The Japan Research and Development Center for Metals

財団法人

ISSN0913-0020

2007.12

金属系材料研究開発センター

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終面接まで残った人材ですらこの状況であることを考えると、卒業・修了見込み者の中に技術者として必要

株式会社

IHIな知識や技術を持たずに社会に送り出される学生がか技術開発本部基盤技術研究所‒

なりいるのではないかと危惧される。

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大学は卒業生が技術者として必要な知識や技術を十分に身につけているという質的な保証をするべき立場にここ数年、新人の採用面接あるいはインターンシップなあると思う。その質的な保証を前提に、企業は卒業生どで現役の学生諸君と接する機会が多くなった。そこで感を技術者として受け入れるわけであるから、もしそのじるのは昨今の大学教育、特に学部教育のプログラムがか前提が崩れているとしたら由々しき問題である。

なり変わってきていることだ。まずは学科名だが、魅力的学部の４年間はきちんと基礎学問を系統的に身につというか世の中の先端を行くようなネーミングに驚かさけ、実験や演習あるいは卒業研究で手を汚し、事実をれることが多い。昔ならば学科名を聞くだけで、おおよそ検証する基礎力とその道筋を学ぶ期間であると認識しどのような学問体系について学んできたのか理解できたている。

が、今ではいちいち聞かないと分からない。学部時代の単そのためにお願いしたいのは、学部の専門基礎教科は位取得状況は、その学問分野で必要とされるであろう必修

必要かつ十分な範囲で必修とし、その学問分野につい科目が少なくなり、その反面選択科目が増え、科目自体もて系統的な知識を十分に身につけさせること、理解が先端分野や境界領域などに広く・薄く分散しているように不十分な学生にはハードルを下げるのではなく、理解思える。さらに実験・演習といった時間のかかる体験学習できるような教授法を開発すること、さらに大学院にもそれにかける時間は少なくなっているように感じる。

進んだ方には、学部時代に身につけた基礎学力を十分学生の側から見ると、学科名は斬新で魅力的であり、学に発揮して、研究や開発の進め方、あるいは論理的なぶべき科目も自由度が高く、また最先端技術に触れること思考過程を学ばせることである。ややもすると、大学が出来るのも、これまた魅力的であろう。時間のかかる実院では非常に狭い技術分野に特化して、そのあるパー験や演習もそれほど多くなく、自由な時間を享受できるとトを分担して深く掘り下げるような研究テーマを与え考えるであろう。

られているようなケースもある。先生方が外部資金や少子化が進んで受験生が激減した上、国立大学が独立法運営交付金などをより多く取りたい気持ちも分かるが、人化された環境では、大学が魅力的な体裁を整えて少しで大学院といえども教育の場であることを忘れてはいけも多くの学生を囲い込みたいという気持ちも分からないないと思う。
少子化や理工系離れが進んできた今、わが国の技術ではない。
しかし採用面接の印象では、必要とされる専門基礎分野立国を支える次世代の技術者を後顧の憂いなく育成すの知識が偏っていたり欠落している、あるいは実験的な検るためにも、教育プログラムに対して真剣に考える時証がほとんど経験無いなどの学生が多々見受けられる。最期になってきているのではないだろうか？

1JRCM REPORT

平成１８〜１９年度地域新生コンソーシアム研究開発事業−塗装・印刷工場から排出される VOC の循環効率的な除去処理技術−
慶應義塾大学理工学部教授
1． はじめに
本研究開発は地域新生コンソーシ
アム研究開発事業として、関東経済産業局からの委託事業で、慶應義塾大学、ユニチカ㈱、ジャパンゴアテックス㈱、㈱林塗装工業所及びJRCM が 参 加 し、 平 成 18 〜 19 年度の 2 年間のプロジェクトとして実施している。

田中茂（プロジェクト・リーダー）

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ᄙሹ⾰㧼㨀㧲㧱⤑２．事業の背景・目的
平成 18 年 4 月より、VOC（揮発性有機化合物）の排出抑制に向けて大気汚染防止法が改正され VOC排出規制が開始された。VOC は大気汚染や健康被害をもたらす浮遊粒子状物質や光化学オキシダントの原因の一つとされており、そのVOC 削減対策が重要な課題となっている。現在、VOC 排出量の 9 割が塗装・印刷工場などの固定発生源からであり、そのうち、1/3 以上が塗装業界で占められている。しかしながら、塗装、印刷業界は中小企業が多く、大規模で高額な除去処理装置を導入する余力はないのが現状である。そこで、塗装・印刷工場から排出される VOC 削減対策として、費用対効果が高く低コストの拡散スクラバー法を用いた循環効率的な VOC 除去処理システムを開発することを本研究の目的とする。

