ISSN ０３７２−３４９６
CODEN：TYKOAT

VOL. 40

表紙の説明表紙の上図は，当社の光制御技術を応用して開発した照明装置の一例であり，装置から光が均一に広がる様子を示したものです．装置内面は紫外線領域で８０％以上の反射率を有しており，光源からの距離を考慮した適切な孔の配置で装置表面の開口率分布を最適化することによって，装置中央に配置された点光源からの光が広範囲に均一に照射されるように配光設計しています．配光設計に際しては，３次元光環境解析ソフトを用いたシミュレーションにより，配光の最適化と設計の効率化を図っています（下左図）．下右図は，農業用照明への用途展開として，実証試験を行っている様子です．当社が開発した照明装置をUV-B照射装置として使用することにより，化学合成農薬の使用量削減と，安定的かつ効率的な病害虫防除システムの構築が可能となります．
The above figure on the cover shows an example of a lighting device developed byapplying our light control technology. It is understood how light uniformly spreads fromlight source. The inner surface of the device has a reflectance of more than 80% in UV
range, and by optimizing the aperture ratio distribution by appropriate arrangement ofholes opened on the surface of the device considering the distance from the light, thelight from the point light source arranged in the center of the device can be irradiateduniformly from the surface of the device over a wide range. In the design, simulation
using 3 dimensional light environment analysis software was optimized the light
distribution and designed efficiency (bottom left figure). The figure on the bottom right isa state of demonstration test as application development for agricultural lighting. By
using the lighting device developed by our company as a UV-B irradiator, we can reduce
the amount of agricultural chemicals and build a stable and efficient disease control
system.

目

１．巻頭言

次

第４０巻を迎えて……………………………………………………………中

村

琢

司 … １

２．無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング発生挙動……………武

永

智

靖 … ３

佐々木

康

介

末

永

昌

巳

西

田

一

弘

３．トルコ冷延鋼板工場におけるPL-TCM（酸洗・タンデム冷間圧延……………入江

直結ライン）の建設および立上げ

毅 … １３

佐

伯

一

吉

井

陽之輔

橋

田

貴

雄

４．Mo₂NiB₂硼化物系サーメットの溶射皮膜特性に及ぼす… ……………………平田

浩郎 … ２５

永

裕

記

華

南

粉末熱処理温度およびフュージング条件の影響

矢
劉

寛

田

代

博

文

稲

沢

弘

志

５．遺伝子解析装置BIOSHOT HT-３２の開発…………………………………………森弘

惇

一 … ３５

津

田

稔

也

山

野

博

文

６．DNAメチル化異常を伴う疾患の鑑別診断チップの開発… ……………………鴻海

俊太郎 … ４５

永

田

伊智郎

山

根

衣寿美

井

上

頼

江

大

場

光

芳

山

野

博

文

麻

里 … ５１

圭太―プラダーウィリー /アンジェルマン症候群鑑別チップ―

７．UV-B拡散反射装置のトマト栽培への応用… ……………………………………西８．東洋鋼鈑 創刊号〜Vol.３９

渡

邉

藤

田

田

村

洋

二

仲

渡

英

生

岳

表紙集および総目次… ………………………………………………… ５９

TOYO KOHAN
Technical Reports of Toyo Kohan Company Ltd.
Vol.４０Contents

１．Introduction：Welcoming Vol.40… ……………………………………………Takuji NAKAMURA … １
２．Retort Blushing Occurrence Behavior…………………………………… Tomoyasu TAKENAGA … ３of Non-Oriented Polyester Film

Kousuke SASAKI

Masami SUENAGA

Kazuhiro NISHIDA
３．Construction and Startup of PL-TCM… ………………………………………… Tsuyoshi IRIE … １３
for Cold Rolled Steel Products in Turkey

Kazuhiro SAEKI

Younosuke YOSHII
Takao HASHIDA

４．Influence of Powder Heat-Treatment Temperature …………………………… Koro HIRATA … ２５
and Fusing Treatment Condition on the Thermal

Spray Coating Properties of Mo₂NiB₂ Base Cermets

Hiroki YANAGA

Huanan LIU

Hirofumi TASHIRO

Hiroshi INAZAWA

５．Development of Genetic Analyzer “BIOSHOT HT-32”… …………………Junichi MORIHIRO … ３５
Toshiya TSUDA

Hirofumi YAMANO

６．Development of Differential Diagnostic Chip for Diseases……………… Shuntaro KOHNOMI … ４５
Accompanying DNA Methylation Abnormality- Prader-Willi / Angelman Syndrome Discrimination chip -Ichiro NAGATA

Izumi YAMANE

Yorie INOUE

Mitsuyoshi OHBA

Hirofumi YAMANO

７．Application to Tomato Cultivation … ……………………………………………… Mari NISHI … ５１
by UV-B Diffuse Reflecting Device

Keita WATANABE
Takashi FUJITA
Youji TAMURA

Hideo NAKATO
８．Toyo Kohan Inaugural Issue 〜 Vol.39 : Cover Pages and Total Contents… ……………… ５９

第 4 0 巻 を 迎 え て

執行役員

技術研究所所長

中

村

琢

司

技術情報誌「東洋鋼鈑」（以下，本誌）は，当社の研究開発の成果や新製品・新技術を紹介する技術論文誌として，１９５２年の創刊以来，第４０巻の発行を迎えることが出来ました．これまでの諸先輩方のご努力に対して心から敬意を表したいと考えます．
当社は，１９３４年に日本で民間初のぶりきメーカーとして誕生し，以来８０年を超える歴史の中で培った鉄の圧延，表面処理，ラミネート等の当社固有の技術をもとに，アルミや樹脂など鉄以外の製品分野への進出を果たし，有益な製品，サービスをユーザーの皆様に提供し続けてまいりました．
本誌創刊号の発刊の辞として，当時の木村幸次郎社長は，「第二次世界大戦によって，日本の産業資本がほとんど喪失され，残されたものは僅かに技術資本だけとなった時代に，日本産業の振興を技術者一体となり立ち上がる趣旨の下，当社内部の相互啓発を行っていくと共に，広く世論に訴え衆知を集めるべく，本誌を発刊するに至った」と述べています．そのころの当社は従業員１５００名，工場敷地６万坪を有し，ぶりき，ローモ板，プラスコ板（錫めっきをしないで原板表面に合成樹脂の塗料を焼き付けた商品名）等を主製品とし，年間生産能力５万トンを有しながらも，１次設備合理化計画として，当時最新式の冷間圧延機の導入とともに，焼鈍炉，錫めっき装置等の大規模な設備増強を図っている時代でした．また，下松工場内に研究所が組織され，研究・技術開発と共に，製造技術の向上に努めておりました．本誌には，冷間圧延の潤滑性，冷間圧延材の機械特性・表面欠点あるいはぶりきの特性・評価方法など多岐にわたる論文が掲載されており，技術に対する真摯な取り組みをうかがい知ることが出来ます．
以来７２年余り，様々な技術開発の成果を本誌により，各分野の研究者様およびユーザーの皆様に情報発信ができましたことは，ひとえに皆様のご協力の賜物であり，厚く感謝いたします．
今後，持続可能な開発目標「SDGs」に沿って，環境・エネルギー・資源・食・医療などをキーワードとした研究・技術開発が進んでいくと考えます．時代の変化を敏感にとらえた情報発信をこれからも続けていきたいと考えますので，皆様のご協力をよろしくお願いいたします．

1

2

東洋鋼鈑

Vol.４０無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング発生挙動
武永智靖＊１・佐々木康介＊２・末永昌巳＊３・西田一弘＊４
Retort Blushing Occurrence Behavior of Non-Oriented Polyester FilmTomoyasu TAKENAGA, Kousuke SASAKI, Masami SUENAGA, Kazuhiro NISHIDA

Synopsis：Paints used for food cans have problems of BPA and VOC, and the need for switching to film
laminated materials is increasing. A major issue of the laminated materials is cost, and the costequivalent to painted materials is desired. As a technology for inexpensively manufacturing alaminate material, the direct coating method of a molten resin on a metal substrate is known, butsince a film obtained by this method becomes a non-oriented polyester film, problems such as poor
barrier properties and impact resistance. Particularly, when a non-oriented polyester film is used forthe exterior side film of a food can, there is a problem that retort blushing (whitening) occurs on
the exterior side of the can during retort treatment owing to insufficient barrier properties against
water vapor. We report on the investigation result of retort blushing occurrence behavior of nonoriented polyester film.
Keywords：food can ； retort blushing ； lamination ； non-oriented polyester film ； PET ； PBT ； BPA ； VOC

構築されている．一方，海外ではラミネート材の適用は高１．緒言

耐食性が要求されるものなど一部の用途に限定されており，数量は増加しているものの，日本のスチール製の飲料

飲料缶および食缶に用いられる塗料の中には内分泌攪乱
化学物質の疑いがあるBPA（bisphenol缶で経験したような塗装材からラミネート材への全面的なA，ビスフェノー

切り替えには至っていない．理由の一番はコストであり，ルA）を含有するものがあり，特に関心が高い欧米では食

現状ではラミネート材に切替えることでコスト増となる場

品包装容器へのBPAを含む塗料の使用規制や，BPAを含む

合が多く，BPA代替塗料との天秤で採用されない場合が多製品への外装表示の義務化が進められている．また近年，

い．今後，ラミネート材を世界に普及させるためには，社

中国などで大きな社会問題となっている大気汚染の問題か会問題を解決できる部分を強調しつつ，かつ塗装材に対抗

ら， 塗 装 工 程 で 排 出 さ れ るVOC（Volatile Organic

できるコストに抑える必要がある．

Compounds，揮発性有機化合物）に対しても環境保護の東洋製罐グループでは世界に先駆けて飲料缶および食缶

観点から規制の強化が進められている．これらの食品包装

用のラミネート材を開発してきたが，上記コスト増の問題

容器に係る社会問題を解決できる材料として，塗料の替りを解決すべくラミネート材の生産プロセスの見直しを行にPET（polyethylene terephthalate）等のポリエステル

い，金属板の両面に直接，溶融樹脂をコーティングする技

フィルムを使用したラミネート材への期待が高まりつつあ

術を開発した（DEC，Dual co-Extrusion Coating１））．こる．ラミネート材の開発で先行する日本では1990年代前半の生産方法ではフィルムコストの削減および生産性の向上

からスチール製の飲料缶へのラミネート材の適用が進めらが期待できるが，この方法でコーティングされたポリエス

れており，すでに安定して大量生産できる生産システムがテルフィルムはいわゆる無延伸フィルムであるため，従来＊１ 技術研究所 研究部 缶用材料グループ ラミ材料チーム チームリーダー＊２ 下松事業所 冷延鋼板工場 ラミネート課 ラミネート係 係長＊３ 下松事業所 生産技術部 ラミネート技術グループ グループリーダー＊４ 技術研究所 研究部 缶用材料グループ グループリーダー

3

東洋鋼鈑

Vol.４０

用いられてきた延伸のポリエステルフィルムに比較してバる．特に水蒸気に対するバリア性はレトルトブラッシング

リア性や耐衝撃性が劣るという問題がある．そのため，容抑制のための重要なパラメーターだが，溶融押出しコー

器内面に用いるフィルムには用途に応じてポリマーアロイ

ティングされたポリエステルフィルムは無延伸フィルムでや変性ポリエステルを用いるなどして耐衝撃性を向上させあり，無配向・非晶状態のためレトルト開始時点のバリアている．また，容器外面に用いるフィルムにはレトルトブ

性は低く，延伸のポリエステルフィルムに比べてレトルト

ラ ッ シ ン グ（retort blushing） の 対 策 と し てPBT

ブラッシング耐性が劣るという課題がある．また，レトル（polybutylene terephthalate）をブレンドしたフィルム

トブラッシングは使用するオートクレーブの昇温速度，熱を用いている．レトルトブラッシングとはレトルト殺菌後

水や蒸気の当り方，内容物の充填温度の影響などを受けるの缶外面に水滴汚れ状の白化が発生する現象であり，程度ため，実用化のレベルを判断することは容易ではない．

の悪いものは商品価値を失う（Fig.1）．この白化現象はそこで本報では，先ずPBTをブレンドした単層の無延伸

PETの結晶粒が粗大化するため２），または含水したポリエ

ポリエステルフィルムを作製し，昇温速度が異なるオート

ステルフィルムが加熱され発泡することにより発生するとクレーブを用いてレトルトブラッシングの発生挙動につい考えられている．Fig.2はレトルトブラッシングが発生して調査した．また，無延伸ポリエステルフィルムに短時間た無延伸ポリエステルフィルムの断面を示しており，水にの熱処理を施し，レトルトブラッシング耐性の改善を検討

よる発泡でスチール基材側に直径2μm程度の小さな発泡した．さらに実用化を踏まえて2層構成および3層構成に痕が多数確認され，光の散乱で白く見える．

した無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング

このレトルトブラッシングへの対策は1993年頃から検討

耐性を確認した．

されており，PETにPBTを30〜60wt%ブレンドしたフィル

２．実験方法ムにより改善できることが知られている．これは結晶化速度が速いPBTが結晶核剤として機能することで，レトルト
雰囲気下での結晶粒の粗大化が抑制されるため，もしくは

２．１

レトルト昇温の開始からの短時間でフィルムが結晶化し，

２．１．１

実験内容
評価フィルムの作製

レトルトブラッシングの発生挙動に及ぼすPBTのブレン

水蒸気に対するバリア性が向上するためと考えられていド量の影響を明らかにするために，Table 1に示す5種類の無延伸ポリエステルフィルムを作製した．ベースとなる
PET樹脂には安価なPETボトル用のグレードを選択しており，イソフタル酸（以下IAと略す）を2mol%共重合した
PET/IA2樹脂を用いた．このPET/IA2樹脂は固有粘度（以下IVと略す）が0.83dl/gであり，食品衛生の観点からTi触媒のものを選択した．またブレンドするPBT樹脂には汎用
グレードのものから，homo-PBTでIV=1.2dl/gのTi触媒のものを用いた．いずれも単層フィルムとし，膜厚は実用的な厚みとして10μmとした．
樹脂の押出しにはスクリュー径D=65mm，スクリュー
長さL/D=30の2軸押出機を使用し，予め所定の配合比（樹Fig.1

脂重量比）にブレンドした樹脂ペレットを押出機のホッRetort blushing of the DRD can.

パーに搬送し，260℃の温度環境でQ/N（吐出量Q（kg/h）/スクリュー回転数N（rpm）の比）=1.5の条件で混練し溶融させた．PBTブレンドフィルムの場合，押出機での溶融混練によりPETとPBTのエステル交換反応が進むと考えられるが，反応性の低いTi触媒の樹脂を用いているため，
Q/Nを0.3〜3.0の広範囲に変化させてもエステル交換反応
はほとんど進まないことを確認しており，本実験ではQ/
N=1.5に固定とした．溶融樹脂は250〜260℃の状態でTダ

steel side

イの先端から吐出させ，キャストロール上で直ちに60℃まで冷却して巻取りフィルムを作製した．

4μm

続いてフィルムを多層構成とした場合のレトルトブラッ
シングへの影響を確認するために，Table 2に示すNo.7

Fig.2 SEM image of the film with retort blushing.

4無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング発生挙動〜9の3種類の無延伸ポリエステルフィルムを作製した．

homo PETについては，板温280℃に加熱したECCSにフィ

また，同表中No.6のBO（Biaxially oriented，2軸配向）

ルムを熱圧着し，ラミネート後のフィルムのX線回折にお-homo PETは市販の延伸フィルムであり，比較材としていて，配向指標となる2θ=26°付近に現れる（100）面のピー用いた．多層構成の無延伸ポリエステルフィルムのポリエ

ク強度を原反の時の50%の高さに制御したものを作製したステル樹脂および押出し条件についてはTable 1に示した

３）．

単層フィルムと同条件とし，3台の2軸押出機と，3層のマ

Substrate(ECCS)

ルチマニホールドタイプのTダイを使用して，各種フィル
ムを作製した．

Film

２．
１．
２

ラミネート鋼板の作製

ラミネート基材には，板厚0.225mmの鋼板をふっ化物
添加クロム酸浴中で陰極電解処理し，金属クロム量100〜120mg/m²，クロム酸化物量11〜13mg/m²の表面処理を施

Cooling roll

したElectrolytic Chromium/chromium oxide-CoatedSteel（以下ECCSと略す）を使用した．
ラミネート鋼板は，Fig.3に示すラミネート装置によりLaminating roll

作 製 し た． 板 温260 ℃ に 加 熱 し たECCSを ラ イ ン 速 度
40mpmで通板させ，一対のゴム製のラミネートロールに

Water
quenchよりフィルムを熱圧着した．この時，ラミネートロールの表面温度は40℃に制御されており，また，熱圧着後には直ちに水冷して無配向・非晶の無延伸ポリエステルフィルム
ラ ミ ネ ー ト 鋼 板 を 作 製 し た． ま たTable 2 No.6のBOTable 1

Fig.3 Method of polyester film lamination on ECCS.

Structure of the PBT blend PET films.  (NO：Non-oriented)

No.

1

2

3

4

5

type

NO-PET・PBTNO-PET・PBTNO-PET・PBTNO-PET・PBTNO-PETPET resin

PET/IA2

PET/IA2

PET/IA2

PET/IA2

PET/IA2PBT resinhomo PBT

homo PBT

homo PBT

homo PBT

homo PBTPET blend weight

70wt%

60wt%

50wt%

40wt%

100wt%

PBT blend weight

30wt%

40wt%

50wt%

60wt%

0wt%

thickness

10 μm

10 μm

10 μm

10 μm

10 μm

layer

singlesinglesinglesinglesinglefilm
structure

Table 2

PET/IA2・70wt%
homo PBT・30wt%

10

PET/IA2・60wt%
homo PBT・40wt%

PET/IA2・50wt%
homo PBT・50wt%

10

PET/IA2・40wt%
homo PBT・60wt%

1010PET/IA2

10

Structure of BO-homo PET film and NO-multi layer PET films. (BO：Biaxially oriented, NO：Non-oriented)

No.

6

7

8

9

type

BO-homo PET

NO-PET・PBT blend

NO-PET・PBT blend

NO-3 layer PET & PBT

thickness

12 μm

10 μm

10 μm

20 μm

layer

singledoubledoubletriplefilm
structure

BO-homo PET

12

PET/IA2

2

PET/IA2・40wt%
homo PBT・60wt%

85

PET/IA2・40wt%
homo PBT・60wt%

8

PET/IA2

2

PET/IA2

5

homo PBT10

PET/IA25

東洋鋼鈑

Vol.４０の穴が多数開いたSUS製のパンチングメタル容器に入れた（Fig.5）．レトルトブラッシングはラミネート鋼板に直接蒸気が当たる場所で発生するため，直接蒸気が当たる場所と当らない場所を作ることにより，レトルトブラッシングの発生状況を確認し易くすることを目的としてパンチング
メタル容器を用いた．
レトルト処理にはFig.6に示す2種類のオートクレーブを用いた．（a）は大型のオートクレーブで，蒸気を直接，釜に送るタイプのため昇温速度は極めて速い．
（b）は小型のオートクレーブで予め釜底に溜めた水をヒーターで蒸Fig.4

発させるタイプのため初期の昇温カーブは緩やかである．

The raising temperature curve of oven.

Fig.7に評価に使用したオートクレーブの昇温カーブを示
２．
１．
３

熱処理条件

す．

レトルトブラッシング対策として，レトルト処理前にオートクレーブに上述した状態のSUS製のパンチングメ

オーブン中で熱処理（heat set）を行い，ポリエステルフィ

タル容器を入れ，125℃に昇温し10分間保持した後，冷却ルムを予め結晶化させておく方法を検討した．今回評価ししてサンプルを取り出した．取り出したサンプルのレトル

た無延伸ポリエステルフィルムは延伸ポリエステルフィル

トブラッシングの程度に応じてTable 3に示す5段階の評

ムに比べて水蒸気のバリア性が劣る．そこで作製したラミ

点で評価した．

ネート鋼板を120℃〜170℃の温度に設定したオーブンに1分間投入し，予めフィルムを結晶化させた場合の効果を確

２．２．２

フィルムのTgおよびTcの測定認した．Fig.4に熱処理に使用したオーブンのサンプル投DSC（示差走査熱量計）を用いて各種ポリエステルフィ

入後からの昇温カーブを示す．得られた熱処理済みのラミ

ルムのTg（ガラス転移点）およびTc（結晶化温度）を測

ネート鋼板を用いてレトルトブラッシングの評価および影定した．測定にはPerkin ELMER製のDSC 8500を使用し，響するフィルム物性の測定を行った．

30℃から280℃まで10℃ /minの昇温測定（1st scan）を行
い，その後，急冷によりフィルムをアモルファス状態にし２．
２て，再び30℃から280℃まで10℃ /minの昇温測定（2nd

評価方法

２．
２．
１

レトルトブラッシング評価scan）を行った．TgおよびTcの値には2nd scanの値を用ラ ミ ネ ー ト 鋼 板 を 直 径49mmの 円 形 に 打 抜 き， 直 径

いた．なお，試料量は10mgとした．

66mm×高さ65mmの金属製のカップの外側の底面に磁石で固定し，カップに20℃の水道水を200ml入れ，直径5mm

２．２．３

WVTR（ 水 蒸 気 透 過 度，Water Vapor

Transmission Rate）の測定
PETフィルムの結晶化度との関係を調査するため，厚さ20μmの結晶化度の異なるhomo-PETフィルムサンプルを準備し，WVTRを測定した．測定はGTRテック㈱製 差圧式ガス透過率測定システム（GTR-30XATR）を用い，差Fig.5

Punching metal container for retort blushing test.

Steam

SampleSteam

SampleControl
valve
Controlvalve

Drained
water

Steam
Water

(a) Large autoclave.

Fig.6

Heater(b) Small autoclave.

Structure of the autoclave.

Fig.7 Comparison of the temperature rising curve.

