関係があります。

照）。興味のある方はぜひご参加ください。

参考文献

金属の強化方法

演習：材料試験入門：砂田久吉

金属の強化方法には、①加工硬化、②析出強化、③固問い合わせ溶強化、④結晶粒の微細化の４つがあります。いずれの方法も転位の移動を抑制することで強くしています。

金属材料係（彦根庁舎） 安田、佐々木

加工硬化は前述の塑性変形の進展に伴い、より大きな力

TEL 0749-22-2325

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研究紹介

センターの研究テーマ紹介

ペーパーヤーンの高機能化に関する研究開発

燃料電池部材等に利用可能な樹脂材料の高度化に関する研究

繊維・デザイン係 谷村泰宏

有機環境係 上田中隆志

紙を原料にした糸「ペーパーヤーン」を用い繊維製品を材料の軽量化の観点から、様々な部材で樹脂材料が用開発しています。滋賀県内の企業と昨年度までに行った基いられますが、近年は軽量化の観点だけでなく、そのもの礎的な研究において、得られた課題を解決するために、まに機能性を持たせた利用についても検討されています。エ

た、得られた特徴を生かしながら、本年度もさらに研究を進

ネルギー分野においても樹脂材料が利用されており、たとめていきます。

えば、燃料電池に用いるガス拡散層においても、その水分量の管理のために撥水性樹脂が用いられています。 このように材料表面の水分量の管理、ひいては撥水性、親水性の制御については、今後益々用途が増えてくると考えられます。本研究では、付加価値の高い樹脂材料に撥水性を付与する撥水剤および撥水機構の発現手法について検討を行います。

加熱加湿法によるサンプリングバッグの高効率洗浄法の開発
バーチャル仏壇アプリケーションの開発

有機環境係 土田裕也

繊維・デザイン係 野上雅彦

アルデヒド類等揮発性有機化合物（以下、VOC）がシック

彦根仏壇事業協同組合では、コンパクトでモダンな新スタハウス症候群の原因物質として管理されるようになったよう

イル仏壇のブランド「柒＋（ナナプラス）」の商品を開発し、に、自動車の車内環境におけるVOCについても管理が行祈りのあるライフスタイルの提案をしています。本研究ではわれています。一般にサンプリングバッグを用いて、各部品

この柒＋との共同研究で、PCやタブレットを活用した、IT社から放散するVOCを測定しますが、このバッグは材料由来会に適応し、柒＋商品のカタログ機能をも併せ持つ「バーのVOCを含んでおり、使用前に洗浄する必要があります。

チャル仏壇」を開発し提供することで、現代の人々に心静しかし、現行の洗浄法は長時間を要するため、新たな洗浄かに手を合わせる習慣を体験してもらい、ついては仏壇の法が求められています。本研究では高加湿加熱ガスを用売上につなげていくことを目的としています。	 

い、バッグを効率的に洗浄する新手法の開発を行います。	 
VOC放散試験の様子	 

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異形断面化と吸湿・吸水性の制御による速乾性綿繊維の開発

省エネ鍛造プレス加工へのＣＡＥの適用研究

繊維・デザイン係 岡田倫子

機械システム係 今道高志

現在、夏物インナーには吸水速乾性や冷涼感といった鍛造プレス加工は、加熱した金属をハンマーなどでた機能性が求められており、それらに用いられる素材は異形たき・加圧することで、より粘り（靭性）強く、強度的に優れた断面を用いた合成繊維が主流となっています。一方で、性質を持つ製品を成形できます。この製品の設計･製作に天然繊維である綿繊維は水をよく吸いますが、いったん水おいて、コスト低減、リードタイム短縮など厳しい要求が求を吸うと乾きにくくべたつくという欠点があります。本研究でめられています。

は、化学的な処理によって綿繊維を異形断面化し、また本研究ではその対策の１つとして製造工程で期待が高水を吸いすぎないようにすることで、べたつかず速乾性をまっている材料の変形挙動や成形不良を事前に予測できもつ夏物インナー用の綿繊維を開発します。