３．研究内容3.1 多孔質 PTFE 膜を用いた平行板型拡散スクラバーによる VOC の除去
排気ガス中の VOC ガス濃度は数百 ppm と高く、従来法の活性炭等の吸着剤で除去すれば、すぐに吸着容量をオーバーし、頻繁に吸着剤を交換しなければならず、結果的に、VOC 除去処理のランニングコストが高くなってしまう。そこで、多孔質 PTFE 膜を用いた平行板型拡散スクラバーを開発した。多孔質PTFE 膜を用いた平行板型拡散スクラバーの有害ガス除去原理を図１に示す。
JRCM NEWS No.254࿑䋱㩷 ᄙሹ⾰ 㪧㪫㪝㪜 ⤑䉕↪䈇䈢ᐔⴕ᧼ဳ᜛ᢔ䉴䉪䊤䊋䊷䈱 㪭㪦㪚 㒰෰ේℂ

多孔質 PTFE 膜を用いた平行板型
拡散スクラバーは、多孔質 PTFE 膜をマウントしたセルが 102 枚、プレート間隔 0.15cm で平行に並んだ構造になっており、そのセル内に除去液を満たすシンプルな構造となっている。汚染空気を平行板型拡散スクラバー内に流すと、ガス成分は拡散して壁面に到達し、多孔質 PTFE 膜の穴を透過し、内部の除去液に捕集・除去される。本装置
は 9.5cm × 32cm × 33cm の コ ン
パクトな装置設計であるが、開口率が 30.4％であり、汚染空気を導入した際の通気抵抗が小さい。このため、数百 m3/h 程度の大容量の汚染空気を容易に処理することができる。また、装置内部に導入できる除去液は 1.85L となっており、装置に取り付けられている供給口及び排出口により、VOC 除去処理を行っている最中に除去液を外部から常に供給することが可能である。
多孔質 PTFE 膜を用いた平行板型拡散スクラバーによる VOC 除去処
理は、VOC の除去液への吸収によって行われるため、除去液の選択は優れた除去処理装置を開発するうえで非常に重要な検討事項である。
VOC 除去液に求められる要素としては、①高い VOC 吸収容量、②粘度が小さいこと、③高沸点（低揮発性）であること、④毒性や爆発性が無いこと、⑤安価であることが2あげられる。多孔質 PTFE 膜を用いた平行板型拡散スクラバーによる
VOC 除去の基礎実験において、除去 液 に は DEHA（Di-2-Ethyl HexylAdipate）を用いるのが最適であった。装置に導入する風量が 100m3/h であるとき、除去液の流量は 0.6L/min に設定するのが最適であった。
100ppm 以内の VOC 濃度の範囲では、VOC ガス濃度の VOC 除去効率への影響はほとんどなかった。通気 流 量 を 100m3/h、 除 去 液 と して DEHA を 流 量 0.6L/min で 使 用する最適条件において、本装置はBenzene で 約 18 ％、Toluene で 約30 ％、Ethylbenzene、p-Xylene で約 50 ％ の VOC 除 去 効 率 が 得 ら れた。
3.2 活性炭繊維シートを用いた平行板型拡散スクラバーの VOC の除去
排気ガス中の高濃度 VOC を除去液を用いた多孔質 PTFE 膜平行板型拡散スクラバーにより除去した後、更に、VOC の高次処理を行う場合には、活性炭繊維シート等の VOC吸着剤の使用が有効である。そこ
で、拡散スクラバー法による活性炭繊維シートを用いた平行板型拡散スクラバーを製作した（図２参照）。
本平行板型拡散スクラバーは、2 枚の活性炭繊維シートの基本ユニットを 550 層、上下 3 段の箱に配置した簡単な構造からなる。活性炭維ズのものを計 4 台（縦 2 台×横 2 台）める中小企業を対象として、VOC並べて用いている。

除去処理システムの開発の検討を多孔質 PTFE 膜を用いた平行板行った。VOC 除去の性能評価実験

型拡散スクラバーの入口と出口にで、多孔質 PTFE 膜を用いた平行板おいてガスのサンプリングを行い、型拡散スクラバーの場合、通気流GC-MS を用いて採取試料を分析し、量 1200m3/h において VOC 総量の࿑䋲㩷 ᵴᕈ὇❫⛽䉲䊷䊃䉕↪䈇䈢ᐔⴕ᧼ဳ㩷㩷 㩷 ᜛ᢔ䉴䉪䊤䊋䊷䉕 㪉 บਗ䈼䈢᭎ⷰ㩷VOC 除去効率を求めた。除去液の約 30％を除去することができ、塗DEHA を 流 量 9.6L/min（ 拡 散 ス ク