6

無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング発生挙動
Table 3 Judgment score of retort blushing test.

judgment

bad

←

score

1

2

transfer

all

3/4

→

good

3

4

5

1/2

1/4

none

photo

圧式定常法により行った．なお，ガスの体積は23℃，1.0atm

示す．TgについてはPBT量30wt%〜60wt%の範囲でPBTブを基準とした．

レンド量の増加に伴い約7℃低下し，PBT量60wt%品のTg
は53℃となった．このTgの低下は製缶工程におけるフィ

２．
２．
４

X線回折強度の測定

ルムの切れ性の悪化や缶の抜け性の悪化に影響すると考え

ラミネート鋼板への熱処理影響や，レトルト処理中の各られる．次にTcについてはPBT量30wt%〜60wt%の範囲で

種ポリエステルフィルムの結晶化度を把握するため，X線

PBT量の増加に伴い約47℃低下し，PBT量60wt%品のTcは

回 折 強 度 の 測 定 を 行 っ た．X線 回 折 装 置 に はRigaku製

78℃となった．このTcの大幅な低下はポリエステルフィ

RINT-2500を使用し，X線管球のターゲットには銅（KαX

ルムの結晶化速度の向上を意味し，PET中に分散したPBT線，波長λ=0.1542nm）を用い，管電圧：40kV，管電流：が結晶核剤として機能するためと考えられる．

200mA，測定ステップ：0.02°，計数時間0.6秒，測定角度2θ=10〜30°の条件で測定した．得られたX線回折強度

３．１．２

レトルトブラッシング評価

パターンに対し，加重平均法で平滑化処理を行い，さらにFig.9に2種類の昇温カーブの異なるオートクレーブを

Sonneveld-Visser法を用いてバックグラウンドを除去し，用いたレトルトブラッシング評価の結果を示す．ラミネー

各々の回折面のピーク強度を求めた．

ト鋼板には熱処理無しのものを用いた．レトルトブラッシ
ングの耐性はPBTのブレンド量に比例して向上する傾向と

３．実験結果および考察なっており，ポリエステルフィルムの結晶化速度を速くするほどレトルトブラッシングの耐性は向上する．また，
オー

３．
１

トクレーブの昇温カーブの影響については，レトルト開始

単層のPBTブレンドフィルムの評価

３．
１．
１

TgおよびTcに及ぼすPBTブレンド量の影響

直後の昇温速度が速い大型のオートクレーブの方が苛酷な

Fig.8に作製した単層のPBTブレンドフィルム（Table

評価となっており，許容できる4点以上のレトルトブラッ

1 No.1〜No.4）のPBTブレンド量とTgおよびTcの関係を

シング耐性を得るにはPBT量を60wt%までブレンドする必要がある．一方で，レトルト開始直後の昇温速度が遅い小Fig.8

Relationship between blend amount of PBT and Tg or
Tc.

Fig.9

7

Relationship between blend amount of PBT and retort
blushing score.

東洋鋼鈑

Vol.４０(a) PBT・30wt% blend film.

(b) PBT・60wt% blend film.
Fig.10Relationship between heat set temperature and retort
blushing score.

型のオートクレーブではPBT量50wt%以上で許容できる4点以上のレトルトブラッシング耐性を確保できる．
Fig.10に予めオーブンで熱処理した無延伸ポリエステル
フィルムラミネート鋼板のレトルトブラッシング評価の結果を示す．評価には昇温速度が速いFig.6（a）の大型のオー
トクレーブを用いた．PBTをブレンドしていないPET/IA2(c) PET/IA2 film (none PBT).

の単層フィルム（Table 1 No.5）は160℃×1分間の熱処理までレトルトブラッシングに対する効果は見られず，
170℃×1分間の熱処理でも完全に解消することはできな
か っ た． 一 方 でPBTを ブ レ ン ド し た 単 層 フ ィ ル ム で は
120℃×1分間の熱処理から大幅な改善効果が見られ，140℃以上の熱処理で許容できる4点以上のレトルトブ
ラッシング耐性を確保できることが分かった．無延伸ポリ
エステルフィルムのレトルト処理前の熱処理については，
PBT量30wt%であってもPBTブレンドの効果は非常に大きいと言える．
３．
１．
３

Fig.11 X-ray diffraction intensity of PBT blend film and PET/
IA2 film when autoclave temperature reached 105℃
and 125℃.

PBTブレンドフィルムの結晶化挙動

ポリエステルフィルムの結晶化状態とレトルトブラッシ
ング耐性との相関を確認するため，熱処理無しの無延伸ポは確認されなかった．一方，125℃到達時点ではいずれのリエステルフィルム（Table 1）ラミネート鋼板を大型のサンプルにおいても各回折面に強いピークが確認でき，

オートクレーブに投入し，昇温開始からオートクレーブ内

105℃から125℃に上昇するまでの極短時間（4分程度）での温度が105℃に到達した時点で直ちにサンプルを取り出

ポリエステルフィルムの結晶化が進んだと考えられる．

し，取り出したサンプルのX線回折強度を測定した．同様

Fig.12に得られたX線回折強度パターンから（010）面に110℃，115℃，120℃，125℃到達時点のサンプルについのピーク強度を求めた結果を示す．今回，（010）面のピーてもX線回折強度を測定し，レトルト処理中のポリエステ

ク強度をフィルムの結晶化度の指標として用いた．理由はルフィルムの結晶化度を調査した．Fig.11に代表的なもの

PETとPBTの（010）面の2θ位置が重なるためであり，ブとしてPBTブレンド量30wt%と60wt%のサンプル，PBTをレンド量が異なるPBTブレンドフィルムの結晶化度を比較

ブレンドしていないPET/IA2のサンプルの105℃およびする際の指標になると考えたからである．PBT量60wt%の

125 ℃ 到 達 時 点 のX線 回 折 強 度 パ タ ー ン を 示 す．PBT量

フィルムはオートクレーブ内の温度が105℃に到達した時60wt%のサンプルは105℃到達時点で各回折面に弱いピー

点で結晶化しているが，他のフィルムはPBT量に応じて，

クが確認され，ある程度の結晶化が確認できるが，他のサ

即ち，フィルムの結晶化速度に応じて結晶化して行くこと

ンプルはほとんど結晶化しておらず，回折面のピーク強度が分かる．また，PET/IA2の単層フィルムは結晶化速度が8無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング発生挙動

Fig.12

Relationship between temperature of the large
autoclave and x-ray diffraction intensity of (010) plane.

Fig.13(a) Measurement temperature of 40℃

Fig.14

Relationship between heat set temperature and x-ray
diffraction intensity of (010) plane.

(b) Measurement temperature of 95℃

WVTR(Water Vapor Transmission Rate) of PET film. (45%RT, 20μm)

遅いため，120℃到達時点ではあまり結晶化は進んでおら

局所的に内部発泡が発生し易くなると推測される．パンチ

ず，120℃から125℃に昇温する間で結晶化が進むことが分

ングメタルの穴の部分は蒸気が直接，ラミネート鋼板に当かった．

るため初期の段階では結露した状態にあると推測され，特同様にオーブンで熱処理したラミネート鋼板のX線回折にその部分で内部発泡が発生し，白化すると考えている．

強度パターンを測定して求めた（010）面のピーク強度を

このフィルムの内部発泡はラミネート鋼板の表面に結露しFig.13に示す．PBTブレンドの単層フィルムについては，た水滴が一気に蒸発するタイミングでフィルム内部の圧力

120℃×1分の短時間の熱処理でも結晶化は進んでおり，熱が開放され，発泡すると推測される．

処理温度が高いほどより結晶化する傾向である．一方，

PETに結晶化速度の速いPBTをブレンドすると，PBTがPET/IA2の単層フィルムは150℃まであまり結晶化は進ま

結晶核剤として機能するためポリエステルフィルムの結晶

ず，160℃以上で結晶化が進むことが分かる．

化速度が大幅に速くなることが知られている．また，
Fig.14に示す結晶化度の異なるPETフィルムのWVTR（水

３．
１．
４

レトルトブラッシング発生挙動の考察

蒸気透過度）の測定結果から分かるように，非晶状態のレトルトブラッシングは部分的なフィルムの結晶化度，

PETフィルムは40%程度結晶化することで，WVTRは1/2

結晶粒径の違いによるものと，フィルム内部に浸透した水程度にまで減少する．この傾向は95℃環境下でも同様であ分が温度上昇とともに気化し発泡することで発生する場合

り，レトルト処理中にフィルムに浸透する水分量はフィルとが考えられている．無延伸ポリエステルフィルムのレト

ムの結晶化度に依存すると考えられる．延伸のPET・PBT

ルトブラッシング発生部の断面には直径2μm程度の発泡

ブレンドフィルムは製膜工程で配向・結晶化状態となるた痕が多数確認されることから（Fig.2），発生メカニズムはめ，レトルト処理環境においても水分の浸透が抑制され，後者の方と考えられる．特にラミネート鋼板の表面に結露

内部発泡が発生し難い，即ち，レトルトブラッシングが発によって水滴が付着してしまうと，その部分の温度が上が生し難いと考えられる．一方，無延伸のPET・PBTブレン

り難くなり，
またフィルム内部の水分が抜け難くなるため，

ドフィルムは無配向・非晶状態のため水蒸気に対するバリ

9

東洋鋼鈑

Vol.４０

想定される．その場合，全ての層にPBTをブレンドすることができず，例えば耐熱性を考慮してPETのみの層をラミ
ネート鋼板の表層に使用したり，密着性を考慮してPET/
IAのみの層を基材側の下層に使用したりすることがある．
この様な2層もしくは3層構成のフィルムでは，芯層をPBTブレンドの構成にしてもフィルム全体としては十分な
レトルトブラッシング耐性を確保できない可能性がある．
そこでTable 2に示す各種ポリエステルフィルムのレトル
トブラッシング評価を行い，多層構成の無延伸ポリエステ
ルフィルムの各層のレトルトブラッシングに対する影響度を調査した．Fig.16に大型のオートクレーブで評価したレ
トルトブラッシング評点とレトルトブラッシング発生部のフィルム断面を示す．

Fig.15 Relationship between x-ray diffraction intensity of (010)
plane and retort blushing score.

先ず一般的な延伸homo-PET（No.6）については，ラミネート時の熱によりスチール基材側にメルト層（無配向・ア性が低く，多くの水分が内部に含まれてしまうことで，４）非晶の層）が形成されており ，レトルト処理を行うとバレトルトブラッシングが発生し易いと推測される．
従って，

リア性および強度が低いメルト層側で水による発泡が起こ

無延伸のPET・PBTブレンドフィルムはレトルト開始から

り，レトルトブラッシングが発生する．結果，スチール基の極短時間でレトルトブラッシングが発生しない領域まで材側の面に多数の発泡痕が確認された．
次にPET/IA2にPBTを60wt%ブレンドした層の上もしく結晶化させることが重要となる．
Fig.15に熱処理後のラミネート鋼板の（010）面のピー

は下にPET/IA2のみの層を積層した2層の無延伸ポリエス

ク強度とレトルトブラッシング評点との関係を示す．PBT

テルフィルムを評価したが，PBT量60wt%の単層フィルムのブレンド量に関係無く，ポリエステルフィルムの（010）の評価結果（Fig.9）と比較してレトルトブラッシング耐面のピーク強度，即ちポリエステルフィルムの結晶化度と性は劣る結果となった．特にPET/IA2の層をスチール基材

レトルトブラッシング耐性には強い相関が確認され，（010）

側とした仕様で酷いレトルトブラッシングが確認された．

面のピーク強度が10〜15cps/μmの範囲にしきい値が存在

それぞれのフィルム断面を確認したところ，水の発泡痕はすると考えられる．

いずれもPET/IA2の層で発生しており，特にスチール基材
側をPET/IA2層とした場合で多くの発泡痕が確認された．

２
３．

この結果から，レトルトブラッシングに対してはスチール

多層フィルム構成の検討と考察

ここまでは単層のPBTブレンド無延伸ポリエステルフィ

基材側の層のポリエステル樹脂の結晶化度もしくは結晶化

ルムについて述べて来たが，実際の生産においてはラミ速度が重要であることが明らかであるが，フィルム表層側

ネート時の内外面フィルムのマッチングの問題や，胴材やであってもレトルトブラッシング耐性の低下は顕著であ

蓋材等，用途別の要求特性に応じて多層構成とする場合がり，フィルム設計の際には表層についても十分に樹脂構成

No.

6

7

8

9

type

BO-homo PET

NO-PET・PBT blend

NO-PET・PBT blend

NO-3 layer PET & PBT

thickness

12 μm

10 μm

10 μm

20 μm

layer

singledoubledoubletripleretortblushing
score

1.0

3.3

1.0

1.7

SEM
image

steel side
Fig.165μm

steel side

5μm

steel side

5μm

steel side

Result of retort blushing test of homo-PET and multi-layer films, and cross section of the films after retort test.
(BO：Biaxially oriented, NO：Non-oriented)

10

5μm

無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング発生挙動を検討する必要がある．

うことで無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッ

最後に芯層をPBTとし，表層および下層をPET/IA2としシング耐性の問題を解決することができると考えられる．

た3層構成の無延伸ポリエステルフィルムを評価したが，⑶本実験では簡易的にポリエステルフィルムの結晶化度を

この場合ではスチール基材側のPET/IA2の層に多数の発泡把握するために，X線回折強度パターンから得られる痕が確認された．この結果からもスチール基材側の層の重（010）面の強度ピークを指標に用いることを提案した．

要性は明らかであり，また芯層を結晶化速度の速いPBT単X線回折の測定条件に依存するが，本実験の条件では体の層として厚く設計してもレトルトブラッシングは抑制

フィルムの種類に関係無く，（010）面の強度ピークが10

できないことが分かった．

〜15cps/μmの範囲にレトルトブラッシングに対する結晶化度のしきい値が存在することが分かった．

４．結言⑷PBTブレンド層を含む多層構成の無延伸ポリエステル
フ ィ ル ム に つ い て， 結 晶 化 速 度 が 遅 いPETも し く は

無延伸ポリエステルフィルムのレトルトブラッシング耐PET/IA2などの樹脂層を積層する場合，その層で水が発性について，特にポリエステルフィルムの結晶化速度，お泡してしまい，レトルトブラッシングが発生する． 特よび目標とすべき結晶化度の影響について調査を行った結にスチール基材側の層に結晶化速度が遅い樹脂を用いる

果，下記の結論を得た．

と，それ以外の層の結晶化速度に関係無く，レトルトブ⑴無延伸ポリエステルフィルムは配向・結晶を有さないた

ラッシングは発生してしまう．また，フィルム表層側にめ，水蒸気が透過し易く，またフィルム強度が低いためついても結晶化速度が遅い樹脂を用いることはレトルト

水による内部発泡が発生し易い．この問題を解決するたブラッシング耐性を低下させる要因となるため，多層構

めには，レトルト処理の開始直後の極短時間，具体的に成とする場合には全ての層の結晶化速度を考慮して設計

はラミネート鋼板の表面に結露した水滴が再び蒸発するする必要がある．

までの間に十分な結晶化度を確保することが重要となる．この場合，使用するオートクレーブの昇温速度が速引くなるほど無延伸ポリエステルフィルムが結晶化する時

１）只木康文：Packpia，June（2004），30．

間が不足するため，レトルトブラッシングが発生し易く

２）南平幸彦，泉弦，久保耕司，村上洋二，小野正義：なる点に注意が必要である．

用

文

献

WO 95/15993．

⑵PBTを30wt%以上ブレンドした無延伸ポリエステルフィ

３）森田俊一，岩下寛之，田中厚夫，寺内文子：鉄と鋼，

ルムラミネート鋼板において，レトルト処理前に150℃

86（2000），171．

設定のオーブンで1分程度の熱処理を行えば，十分な結４）森田俊一，岩下寛之，田中厚夫：表面技術，52（2001），

晶化度を確保することができ，レトルトブラッシングは298．

発生し難くなる．製缶工程において短時間の熱処理を行

11

東洋鋼鈑

12

Vol.４０東洋鋼鈑Vol.４０

トルコ冷延鋼板工場におけるPL-TCM（酸洗・タンデム
冷間圧延直結ライン）の建設および立上げ
入江毅＊１・佐伯一寛＊２・吉井陽之輔＊３・橋田貴雄＊４
Construction and Startup of PL-TCM for Cold Rolled Steel Products in Turkey
Tsuyoshi IRIE, Kazuhiro SAEKI, Younosuke YOSHII, Takao HASHIDA

Synopsis：In 2012, Toyo Kohan Co., Ltd collaborated together with Tosyali Holdings, which is a steel
manufacturing company with electric furnaces in Turkey, in establishing a joint venture called
Tosyali-Toyo Steel CO. INC. (referred as to TAT).
TAT determined to locate its plant in Osmaniye Province, in the middle southern part of Turkey,
and planned to construct the integrated production plant to manufacture tinplate, galvanized steel,color coated steel and cold rolled steel products and the construction of the plant started in 2014.
Although the construction was behind schedule by several months, the commercial production
could be started at all lines in 2017 almost as planned. The commissioning of PL-TCM, which is thecontinuous pickling and cold rolling line with the latest technologies, was started in March 2017.
By the cooperation of many people concerned, the commercial production could be started from
April 2017.
The latest technologies were introduced into PL-TCM as well as many operational know-howsaccumulated in Kudamatsu plant. As a result, its production capacity could reach 1 million tons ayear.
In this paper, we report on the situation of construction and commissioning, introduction ofseveral equipment and production record of PL-TCM.
Keywords：PL-TCM ； Turkey ； joint ventures

へぶりき，溶融亜鉛めっき鋼板，カラー鋼板および冷延鋼

１．緒言

板の供給を開始している．Fig.1にオスマニエ工場の全景
写真を示す．オスマニエ工場は総敷地面積が約25万m²で，当社は2012年，
トルコ共和国の鋼管製造メーカー（電炉，

年間85万トンの鋼板類を生産することができ，トルコ国内

鋳造，熱延設備などから鋼管を製造するための一貫生産設はもとより，鋼板類の需要増加が今後も期待される中東や備を保有）であるトスヤルホールディングス㈱と合弁でト北アフリカへの輸出も可能な立地条件となっている．

スヤル・トーヨー社（以下TAT社と表記する）を設立し，

本プロジェクトにおいて，PL-TCMと呼ばれる酸洗・タ

トルコ共和国の中南部に位置するオスマニエ県に，冷延鋼

ンデム圧延直結ライン１，２）は，熱延鋼板（ホットコイル）板，ならびにぶりき，溶融亜鉛めっき鋼板およびカラー鋼

を塩酸により酸洗処理し，酸洗ライン出側に連結されたタ板といった表面処理鋼板の生産が可能な一貫生産工場の建

ンデム冷間圧延機において所定の厚みに連続して仕上げる設を決定した．2014年に工場の建設が開始され，各製造ラために建設され，オスマニエ工場の設備では最上流工程とインの立ち上げは当初の計画よりもやや遅れたものの，なっている．Fig.2にPL-TCMのTCM部の写真を示す．
PL-TCMは，当社の製造拠点である下松事業所の酸洗ラ

2017年にはすべての設備で営業生産を開始し，トルコ国内＊１ 下松事業所 生産技術部 材料圧延技術グループ 圧延技術チーム チームリーダー＊２ 下松事業所 冷延鋼板工場 調圧課 第２調圧係 係長＊3 下松事業所 生産技術部 材料圧延技術グループ 圧延技術チーム＊４ 下松事業所 生産技術部 材料圧延技術グループ グループリーダー

13

東洋鋼鈑

Vol.４０

RCL, SLGI, PPGI Product Yard

CGL

CCL

Coolant
Room

PickledCoil Yard

ARP

Hot
Coil
Yard

PL

TCM
CRC
Yard

Roll Shop
CAL

DCR

ETL

TAT Osmaniye plant.

ECL

BAF

Roll Shop

Fig.1

430m

CTL

IL
TP Product Yard

580m

Fig.3 Plant layout.
Pickled hot rolled steel
CGL

Galvanized steel

RCL, SLPL

Color coated steel

CCL

TCM

Cold rolled steel
ECL

BAF

DCR

ETL

CAL

IL

Tin plate

CTL

Fig.4 Product flow.

側に溶融亜鉛めっき製造を主体としたライン系列，南側はFig.2

ぶりき，冷延鋼板製造を主体としたライン系列が配置されFront view of TCM.