るCAE（Computer Aided Engineering）を活用した”モノづくり”のスピードアップについて、検討を進めています。	 	 	 CAEシミュレーション（1/4モデル）

異形断面化した綿繊維

低キャビテーション高性能流体制御
バタフライ弁の実用化研究	 
プレス製品

新規レアメタルフリー化合物
太陽電池に関する研究

機械システム係 井上栄一、今道高志、水谷直弘

金属材料係 佐々木宗生、安田吉伸

バルブ性能試験装置は、バルブの技術開発に重要な役

太陽光発電は、有効な自然エネルギーとして最も研究開目を果たしていますが、従前の新弁体開発・設計・製造の発・普及が進んでいるエネルギー源です。現在様々な太陽サイクルではコストや時間がかかります。一方、滋賀県では、電池が開発され、実用化を目指いしています。本研究では、

平成２７年度導入した３Dデジタイザをはじめ、3次元デジタ

次世代化合物太陽電池として期待されるCu2ZnSnS4太陽電ル（3DD）モノづくりが可能な環境が整備されてきています。

池の樹脂フィルム上への形成技術について検討しました。

本研究では3DDモノづくりを適用して、模型弁体実験と流安価で安全に生産できる方法としてめっき法による作製技

体解析やバルブ性能試験装置に流体可視化情報等を併術の開発を進めています。

用し、低コストかつ短期間で開発可能なシステムを構築し、低キャビテーション高性能流量制御バタフライ弁の実用化を試みます。	 	 

CZTSの結晶構造

バルブ性能試験装置

7	 
フィルム上に形成された光吸収層

お知らせ■オープンセンター

改正RoHS指令と樹脂材料の劣化評価
製品開発やクレーム解析などの業務でセンターを上手に活用していただくため、東北部工業技術センター＜長浜庁舎＞の施設を一般公開し、あわせて改正RoHS指令の動向や、樹脂材料の劣化に関する特別講演を開催します。今までセンターを利用されていない企業の方や新入社員の方も、是非、この機会にご参加ください。学生の方も大歓迎です。

日時

場所
東北部工業技術センター＜長浜庁舎＞

平成28年11月11日（金） 9:00〜16:30

問い合わせ内容• 「改正RoHS指令と国際標準試験法」

繊維・デザイン係（長浜庁舎） 谷村、櫻井• 「樹脂材料の最近の規格改定と評価手法・事例

TEL 0749-62-1492の紹介」• センター見学ツアー、知財相談など■國友塾（基盤技術者養成研修）「金属材料の基礎」
今年度の國友塾は、金属材料を扱う上で必要となる特有の言葉や、設計・解析に不可欠な金属の強度および腐食防食の基礎知識を学んで頂くことを目的に3回シリーズで行います。また、顕微鏡や強度試験機などの金属関連の評価機器を使って、講義に関連した金属評価方法について実習を行う予定です。

日時（各日 講義：13:45～16:00、実習：16:00～17:00）• 第1回 10月 7日（金） 知っておきたい金属の言葉• 第2回 10月26日（水） 金属材料の強さの秘密と評価方法• 第3回 11月15日（火） 知っておきたい腐食防食の基礎
場所

問い合わせ
東北部工業技術センター＜彦根庁舎＞

金属材料係 （彦根庁舎） 安田、佐々木TEL 0749-22-2325

定員（参加費無料）
各回 講義：40名 実習：10名

テクノニュース Vol.59（2016年10月号）
滋賀県東北部工業技術センター http://www.hik.shiga-irc.go.jp/■長浜庁舎（有機環境係／繊維・デザイン係）〒526-0024 長浜市三ツ矢元町27-39
TEL 0749-62-1492 FAX 0749-62-1450
この印刷物はグリーン購入法適合用紙を使用しています。

■彦根庁舎（機械システム係／金属材料係）〒522-0037 彦根市岡町52
TEL 0749-22-2325 FAX 0749-26-1779
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