装業界での自主的な取り組みによの間には隙間を確保するためのスペーサーが入っており、スペーサー

ラバー 1 台当たり 0.6L/min）で導る削減目標を達成した。更に、活入した。通気流量 1200m3/h（拡散性炭繊維シートを用いた平行板型

3に覆われていない面が有効な吸着スクラバー 1 台当たり 75m /h）に拡散スクラバーの場合、通気流量面となっている。

設定して実験を行った。その結果、4800m3/h で 60 〜 70 ％ の 高 い 除

活性炭繊維シートを用いた平通気流量 1200m3/h における VOC去効率で各種 VOC を除去できるこ

行板型拡散スクラバーによる除 去 効 率 は Toluene で 32.7 ％、とが判った。従って、拡散スクラ

VOC 除 去 に つ い て 検 討 し た 結 果、Xylene で 48.9％、Ethylbenzene でバー法による塗装・印刷工場から排Benzene、Toluene、Ethylbenzene、48.9％といった値が得られ、また出される VOC 除去処理技術の有用p-Xylene、Trichloroethylene、VOC 総量の約 30％を除去すること性が確かめられた。

Tetrachloroethylene に つ い て、 通ができた。

気 流 量 600m3/h で は 90 ％ 以 上、1200m3/h では 85％以上の高い除去効率が得られた。
3.3 塗装工場における循環効率的

一方、活性炭繊維シートを用いた除去液や、除去処理後の除去液

た平行板型拡散スクラバーにおけからの VOC 回収などについても検る VOC 除去の性能評価では、通気討する必要がある。また、VOC 除流量 4800m3/h に設定して実験をな VOC 除去処理システムの性能評

去に使用した活性炭は、産業廃棄行った。その結果、VOC 除去効率価試験物として廃棄されてきたが、今後は Toluene の 66.2 ％、Xylene のは、単に VOC を除去するだけでは63.0 ％ な ど 全 て の VOC で 60 ％ 以なく、VOC 除去に使用した活性炭上の値となった。

繊維シートも交換して、熱処理によ塗装 ･ 印刷工場から排出されるVOC を除去処理するためには、数千 m3/h の 処 理 風 量 に 対 応 す る 除去処理装置が必要である。そこで今後は、VOC 吸収性に更に優れり VOC を脱着し再生して使用する

４．まとめ及び今後の展望

VOC 除去処理装置としての有用性

VOC 排 出 が 問 題 と な っ て い るが確認された拡散スクラバーをス

塗装・印刷業界の中で大部分を占ことを検討する必要がある。

ケールアップした VOC 除去処理システムを製作し塗装工場に設置した（ 図 ３ 参 照 ）。 そ し て、 実 際 に

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塗装工場のダクトから排出される排気中 VOC 除去の性能評価実験を行った。
塗装工場の排気ガス中には塗料の粒子が含まれているため、VOC 除去装置の劣化、汚染を防ぐため、排気ガスを導入する前に、除塵装置を用いてこれらの粒子を除去する。
続いて排気ガスを、除去液を流した 多 孔 質 PTFE 膜 を 用 い た 拡 散 ス
クラバーに導入し、VOC を除去する。本装置では、基礎実験に用いた32cm × 33cm サイズの拡散スクラバーを計 16 台（縦 4 台×横 4 台）並べて用いている。その後、活性炭繊維シートを用いた拡散スクラバーを用いて VOC の高次処理を行う。活性炭繊維シートを用いた拡散スクラバーは、60cm × 60cm サイ࿑䋳㩷 ႣⵝᎿ႐䈮⸳⟎䈚䈢 㪭㪦㪚 㒰෰ಣℂⵝ⟎䈱᭎ⷐ࿑෸䈶ᄖⷰ