ている．これは25万m²という限られた工場建設スペース

インおよびタンデム圧延ライン３） で蓄積された生産技術の中で，PL-TCMから溶融亜鉛めっきおよびカラー鋼板用や操業ノウハウを取り入れながらも，それらとは異なる，

冷延済コイルを北側へ搬送し，ぶりき，冷延鋼板用冷延済

日本国内の設備メーカーが持つ最新鋭の設備および技術がコイルを南側へ搬送することにより，お互いの物流を干渉

多く適用されている．また，PL-TCMの建設から営業生産

しないようにするとともに，それぞれの製品倉庫まで一方開始までの期間である2014年9月から2017年4月にかけて，通行でコイルが流れていくように考慮されたレイアウトと当社の日本人スタッフ総勢18名，設備メーカーより派遣さなっている．

れたスーパーバイザーおよび，現地で採用されたエンジニ

またPL-TCMは，酸洗済コイルの製品化を冷延済コイル

ア，オペレーター，メンテナンススタッフなどの従業員がヤードで行うことによる置き場不足でラインが停止しない

協力しながら，建設完了後はほぼ垂直立ち上げで営業生産ようにするため，コイル置き場を酸洗済コイルと冷延済コを開始することができた．

イルとで別棟とし，酸洗工程（PL）の出側にテンションリー

本報では，PL-TCMの建設開始から試運転までの工事進ルが設置されているのが特徴である．PL-TCMの付帯設備

捗の経緯および，PL-TCMに導入された個別設備を紹介すとして，圧延機に冷却を兼ねた冷間圧延油を供給するためるとともに，稼働後の生産状況について述べる．

のクーラント室が冷延済コイルヤードを挟んで東側に位置
し，また，酸洗セクションで使用した廃塩酸を回収して再２．オスマニエ工場の概要

び 塩 酸 化 処 理 を す る た め の 設 備 で あ るARP（Acid
Regeneration Plant）が酸洗槽の北側に隣接する．また圧TAT社のオスマニエ工場は，前述のようにトルコ共和国

延ロールを供給するためのロールショップはPL-TCMの南

オスマニエ県の工業団地内に位置する．Fig.3に工場の各側，東西方向に併設されている．

製造工程のレイアウトおよびFig.4にプロダクトフローを

３．PL-TCMの主仕様示す．
工場は南北約430m，東西約580mの長方形の敷地を有しており，すべての製造ラインが東西方向に配置されている．

PL-TCMの主仕様をTable 1に示す．PL-TCMは厚み0.16

PL-TCMはオスマニエ工場のほぼ中央に位置し，工場の北〜2.0mmの冷延鋼板または1.6〜4.0mmの酸洗済ホット14

トルコ冷延鋼板工場におけるPL-TCM（酸洗・タンデム冷間圧延直結ライン）の建設および立上げ

コ イ ル を 板 幅700〜1,300mmの 範 囲 で 製 造 す る 工 程 と電機品には㈱日立製作所，レーザー溶接機は多田電機㈱，なっており，年間で100万トンの処理能力を有する．ここ

板厚計は㈱東芝など，一部の付帯設備を除き主として日本

ではPL-TCMと下松事業所の2CPL（酸洗ライン），
2TM（タメーカーの設備が導入されており，試運転後の営業生産開

ンデム圧延ライン）との主仕様の比較を行い，詳細設備内

始当初より高精度で安定した稼働を続けている．また下松容については次節以降で説明することとする．冷間圧延後事業所にはない，最新の設備技術も多く盛り込まれており，はFig.4に示すように，電清，焼鈍，調質圧延／ 2次冷延，

以下に各セクションにおける設備および技術，下松との比錫めっき，溶融亜鉛めっきおよび塗装工程により，各製品

較などを紹介する．Table 2に，下松の酸洗，タンデム圧

仕様に応じた材料特性，厚みおよび幅をもつ，表面処理鋼

延設備とPL-TCMの代表設備について相違を示す．

板製品へと仕立てられる．

４． 酸洗設備（PL）

PL-TCMは，機械品には日本の製鉄機械メーカーである
PTJ（Primetals Technologies Japan，以下PTJと称す），
Table 1

PL酸洗設備の概要図をFig.5に示す．酸洗設備は出側にMain specification of PL-TCM.
TAT

Item

単独のテンションリールを有しており，POモードとして酸洗済熱延鋼板の製品化が可能となっている．以下に，酸Kudamatsu Plant

PL-TCM

2CPL

2TM

Mechanical

PTJ

MHI

IHI, Hitachi

Electrical

Hitachi

TMEIC

TMEIC

Nominal capacity(t/Y)

1,000,000

960,000

960,000

Entry thickness(mm)

1.6 – 4.0

1.2 – 4.5

1.6－3.5

４．１

TCM Delivery thickness(mm)

0.16 – 2.0－

0.15－1.6

Strip width(mm)

700 – 1,300

508－1,270

508－1,270

Max. coil weight

(ton)

30/30

20/36

36/36
600

Entry speed

(mpm)

600

750

Pickling speed

(mpm)

180

230

－

Trimmer speed

(mpm)

300

350

－

TCM speed

(mpm)

1,440

－

2,137

洗設備における代表的な設備・機器について説明する．

４．１．１

トコイルヤードからコイルを直接搬入するため，ウォーキ
ングビーム式のコイルコンベアーがラインと直角に配置さ

Item

PL-TCM

2CPL, 2TM

WelderLBW

FBW(2CPL)/NMW(2TM)

PP, i-Box

Brick+rubber+steel, Deep bath

Acid

HCl

H2SO4

Trimmer

TurretSingleれている．クレーンでコンベアー上にコイルが置かれた後，
ホットコイルの結束バンド除去以外のコイルハンドリング
は自動シーケンスによって行われ，コイル先端のフィッ
シュテールは入側スキッドに設置された準備シャーにより，HMI（Human Machine interface）画面（以下，単に「HMI」という）で設定された枚数が自動的に切り落

Rolling mill

6Hi (UCM)#1, 2：6Hi (HCMW)

WR diameter

300-340mm#1, 2：385-425mmとされる．またホットコイルの受け入れ検査やラインの運#3-5：4Hi

転条件設定のために，コイル質量，外径，板幅も入側コン#3-5：525-595mm
Application

Recirculation

DirectRolling oil

Synthetic ester

Palm oil＋Additive

Mass ﬂow

Conventional

AGC

入側コイルコンベアー

PL-TCMの入側には，ラインの南側にある建屋外のホッTable 2 Difference of specification of equipment between
Kudamatsu and Osmaniye for PL and TCM.

Pickling tank

入側設備

ベアー上で自動的に測定される．

The rayout of PL-TCM
Specification
No. of tanks
3
Entry thickness
1.6～4.0
Delivery thickness 1.6～4.0
700～1,300
Strip width
Acid
HCl

ARP

Waste
acid tank

Regenerated
acid tank

Rinse
water

TensionLeveller#2BR
Processor
Leveller#3BR#1Pickling #2Pickling #3Pickling
Tank
Tank
Tank

Spray Rinse
Tank

Hot Air
Dryer#4BR

Laser Beam
Welder#1BR

Intermediate Looper

Banding
Inspection
SidemachineTrimmer Room
#5BR Electrostatic
Oiler
TR coil car
Scrap
Chopper
Delivery
Looper

POR
Entry Looper

PL-TR

Coil end preparation

Entry coil weigher
Centering Device
Entry Walking beam
Conveyor

Fig.5

#6BR

Layout of PL section.

15

東洋鋼鈑

４．
１．
２

ペイオフリール

Vol.４０Face bead undercut

ペイオフリールには1リール式のシングルマンドレルが採用されている．コイルカーによって事前に位置合わせがFace bead discontinuity

なされたコイルに駆動側から操作側へリール本体がシフトすることで，リールにコイルが装着される仕組みとなっている．コイル先端の巻きほどきと先端出しはペイオフリー

Face bead mismatch

ルの上部に設置されたコイルオープナーにより自動で行われ，熱延工程の巻取り時に発生した折れジワを矯正するた

Face bead over thickness

め，ペイオフリールから巻き戻される鋼板を押し曲げることができるプレッシャーロールが配置されている．ペイオ
フリールへのコイル装着，
先端巻きほどきは，
オペレーターFig.6 An example of welding monitoring system.

がマンドレルとコイル内径の位置を確認する以外は，全て自動で行われる．

また溶接の良否を診断するため，溶接部の形状プロフィ
ルやレーザー出力等を常時監視できる溶接診断装置も設置

４．
１．
３

アンコイラーレベラー

されている．Fig.6に，溶接診断画面の一例（Face bead

コイルの先尾端の巻きぐせ（板反り）を矯正するため，

mismatch：段違い溶接発生時の出力結果）を示す．

上３本，下３本のロールで構成されるアンコイラーレベ
ラーが設置されている．インターメッシュ量は，コイル仕

４．１．６

板幅計

様によりプロセスコンピューターで自動設定される．またホットコイルの板幅管理のため，溶接機出側に板幅計をアンコイラーレベラーは，効果は小さいもののデスケー設置した．板幅が管理範囲を外れた場合，オペレーターにラーとしての役割も果たすことからコイル全長にわたって異常を知らせることが可能となっている．またホットコイ

使用される．

ルの形状不良や蛇行等により鋼板がライン中心から大きくずれて鋼板端部が設備と接触し損傷を受ける可能性があ

４．
１．
４

入側シャー

る．そこで板幅計を用いてずれ量を検出し，ずれ量が許容

先行材の尾端，後行材の先端をカットする入側シャーに値を超えた場合に自動で入側設備停止を行う機能も設置さはアップカットシャーを採用した．シャーカット枚数はれている．

HMIで設定可能で，準備シャー，入側シャー共に，クロップバケットは天井クレーンにより搬出入される．また入側

４．１．７

シャー前にX線板厚計が設置されており，ホットコイルの入側ルーパー

酸洗入側には4ストランドで有効長566mの入側ルーパー

オフゲージを検出できる．

が地下に設置されている．ストリップをサポートするためのスイングロール駆動はガイドウェイ方式で，ループカー

４．
１．
５

レーザービーム溶接機

は1本のワイヤーが進行方向に2列並列で配置されている．

下松事業所2CPL，2TMではフラッシュバット式の溶接

また酸洗槽の停止を抑制する機能として，ルーパー長が機が用いられているのに対し，PL-TCMではレーザービー

ある長さよりも短くなると酸洗速度を自動減速する機能がム溶接機（LBW）を採用した．レーザー発振器は固体ディある．

スク方式で，従来のCO₂レーザー方式と比較してレーザー
波長が短く，
レーザーの水等への吸収も少ない．
また光ファ

４．２

イバーの導入でレーザー反射角の調整等も不要でメンテナ

４．２．１

酸洗設備
テンションレベラー

ンス性も良く，極低炭素鋼から高強度低合金鋼といった幅

メカニカルデスケーリングと形状修正を目的として，酸広い鋼種を扱えることに加え，圧延に耐えうる溶接強度が

タンク入側にそれぞれ1対の伸長ユニットとC反り矯正ユ得られている．溶接機は鋼板の先尾端の平行度を確保する

ニットで構成されたテンションレベラーが配置されていためにギロチンシャーが内蔵されており，溶接時のダウン

る．レベラーロールのWR径は80mmで，インターメッシュ

タイムは尾端停止および先後端処理時間を含め，最大150

量，伸び率は鋼板仕様に応じプロセスコンピューターから秒程度で，高強度鋼は溶接部を軟質化するため，誘導加熱設定される．インターメッシュ量は最大30mmで，伸び率方式のポストアニーラーが用いられる．
溶接機の直後には，は最大2.0%となっている．デスケーリング後の粉状スケー

溶接端部のはつりを行うノッチャー，溶接部のトラッキン

ルは水で洗い流される（ウェット方式）．含スケール排水グ用穴検出を行うためのパンチャーが設置されており，溶は駆動側にある排水ピットに一旦貯留された後，排水設備

接機と連動して自動運転がなされる．

へ送液され処理される．

16

トルコ冷延鋼板工場におけるPL-TCM（酸洗・タンデム冷間圧延直結ライン）の建設および立上げ

４．
２．
２

i-Box酸洗槽４）

４．２．３

リンス槽

酸洗槽には耐酸レンガやゴムライニングの劣化による酸リンス槽は酸洗槽と同様にポリプロピレン製で約17mあ

液漏れ補修に対し，将来大がかりな補修を必要としないこる1つの槽が内部で4つに仕切られた4槽構造となっておと（メンテナンスフリー）や建設工程期間の短縮化などをり，温水タンクから60℃の温水が最終槽の鋼板に噴射され目的として，ポリプロピレン製の酸洗槽が選定された．ま洗浄される．最終槽で鋼板のスプレー洗浄に使用された温た酸洗方式は箱型の浸漬方式で，デスケーリング効率向上

水は，板の進行方向と逆方向にオーバーフローしていき，やエネルギー削減効果に優れたi-Box酸洗槽が採用されて第１槽から酸性廃水として回収されるカスケード構造といる．酸洗槽内にはデスケーリング性の向上を果たす酸液なっている．オーバーフローの途中，各仕切り槽で鋼板への乱流状態を発生させるためにディバイダロールが配置さのノズル噴射による洗浄が行われ，第1から第3槽の各出れており，鋼板の下面を保持するのにグラナイトスキッド

口に1対，最終槽出口には3対のリンガーロールが設置さが使用されている．酸洗槽は長さ20mの槽が3つ連続してれ水切りが行われる．リンス槽で使用される酸性水は導電配置されており，全長60mとなっている．酸洗槽の入側は，率計で管理され，使用された酸性廃水は，一部はARPの回将来の生産量の増加に伴う酸洗速度向上のため，20mの槽

収酸濃度調整用として使用され，残りは排水処理設備へ送を追加できるスペースが確保されている．またライン停止

られる．リンス槽の出口には水切りで残った板端部付近のによる過酸洗を防止するため，3つの酸洗槽にそれぞれス

水分を吹き飛ばし除去するためのエアーノズルが設置されトレージタンクが設置されており，ライン停止時には設定ている．

時間後，自動的に酸洗槽からストレージタンクへ送液されて鋼板が酸液から取り出され，操業開始時はストレージタ

４．２．４

ドライヤー

ンクから酸洗槽へポンプ送液される仕組みとなっている．

リンス槽出側の鋼板は表面に水分が残存しており錆びやさらにライン停止中は，酸洗槽中の水分が蒸発し，塩酸濃すくなっているため，リンス槽直後にあるドライヤーによ

度が高くなっていくのを防止するため，各槽のトータル塩り乾燥される．蒸気との熱交換で暖められたエアーを鋼板

酸濃度が所定の濃度を維持するよう，自動的に水が補給さに吹き付けることで乾燥が行われる．使用された蒸気の凝れる仕組みもある．

集水はリンス水として利用される．

酸液は所定の濃度の塩酸が使用される．塩酸液はARPの回収酸タンクから3つある各酸洗槽に投入され，各槽毎に４．２．５

中央ルーパー

塩酸濃度が自動的に制御される．酸液は酸洗槽内で通常

酸洗槽出側には2ストランドで有効長212mの中央ルー

85℃へ加熱される．酸洗槽内には蒸気で酸液を加熱するた

パーが2階部分に設置されている．基本構造は入側ルー

めの熱交換器が槽の側端部に配置されており（間接加熱方

パーと同じである．

式），加熱に使用された蒸気は凝集水として回収されてリまた酸洗槽の停止を抑制する機能として，ルーパー長がンス水に使用される．酸洗槽内の塩酸はNo.3槽からNo.1

ある長さ以上に長くなると酸洗速度を自動減速する機能が槽へ鋼板の進行方向とは逆にオーバーフローしていき，廃ある．

酸としてNo.1ストレージタンクに貯留後，ARP設備の廃
酸タンクへ送液される．酸洗槽の塩酸は自動濃度制御がな

４．３

されるが，濃度計の校正を目的とし，1回／シフトの頻度

４．３．１

サイドトリマー設備
トリマーセクションで手動滴定による濃度測定も行われる．過酸洗を防止する

酸洗後の板幅を全長に渡り均一にするため，ターレット

ためのインヒビターはNo.2およびNo.3槽へ定量ポンプに式のサイドトリマーおよびスクラップチョッパーが設置さより送液される．送液量はHMIより設定可能である．本れている．ターレット式サイドトリマーは，駆動側および酸洗設備は，リンス槽における鋼板の黄変を除去するため作業側にそれぞれ2つの回転式トリマーを有しており，ナに，低速で逆走する機能も設置されており，ラインの操業

イフ摩耗等によるトリマー交換はターレットを旋回するこ開始時には必ず逆洗作業が行われる．逆洗による塩酸の入とで行うことができる．ターレット旋回によるナイフの交側持ち出し防止のための酸切ロールと水スプレーが，換時間は約2分で，酸洗部を停止させずに交換することがNo.1槽の入側に設置されている．酸洗槽の上部カバーは可能となっている．トリマーのクリアランスやラップ量はクレーンによる手動開閉式となっており，酸洗槽は水シー

下松2CPLの設定をベースとして，実際のトリム状況を見ル方式により完全に密閉されている．酸洗槽の出側にはスながら合わせこみを行った．

テアリング機能付きの酸切りリンガーロールが2対設置さスクラップチョッパーは，トリム屑を約180mmの長されており，リンス槽への酸液の持ち込みおよび鋼板の蛇行に切断する装置のことである．スクラップチョッパーを採を防止している．

用した理由は，ホットコイルのトリム比率が高く，ボーラー
装置ではトリム屑のハンドリングの頻度が高くなるためで

17

東洋鋼鈑

Vol.４０ある．またスクラップチョッパーは，チョッパー刃の組替るためのシステムである．排気処理能力は400m³/hとなっ

頻度を少なくするために，オシレート式となっている．

ており，酸洗槽，リンス槽とヒュームダクトを接続する部

トリムで発生したせん断ばりは，サイドトリマー出側に分にはウォーターシールが使用されている．

設置されたバーマッシャーによって押しつぶされる．バーマッシャーの出側には表面点検場が配置されており，鏡に４．５．３

より鋼板の表裏面を点検することが可能となっている．

パルピット

酸洗セクションには，入側，トリマー，出側の３ヶ所にパルピットが配置されている．各パルピットにはライン運

４．
３．
２

出側ルーパー

転のための操作盤およびHMIの他に，周辺設備を監視す

トリマーセクションの出側には2ストランドで有効長るためのITVモニタリングシステムが設置されている．

287mの出側ルーパーが地上部に設置されている．基本構
造は入側ルーパーと同じである．

４．５．４

操業条件設定テーブル

酸洗セクションの操業条件は，ホットコイル材質や鋼板
４．
４サイズなどを検索キーとして，プロセスコンピューター内

出側設備

４．
４．
１

塗油装置

の設定テーブルによって自動で設定される．ただし酸洗槽

酸洗済コイルの防錆を目的とし，テンションリールの前の塩酸濃度や温度など他の条件はオペレーターがHMIでに塗油装置が設置されている．塗油装置は静電装置付きブ

設定する仕組みとなっている．

レード式となっている．下松2CPLは同じく静電式であるが，ベルの回転で防錆油をミスト状とする所に違いがある．

４．５．５

塗油量は片面300〜2000mg/m²となっており，主として鉱ARP（Acid regeneration plant）

酸洗槽ではホットコイル表層スケールの塩酸への溶解に

物油系の防錆油が使用される．

伴い塩化鉄（主にFeCl₂）が生成される．生成された塩化鉄から再び塩酸を回収し酸洗用として利用するための

４．
４．
２

テンションリール

ARPが設置されている．ARPは7,500l/hの廃塩酸を処理す

酸洗済コイル製品化を目的とし，酸洗出側に1基のテンることができ，天然ガス燃焼による流動床（Fluidized

ションリールを設置した．リールを酸洗出側に設置した背bed）方式となっている．酸洗セクションとARPは回収酸

景は2章に述べたとおりである．リールはシングルマンドや廃酸を貯蔵するためのバッファータンクファームを介しレルでグリッパー方式となっている．またリールにはEPCて接続されており，酸洗セクションのHMIからARPの稼機能が設置されている．テンションリールの入側にある

働状態およびバッファータンクの貯蔵状態を監視すること

シャーでカットされ，巻き取られたコイルはテンションも可能となっている．

リールコイルカーにより駆動側にある出側スキッドに搬送

５． タンデム圧延機（TCM）

される．出側スキッドには結束機および秤量器が設置されており，スキッド上で結束および秤量された後に酸洗済コ
イルヤードへと搬出される．入側と同様に，出側のコイル

TCMタンデムミル設備の概要図をFig.7に示す．TCM

ハンドリングも基本的に自動シーケンス化されており，設備は，酸洗設備と連動してPL-TCMモードとして運転さシャーカット枚数はHMIで設定できる．

れる．ここではNo.7ブライドル装置以降の設備をTCM設備とし，以下，代表的な設備・機器について説明する．

４．
５

その他設備

４．
５．
１

ブライドル・ステアリング

５．１

入側設備

TCMの入側には以下の設備が設置されており，設備名

酸洗セクションには全部で6基のブライドルおよびステとそれぞれの役割を示す．

アリングが設置されており，表層には15㎜厚のウレタンラ
イニングが使用されている．トリマー前にあるNo.5ステ

No.7ブライドルはミル入側の張力を付与するための装アリングは3本ロールとなっており，No.4ステアリングと置で，酸洗セクションのブライドルと同じ構造となってい共にサイドトリマー部の幅位置制御精度向上に寄与している．No.7ステアリングはミル入側の鋼板をライン中心にる．CPCは電磁誘導式センサー方式となっている．

制御する装置で，高い制御精度を有する．ミル入側シャーは定期整備等でミル内の板を除去する際に用いられる．3

４．
５．
２

ロールブライドルはミル直近で鋼板の蛇行を機械的に抑制

ヒューム排気システムする装置である．

ヒューム排気装置は酸洗の駆動側，電気室とARPの間に設置されており，酸洗槽およびリンス槽の酸ヒュームを吸引，水で洗浄し，規定値以下の酸濃度として系外へ排気す18

トルコ冷延鋼板工場におけるPL-TCM（酸洗・タンデム冷間圧延直結ライン）の建設および立上げ
3 rollBridle#1std #2std#7BR#3std #4std

Carrousel
TR

#5std

Drum
shear
Shape
Belt
meter
Wrapper

Mill
Entry
Shear

Sleevecharger

Exit Walking beam
Conveyor

Banding
machineExit coil storageyard

Inspection
stationFig.7 Layout of TCM.

５．
２

有組替が可能で，組替時間は1スタンドあたり約5分となっTCMミル型式

TCMの主仕様をTable 3に示す．TCMは5スタンドの圧ている．バックアップロール組替は油圧スレッド方式であ延 機 で 構 成 さ れ て お り， 個 々 の ス タ ン ド に はUCM

る．

（Universal Crown control Mill）と呼ばれる6段式の圧延機が適用され，全スタンド同じ仕様となっている．ワーク

５．３

主機モーター

ロール径は圧延荷重低減による0.2mm未満の圧延容易化，圧延機駆動システムの仕様をTable 4に示す．#1〜3ス

ロール費の削減を目的として，300〜340mmの小径ワーク

タンドは減速ギア，#4スタンドは等速ギア，#5スタンドロール（WR）が選定されている．

は増速ギアとなっており，ACモーターで駆動され，駆動

各スタンド油圧圧下システムは高応答性，高保守性を有

方式はメカタイのシングル駆動である．

するHYROP-Fが採用されており，パスライン調整装置として6段の段付きタイプおよびウェッジタイプの2種類の

５．４

クーラント設備

ロッカープレートが使用されている．各スタンドの出側に

圧延潤滑方式はダイレクト方式とリサーキュレーションはコブルガードが設置されており，鋼板TOP面の水切り方式の2方式に大別されるが，本PL-TCMにおいては生産を行うが，#1〜#4スタンドでは水切りガード，最終スタ量やエネルギーコスト，圧延油の調達容易性の観点から，

ンドの#5スタンドではエアーによる水切りが行われる．

リサーキュレーション方式を採用している．

各スタンド間および入・出側には張力測定や水切り，パス

クーラントは，圧延油タンクから供給される圧延油と温ライン確保のため，Crめっきが施されたテンションメー

水タンクから供給される温水がクリーンタンクで混合さターロール，ダミングロールが配置されている他に，#1

れ，圧延条件に応じ所定の濃度および温度に調整される．

スタンドの入・出側および#5スタンドの入・出側にX-Ray

クリーンタンクは蒸気の間接加熱により50℃程度に保温さ

板厚計，#2〜#5スタンドの出側にレーザードップラー式

れている．リサーキュレーション用の圧延油は一般的に合板速計が自動板厚制御用として設置されている．#5スタ

成エステルが使用され，温水で希釈される．本クーラント

ンド出側には形状制御用として接触ロール式の形状計が設

システムは3つのクリーンタンクを有し，圧延される材料

置され，自動形状制御を行うことができる．自動板厚制御

仕様毎に5つの濃度モードを使い分けることができる．各および自動形状制御については5.5および5.6節で詳述す

モードの切替に必要な，配管内に残った圧延油の新油でのる．ロール組替装置はワークロールと中間ロールを同時に押し出しおよびリターンタンクの残油のクリーンタンクへ組替可能なロール台車が全スタンドに設置されており，板の戻しはすべて自動で行われ，モード切替は15分程度で完

Table 3 Mill specification.

Item#1-5 standStand

Table 4

Specification of main motor.

Type

Power

Base/Top(kW)

speed (rpm)Gear ratio

WR dia. / Barrel length(mm)300-340 / 1,430

IMR dia. / Barrel length(mm)440-490 / 1,485#1AC

3300×1500/1000

1 : 2.45

BUR dia. / Barrel length(mm)

1,150-1,300 / 1,430#2AC4400×1550/1200

1 : 1.97

Max. rolling force(kN)

22,000IMR shift stroke#3AC

4400×1550/1200

1 : 1.38

(mm)

355

WR bending force(kN/c)+255/-140#4AC

4400×1550/1200

1:1

IMR bending force(kN/c)

+545

#5

AC

4400×1550/1200

1.30 : 1TR

AC

1800×2

220/1122

1.442 : 1

19

東洋鋼鈑

了する．

Vol.４０下率配分は，圧延負荷が各スタンドで均一な配分となるよ

クーラントを長期に渡り循環使用するためには圧延油のう，圧延負荷配分方式が適用されている．

性能維持が必要不可欠である．性能維持のための設備とし具体的な設定計算の方法は以下のとおりである．材料のて，クリーンタンク内にスキミング装置，マグネットセパ

変形抵抗と摩擦係数の各モデル式に使用する係数を予め実レーターが設置されておりそれぞれ間欠運転され，使用さ圧延荷重と実張力から求め，プロセスコンピューターの設れたクーラントがクリーンタンクへ戻される前の配管にバ定テーブルに登録しておく．この係数を用いて実生産におキュマティックフィルター（ろ紙吸引式フィルター）が設ける予測圧延荷重が計算され，均一な圧延負荷配分となる

置されている．

圧下率を収束計算により求めて各スタンドのロール間隙とクーラントは潤滑用として各スタンドの入側から鋼板のロール周速比の設定が行われる．さらに，圧延荷重の予測

上下面に噴射され，ロール冷却用として#1から#4スタン

精度を上げるため，現在圧延しているコイルの圧延実績値

ドにおいては入/出側から，#5スタンドにおいては入側かを基に学習計算が行われ，計算結果は次材の圧延荷重の計

らロールに向けて噴射される．潤滑および冷却に使用され算に反映される．

たクーラントはミル直下のオイルパンを介して地下室にあるリターンタンク（クリーンタンクと同様に3タンクある）

５．８

TCM出側設備に回収され，フィルターでろ過された後，再びクリーンタ

TCMの出側には以下に示す設備が備えられている．ランクへ循環回収される．ミル内には堆積した圧延油や鉄片

イン内の設備は連続操業のため全て自動化されており，オおよびそれらの混合物であるスカムを洗い落とすための洗フラインの表面点検装置にも一部ではあるが自動機能が備

浄装置も備え付けられている．

えられている．

５．
５

５．８．１

自動板厚制御（AGC）

ドラムシャー

TCMの自動板厚制御には大きく分けてフィードフォ

走間でのシャーカットを可能とするため，出側にはドラ

ワードおよびフィードバック制御を使用した一般的なムシャーが設置されている．走間シャーカット速度は最大

AGC（コンベンショナル）と板速計を使用したマスフローで300mpmとなっている．

AGCの2モードがある．通常は板厚制御精度の高いマスフ
ロー AGCが使用されている．その他の板厚制御として，

５．８．２

カローゼルリール#1スタンドの油圧圧下位置を変更して板厚制御を行う

テンションリールは下松2TMと同じくカローゼル式とBISRA AGC，ロールギャップを一定に保つロール偏芯制

なっている．カローゼルリールに関する詳細説明は割愛す

御（REC）などがあり，スタンド間の張力を制御するためる．リールへ自動で巻付けるためのベルトラッパーが圧延の方法としてTLC（Tension Limit Control）が適用される．

機側のリールに設置されている．

これらの自動制御機能により高精度な板厚制御が行われる．板厚精度実績は7章で述べることとする．

５．８．３

スリーブ挿入装置

また，板速計は先進率を使用したWRの摩耗管理にも役

スリーブ挿入についても，スリーブの回収およびスリー

立っており，先進率を元に，オペレーターはワークロール

ブバケットの取り外し以外は自動で行われる．スリーブはの組替タイミングを判断することができる．

板厚が0.4mm未満の場合に使用され，板幅に応じて2種類の幅が使い分けられる．

５．
６

自動形状制御（ASC）

最終スタンド出側に接触式形状計を配置し，#5スタン

５．８．４

インスペクションリール

ドUCMの制御アクチュエーターを用いた自動形状制御を

コイルを巻きほどいて表面点検を行うためのインスペク

実施している．制御アクチュエーターには，WRベンダー

ションリールが設置されている．下面の点検場には巻きほ（インクリーズ／ディクリーズ），
IMRベンダー（インクリー

どく際の弛みを防止するためにコンベアーが設置されておズ），レベルおよびWRスポットクーラントが用いられる．

り，さらに外巻き不良部などを除去するためのアップカッ

形状制御精度の実績は7章で述べる．

トシャーも設置されている．表面点検コイルはHMIで事前に指定することができ，指定された点検コイルはコイル

５．
７カーのコイル受け取りからインスペクションリールとコイ

設定計算機能設定計算は，正確な圧延荷重予測に基づく板厚，形状おル内径の高さ合わせまで自動で行われる．表面点検員がコ

よび走間板厚変更の安定化を目的とし，ホットコイルの降イル内径高さを目視確認後，リールへの挿入がなされる．

伏応力などの材質情報やワークロール径などといった設備情報などの様々な情報を元に計算される．各スタンドの圧

20トルコ冷延鋼板工場におけるPL-TCM（酸洗・タンデム冷間圧延直結ライン）の建設および立上げ
Table 5 Construction schedule.
Calendar
2014
2015
Month
7
10
1
4
Construction,
election stage
Basic design

7

10

2016
1
4

7

Training
in Kudamatsu

2017
1
4

10
Training
at site

7
Plan
Act

Detail design
Manufacturing, Assembling, Test (PTJ)
Manufacturing, Assembling, Test (T&T)
Shipment
Excavation, Foundation, Building, Crane
Election

Commission-ing stage

No Load Test, Cold run
Hot run, Fine tuning
FAT(Unexecuted)

５．１０．２

Fig.8 Appearance of cold rolled coil at delivery walking beam
conveyor.

5．8．5

パルピット

TCMパルピットは2F構造でカローゼルリールのほぼ正面に設置されている．酸洗セクションと同じく，少人数作

出側コイルコンベアー

業で人の目が行き届きにくい地下室やクーラント室，圧延

出側コイルコンベアーはPL-TCM棟から冷延コイルヤー

機の駆動モーター側などをITVで監視できるようになってドの建屋間を横断しており，合計12コイルを置くことがでいる．

きるウォーキングビーム式となっている．ウォーキング

６．PL-TCMの建設および試運転

ビームは2段式で，TCM側の6コイル分を前詰め可能な構造となっている．
ウォーキングビーム上のスキッドで秤量，
結束およびコイル印字がなされ，冷延済コイルとして次工

６．１

建設スケジュール

PL-TCMの建設工程計画および，設備の据付工程以降に程へと送られる．Fig.8に，TCMで圧延されたコイル写真

おける推進・実行状況をTable 5に示す．2014年9月の契を示す．

約完了後，設備の基本設計，詳細設計および機器の製作が５．
９

予定通り開始された．

地下室設備

TCMの地下室には下記に示す設備が設置されている．

建設工事は，岩盤の硬さから掘削や整地が思うように進

下松2TMと構造や機能が大きく異なるのはクーラント設

まず，設備の据え付けまでに大幅な時間を費やしたことや，備のリターンタンクのみであるため，ここでは設備名称のロールショップ含む工場の全12ラインおよびユーティリ

みを記載する．

ティーなどの付帯設備工事をほぼ同時並行で進めなければ・ミル油圧システム（高圧，低圧），補助油圧システム（酸ならず，手直し工事やクレーン待ちなど，多くの工期遅れ要因もあったが，ポリプロピレン製酸洗槽の適用による酸洗出側設備も含む）

洗セクションの据え付け工期の短縮や設備メーカーとの工・クーラントシステム（バルブスタンド，リターンタンク

程の調整などにより，据え付けが完了した機器から無負荷など）試験を行うことで試運転から営業生産までの期間を短縮

・BURベアリング潤滑システム

し，最終的に3 ヶ月まで遅れを取り戻すことができた．建・地下室換気システム，防火スプリンクラーなど

設状況の写真をFig.9〜11に示す．設備の建設中，2015年
１０
５．

12月から2016年3月にかけ，現地で採用された総勢40名の

その他

５．
１０．
１

エンジニアおよびフォアマン（作業長クラス）を下松事業

ヒューム排気システム

ヒューム排気装置は，TCMの駆動側で冷延コイルヤー所に派遣し，各製造ライン別，生産管理や品質部門毎に2ド内に設置されている．圧延機の駆動側および出側リール

週間程度の事前教育を行い，試運転開始までの工事期間中

付近から吸引されたヒュームは地下のコンクリートダクト

は現地に派遣された下松の製造ラインの職長を中心に，技を通じ，エリミネーターへ送られる．エリミネーター内は術，設備スタッフおよび設備メーカーと共に実地設備の操ヒュームを補足するためのバスケット型のろ布が配置され業指導（コールドラン開始までは実設備の操作訓練はできており，捕捉されたヒュームは蒸気により洗い落とされる．

ないため，運転方案の説明，操作盤およびHMIと呼ばれヒュームが除去された空気は2台のヒュームファンによりる操作画面の操作の仕方，操業条件の説明や設備管理の方

建屋外へ排気される．

法を中心に指導）を行ったことにより，2017年4月には現

21

東洋鋼鈑

Vol.４０

画の遅れを取り戻すための処置である．以上のような工程計画の調整により，酸洗側の無負荷試験を2017年1月に完了することができ，TCM側設備の無負荷試験は2017年1月から3月中旬にかけて行われた．
６．２．２

コールドラン

PL-TCMのコールドランは，酸洗槽に温水を張った状態
で，他工場で事前に酸洗されたコイルを用いて行う総合運転試験である．酸洗セクションは2017年1月に無負荷試験
Fig.9が完了したため，1月中に酸洗設備のコールドランを行い，PL entry section.

1月末には塩酸を使用した酸洗済鋼板を製造するためのホットランを行った．これにより2月下旬から酸洗単独
モードの運転が可能となった．
その後，TCM側設備の無負荷試験も完了し，PL-TCM
全体としてのコールドランを2017年3月に開始することができ，PL-TCMの全体モードの操業が可能となった．
６．２．３

ホットラン

酸洗槽に塩酸を使用したPL-TCMのホットランを2017年
3月下旬に開始した．開始当初は設備の調整不良等による
Fig.10

ライン停止を懸念してコールドラン用酸洗済コイルを使用

Pickling tank.

しホットランを行ったが，2月にホットコイルの酸洗単独
モード運転を経験していたことから，酸洗済コイルを使用した圧延試験の直後に，黒皮付きホットコイルを用いた
ホットランも開始することができた．
またホットランでは製造条件の微調整および現地オペ
レーターの操業スキルの向上を行いながら，下工程の試運転で使用するための冷延コイルの製造を進めた．
酸洗および冷延におけるファーストコイルはそれぞれ2017年2月13日および3月20日となっている．

Fig.11

６．３

Mill housing.

営業運転

2017年3月下旬より，下工程の試運転で使用される冷延地オペレーター単独で営業生産を開始することができた．

済コイルの製造を，製造条件の微調整を行いながら進めた．

次節では主に設備据え付け後の無負荷試験，
コールドラン，

その結果，2017年4月中に営業生産を開始することができホットランについて個別に説明する．

た．ホットランから営業生産開始当初にかけて，自動設定機能の調整不足やオペレーターのスキル不足により切断が６．
２多発したものの，タンデム圧延機を中心に操業条件の調整，

試運転

６．
２．
１

無負荷試験

オペレーターのスキルアップが進むにつれ切断事故も徐々PL-TCM設備における単独機器の無負荷試験は，2016年に低下させることができた．

10月より開始された．Table 5に示すように，設備の据付

７．生産および品質状況

工事と無負荷試験の期間が数ヶ月間重複しているが，これは酸洗セクションの設備は先行して据え付け工事が完了していたため，酸洗出側設備，TCM側設備の据え付け工事

前章までに示したように，2017年1月から3月にかけてと並行して酸洗セクションの無負荷試験を酸洗セクション行われた試運転の直後より，下工程の試運転用コイル生産の入側から開始したことによるものである．当初の計画でおよび営業生産を開始し，ほぼ垂直的にPL-TCMを立ち上はPL-TCM全体の据付工事完了後にコールドランおよびげることができた．6月以降は下工程の立上進捗状況によホットランを続けて行う試験計画であったが，少しでも計るものの，当初計画量の70%以上の通板量を達成し，立ち22

トルコ冷延鋼板工場におけるPL-TCM（酸洗・タンデム冷間圧延直結ライン）の建設および立上げ
TAT/PL-TCM

８．結言
当社とTosyali Holdingsの合弁によって設立されたTAT

板厚偏差,(μm)μm
Deviation

8.0

社において，冷延鋼板，ならびにぶりき，溶融亜鉛めっき

Kudamatsu/2TM

6.0
4.0
2.0
0.0

およびカラー鋼板といった表面処理鋼板まで生産可能な一

-2.0
-4.0
-6.0
-8.0
0

1000

2000

3000

4000

5000

Fig.126000

7000

圧延長, mLength
(m)

8000

9000

10000

11000

12000

13000

貫生産工場の建設プロジェクトが2014年から進められ，

14000

2017年8月に全ラインの営業生産を開始することができた．

Thickness accuracy.

PL-TCMについては設備納入メーカーであるPTJ，㈱日5040

TAT/PL-TCM

立製作所の協力を得て，2017年4月の営業生産を開始し，

Kudamatsu/2TM30

数ヶ月後には当初計画量の70%以上の通板を行うことがで2010きた．本報ではPL-TCMの主要設備および技術の説明，建0設開始から営業生産に至るまでの過程について述べたが，

-10
-20

設 備 お よ び 技 術 に 関 し て， マ ザ ー 工 場 で あ る 下 松 の

-30
-40
-50
1

Fig.13

4

2CPL，2TM設備との違いを中心に説明を加えた．今後も7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40

PL-TCMの品質および生産性向上活動を継続するとともShape accuracy.

に，下松事業所においてもマザー工場としての設備の再構上がりから6 ヶ月後の10月にはフル操業に近い生産量を達築を進める必要がある．

成することができた．しかし，生産性や品質上の課題は多く残されている．現在も生産性および品質向上に向けた取

最後にPL-TCMの建設，早期立上げから安定稼働に至るり組みが続けられている．

までの期間において，下松事業所冷延鋼板工場の皆様，生生産性向上と並行し，PL-TCMの品質パラメーターであ産技術部の皆様には下松事業所での操業指導訓練ならびにる板厚精度，板形状精度についても評価を行ったので以下

現地操業調整などで大変お世話になり，早期のライン立ちに示す．

上げを果たすことができました．また本設備の建設および操業にあたり多大なご尽力をいただいた㈱プライメタル

７．
１

ズ・テクノロジーズ・ジャパン，㈱日立製作所をはじめ，板厚精度

仕上げ板厚0.17mmにおける全長の板厚チャートを

関係者各位に，この場を借りて心より感謝申し上げます．

Fig.12に示す．比較として，下松2TMのチャートも示している．メーカーの保証範囲である±1.0%以内はもちろ引んのこと，コイル全長に渡り±0.5%以内に板厚制御可能

用

文

献

１）小松富夫，菅沼七三雄，江藤孝治，内藤粛，土井克彦，であることが分かる．しかし，コイル先端部はホットコイ

広畑和宏：川崎製鉄技報，18（1986），243．

ル特性のばらつきによってオフゲージが発生することがあ２）吉本健一，中島正明，原口一成：日立評論，70（1988），

るため，ホットコイル長手方向の特性の安定化も必要であ

631．

る．

３）西村邦雄，古賀守，福山敏，井原信之，奥村英典，野
村政功：東洋鋼鈑，31（1998），15．

７．
２４）辻孝誠，中司龍輔，末盛秀昭，丹原正雄，水田桂司，

形状精度

板形状出力をFig.13に示す．メーカー保証範囲である

松田直彦：三菱重工技報，53-4（2016），51．

10I-unit以内となっていることが分かる．

23

東洋鋼鈑

24

Vol.４０東洋鋼鈑Vol.４０

Mo₂NiB₂硼化物系サーメットの溶射皮膜特性に及ぼす
粉末熱処理温度およびフュージング条件の影響
平田浩郎＊１・矢永裕記＊２・劉華南＊３・田代博文＊４・稲沢弘志＊５
Influence of Powder Heat-Treatment Temperature and Fusing Treatment Condition on the
Thermal Spray Coating Properties of Mo₂NiB₂ Base Cermets
Koro HIRATA, Hiroki YANAGA, Huanan LIU, Hirofumi TASHIRO, Hiroshi INAZAWA

Synopsis：Mo₂FeB₂ and Mo₂NiB₂ boride base cermets, which consist of the boride phase and Fe or Ni basebinder phase, have had good mechanical properties, excellent corrosion and wear resistance andhave been applied to plastic injection molding machine parts like cylinders and screws. At present,
however, those product sizes are limited by their low machinability. Therefore, we have developed
a new thermal spray coating method for these cermets, which makes possible to form the cermet
layer easily on large-size and complicated-shaped substrates.
In this paper, in order to investigate the suitable conditions of granulated powder heat treatment
and fusing treatment of thermal spray material, 3 levels of cermet powders, which were heattreated at 1120 ℃ , 1140 ℃ and 1160 ℃ , respectively, were prepared as the specimens for spraycoating, and their hardnesses and microstructures were studied. The chemical composition ofcermet powder was Ni-6%B-53%Mo-6%Fe-8%Cr-2%V-2%Si(wt%), and the powder was manufacturedby the granulation-sintering method.
The microstructure of thermal spray coating layer became dense with increasing heat treatment
temperature of granulated powders, it was considered that this phenomenon was influenced bydenseness of thermal spray powders. In fusing process, the hardness increased with rising thefusing temperature and showed the highest values of about 1350 HV at 1210 ℃ or 1220 ℃ , andthen decreased with rising the temperature. It was assumed that the densification of microstructure
and a grain coarsening of boride and carbide resulted in this behavior. All microstructures ofthermal spray coating layers using 3 level specimens consisted of tetragonal Mo₂NiB₂ type boride
and Ni base alloy, although small amount of silicon oxide and carbide were observed.
Keywords：Mo₂NiB₂ boride base cermets ； thermal spray ； HVOF ； Self-fluxing alloy spraying
これまでその用途は小型の機械部品に限定されてきた．そ１．緒言

こで，さらなる用途拡大および新規展開を目的に，材料の表面コーティング技術である溶射技術に着目し，硼化物系

Mo₂MB₂（M：metal）系サーメットは，FeまたはNiを

サーメットへの適用検討を開始した．

主成分とする結合相中に，三元系硼化物（Mo₂FeB₂また溶射技術は，Fig.1に示すように，粉末や棒状の固体にはMo₂NiB₂）が分散した，高硬さで，優れた耐摩耗性お熱を与え，溶融または半溶融の微粒子を基材表面に高速度よび耐食性を有する耐食耐摩耗材料であり，樹脂成形機部（数十〜数百m/sec）で衝突させ，扁平微粒子の積層によ．しかしり皮膜を形成し，材料表面の改質を行う技術である．めっながら，硬質なサーメット層を後加工するため加工負荷がき，物理蒸着法（PVD），化学蒸着法（CVD）といった表

大きい上に，取り代も多く，生産性に課題を有しており，面処理技術の中でも，溶射は大物や複雑形状品への適用が材をはじめとした各種用途へ適用されてきた

１，２）＊１ 鋼鈑工業株式会社 硬質材料工場 製造部 焼結課＊２ 技術研究所 研究部 薄板材料グループ 先端技術チーム 副主事＊３ 技術研究所 研究部 成形材料グループ 成形技術チーム 副主事＊４ 技術研究所 調査企画室 主事＊5 技術研究所 研究部 成形材料グループ 成形技術チーム チームリーダー

25

東洋鋼鈑

Vol.４０可能で，材料の自由度が高く，成膜速度も速い上，厚膜化

1000HVであるため５），今回の開発ターゲットは，1200HVも可能と，多くの特長を有する技術である３）．近年，半溶以上の硬さを有する皮膜を開発目標とした．

融の粒子を高速で吹き付ける速度重視型の溶射プロセスでFig.3に，溶射材の製造フローを示す．一般的に，溶製ある “高速フレーム溶射（HVOF; High Velocity Oxygen

材や焼結材と比べて溶射皮膜は多孔質で，粒子間結合度がFuel）” が開発され，WC-Coを始めとするサーメット材料

低く，基材との密着力や耐摩耗性，耐食性等が十分でない

４）の皮膜品質が大幅に向上し，工業化が急速に進んでいる ．

ことが知られている．この解決策として，溶射皮膜を再溶

硼化物系サーメット材である本材料についても，高速フ

融処理（フュージング処理）することによって，組織が緻

レーム溶射の適用を試みてきた．焼結材料に近い硬さ，耐密で基材との密着力に優れる合金皮膜が得られる．自溶性

摩耗性，耐食性を有する溶射材が開発できたものの，実機溶射材では，フュージング処理温度は1000〜1200℃と高く，適用試験中に皮膜剥離が発生するなど，皮膜密着力を起因

皮膜の緻密化にともなう体積収縮や基材の組織変化によっとした課題を解決できず，実用化に至っていない．そのたて発生する熱ひずみ，応力等は製品性能に大きな影響を及め，溶射後に皮膜と基材との熱拡散処理を行って基材密着ぼすことが知られている６）．そのため，フュージング処理

力を確保する，自溶性合金溶射の考え方を取り入れ，硼化時の加熱・冷却などの熱履歴は重要な制御パラメーターで物系サーメットの自溶性溶射材の開発に着手した．Fig.2ある．また，これまでの開発にて，溶射粉末の組成，製造に示すように，一般的な自溶性溶射材の皮膜硬さは600〜

方法および形態が皮膜特性に及ぼす影響を十分に把握しておくことが皮膜品質を管理する上で重要であることが分

Coating layer

Thermal spray materials(Powders, Wire)

かっている７）．
そこで本報では，硼化物系サーメット自溶性溶射材において皮膜特性に及ぼす粉末熱処理温度およびフュージング
処理温度の影響について検討した．

Energy supply(Gas, Kerosene, Electricity)
Fig.1

Heating andaccelerationof powders

２．１

Schematic diagram of  thermal spray.