3JRCM NEWS No.254

活動報告■鉄鋼材料研究部「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発プロジェクト」第１回研究委員会を開催
10 月 10 日、「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発プロジェクト（Ｈ 19 〜 23 年度）」第１回研究委員会を JRCM で開催した。
本研究委員会は、プロジェクトの進捗のみならずその方向性や計画を各界の有識者からなる外部委員の方々に評価、ご指導をいただき、プロジェクト成果の高度化を図る目的で運営している。
第 1 回 は、 東 京 大 学 粟 飯 原 教授（研究会委員長）と 6 名の外部委 員 の 他、METI か ら ２ 名、NEDOから３名の計５名のオブザーバーを交え、プロジェクトリーダの名古屋大学宮田教授をはじめとしたプロジェクト委員 18 名の総勢 30名が参加。溶接分科会（溶接 SUBGr、高温クリープ SUB Gr、水素脆化 SUB Gr）と制御鍛造分科会（制御鍛造 SUB Gr、内部起点疲労破壊SUB Gr） の 各 Gr リ ー ダ か ら 平 成
19 年度プロジェクト研究計画、目標について報告し、その後、4 時間半に渡って活発でかつ厳しい質疑応答が行われた。METI 製鉄企画室
並びに NEDO ﾅﾉﾃｸﾉﾛｼﾞｰ・材料技術開発部から本プロジェクトには大きな期待をかけているとの挨拶をいただき、閉会した。
なお、本プロジェクトは企業 10社、大学 11 校、公的研究機関３機関、JRCM が参画しており、産学連携の一つのモデルケースとして大いに注目されるのではないだろうか。
今後とも JRCM としては、研究開発プロジェクトの「企画・管理法人」としての機能に加え、産学連携活動推進機関としての役割を発揮しながら、プロジェクトを確実に推し進めていくこととしている。
（ 川端主任研究員）「ISUGU2007」国際会議報告
10 月 24 日 〜 26 日 の ３ 日 間、北九州国際会議センターにて「ISUGU2007」国際会議が開催された。今回は第 4 回目で、世界 14 カ国より、約 100 名が参加し、結晶粒径の超微細粒化を中心に鉄鋼材料の高機能化、組織制御の最新研究について 18 件の研究報告および33 件ポスターセッションが行われた。参加国は以下の通り。
オーストラリア、ブラジル、カナダ、チェコ、中国（４名）、デン
マーク、フランス、ドイツ（３名）、韓国（７名）、リビア、ポーランド、台湾、米国、日本（75 名）
会議の特記事項として、下記の点が挙げられる。①結晶粒径の微細化を中心とした組織制御に関する研究がますます拡大し、鉄鋼材料の更なる高機能化研究が各国で進められている。②その中で、新しいデータ提供あるいは鋼組織の生成・変化に対する解析手法（例、中性子回折法による加工時の応力の分配の insitu 測定、高純度鉄を用いた微量炭素、 窒 素 等 の 強 度（Hall-Pech 則 ）への影響）等、先進的な取り組みは、日本からの発表が主体を占め、日本がこの分野で最先端の研究ポテンシャルを維持していることを実感した。③ JRCM で平成 18 年度まで実施した「PROTEUS プロジェク
ト」の研究成果をプロジェクトリー
ダの木内教授が報告。研究成果の「SSMR 法」が学術的にも新しい結晶粒径の超微細化機構として認知され、大きな注目を浴びた。
今回得た最先端解析手法は「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発プロジェクト」研究にも大いに参考になり、今後具体的活用を図って行きたい。（城田部長）■ 非鉄材料研究部
10 月 17 日に、「アルミニウム圧延品製造プロセス技術伝承・中核人材育成プロジェクト（Ｈ 19 〜 21年度）」の第１回産学連携人材育成プログラム開発委員会を開催した。
こ の 事 業 は、 ア ル ミ ニ ウ ム 圧 延・押出産業における技術伝承とプロセスイノベーションを目的として、産学の専門家集団の連携により、勘と経験を学術的知識で補完する座学と、現場での問題解決に資するProblem based learning 演習・イン
ターンシップを融合し、現場の中核人材を対象とした教育カリキュラムを開発するものである。
第１回開発委員会では、京都大学の松原教授（プロジェクトコーディネータ）から、「アルミニウム産業の現状」、「アルミニウム産業に観る基盤産業の技術力・国際競争力の維持の危機」などの紹介の後、本事業の目的達成のために、３つの融合シナリオとして、①アルミニウム産業の製造現場と大学での教育の融合②大学における材料工学と機械工学という異なる学問分野の融合③
我が国のアルミニウム産業分野の技術者教育を通した融合を進めていくとの説明があった。
一方、委員メンバーの企業から「企業からみた材料系技術者研究者人材育成の必要性」について、その背景や今後の取るべき対応などの説明があった。
また、本プロジェクトの運営機関として、「産学連携人材教育プログラム委員会」、「ＷＧ」を設置した。
それぞれの構成メンバーには大学側と産業界側が参加し、産業界のニーズはどこにあるかを明確にするとともに、産業界側の教育ニーズを吸い上げながらプログラム策定していくこととしている。
本プロジェクトメンバーは、京都大学、大阪大学、東京工業大学、同志社、４大学の「学」と神戸製鋼所、昭和電工、住友軽金属工業、日本軽金属、古河スカイ、三菱アルミニウ
ム６社の「産」が参加している。
本プロジェクトは JRCM が（社）日本アルミニウム協会の協力を得ながら、運営・管理を行うことにしている。（畑中 PM）

JRCM NEWS ／第 254 号

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The Japan Research and Development Center for Metals

2007 年 12 月 1 日
小紫正樹
財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階4