Mo₂NiB₂系サーメット材において，造粒粉を各温度にTarget1200

膜特性に及ぼす粉末熱処理温度およびフュージング温度の影響を調査した．
供 試 粉 末 と し て，Ni-6wt%B-53wt%Mo-6wt%Fe-

1100
1000
900

Mo2NiB2base cermets

800
700
600

実験内容

て熱処理した溶射粉末を用いて溶射皮膜を形成し，溶射皮

1300

Hardness (HV)

２．実験方法Substrate

8wt%Cr-2wt%V-2wt%Siの組成になるように各種硼化物粉や金属粉を配合した粉末を，振動ボールミルにて溶媒にアセトンを用いた22時間の湿式混合粉砕を行った．その後，

Self-fluxing
alloy thermal
spray material

スプレードライヤーにより造粒し，1120，1140，1160℃の各温度にて1時間の真空熱処理を実施した後，超音波振動
篩い機を用いて分級を行い，粒度20〜100μmの溶射粉末

Non-fusingを得た．上記の3水準の溶射粉末を用いて，高速フレーム

Fusing

溶射（HVOF，JP-5000）にて，灯油流量：6gph，酸素流量：

Fusing treatment of sprayedcoating layer and substrate
Fig.2

1850scfh，溶射距離：380mmの条件で溶射施工を行い，各種試験片を作製した．なお，Table 1に示すように，

Target of development.

Thermal Spraypowder

Thermal spray

FinishingSelf-fluxing alloy thermal spray material
Fusing treatment

Substrate
preparation

Densification,
Fig.3

Manufacturing flow of the thermal spray material.

26

Finishing

Mo₂NiB₂硼化物系サーメットの溶射皮膜特性に及ぼす粉末熱処理温度およびフュージング条件の影響
Table 15mm×1mmに加工して用いた．

Thermal spray powders and  specimens.

Specimen

Powder heat
treatment
temperature (℃)

Thermalspray
powderSpecimen A

1120

A

Specimen B

1140

B

Specimen C

1160

C

２．２．４

硬さ測定

溶射皮膜硬さは，ビッカース硬さ計（明石製作所製
MVK-G2）を用いて溶射材断面の皮膜硬さを荷重：2Nの条件にて，1つの試料につき10点測定を行った．なお，試験片はフュージング処理後の試料を切断し，□20mm×10mm×5mmの形状に機械加工した後，断面を鏡面研磨加工して作製した．

1120，1140，1160℃の各温度にて熱処理した溶射粉末をそれぞれ溶射粉末A，B，Cとし，それらの粉末を用い２．２．５て作製した溶射材をそれぞれ溶射材A，B，Cと記載する．

組織観察および元素分析

溶射粉末および皮膜の組織観察は，光学顕微鏡（HIROX
製KH-8700），走査電子顕微鏡（JEOL 製JUMP-9500Fに付

２．
２

帯，またはKEYENCE製VE-8800）を用いて行った．また，

評価方法

２．
２．
１

溶射粉末の顆粒強度測定

オージェ電子分光装置（JEOL 製，JUMP-9500F）により，溶射粉末の顆粒強度は，微小圧縮試験機（島津製作所製

分析点における元素分析を行った．試料は硬さ測定に使用

MCT-510）を用いて，粒子径60μmの粉末を測定した．1

したものと同じ試験片を用いた．

つの試料につき5点測定を行って平均値を算出した．
２．２．６
２．
２．
２

溶射時の付着効率の評価

X線回折

X線回折測定装置（Rigaku 製SmartLab，ターゲット：

溶射時の付着効率は，基材のみの質量，溶射後の溶射材Cu）を用いて，管電圧：40kV，管電流：200mAの条件に質量（基材＋溶射層）および使用した粉末質量を測定し，てθ／ 2θ測定を行い，溶射皮膜の形成相の同定を行った．

次式を用いて付着効率を算出した．

試料は，フュージング処理後の試料を切断し，□10mm×

付着効率（%）＝（溶射材質量－基材質量）×100 ／使用

10mm×5mmの形状に機械加工した後，皮膜表面を#2000

した粉末質量のエメリー紙を用いて研磨加工した．

２．２．
３

３．実験結果

溶射皮膜の熱膨張・収縮挙動の調査

TMA装置（Rigaku 製，Thermo plus TMA8310）を用いた圧縮荷重法により，室温から1250℃まで（昇温速度：３．１

溶射粉末の特性および組織調査

10℃ /min.）の温度範囲にて溶射皮膜の熱膨張・収縮測定

Fig.4に，各溶射粉末の顆粒強度測定結果，SEMおよびを 行 っ た． 試 料 は， □20mm×100mm×1mmのSS400基

光学顕微鏡写真を示す．粉末の熱処理温度の上昇とともに，材に溶射施工した後，皮膜のみを切り出し，□5mm×

溶射粉末の顆粒強度は高くなることが確認された．また，Powder heat treatment
temperature (℃)

1120

1140

1160

Granule strength
(MPa)

27

60

100

Surface:
SEM images
Cross-section:
optical micrographs

20 μm
cross-section

cross-section

cross-section

20 μm

20 μm
Fig.4

Granule strength, SEM images and optical micrographs of thermal spray powders.

27

東洋鋼鈑

溶射粉末の外観および断面観察から，熱処理温度の上昇とともに緻密になっていることが分かった．

6
5

２
３．

射材A，B，Cの順で付着効率は低くなり，溶射材Cが最も3

溶射時に付着し難いことが分かった．

2

３．３

1

Expansion
Length (%)
Shrinkage

溶射皮膜のTMA測定

Fig.6に，溶射皮膜のTMA測定を行った結果を示す．いずれの試料も，室温から950℃付近まで単調に膨張した後，0ABSpecimen

急激に収縮し，1200℃付近にて収縮が完了する挙動を示しCた．皮膜収縮完了時の収縮率は，溶射材A，B，Cそれぞれ3.7%，2.4%，1.8%で，粉末熱処理温度が高くなるとと

Deposition efficiency of thermal spray of specimen A, B
and C.

もに，皮膜の収縮率は小さくなる傾向が認められた．

1800

2

1600

1
0
-1
Specimen A
1120℃
Specimen B
1140℃

-2
-3
-4

溶射時の付着効率

Fig.5に，溶射時の付着効率を調査した結果を示す．溶4

Hardness (HV)

Deposition efficiency (%)

7

Fig.5

Vol.４０

1400
1200
1000

500

1000

400
1180

1500

Dimensional change of sprayed coating layer of
specimen A, B and C.

Specimen

Before fusing
treatment

1200

1220

1240

Fusing treatment temperature (℃)

Temperature (℃)
Fig.6

Speciman A
Speciman B
Speciman C

600

Specimen C
1160℃
0

800

Fig.7

Relation between hardness of sprayed coating layer
and fusing treatment temperatures.

Fusing treatment temperature (℃)
1190

1200

1210

1220

1230
Coating

A

Substrate

BC
200 μmFig.8

Cross-section optical micrographs of   specimen A, B and C before fusing
treatment and with fusing treatment at various temperatures.

28

Mo₂NiB₂硼化物系サーメットの溶射皮膜特性に及ぼす粉末熱処理温度およびフュージング条件の影響

３．
４に僅かに気孔率が小さくなることが分かった．

溶射皮膜の硬さ測定

Fig.7に，溶射皮膜の硬さ測定結果を示す．なお，図中

Fig.10に，高い皮膜硬さが得られたフュージング温度：のエラーバーは標準偏差を示す．すべての試料において，1210℃での各溶射材の組織写真および各分析点のオージェ

フュージング処理の温度上昇とともに皮膜硬さが高くな

分析結果を示す．溶射材Aの粒子（Point1）からは，B，り，1210℃〜1220℃にて最大値を示した後，1230℃では硬Mo，CrおよびNiの元素が検出され，硼化物であることがさ が 低 下 す る 傾 向 を 示 し た． い ず れ の 試 料 も 目 標 の1200HV以上の皮膜硬さが得られた．また，溶射材Aが最20も標準偏差が大きくバラツキが大きいことが分かった．溶
射材BおよびCはほぼ同程度であった．
組織観察および各相のオージェ分析

Fig.8に，各溶射材断面の光学顕微鏡写真を示す．溶射後（フュージング処理前）では，溶射材Aは組織中に空孔（黒色部分）が多数認められ，粗密な組織を呈しており，粉末5められた．次に，フュージング処理後の組織は，溶射後の組織と比較すると緻密な組織を呈しており，粉末熱処理温

0

度が高いほど組織が緻密化する傾向を示した．また，写真からは分かり難いが，溶射皮膜と基材の界面には拡散層が存在していることが確認された．次に，光学顕微鏡写真を基に画像解析から気孔率を求めた結果をFig.9に示す．

SEM

Specimen B

Specimen C
Point 9Point 5

Point 7

Point 6

Point 4

Point 2

1190
1210
1230
Fusing treatment
temperature (℃)

Porosity of specimen A, B and C before fusing
treatment and with fusing treatment at 1190, 1210 and
1230℃ .

気孔率はほぼ一定で，溶射材BおよびCは温度上昇ととも

Point 1

Beforefusingtreatment

Fig.9

1190℃〜1230℃のフュージング温度範囲では，溶射材AのSpecimen A

Spesiman C

10

熱処理温度の上昇とともに溶射皮膜は緻密になる傾向が認

Point 3

Spesiman B

15
Porosity (%)

Point 10
Point 12

Point 11
Point 8

Cr
Si

Mo

Ni
Point 2
Fe

O
C

Cr

Ni
Point 3Cr

B
Mo

dN/dE (arb.unit)

dN/dE (arb.unit)

AES

Cr

Cr
Si

Ni
Point 6FeO

Ni
Point 7

Cr

B
Mo

Cr
Si

Ni
Point 10FeO

Point 8

Point 4
Ni

Mo
1000

Point 9Point 5

Point 1B
Mo

4µm

dN/dE (arb.unit)

３．
５

Spesiman A

C

Cr

Ni

Mo

C

Cr

0

500
Energy (eV)Fig.10

SEM images and Auger spectra at twelve analysis points of specimen A, B
and C with fusing treatment at 1210℃ .

0500
Energy (eV)

29

1000

0

500
Energy (eV)Ni
Point 11
Point 12
Ni
1000

東洋鋼鈑

Vol.４０

確認された．また，結合相（Point2）はFeおよびCrを固相の主要元素について，オージェ分析から算出した化学成

溶したNi基の合金であることが分かった．組織中に認め分を示す．なお，標準物質を用いた定量化ではないため，られる黒色部分（Point3）では，SiおよびOが検出される数値の絶対値というよりは，材料間での相対比較を主目的

ことからSi酸化物，Point4の部分ではC，NiおよびMoがに化学組成の算出を行った．硼化物，結合相および炭化物

検出され，Ni，Moを含む複合炭化物と考えられる．次に，いずれの相も材料間による顕著な差異は認められなかった．

溶射材BおよびCついても同様に元素分析を行ったところ，

次に，溶射材Cについてフュージング温度の違いによるいずれの試料についても同じ元素が検出された．

組織調査を行った結果をFig.12に示す．いずれのフュージ
ング温度においても，組織を構成する相は硼化物，結合相，Fig.11に，各溶射材の硼化物，結合相および炭化物の各

70
60

Mo

50
40

B

30

Cr
Fe
Ni

20
10
0

A

B
Specimen

C

70

CarbideComponent concentration (at.%)BinderComponent concentration (at.%)Component concentration (at.%)Boride

Ni

60
50
40

Fe

30
20

Cr

10
0

A

B
Specimen

C

70
60
50

Mo

40

C

30
20

Ni
Cr

10
0

A

B
SpecimenC

Chemical compositions estimated from Auger spectrum analyses of specimen A, B and C
with fusing treatment at 1210℃ .

Fig.111190℃
Point 13

1210℃

1230℃
Point 17

Point 9Point 14

Point 19

Point 15

SEM

Point 18

Point 10

Point 16

Point 12

Point 11

4µm

Point 20

Point 9

Cr
Si

Mo
0
Fig.12

Ni
Point 14
Fe

O
C

Cr

500
Energy (eV)Ni
Point 15Cr

B
Mo

dN/dE (arb.unit)

dN/dE (arb.unit)

AES

Cr

B
Mo

Cr
Si

Mo
1000

0

Fe

O

Point 16
Ni

Ni
Point 10

C

Cr

500
Energy (eV)Ni
Point 11

Point 17Cr

B
Mo

dN/dE (arb.unit)

Point 13

Cr

Si

Mo
1000

0

Fe

O

Point 12Ni

Ni
Point 18

C

Cr

Ni
Point 19
Point 20Ni

500
Energy (eV)SEM images and Auger spectra at twelve analysis points of specimen C with fusing
treatment at 1190, 1210 and 1230℃ .

30

1000

Mo₂NiB₂硼化物系サーメットの溶射皮膜特性に及ぼす粉末熱処理温度およびフュージング条件の影響

Si酸化物および炭化物の4つの相であり，温度の違いによっ硼化物粒子に着目すると，Fig.12より，フュージング温て検出される元素に差異は認められなかった．Fig.11と同度の上昇とともに硼化物の粒子が大きくなっていることが様にオージェスペクトルから化学組成の定量化を行ったと分かる．また，基材からのFeの拡散による結合相量の変ころ，Fig.13に示すように，いずれの試料も硼化物および化を確認するため，結合相の面積率を画像解析にて求めた炭化物はほぼ同じ成分濃度である一方，結合相はフュージ

ところ，1190℃：24%，1210℃：26%，1230℃：26%で大ング温度の上昇に伴いFeの割合が増加し，Ni量が少なくきな差異は認められなかった．

なっていることが分かった．これは，フュージング処理によって基材からのFeが拡散したためと考えられる．

Mo

50
40

B

30

Cr
Fe
Ni

20
10
0

1190 1210 1230
Fusing temperature (℃)

70

Ni

60
50
40

Fe

30
20
10
0

Cr
1190 1210 1230
Fusing temperature (℃)●Tetragonal – Mo2NiB2▲Ni base alloy◇Carbide

25000

50

Mo

40

C

30
20
10
0

Ni
Cr
1190 1210 1230
Fusing temperature (℃)

20000

15000

Specimen B

10000

60

●Tetragonal – Mo2NiB2▲Ni base alloy◇Carbide

25000

Specimen C

20000

70

Chemical compositions estimated from Auger spectrum analyses of specimen C withfusing treatment at 1190, 1210 and 1230℃ .

Intensity (arb.unit)

60

CarbideComponent concentration (at.%)70

Fig.13

Intensity (arb.unit)

BinderComponent concentration (at.%)Component concentration (at.%)Boride

5000

1230℃

15000

1210℃

10000

5000
1190℃

Specimen A
0

20

40
60
2θ (degree)

0

80

40
60
2θ (degree)(b) specimen C(a) fusing treatment at 1210℃
Fig.1420

X-ray diffraction patterns of (a) specimen A, B and C with fusing treatment at 1210℃ and(b) specimen C with fusing treatment at 1190, 1210 and 1230℃ .

31

80

東洋鋼鈑

３．
６

Vol.４０

X線回折測定Specimen A

Sprayed coating only

Sprayed coating : Porous

Sprayed coating : Dense

Fig.14に，各溶射材のX線回折測定結果を示す．測定はオージェ分析に用いた溶射材と同じ試料を用いて行った．
全ての溶射材において，正方晶のMo₂NiB₂型硼化物，Ni
基合金が認められ，僅かにMo₃Ni₃C型と考えられる炭化物の回折パターンが確認された．炭化物はSEM観察およ

Substrate

びAES分析で確認されたものに一致し，Si酸化物については結晶性が低いためX線回折では検出されなかったと考えられる．粉末熱処理温度およびフュージング温度の違いに

500 μm500 μmCross-section optical micrographs of  specimen A andsprayed coating only after fusing treatment at 1210℃ .

よる顕著な差異は認められなかった．

Fig.15

４．考察

界面で拘束され，溶射後の皮膜に気孔が多い場合は，皮膜の緻密化に限界があるためと考えられる．実際に，Fig.15

溶射材特性に及ぼす粉末熱処理温度の関係に示すように，溶射材Aを用いてフュージング前に予め基先ず，溶射材の特性および組織と粉末熱処理温度の関係

材から皮膜のみを取り出してフュージング処理を行うと皮について考察する．造粒粉末の熱処理温度が高くなるとと膜は緻密化するのに対して，基材と一緒の場合では皮膜にもに，溶射粉末自体の緻密化，顆粒強度の上昇，溶射皮膜

気孔の残存が認められた．Fig.6の溶射皮膜のTMA測定結４．
１の緻密化が認められた一方，溶射時の付着効率は低下する

果から皮膜収縮が開始される1000℃付近では，Fig.16に示傾向を示した．皮膜硬さは 1210〜1220℃のフュージング

すように既に皮膜と基材との間に拡散層が存在し，EDX

温度にて最高値を取り，約1350HVを示した．また，粉末分析から鋼材のFeと溶射皮膜のNiが相互拡散しているこ

熱処理温度が高いほどフュージング処理での溶射皮膜の収とが分かる．このことから，皮膜の収縮が始まる1000℃

縮率が小さくなることが分かった．皮膜組織は，Mo₂NiB₂以上では皮膜は基材に拘束され，面内方向の収縮は制限さ

型硼化物とNi基合金の2相を主体にSi酸化物と若干の炭化れると考えられる．従って，溶射皮膜のみを取り出して収物が存在する組織を呈しており，粉末熱処理温度による顕縮率を評価したTMA測定では，基材の拘束を受けないた著な違いは認められなかった．

め，粉末の熱処理温度が高いほど溶射後の皮膜が緻密であ

溶射粉末は，粉末の熱処理温度が上昇するとともに，1るため，収縮率が小さくなったと考えられる．

次粒子間の反応が進むことで緻密化が進行し，粒子間結合

以上のことから，フュージング処理にて緻密な皮膜を得も強くなることによって顆粒強度が高くなる傾向を示した

るためには，溶射後の皮膜を緻密化することが重要で，そと考えられる．溶射粉末の断面写真からも分かるように，のためには溶射粉末の熱処理温度を高くする必要がある．

熱処理温度が低い粉末は顆粒内部に空孔を多く有しておしかしながら，粉末熱処理温度を高くすると溶射時の付着り，これが溶射時の皮膜形成の際に残存して皮膜の気孔率

効率は低下するため，皮膜品質面と効率面を考慮した適切が高くなったと考えられる．YSZ（イットリア安定化ジルな温度条件での粉末熱処理が重要となる．

コニア）粉末においても，中空粉末を用いて成膜した溶射
皮膜は中実粉末の皮膜よりも気孔率が高くなることが知ら４．２

れており ，この結果とも一致する．

溶射材特性とフュージング温度の関係

次に，フュージング温度の違いによる詳細な組織調査を

８）

溶射時の付着効率については，溶射時に粉末が溶融し易行った溶射材Cについて，溶射材特性とフュージング温度

い方が付着効率は高くなることが知られている ．粉末のの関係を考察する．Fig.17に，溶射材特性に及ぼすフュー

熱処理温度が低い場合，溶射粉末内部には多くの空隙が存

ジング温度の影響についてまとめた模式図を示す．フュー

在することから，溶射時に燃焼フレームと接触する面積がジング温度の上昇とともに皮膜硬さは上昇し，1210℃にて大きくなり，温度が上がり易く溶融し易くなる．一方で，最大値を示した後，硬さが低下する傾向を示した．皮膜組

熱処理温度が高いと溶射粉末内部が緻密になり，溶射時に織の光学顕微鏡観察ではフュージング温度の上昇により緻

温度は上がり難くなると考えられる．このことから，粉末密になる傾向を示し，1210℃以上ではでほぼ緻密化が完了

熱処理温度の違いによって溶射時の付着効率に差異を生じし，ミクロ観察では硼化物の粗大化が認められた．また，たものと推察される．

面積率の測定から結合相の割合はほぼ一定であることが分

９）フュージング処理後の組織については，溶射材Bおよびかった．各相の成分分析では，硼化物はフュージング温度

Cはフュージング処理によって皮膜は緻密化しているのにの上昇による成分変化は認められなかったのに対して，結

対して，溶射材Aは気孔が皮膜に残存したままで緻密化が合相はFeの割合が増加した．結合相の成分割合変化は，進行していないことが分かった．これは，溶射皮膜が基材

フュージング処理による基材からのFeの拡散によるもの

32

Mo₂NiB₂硼化物系サーメットの溶射皮膜特性に及ぼす粉末熱処理温度およびフュージング条件の影響

EDX analysis
at diffusion layer

Shrinkage

Length(%)

Expansion

SEM
Sprayed coating layer
21

diffusion
layer

Substrate

0

Fe

Ni,
Fe
Cr

Ni

-1
-2
-3
-4

0

500

1000

1500

Temperature (℃)

diffusion layer
100 μm

Fig.16

Back scattered electron images of interface between sprayed coating and substrate, and EDX
analysis results at diffusion layer of specimen C .

Coating layer

Pore

う結果が報告されている10）．よって，材料系は異なるものの，結合相中のFeの割合増加によって皮膜硬さが低下しBoride以上の結果から，皮膜硬さ変化の挙動は，皮膜の緻密化

Fusingtemperature
Dense ofcoatingによる気孔の減少と硼化物の粗大化によって生じたもの

Rising temperature
Becoming dense

で，1210℃までの硬さ上昇は皮膜の緻密化が，1210℃より高温での硬さ低下は硼化物の粗大化が起因していると推察

Almost constant

される．

Size ofborideGrain growth

５．結言

Compositionof boride

Almost constantCompositionof binder

Increase the proportion of iron24%

Almost constant
26%

溶射技術を用いた硼化物系サーメットの開発を目的に，皮膜特性に及ぼす粉末熱処理温度およびフュージング処理
温度の影響について検討した結果，下記の結論を得た．

26%⑴粉末熱処理温度が高くなるとともに，溶射粉末自体の緻
密化，顆粒強度の上昇，溶射皮膜の緻密化が認められ，Hardness

Area ratioof binder

た可能性は低いと考えられる．

Substrate

Ni base binder

フュージング処理での溶射皮膜の収縮率も小さくなることが分かった．皮膜組織は，Mo₂NiB₂型硼化物とNi基
1190℃

Fig.171210℃

合金の2相を主体とした組織を呈しており，Si酸化物と1230℃

若干の炭化物の存在が認められ，粉末熱処理温度によるSchematic diagram of relationship between thehardness and the organization.

相構成の顕著な違いは認められなかった．
⑵粉末熱処理温度を高くすることで皮膜の緻密化，皮膜硬と考えられるが，これにともなう結晶構造の変化はXRD

さの安定化が図れる一方，溶射時の付着効率は低下する

測定では認められなかった．本材料系にて結合相中のNi傾向が認められた．付着効率の低下はコストに直結するとFeの割合と材料特性の関係について系統的に調査した

ため，製品化には皮膜品質面とコスト面を考慮した粉末

文献は無いが，WC-10%（Ni-Fe）超硬合金では，結合相設計が必要となる．

中のFeの割合の増加とともに材料の硬さが高くなるとい⑶フュージング工程では，処理温度が高くなるとともに，

33

東洋鋼鈑

Vol.４０

皮膜硬さは上昇し，1210〜1220℃の温度範囲にて最高値

５） 自 溶 合 金 溶 射 ロ ー ル・ 第 一 高 周 波 工 業 株 式 会 社,

（約1350HV）を示した後，低下することが分かった．こ

http://www.dhf.co.jp/products/surface/pdf/roll04.

の挙動は，溶射皮膜の緻密化，硼化物の粗大化によるもpdfのと考えられる．

６）沖幸男，上野和夫：溶射工学便覧，日本溶射協会，（2010），413．
引用文７）平田浩郎，矢永裕記，田代博文：東洋鋼鈑，38（2015），

献１）駒井正雄，髙木研一，渡辺忠雄：日本金属学会誌，56

41．

（1992），670．

８）沖幸男，上野和夫：溶射工学便覧，日本溶射協会，

２）Mari Yonetsu, Yuji Yamasaki, and Ken-ichi（2010），598-599．

Takagi：Proceedings of 2000  Powder Metallurgy９）沖幸男，上野和夫：溶射工学便覧，日本溶射協会，（2000），1277．
World Congress，（2010），101-102．

３）沖幸男：溶射技術入門，日本溶射協会，（2006），1-5．

１０）鈴木寿，山本孝春，中条宣義：粉体および粉末冶金，４）原田良夫：セラミックス，43（2008），396．

14（1967），26．

34

東洋鋼鈑

Vol.４０

遺伝子解析装置BIOSHOT HT-32の開発
森弘惇一＊１・津田稔也＊１・山野博文＊２
Development of Genetic Analyzer “BIOSHOT HT-32”
Junichi MORIHIRO, Toshiya TSUDA, Hirofumi YAMANO

Synopsis：In recent genetic testing markets, it is common that patient specimens collected at hospitals, clinics
and the like are gathered at a clinical laboratory which specializes in genetic screening and carryout inspections and analyses. Particularly in major inspection centers, there is a demand for aninspection system capable of carrying out a large number of tests with simple operations. On theother hand, the DNA chip "GENE SILICON" developed by our company has excellent detection
sensitivity and simultaneous detection of multiple genes is possible, but the inspection process
involves a lot of manual work and it is unsuitable for mass inspection.
In this report, we report the development of automatic genetic analyzer “BIOSHOT HT-32” tosolve these problems.
Keywords：GENE SILICON ； DNA chip ； genetic analyzer ； automation
ジーンシリコンを用いた検査工程は，Fig.1に示すよう

１．緒言に遺伝子増幅，ハイブリダイズ反応，洗浄，検出がある．
それぞれの詳細と操作方法について次に示す．

近年の遺伝子検査市場では，病院やクリニック等で採取① 遺伝子増幅工程

された検体を，検査を専門に行っている臨床検査センター

検体から抽出されたDNAと遺伝子増幅試薬を混和し，が預かり，検査・分析を代行することが一般的となってい

PCR（Polymerase Chain Reaction）装置にて解析対象のる．特に，大手の検査センターでは全国の病院や診療所か

遺伝子領域を増幅すると同時に，増幅された遺伝子を蛍光ら集められた検体を検査する必要があるため，迅速簡便な色素で標識する．

操作で多検体を同時に検査できること，検査時や工程間の② ハイブリダイズ工程取り違いを極力少なくする検体情報の管理，そして医療現

ハイブリダイズ反応試薬と増幅産物を混和したハイブリ

場に通用する安全性と信頼性が強く求められている．

ダイズ試料（以下，試料）をハイブリカバーに滴下し，そはれをジーンシリコンに被せる．あらかじめ予備加熱してお優れた検出感度を持ち，複数の遺伝子を同時に検査できる

いた恒温槽（オーブン）中の湿潤箱にジーンシリコンを入といった優位性を持つ一方で，検査工程は手作業が中心で

れ，60分間加温することでジーンシリコン上に固定化した多検体の検査に向いていないという課題があった．本報でプローブと試料を反応させる（ハイブリダイゼーション）．

は，その課題を解消するために検査工程を自動化した，遺③ 洗浄工程当社の開発したジーンシリコンDNAチップキット

１）

伝子解析装置BIOSHOT HT-32（以下，本装置）の開発に

ジーンシリコンをオーブンから取り出し，ハイブリカ

ついて紹介する．

バーを外して，直ちに洗浄液に浸漬し，未反応物を除去す
る．指定回数上下に振とうし，指定時間浸漬したのち，リ

２．ジーンシリコン検査工程の現状と課題

ンス液に移す．
④ 検出工程＊１ 技術研究所 研究部 ライフサイエンス技術グループ 医療検査チーム＊２ 技術研究所 研究部 研究部長 兼 ライフサイエンス技術グループ グループリーダー

35

東洋鋼鈑

Equipment:

Vol.４０Equipment:

Equipment: Oven

Detector for GENE SILICON

Thermal Cycler

fluorescence

Sampling（Blood,Cell ）GeneAmplification

DNA Extraction

Temp：4~95℃
Time：1hr
Fig.1

Washing

Hybridization
Temp：45~60℃

Temp：25~60℃

Time：60min

Time：Within 10min

Lazer

Detection

Genetic inspection process for GENE SILICON.

ジーンシリコンをリンス液から取り出し，カバーフィル

３．課題に対応する装置設計

ムを貼り付ける．検出器のターンテーブルにセットし，蛍光測定を実施する．

検査に要する時間を，作業者が手作業で行っている操作
２．
１

時間と機械が動作している反応時間に分けて考えた．この各工程における操作性の課題① 遺伝子増幅工程時，操作時間と反応時間のそれぞれを短縮すること，さら・PCR装置を用いた遺伝子増幅が必要であり，試薬の調にそれぞれの時間が交互に入り交ざるのではなく，それぞれ一括してまとまった時間にすることで煩雑さを抑えるこ

製，分注，混和操作の作業者負担が大きい．
② ハイブリダイズ工程ととした．また反応時間については，機械性能を高めるこ・オーブンを使用した雰囲気加熱によりDNAチップと試とおよびDNAの化学反応性を活用した時間短縮を検討す

料の反応を行っているが，使用前にオーブンと湿潤箱のるため，反応部の温調器を温度応答性に優れるペルチェ素

余熱が必要である．

子とすることを特徴とした．

・ハイブリカバーに試料を滴下し，ジーンシリコンに被せる作業が一枚一枚必要である．

３．１

各工程における操作性の課題への対応① 遺伝子増幅工程③ 洗浄工程・オーブンからジーンシリコンを取り出し洗浄液に浸漬す

PCR法は，DNAの特定領域を大量に増幅することがでるまでの時間，洗浄ストローク，洗浄スピードを安定さきる方法であるため，わずかな異物の混入（コンタミネー

せるには一定の技術の習得が必要であり，結果の作業者

ション）が誤った判定に繋がる可能性がある．ジーンシリ間差が発生しやすい．

コンの検査は開放系であり，本装置内で実施する場合，コ④ 検査工程ンタミネーションのリスクを完全に取り除くことは難し

・カバーフィルムを貼り付ける作業が煩雑である．

い．また，試薬の送液，分注等は大がかりな設備も必要に・検出器は最大10検査であり，大量検査時にボトルネックなるため，本装置には遺伝子増幅工程を組み込まず，ハイブリダイズ反応以降の工程を自動化の対象とした（Fig.2）．

となる．

② ハイブリダイズ工程
２．
２

自動化にあたり，ジーンシリコンと試料の反応方法につ

検体情報管理の課題

・検体情報の登録と，それに対する検査結果の出力機能はいて再検討した．従来法で用いていたプレートとハイブリ

現状の検出器に既に備わっているが，検査中取り違え等

カバーでは複雑な動作となり，機械化に不向きであると判のチェック機能は無く，不十分である．

断し，PCRチューブ内にジーンシリコンを浸漬して反応させ る 方 式 を 考 案 し た．PCRチ ュ ー ブ を 使 用 す る こ と で36

遺伝子解析装置BIOSHOT HT-32の開発

Automate with BIOSHOT HT-32
Sampling（Blood,Cell ）GeneAmplification

DNA Extraction

Fig.2

Hybridization

Washing

Detection

Process to automate with BIOSHOT HT-32.

DNA増幅の終了後，ハイブリダイズ反応試薬を添加しそチューブを密閉するOリングを設置した．

のままハイブリダイズ工程に移行できるという利点があii）ヒートブロック

り，
操作性の向上に寄与することが期待される．このため，

温調器はヒーターよりも温度応答性の良いペルチェ素子

ジーンシリコンは後述のDNAチップニードルに移載し，を用いたヒートブロックを採用した（Fig.4 A）．多検体

PCRチューブに挿入する形の反応を検討した．

処理に対応できるよう，8連PCRチューブを4つ（合計32i）DNAチップニードル

サンプル）セットできるようにした．試料の温度安定性と機械による搬送，扱いやすさを考え，専用のチップ移載

高い温度応答性を実現するため，ブロック形状は指定の治具DNAチップニードル（以下ニードル）を設計した

PCRチューブに整合する形状にし，チューブとブロックの（Fig.3）．操作性を考慮し4連タイプとし，各先端にジー

密着性を高めた．また，PCRチューブはセット後に上からンシリコンを貼付した．
試料の液量を最小限に抑えるため，

PCRチューブホルダーを装着させ，PCRチューブの確実な挿入部形状は指定のPCRチューブに最適化されており，1セットとニードル引き上げ時の持ち上がりを防止した．

検査あたり45μLの液量で検査することを可能とした．まiii） ヒートリッド

た，ハイブリダイズ反応中の試料の蒸発を防ぐため，PCR

PCRチューブに挿入されたニードルを上部から押さえる，稼働式のヒートリッドを設置した（Fig.4 B）．
理由の一つはニードルとPCRチューブの気密性を確保するためである．ニードルとPCRチューブでリークする箇所があれば，加温による蒸発で試料の液量が減少し，ハイブ
リダイズ反応に影響する恐れがある．そこで，試料が入ったPCRチューブにニードルを挿入して反応させる際，ニードルに荷重を与えることでOリングとチューブを密着させ，蒸発を防止した．
もう一つの理由はニードルとチューブ上部を加熱するた

O-ringめである．ヒートブロックによりPCRチューブ内の試料が温められると水蒸気が発生し，それが加温されていない

GENE SILICON

チューブ上部，ニードルに接触して冷却されると水滴として付着し，上述と同様に濃度変化を起こしてしまう．ヒー

Fig.3

トリッドは内部に棒状ヒーターを備え，反応中に80℃に加DNA chip needle of BIOSHOT HT-32 for mounting
GENE SILICON.

Heat BlockA)

B)

Tube Holder
Heat Lid

Fig.4

Hybridization stage of BIOSHOT HT-32 for hybridization A)heat block  B)heat lid.

37

東洋鋼鈑

熱することでチューブ上部への水滴の付着を抑えた．

Vol.４０も高くなる．

③ 洗浄工程本工程は検出感度に直結する重要な工程であり，励起光

洗浄ステージ（Fig.5）をヒートブロックの横に配置し，源であるレーザー光がジーンシリコン表面に当たり，ハイハイブリダイズ反応後，速やかに洗浄に移行できるように

ブリダイズした蛍光物質から発光した蛍光を受光検出器でした．ハイブリダイズ終了から洗浄液浸漬までの時間は，あるCCDカメラで検出する．この時，ジーンシリコン表

手作業時と同等の約4秒間である．セット時の操作性を考面および装置内において，正反射および拡散反射した光がえ，洗浄液を注ぐ専用のパックを設計し，ステージに据え

CCDカメラで受光されると，検出感度が著しく低下する．

る方式とした．また，様々な洗浄条件に対応するため，洗このため，3種類の容器（アクリル射出成型品，アクリル

浄１ステージにはヒーターを内蔵し，加温できるようにし板材貼り合わせ品，ガラス溶着品）を比較検討し，透過性，た．

透明性に優れたガラス溶着品を検査容器として採用した．

④ 検出工程また，ジーンシリコン表面とガラス面の距離を考慮し，
レー

検出工程は，煩雑なフィルム貼り付け方式から，透明なザー反射をチップと重ならない位置に発生させ，かつレー

検査容器にリンス液を満たし，そこにニードルを浸漬してザービームを四角形に矯正するスリットを装着した．さら容器面越しにチップを撮影する方式とした（Fig.6）．リに，ガラス面，ジーンシリコン面で反射したレーザー光がンス液を分注した検査容器とニードルホルダーを装置に装置内で散乱しないよう，レーザー吸収ホーンを設置した．

セットし，洗浄が終わったニードルを機械的に搬送するこ

これらの対策により，チップ撮影時に検出されるバックグとで検出可能となるため，チップにカバーフィルムを一枚

ラウンドノイズを従来手法と同等に抑えることに成功した．

一枚貼り付ける必要がなく機構的にもシンプルかつ操作性
３．２

検体情報管理の対応

情報管理の方法は，測定に使用するPCRチューブにナン
バリングを行い，チューブの識別コードと分注する検体情報を制御ソフトに登録することで測定終了後に検査結果と照合することとした．
PCRチューブを個別に識別するため，
指定のPCRチューブ専用の二次元コードタグと貼り付け治具を製作した（Fig.7）．これにより，簡便に指定PCRチュー
Washing Pack 1

ブに識別コードを貼りつけることが可能である．また，提Washing Pack 2

供するキット，ニードル，反応試薬，装置に使用する各ホ
ルダー，洗浄パック，検査容器（以下，ワーク（Fig.8））についても出荷時に二次元コードを付与することとした．
これを，ワークをセットした後に，装置に内蔵した二次元
コードリーダーで読み取ることで，登録した情報とセット
Washing 1 Stage

Fig.5

Washing 2 Stage

したワークの内容，位置のマッチングを確認し，検査中取
り違えのチェック機能とした．

Washing stage of BIOSHOT HT-32 for washing GENE
SILICON after hybridization.

DNA ChipNeedleNeedleHolderLazer

Detection Vessel
CameraFig.6

Detecting stage of BIOSHOT HT-32 for detect fluorescence.

38

遺伝子解析装置BIOSHOT HT-32の開発

PCR Tube

Tag
PCR Tube Tag Attachment
Fig.7

PCR tube tag and tag attachment for BIOSHOT HT-32.

格（JIS C1010-1，JIS C1010-2-101，JIS C6802）を適用した．これは，機器が感電や火傷などの危険の低減を配慮した設計であるか，また故障しても二次的に被害が拡大しな
いかを規格に基づき確認する試験である．
また，ノイズ耐性・妨害については，体外診断用医療機
器に対する電磁両立性規格（JIS C1806-1，JIS C1806-26）を適用した．これは機器が発する電磁波が他の機器に影響を与えないか，あるいは周辺からの電磁波によって自らも誤動作しない耐性を有しているかを評価する試験である．

４．実機への展開
Fig.8

３．
３

Works used in BIOSHOT HT-32.

本装置は「遺伝子解析装置BIOSHOT HT-32」と命名した．BIOSHOTとは当社の登録商標であり，これまでジー

装置の安全性と信頼性の確保への対応

本装置は，病院や検査医療機関への導入，また体外診断

ンシリコンの卓上検出器の名称として用いてきた．今回は用医薬品の測定を想定していることから，医療機器登録す

それに加え，大量処理を意味するhigh throughputの頭文

ることが前提である．よって，医療機器に求められる要求字である「HT」と最大検査数である「32」を加え，本装事項（品質，有効性，安全性）に対応する必要があり，開置の名称とした．

発においてはそれらを考慮した設計を行った．開発の各段
階でリスクマネジメントを実施し，受容できないリスクに

４．１

装置構成

関しては設計変更や安全情報の提供（文書による喚起）等

装置の設計にあたっては，スペース効率，操作の分かりを実施し，リスクレベルの低減を図った．また，当社内でやすさを考慮し，各工程をステージとして並列に配置し，の適合評価が難しい安全規格に関しては，第三者認証機関

各ステージにニードルを移動させる方式とした（Fig.9）．

に試験を依頼した．

ニードルの移動には，ローダー（Fig.10）を用い，搭載されたチャックでニードルを掴み移動させる．また，ローダー

電気安全性試験は，体外診断用医療機器に対する安全規

StageA) Hybridization
Stage

②

B) Washing 1
Stage

③

①
C) Washing 2
Stage

Needle Movement

D) Needle
Stage

④
Fig.9

Process flow chart of BIOSHOT HT-32.

39

E) Detection
StageF) LaserG) Camera

H）PC

東洋鋼鈑

Vol.４０

Chuck

LoaderDNA ChipNeedleFig.10Loader of BIOSHOT HT-32 for carrying DNA chip needles.

にはセットしたワークのID情報を読み取る二次元コード

Table 1Main specifications of BIOSHOT HT-32.

リーダーを内蔵した．主な検査の流れは次の通りである．

Item

ニードルステージ（D）に配置されたニードルが，ハイブ

Processing Time

リダイズステージ（A）にて増幅産物と反応し，洗浄１ス

Content

Maximum Inspection Capability

テージ（B），洗浄２ステージ（C）にて洗浄され，検査ス

Size
WeightNormal Rated Power

テージ（E）にてレーザー（F），カメラ（G）によって蛍光検出される．操作は専用のPC（H）から行い，測定がHybridization : 30min～60min
Washing : about 1min (30sec×2 stage)
Detection : about 10min (20sec / chip)
32 samples (8 needles)
820 (W) x 517 (D) x 434 (H) mm
76kg
300VA 50/60Hz

終了すると判定結果が記載されたレポートが出力できる．
４．
２

５．性能評価装置の外観

本装置の外観をFig.11，検査フローの説明をFig.12，主要諸元をTable 1にそれぞれ示す．

５．１

検査時間の短縮

５．１．１

操作時間の短縮ハイブリダイズ反応工程から検出工程までの操作時間について，本装置での最大処理数である32検査を実施する想定で，既存手法との比較を行った． Fig.13に示すとおり，
本装置の導入によって，作業者が操作する時間は約50分間短縮された．
ハイブリダイズ工程では，従来のチップ一枚一枚に対して試料を滴下していた工程からニードルタイプのチップをFig.11

Pro cess
T ime

PCRチューブに挿入する工程へと置き換わったことが大き

Outside of BIOSHOT HT-32.

S a mpl e prepa ra t io n
35 min・Mixing the PCR products and buffer・Work set

H ybridiza t io n30～60min・Hybridization reaction of
PCR products and DNA chipW a shing
１ min
・Washing the chip
after hybridization

D et ect io n
10 min・Detect fluorescence ofDNA chip with red light laser

Co nt ent
DNA Chip Needle

DNA Chip Image
Hybridization
Stage

Washing 1
Stage

Fig.12

Washing 2
Stage

NeedleStage

Detection
Stage

Inspection procedure for BIOSHOT HT-32.

40遺伝子解析装置BIOSHOT HT-32の開発な操作時間削減効果を生んだ．

業無しの検査容器内での一括測定に置き換わったことによ

また，検出工程では従来はチップ一枚一枚にカバーフィ

り大幅な削減となった．

ルムを貼り付ける作業が必要であったが，本装置では手作

さらに，工程間の移行作業が装置使用前のワークセット
操作に集約されたことで，作業者はハイブリダイズ反応開100

始から後は検査から離れることが可能となり，操作性を大90

85.5minOperation Time [min]70

幅に向上させた．

Hybridization
Washing
DetectionWork set

80
32

60

５．１．２

加温特性調査の結果をFig.14に示す．従来方式のオーブ
ンでは，目標温度（51〜52℃）付近到達までに約30分間を

5.5

50
40

要しているが，ペルチェ素子を用いた本装置では昇温速度

35min

30

が高速であるため，反応溶液の温度は約１分間で目標温度に到達し安定することが分かった．よって目標温度到達ま

10

48

20

での時間差である約30分間の反応時間短縮が可能であると推察された．

25

10

そこで，実際にジーンシリコンを用いてハイブリダイズ

0Previous Method
Fig.13

時間に関する検証を行った．Fig.15に本装置でのハイブリ

BIOSHOT HT-32

ダイズ時間の検討結果を示す．検証に使用するジーンシリ

Operation time comparison between previous method
and BIOSHOT HT-32.

54

54

A) Oven53B) BIOSHOT HT-32

53

52
Temperature [℃]

52

51
50
49
48

Inside of Tupper

47

Solution

46
020Time [min]Fig.140.25

40Peltier Block
Solution

47

0.25

1

Time [min]2

3

Wild sample

Mutation sample

0.15
0.10
0.05

0
30
45
Time[min]B) Gene mutation ②

0.20

Index

0.10

Fig.1548

Heating time comparison between A) oven and B) BIOSHOT HT-32.

0.15

15

49

0

Mutation sample

0.05

50

45

60

A) Gene mutation ①

0.20

51

46

45

Index

Temperature [℃]ハイブリダイズ反応時間の検討

Wild sample

0

60

15

30
45
Time[min]Relationship between hybridization time and index using BIOSHOT HT-32.

41

60

東洋鋼鈑

Vol.４０コンが検出対象とする遺伝子の中から，判定値の分離が比

備加熱は試料中の1本鎖DNA割合を増加させ，プローブと較的悪かった２種類の遺伝子（検出対象遺伝子①，②）にのハイブリダイズ反応を促進させる効果が示唆された．ハ

関して，ハイブリダイズ時間15，30，60分間と下記（１）

イブリダイズ反応時間を短縮する手段の一つとして，今後式より求めた判定値（Index）の関係を調べたところ，ども検討を続ける予定である．

ちらの検出対象遺伝子も15分間では変異型サンプルの判定値が低下し，野生型サンプルとの分離が悪化したが，30分

５．２

検体情報の管理間では従来の60分間とほぼ同等の値が得られた．つまり，検体情報は二次元コードで登録した後，装置の自動温調器にペルチェ素子を用いたことにより，昇温速度が高チェック機能により正しく検体を管理できていることを確

速となり，最短30分間の反応時間で十分な判定が可能であ認した．検査結果は，検体情報，測定日，使用したキットることが示唆された．

情報等と共にPCのデータベースに保存され，結果検索画
面（Fig.18）より，測定日，測定対象，キーワード等で絞り込み検索することが可能である．また，結果は閲覧だけ

2×変異型プローブの蛍光強度
判定値＝————————————————————…⑴野生型プローブの蛍光強度＋変異型プローブの蛍光強度５．
１．
３でなく，レポートとしてドキュメント形式での出力が可能である（Fig.19）．

ハイブリダイズ反応時間の短縮

一般に，溶液中に2本鎖で存在しているDNAは，高温（約1.40

95℃）下では1本鎖に解離する．この熱変性を利用し，チップとのハイブリダイズ反応前に試料をあらかじめ加熱し，1.20

1本鎖に解離しておくことで反応平衡に達するまでの時間

1.00
Index

を短縮できないかと考えた．そこで，ペルチェ素子の温度
応答性の速さを生かし，ハイブリダイズ反応前に試料の予備加熱を実施することによる反応効率の向上についての検討を行った．①オーブンを用いて，60分間反応させる条件

0.80
0.60
0.40

（既存法）
，②BIOSHOT HT-32を用いて10分間に短縮して反応させる条件，③BIOSHOT HT-32を用いて，反応前に0.20

95℃で2分間予備加熱した後に10分間反応させる条件を実0

施（各条件n=4）し，蛍光強度（Fig.16）と判定値（Fig.17）①の比較を行った．
Fig.17

減少し，また判定値も分離が悪化していることが確認できる．一方，予備加熱を用いた条件③では，蛍光強度が増加
し，判定値の分離も①と同程度となった．これにより，予

①

②

③

Probe B

Reaction conditions and index.
  ① Hybridize for 60 minutes using an oven  ② Hybridize for 10 minutes using BIOSHOT HT-32
  ③ Preheating for 2 minutes and hybridize for 10
minutes using BIOSHOT HT-32

60000
A)Wild Type W)Wild Probe
V) Variant Probe

30000
20000
10000
0
Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ①②③

Probe A
Fig.16①②③

Fluorescence Intensity[a.u.]

Fluorescence Intensity[a.u.]

60000
40000

③

Probe A

既存法①に対し，時間短縮した条件②では，蛍光強度が

50000

②

Probe B

50000
40000

B)Hetero Type W)Wild Probe
V) Variant Probe

30000
20000
10000
0
Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ Ｗ Ｖ①②③

Probe A

Comparison of fluorescence intensity values.
  ① Hybridize for 60 minutes using an oven  ② Hybridize for 10 minutes using BIOSHOT HT-32
  ③ Preheating for 2 minutes and hybridize for 10 minutes using BIOSHOT HT-32

42

①

②
Probe B③

遺伝子解析装置BIOSHOT HT-32の開発

Fig.18Results search window of BIOSHOT HT-32.

６．結言
遺伝子解析装置BIOSHOT HT-32の完成により，迅速簡便な多数検査，より確実な検体情報管理，医療機器としての安全性と信頼性を備えた遺伝子検査システムを実現することができた．検体情報の管理によりミスを防止する，操作者の技量差による検査結果のばらつきを抑えるなど，自動化によるメリットは大きいと考える．また，速い温度応
答スピードによるハイブリダイズ時間短縮などの優位性を生かした新たな展開も期待される．なお，本装置は一般社
団法人KEC関西電子工業振興センター，テュフラインランドジャパンの第三者認証を得て，2018年10月に医療機器登録が完了した．（登録番号：13B3X10232HT3201）
Fig.19Output report of genetic inspection from BIOSHOT
HT-32.

最後に，本装置の開発，設計，製造においては，旭興産
株式会社，株式会社ダイナコムの皆様に多大なご協力を頂

５．
３いた．また，開発支援，サポート頂いた山口県，山口県産

装置の安全性と信頼性の確保

装置の安全性，信頼性についてはリスクマネジメントに業技術センターおよび関係者の皆様に深く感謝するとともより評価し，すべてのリスクについて受容可能なレベルまに，御礼申し上げる．

で低減を図った．また，第三者認証機関に依頼した安全規格試験（電気安全性，電磁両立性）についても合格し，規引格への適合を証明するレポートが発行された．

用

文

献

１）岡村浩，山野博文，平山幸一，市原輝久：東洋鋼鈑，
34（2004），41．

43

東洋鋼鈑

44

Vol.４０東洋鋼鈑Vol.４０

DNAメチル化異常を伴う疾患の鑑別診断チップの開発―プラダーウィリー /アンジェルマン症候群鑑別チップ―
鴻海俊太郎＊１・永田伊智郎＊２・山根衣寿美＊２・井上頼江＊２・大場光芳＊３・山野博文＊４
Development of Differential Diagnostic Chip for Diseases Accompanying DNA Methylation Abnormality- Prader-Willi / Angelman Syndrome Discrimination chip Shuntaro KOHNOMI, Ichiro NAGATA, Izumi YAMANE, Yorie INOUE, Mitsuyoshi OHBA, Hirofumi YAMANO

Synopsis：In-vitro diagnosis of genetic abnormalities using DNA chips is now becoming universal, and eventhe ones, which can evaluate some kinds of disease risks have been developed recently.
DNA primarily encodes a protein, and it is the substantial body of the gene. In addition, the roleof DNA is not only a simple information accumulator but also has the function of regulating thetranscription to RNA itself. The most prominent one is a promoter and numerous research studies
related to it have been promoted.
DNA methylation in the promoter region is one of a crucial regulatory mechanisms in gene
expression. It is said that various diseases such as cancer, depression and diabetes might be causedby methylation abnormality in the sequence.   
In this paper, we report a new development of DNA chip related to diagnoses with Prader-Willi
syndrome (PWS) and Angelman syndrome (AS), both of which are typically congenital genetic
disorders with methylation abnormalities.
Keywords：Prader-Willi syndrome ； Angelman syndrome ；SNRPN ； CpG island ； bisulfite treatmentており，特に，プロモーター領域で多く見られる，5’

１．緒言-CG-3’ の順となる配列中のシトシン残基メチル化が重要とされている（この5’ -CG-3’ 配列が多発する領域はCpG

DNAチップを用いた遺伝子異常の体外診断は，今や普アイランドと呼ばれている）．メチル化修飾を受けた配列

遍的なものになりつつあり，疾病リスクを評価するようなは，発現・転写が抑制される．このような制御機構は，個々ものまで登場している．まさに黎明期と言って良いであろの細胞にとって必要な時期に必要なタンパク質を発現さう．そして，DNAチップは既に次の段階へと進み始めてせ，不要の時には発現を抑制させる役割を担っていると推いる．

定されている．つまり，このDNAメチル化程度が異常をDNAは，主としてタンパク質をコードしており，遺伝

きたすと，コードするタンパク質の需要と供給のバランス

子の実質的な本体である．しかし，DNAの役割は単純なが乱される結果となる．このことから容易に想像がつくよ

情報の蓄積体であるだけではなく，それ自身にRNAへの

うに，メチル化程度の異常は，疾患の原因となり得る．近

転写を調節する機能も有している．
その最も著名なものが，年では，メチル化異常とがん，うつ病，糖尿病など，様々

プロモーターであろう．プロモーターにおける発現調節機な疾患との関連が取り沙汰されている．

構の一つとして近年注目度が高まっているものに，DNA

本 稿 に 記 す プ ラ ダ ー ウ ィ リ ー 症 候 群（Prader-Williのメチル化修飾が挙げられる．具体的には，DNA中のシ

syndrome，PWS）とアンジェルマン症候群（Angelman

トシン（C）残基が受けるメチル化修飾が発現調節に関わっ

syndrome，AS）は，メチル化異常を伴う代表的な先天性＊１ 技術研究所 研究部 ライフサイエンス技術グループ 医療検査チーム 主事＊２ 技術研究所 研究部 ライフサイエンス技術グループ 医療検査チーム＊３ 技術研究所 研究部 ライフサイエンス技術グループ 医療検査チーム チームリーダー＊4 技術研究所 研究部 研究部長 兼 ライフサイエンス技術グループ グループリーダー

45

東洋鋼鈑

Vol.４０

遺伝子疾患である．これらの疾患に関連するSNRPN（smallは，同キットの添付文書に従い，95℃ for 5 min，65℃

nuclear ribonucleoprotein polypeptide N） 遺 伝 子 は，

for 85 min，95℃ for 5 min，65℃ for 175 min とした．

インプリンティング（刷り込み）遺伝子に分類される．

処 理 後 サ ン プ ル 中 のDNA濃 度 をNanodrop 2000 SNRPNのCpGアイランドには，以下のような特徴がある．

（Thermofisher社製）で測定し，次節のPCRの際の鋳型

健常人では，この領域のDNAメチル化率が50%である．

量計算に用いた．

PWS患者の99%以上において，そのメチル化率は100%である１,２）．一方，AS患者の7割程度は，同上領域のメチル

２．４

PCR（polymerase chain reaction）．このような特性を生かして，
我々は，

PCRには，BIOTaqTM HS DNA Polymerase（BIOLINE

CpGアイランドのメチル化率が0，50，100%のいずれであ社製）を用いた．プライマーは，SNRPNのバイサルファ

るかを検査することにより，PWS/AS罹患の鑑別診断がでイト処理後配列から設計した（詳細は３．１節に記す）．そきるキットの開発を企図した．本報では，① バイサルファのプライマー配列をTable 1に示す．Reverse側について

イト処理後の塩基配列から検査内容に適したプライマーをは， 蛍 光 色 素IC5に よ り 標 識 さ れ た プ ラ イ マ ー

設計し，② そのプライマーを材料に，まずは，検査対象（Thermofisher社製）を用いた（その配列は，Table 1 でとなる遺伝子配列だけを含むプラスミド検体を用いてプは逆相補鎖表記としている）．鋳型量は25 ngとした．サー

ローブの選定を行った．そして，③ 選定したプローブを

マルサイクラーは，Applied Biosystems社製のveritiを用用いてゲノムDNAサンプルを試験して，設計したプライ

いた．PCR条件は，以下のとおりである．Initial step：

マーおよび選定したプローブの妥当性を評価した．

95℃ for 10  min，Reaction： 40  cycles of（95℃ for

２．実験方法

72℃ for 7 min．

化率が0%である

１,３）

30 sec，60℃ for 30 sec，72℃ for 30 sec）
，Final step：２．
１

DNAチップ

２．５

DNAチップの作製方法は前報に記されたとおりとした ．

ハイブリダイズ反応，蛍光強度測定

チップ上には，目的とするSNRPN遺伝子のCpGアイラ

４）

ンドをバイサルファイト処理した際に生じる配列（CpG２．
２メチル化体および非メチル化体それぞれに対応するもの）

DNAサンプル

検査対象となるSNRPNのCpGアイランドのバイサルに相補的な配列が固定化されている．したがって，増幅産ファイト処理後配列（メチル化体，非メチル化体とも）を物中のメチル化体あるいは非メチル化体の含有量・含有率

人工的に作製し，プラスミド内に挿入したものをファスに応じて，それぞれに対応するスポット上に固定化された

マック社より購入した．これらメチル化体配列プラスミド

相補鎖プローブと水素結合し，2本鎖を形成する（ハイブおよび非メチル化体プラスミドを混合して，人為的にメチリダイズ反応）．これ以降の手順は，当社においてこれま

ル化率が0，50および100% のサンプルを調製した．これで開発されてきたDNAチップと同様である．すなわち，らをプラスミド検体と呼び，以降の実験に用いた．

チップ上のスポットに結合したPCR産物に由来する蛍光強ゲノム DNA（gDNA）サンプルは，いずれもClontech

度を測定することにより，サンプルDNA当該領域のメチ社より販売されているものを購入した．その内訳を以下にル化率を計算することができる原理である（詳細後述）．

記す．健常人サンプル（メチル化率50%）は，ヒト白血球

上 記 で 得 ら れ たPCR産 物 に， 最 終 濃 度 で0.75×SSC

gDNA を用いた．メチル化率 0% を模した遺伝子操作細（saline sodium citrate buffer，11.3  NaCl，1.13 胞 株 由 来DNAと し て，EpiScope® Unmethylated

sodium citrate，単位：mM）および0.075% SDS（sodium

HCT116 DKO gDNA（以下，DKO）を使用した．高メチ

dodecyl sulfate）となるようにそれぞれの試薬を添加しル化率（100%想定）のサンプルはEpiScope® Methylatedて，ハイブリダイズ反応液を作製した．この液中にDNA

HCT116 gDNA（以下，Me）を用いた．

チップニードルを浸漬して（55℃，1 hr），インキュベー
トした．インキュベート終了後，チップを0.1% SDS含２．
３

有0.5×SSC中で振盪して洗浄した．さらに1.0×SSCでgDNA検体のバイサルファイト処理

EpiTect Bisulfite Kit（QIAGEN社 製 ） を 用 い て，

洗浄後，同液に浸漬した状態で蛍光強度を測定した．

gDNAサンプルをバイサルファイト処理した．処理条件

蛍光強度測定には，遺伝子解析装置（BIOSHOT HT-32 

Table 1 Primer sequences.

Prime rForward primer
Reverse primer

Se que nce (5' → 3')
GGAGGGAGTTGGGATTTTTGTATIC5-TTCAATACTCCAAATCCTAAAAACTTAAAATA
46

DNAメチル化異常を伴う疾患の鑑別診断チップの開発―プラダーウィリー /アンジェルマン症候群鑑別チップ―

東洋鋼鈑㈱製） ５） を用いた．測定結果から，露光時間4

forward，reverseともCpGを含まない配列となるように

secの励起光で惹起される蛍光強度を自動計算し（推定蛍検索した．その結果，Fig. 1（b）において灰色網掛け部

光強度法），メチル化率を示す判定値の算出に用いた．

分をプライマー配列として選択した（配列は前掲のTable．なお，reverseプライマーは，実際には Fig. 1（b）
1を参照）

２．
６

に記された配列の逆相補鎖を用いるので，Table 1 では逆データ解析および判定値算出

上述の方法により測定された蛍光強度から，下記の数式

相補鎖表記としている．

によりメチル化率を示す判定値（index）を算出した．
判定値（index）＝メチル化体プローブの蛍光強度
メチル化体プローブの蛍光強度 ＋ 非メチル化体プローブの蛍光強度

このプライマーセットにより，Fig.1に示した24カ所のCpGのうち，最大で22カ所のCpGのメチル化程度を調べることができる．そこで，次にCpGメチル化体あるいは

×100

非メチル化体を検出するプローブを考案した．図示されているように，CpGアイランド（CG配列が頻出する領域）

３．結果および考察

では，複数のCGが近接あるいは隣接している．したがって，検出用のプローブを単一CGのメチル化の有無を調べるよ３．
１

うに設計するのは難しい．そこで，本チップ用のプローブ

プライマーおよびプローブの設計

ゲノムDNA中のある領域のメチル化程度を知りたいとは複数 CpG が含まれるものを設計した．

きに，バイサルファイト処理後PCRは，これまでも有用な本チップでは，Genus らの同領域の CpG における研究を参照して，Fig.1（b）に示されるPCR産物配列（灰ツールであり続けてきた．しかし，この手法を用いて報告

DNAのシトシンメチル化率を調べたい時，CpGがプライ

色網掛け部分間の配列）を7つの領域に分割した（Fig.2）．

マー配列中には全く含まれていないことが必要である．な

それぞれの領域についてメチル化体プローブおよび非メチ

ぜならば，バイサルファイト処理により，メチル化されてル化体プローブを3〜6種類ずつ設計した．

６）

いないシトシンは最終的にチミンに変換されるが，メチル化されているとこの変換が起きないからである．つまり，

３．２

この化学処理により，CpGの部分で2種類の配列が生成さゼーションによるプローブの選定

プラスミド検体PCR産物を用いたハイブリダイ

れることを意味する．そうすると，設計したプライマーはプラスミド検体を鋳型として，２．４節に記したものと理論上，処理により変換された配列か，変換されていない

同一の方法でPCRを行った．PCR産物を２．５節と同じ方

配列のいずれか一方しか増幅できないことになる．

法にてチップ上でハイブリダイズし，洗浄後，蛍光強度を測定した．

SNRPNのCpGアイランド元来の配列と，そのバイサル
ファイト処理後の配列をFig.1に示す．ただし，CpGsは

任意のメチル化および非メチル化プローブの組み合わせ

すべてメチル化された状態で，バイサルファイトによる変からメチル化率を示す判定値を算出し，２．２節に記した

換を受けないものと仮定して配列を示した（Fig.1（b））．

サンプル本来のメチル化率と相関性が最も高く，かつ，値

Fig.1（b）の配列からメチル化体，非メチル化体の区別なのバラつき（3σより判断）が小さいものを選定した．

くPCR増幅が可能なプライマーを考案した．すなわち，Table 2に，サンプルの実際のメチル化率と特に近かった

Fig.1

DNA sequences of SNRPN CpG island (a) before bisulfite treatment and (b) after bisulfite treatment.
24 CpGs are highlighted in blue. The primer set, prepared for this study, shown in gray.

47

東洋鋼鈑

Fig.2

Table 2Vol.４０23 CpGs and 7 regions for candidate of hybridization probes.
23 CpGs (A-W)6) are highlighted in blue. The primer set, prepared for this study, shownin gray. 7 regions for probe design are indicated by the frames with numbers.

The list of methylation rate calculated from each combination of un-methylated and methylated probes.

UN-ME: un-methylated and methylated probe No., respectively. (a) The values obtained from the 5th region in Fig.
2. (b) The values calculated from the 7th region. In each tables, the combination of probes, which shows the mostequivalent values in calculation to nominal methylation rates of the prepared samples, is shown in bold style.

48

DNAメチル化異常を伴う疾患の鑑別診断チップの開発

Fig.3―プラダーウィリー /アンジェルマン症候群鑑別チップ―

The examination of plasmid samples on DNA chips.
The data obtained from 5th (un-methylated andmethylated probes: 4-M1, a) and 7th (un-methylated
and methylated probes: 2-M2, b) region in Fig. 2. Bars
represent mean values ± 3σ.

Fig.4 The examination of gDNA samples on DNA chips.
The data obtained from 5th (un-methylated andmethylated probes: 4-M1, a) and 7th (un-methylated
and methylated probes: 2-M2, b) region in Fig. 2. Bars
represent mean values ± 3σ.

5 および 7 番目の領域（Fig. 2）のプローブ群から得られ

４．結言

た判定値の一覧を示す．Table 2 において，UN-MEは非メチル化-メチル化プローブ番号を表しており，5番目の領域では，4-M1の組み合わせ（Fig.3（a），Table 2），7番

本研究により，SNRPN遺伝子CpGアイランドのメチル目の領域では，2-M2の組み合わせが理論値に近く，かつ，化率が0，50，100%のいずれであるかを判別できるプロー

判定値の分離の良いものであった（Fig.3（b），Table 2）．

ブ群が選定された．これらを用いたgDNAサンプルの評価

上記の5 番目および 7 番目の領域では，プローブに CpG

結果から，本チップは，現在PWSおよびAS患者の診断にがともに 3 カ所比較的密集して含まれており，そのこと用いられているメチル化解析と同等の鑑別能を有しているが他の領域（1 番目の領域を除けば，CpG が 2, 3 カ所し可能性が示唆された．以上の検討結果から，本チップは，

かなく，かつ，それらの CpG 間隔が疎である）と比較し実際の患者サンプルの鑑別診断に適用可能な段階に達したて検査性能が高かった原因であると推察される．

と判断できる．

３．
３

引

gDNA検体を用いたプローブおよび閾値の検証

用

文

献

次に，遺伝子DNA低メチル化細胞株DKO（メチル化率１）K. Kosaki，M.J. McGinniss，A.N. Veraksa，W.J.

0% と想定される），正常ヒト白血球遺伝子DNA（メチル

McGinnis and K.L. Jones：Am. J. Med. Genet.，73（1997），308．

化率50%），高メチル化処理DNAサンプルMe（想定メチル

２）D.J. Driscoll，J.L. Miller，S. Schwartz and S.B.

化率100%）の3種類のサンプルを用いて，３．２節と同様の実験を行い，メチル化程度を評価した．これらサンプル

Cassidy：GeneReviews® [Internet]．

のチップでの評価により得られた判定値（Fig. 4，前節でhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1330/

選定した5番目の領域の 4-M1 プローブ，および7番目の３）A. Dagli，J. Mueller and C.A. Williams：

領域の2-M2プローブの組み合わせより算出）は，前出のGeneReviews® [Internet]．

プラスミド検体を用いた際の判定と同等と見なせるもので

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1144/
４）中村憲章，平山幸一，山野博文：東洋鋼鈑，39（2017）
，

あった．

33．

前節３．
２にて検討したプラスミド検体の結果と同様に，

５）森弘惇一，津田稔也，山野博文：東洋鋼鈑，40（2019），

5番目の領域の4-M1プローブでは，0% と 50% サンプル

35．

の間の判定値の差に比して，50% と 100% サンプル間の判定値差が小さく，より接近した値を取った．一方，7番６）E. Genus，M.D. Rycke，A.V. Steirteghem and I.

目の領域の2-M2プローブは，0, 50, 100% サンプルを検査

Liebaers：Hum. Mol. Genet.，12（2003），2873．

した際の判定値の間隔がより均等に近く，より理想的であると判断できる．

49

東洋鋼鈑

50

Vol.４０東洋鋼鈑Vol.４０UV-B拡散反射装置のトマト栽培への応用
西麻里＊１・渡邉圭太＊２・藤田岳＊３・田村洋二＊４・仲渡英生＊５
Application to Tomato Cultivation by UV-B Diffuse Reflecting Device
Mari NISHI, Keita WATANABE, Takashi FUJITA, Youji TAMURA, Hideo NAKATO

Synopsis：UV-B irradiation on crops has been known as one of disease control methods without using
agricultural chemicals and applied to strawberries and the like. In this report, in order to apply this
irradiation effect on taller crops supported in vertical direction, we developed a diffuser capable ofirradiating UV-B over a wide area and investigated the influence of UV-B irradiation intensity on thegrowth and yield of tomatoes. In the case of the irradiating device that was put on the groundtransversely and irradiated upwards, tomato leaves were injured easily and diseases were likely tooccur. As a result, the growth of tomatoes was suppressed and the yielding ability was consequently
decreased. On the other hand, in the case of the device that was set in a vertical direction,
remarkable disorder, which influenced on the growth and yield of tomatoes, was not observed.
From this, it can be said that the UV-B diffuser device we developed, setting in a vertical direction,is effective to control taller crops from diseases while keeping yielding ability.
Keywords：UV-B ； tomato ； reflecting device

れている．当技術では，植物体直上からのUV-B照射で植１．概要

物体の生体防御反応が励起されることにより，病害抵抗性が誘導・発現される．

農作物栽培における病害虫は，農作物に対して生長阻害

しかし，UV-Bは人体に対して害があることが知られてや品質低下などの悪影響を及ぼす．日本植物防疫協会が実いるように，植物の生育に対しても悪影響を及ぼす場合が施した主要品目での実証試験結果では，効果的な防除対策ある．そのため，UV-B照射による作物への障害が発生しを行わなかった場合，イチゴやトマト栽培での減収率およない程度の照射量を設定する必要がある．イチゴを用いた

び減益率は３割強にまでなることが報告されている１）．一

実証試験では，UV-B放射照度20μW/cm²程度で夜間3時

般的に病害虫防除は化学合成農薬を用いた薬剤散布が基本

間照射が効果的であることが報告されている４）．

とされ，イチゴにおいては慣行防除として，年間の薬剤散このようにUV-B照射による病害防除効果を，様々な作

布回数が40回に達する事例もみられる ．化学合成農薬の物へ適用するために実証が進んでいるが，照射方法によっ多用は，作業労力や薬剤コストの増大だけでなく,環境負ては過剰なUV-B照射により葉焼けや実焼けなどの生理障荷の増大や消費者のイメージダウンにもつながることか害を起こすケースも見られる５）．過剰なUV-B照射は，光ら，減農薬の取り組みが進められている．

源と植物体の距離が近い場合に起こりやすいため，当技術

２）

化学合成農薬を用いない病害虫防除法の一つとして，イの現地導入に際しては光源から植物体までの距離を1.2m

チゴのうどんこ病防除などに適用したUV-B照射技術３）が以上確保することが推奨されている．しかし実際には設置報告され，収量の確保や薬剤散布のコスト削減効果が得ら

さらに，トマトやキュ
場所が限られているのが現状である．

＊１ 技術研究所 研究部 電子材料グループ 副主事＊２ 兵庫県立農林水産技術総合センター 農業技術センター 農産園芸部＊３ 鋼鈑商事株式会社＊4 本社 事業推進室 建装事業開発チーム チームリーダー＊5 本社 事業推進室 建装事業開発チーム

51

東洋鋼鈑

ウリなど植物体を垂直方向へ誘引する品目では，生長に伴Vol.４０および台木品種「ボランチ（タキイ種苗㈱）」を供試した．

い植物体から光源までの距離が近くなるため，照射時間等を適宜調整する必要がある．また，上位葉での遮蔽により，

２．２

試験条件

群落下部におけるUV-B放射照度が極端に低下し，適切な栽培試験は，兵庫県立農林水産技術総合センター（兵庫

病害防除効果が得られない場合もある．このため，効率的県加西市）場内の300m²の土耕ガラス温室にて実施した．

なUV-B照射装置の開発が急務であった．

2017年10月13日に7葉展開期の接木済み9cmポリポット苗

当社採光システム『どこでも光窓』の光制御技術は太陽を本圃へ定植し，その後，2018年5月30日まで試験を実施

光を遠くまで届ける技術で，光ダクトシステムや照明反射し た． 養 液 土 耕 栽 培 に て， 栽 植 密 度2,469株/10a（ 畝 幅笠などの製品化に寄与している.当技術を応用することで，1.35m，株間30cm，1条植え，主枝1本仕立），7段摘心，UV-Bを群落内や条間から水平方向に均一に照射すること

摘果なしとした．

が可能となる．これにより，葉の表面だけでなく裏側や群UV-B照射は，各区第1花房の果実肥大期より開始した．

落の内部へ均一にUV-Bが照射されることで，より安定的

毎日23:00からの夜間連続照射を基本として，光源直近のかつ効率的な病害虫防除システムの構築が期待できる.

植物体が受けるUV-B最大積算放射照度が，生理障害を発そこで，広範囲で均一なUV-B照射が可能な拡散反射装生するとされる1.4kJ/m²/day６） より少なくなるように照置を設計し，2017年5月より，兵庫県立農林水産技術総合

射時間を調節した．UV-B拡散反射装置の設置は，ガラスセンターにて，トマトへのUV-B照射の実証試験を開始し温室内の2畝間に設置し，試験区を設定した（Fig.2）．照た．本報では，促成作型土耕栽培における群落内照射の評

射方向の影響を調査するため，Ⅰ区は装置2台を約3mの価として，当社開発のUV-B拡散反射装置を用いてUV-B照

間隔をあけて条間に吊り下げ設置し，条間より水平方向に射した際のトマトの生育や収量に及ぼす影響を調査検討しUV-Bを照射した（以後，「タテ置き」と表記）．その際，た．

光源距離およびUV-B放射照度実測値から，「タテ-強区」
および「タテ-弱区」と区分けした．Ⅱ区は，装置2台を約

２．試験方法

1mの間隔をあけて地面に横置き設置し，条間の下部より上方に向けUV-B照射した（以後，「ヨコ置き」と表記）．

２．
１

こちらについても，光源距離およびUV-B放射照度実測値

供試材

本試験のUV-B照射には，背丈が高い作物に対して光をから，「ヨコ-強区」および「ヨコ-弱区」と区分けした．

均一に照射することを目的として開発した縦型のUV-B拡

対照区として，照射を行わない非照射区を設けた．

散反射装置を用いた．外観写真をFig.1に示す．形状は高なお，定植直後の1回を除き，殺菌剤を使用せず病害のさ160cm×幅17cm×奥行15cm程度の多角形の筒状体であ発生状況を観察したが，空気伝染性病害の初発が確認されり，内面は，UV領域で80%以上の反射率を有する高反射なかったため，2018年2月23日および4月27日に感染源と材を使用している．UV-Bランプは，
UV-B電球型蛍光灯（パして灰色かび病罹病果実をほ場内に1果/6株の割合で同じ

ナソニック㈱製）を用い，装置中央部に配置した．

場所に設置した（Fig.3）．

作物には，大玉トマト品種「麗容（㈱サカタのタネ）」
Ⅰ：Vertical area

Ⅱ：Horizontal area

Control

Fig.1

Fig.2 Appearance of treatment area.

Vertical UV-B diffused reflective device.
（H160×W17×D15cm）

52

UV-B拡散反射装置のトマト栽培への応用

0:non-disorderFig.3

1: parts of leaves curl

Inoculation treatment by gray mold disease-affected
fruit.

3: parts of leaves curl and yellowing

２．
３

2: the entire leaves curl

調査項目

UV-B放 射 照 度 測 定 は， 紫 外 線 照 射 強 度 計（X11 4: the entire leaves
curl and yellowing

Fig.5 Evaluation method of disorder.

Optometer，UV0-3702，Detector Gigahertz-Optic 社製）
にて行った．測定位置をFig.4に示す．地上からの高さ5段階（0：障害発生なし，1：小葉の一部に縮葉症状を生55cm，85cm，115cm，145cm，175cmの5点 に て 各 処 理

じる，2：複葉全体に縮葉症状を生じる，3：複葉全体に区3株単位で測定した．

縮葉症状を生じ葉の一部に黄変が見られる，4：複葉全体

生育調査は，草丈，展開葉数，茎径，葉長，葉幅，生理に縮葉症状を生じ葉の一部に枯死褐変が見られる）で評価

障害の発生程度について調査した．生理障害については目した．

視にて各区3株について，3反復実施した．評価は，Fig.5

収量調査は，収穫果実個数，重量および障害果内訳，果に示すように，縮葉や葉焼けなどの生理障害の程度により

実糖度（Brix）を1区3株単位で3反復調査した．
病害発生調査は，試験後，発病葉数（うどんこ病，すす

160cm

175cm

かび病）
，発病株率（灰色かび病）について各処理区3株

145cm

単位で3反復調査した．

115cm
85cm

３．結果

55cm

25cm

GroundⅠ：Vertical area
Fig.4

３．１

Ⅱ：Horizontal area

UV-B放射照度測定結果

各試験区において，調査対象株近傍における階層（地上高）別のUV-B放射照度をFig.6に示す．すべての照射区

Measurement position of UV-B irradiance.

UV-B level:

StrongWeak

StrongWeakstandard
deviation：

σ=1.67σ=1.03σ=1.32σ=0.84

Ⅱ：Horizontal area

Ⅰ：Vertical area
Fig.6

Result of UV-B irradiance.

53

Control area東洋鋼鈑

Vol.４０において，UV-B放射照度は予備試験でUV-B照射による生Fig.7にUV-B照射方法がトマト生理障害発生に及ぼす理障害が発生しなかった8μW/cm²以下に抑えられ，以下影響を示す．いずれの照射手法についても対照区に対し有の特徴がみられた．タテ−強区およびタテ−弱区では，地意に生理障害発生が増加したが，タテ−弱区で最も生理障

上高115cmの地点におけるUV放射照度が低くなった．一

害発生程度が低かった．また，Table 3に地上高別の生理方，ヨコ−強区では地上高さが高くなるにつれ放射照度が障害発生程度の結果を示すが，その傾向は地上高85cm地低下したが，ヨコ−弱区では高さによる影響は少なかった．

点および115cm地点で最も顕著に表れた．また，照射手法

また，均一性については，タテ置き，ヨコ置きともに弱区別にみるとヨコ−強区で最も多く生理障害の発生がみらの方が優れていた．なお，対照区については隣接する区域

れ，地上高85cm地点ではFig.8に示すような複葉の一部にのUV-Bが極わずか検出されたが，評価に影響ないレベル

枯死褐変を伴う顕著な葉焼け症状が認められた．

であった．
３．３
３．
２

収量および果実品質調査結果

生育調査結果３．
２．
１（2018年2月26日-5月30日）

中間調査結果（2018年4月25日）

Table 4に調査結果を示す．収量性については，収穫果中間調査時点での花房直下の葉の生育について調査した実，正常果，異常果の個数および重量について，いずれも結果をTable 1に示す．3点平均値より，タテ-弱区が最も

UV-B照射手法による有意な差は認められなかったが，タ障害発生が抑えられていた．また，いずれの区においても，

テ−強区では日焼けの生理障害が多く発生し，収穫果実数

第3花房直下において障害が最も多く発生したが，対照区に比べ，葉長及び葉幅の減少は少なく，これに伴う葉面積低下は軽微であった．
３．
２．
２

最終調査結果（2018年6月5日）

最終調査時点での生育評価結果をTable 2に示す．照射
手法別にみると，ヨコ−強区では対照区に対し茎径が細く，展開葉数が少なくなり，生育の抑制が認められた．また，同区では統計的な有意差はないものの，葉長および葉幅が小さくなる傾向が認められ，個葉の葉面積減少により葉面
積指数
（LAI）
が低下している可能性が示唆された．主茎長，Fig.7 Effect of UV-B irradiation method on the disorder level.
(Final investigation 2018/5/30)

生葉数および節間伸長については，UV-B照射手法による有意な差はみられなかった．

Table 1

*Different letters of indicate significances among thetreatments at P<0.05 with Tukey-Kramer's test.

Effect of UV-B irradiation method on the growth and development of tomatoes. (Interim investigation 2018/4/25)
Near 3rd ﬂower cluster
Leaf
Leaf
Level oflengthwidth a disorder
(cm)
(cm)
39
41
2.4
39
40
1.1
38
41
2.9
38
43
2.2
41
42
0.2

Treatment
Vertical-strong
Vertical-weakHorizontal-strong
Horizontal-weakControl

Table 2

Near 4th ﬂower cluster
Leaf
Leaf
Level oflengthwidth a disorder
(cm)
(cm)
31
33
1.4
31
34
0.8
30
35
2.2
31
35
1.3
31
34
0.2

Near 5th ﬂower cluster
Leaf
Leaf
Level oflengthwidth a disorder
(cm)
(cm)
30
31
1.7
30
31
0.3
29
30
1.2
30
29
1.1
31
30
0.3

Leaf
length
(cm)
33
33
32
33
34

Average of 3 point
Leaf
Level ofwidth
a disorder
(cm)
35
1.8
35
0.7
35
2.1
36
1.5
35
0.2

Effect of UV-B irradiation method on the growth and development of tomatoes. (Final investigation 2018/6/5)

Treatment

Main stem
length(cm)aStem
diameter
(mm)

30

ab

20 a

6.9

a

a

Leaf
width
(cm)
a

Estimated Estimated leaf
leaf area area index (LAI)(m2/plant)
0.91 a(m2/m2)
2.2 aVertical-strong

211

Vertical-weak

209 a

13 ab

31 a

20 a

6.7 a

38.4 a43.4 a0.95 a2.3 a

Horizontal-strong

208 a

13 b

29 b

19 a

7.1 a

36.2 a39.4 a0.75 a1.9 a

Horizontal-weak

213

a

13

ab

30

ab

20

a

7.0

a

37.6

a

41.2

a

0.86

a

2.1 a

213

a

14

a

30

ab

20

a

7.0

a

43.1

a

41.0

a

0.88

a

2.2 a

Control

13

abExpanded Number of Inter-nodeLeaf length
leavesleaveslength
(mm)
(cm)
38.1

43.4

*Diﬀerent letters of indicate signiﬁcances among the treatments at P<0.05 with Tukey-Kramer's test.

54

UV-B拡散反射装置のトマト栽培への応用が最も少なかった．一方，ヨコ−強区では収穫果実の個数

テ−強区では他区より有意に多く発生し，異常果のうちは対照区と同程度であったが，正常果の1果重が減少傾向

6%の発生割合となった．一方，タテ−弱区およびヨコ−弱を示した．タテ−弱区およびヨコ−弱区では，収穫果実，

区では対照区と同等に抑えられた．

正常果，異常果の個数および重量はいずれも対照区と差が

果実品質結果をTable 5に示す．果実の糖度はタテ−強なかった．

区およびタテ−弱区でやや低くなる傾向がみられたが，対また，異常果の中で，UV-B照射手法が主要因と考えら

照区と有意な差は認められなかった．

れる日焼け果が発生した（Fig.9）．この日焼け果は，タLeaves disorder by UV-B irradiation.

Fig.8

Fig.9 Burnt fruits by UV-B irradiation.

Table 3 Effect of UV-B irradiation method on the disorder of leaves. (Final investigation 2018/5/30)

Vertical-strong

55
-

85
2.33 aGround hight (cm)115
2.58 a145
1.58 a175
1.25 aVertical-weak-

2.17 a1.92 ab1.67 a0.75 aHorizontal-strong-

2.75 a2.42 a1.75 a1.50 aHorizontal-weak-

2.50 a2.58 a1.67 a1.08 aControl zone-

0.33 b0.42 b0.25 b0.42 aTreatment*Diﬀerent letters of indicate signiﬁcances among the treatments at P<0.05 with Tukey-Kramer's test.
Table 4 Effect of UV-B irradiation method on the yield of tomatoes. (Final investigation 2018/5/30)

Harvest fruits
Quantity
Weight(piece/plant) (g/plant)
46 a
3.081 aTreatment
Vertical-strong

Normal fruits
Quantity
Weight Fruits wieght(piece/plant) (g/plant)(g/plant)
22 a1.890 a87 aAbnormal fruits
Quantity
WeightPercent quantity (%)(piece/plant) (g/plant)burn
Gray mold
24 a1.191 a
6.0 a
0.7 a

Vertical-weak

50 a

3.405 a23 a2.030 a

90 a

27 a

1.374 a

1.5 a

0.8 a

Horizontal-strong

48 a2.877 a22 a1.810 a

81 a

26 a

1.067 a

2.4 a

0.3 a

Horizontal-weak

49 a

3.331 a23 a2.064 a

89 a

26 a

1.267 a

1.2 a

1.0 a

Control

50 a3.228 a22 a1.969 a

91 a

28 a

1.260 a

0.7 a

1.3 a

*Diﬀerent letters of indicate signiﬁcances among the treatments at P<0.05 with Tukey-Kramer's test.
Table 5

Effect of UV-B irradiation method on the soluble solids content of fruits. (Investigation period:2018/2/26-5/30)

Treatment

Brix/ﬂower cluster
4th
5th
7.1 a
7.1 a

Vertical-strong

1st
7.9 a

2nd
7.7 a

3rd
7.2 a

Vertical-weak

7.8 a

7.5 a

7.3 a

7.3 a

Horizontal-strong

8.8 a

8.3 a

7.7 a

Horizontal-weak

8.3 a

7.9 a

a

a

Control

7.9

8.1

6th
7.2 a

7th
6.4 a

7.3 a

7.2 a

6.4 a

7.6 a

7.6 a

8.1 a

7.7 a

7.4 a

7.7 a

7.7 a

7.8 a

7.2 a

a

a

a

a

7.6 a

7.5

8.1

8.1

8.0

*Diﬀerent letters of indicate signiﬁcances among the treatments at P<0.05 with Tukey-Kramer's test.
55

東洋鋼鈑

３．
４

Vol.４０

発病調査結果

３．
４．
１

４．考察

中間調査結果（2018年4月30日）

4月末時点の発病調査結果をTable 6に示す．タテ−弱区および対照区において，果実ないし茎葉での灰色かび病

４．１

UV-B拡散反射装置の照射特性の初発が確認されたが，タテ-強区，ヨコ−強区，ヨコ−弱UV-B照射による病害抵抗性誘導は，紫外線を受けて損区では発病が認められなかった．一方，うどんこ病および傷したDNAの部位を酵素が認識して修復する光回復機構

すすかび病については，すべての照射手法において発病がによること７） が知られているが，強度が強すぎれば，葉認められなかった．

焼けなどの生理障害を生じ，生長に悪影響を及ぼす２）．そのため，作物への生理障害回避との両立が可能な照射量を

３．
４．
２

設定する必要がある．イチゴ栽培の推奨放射照度は約20μ

最終調査結果（2018年6月5日）

Table 7に最終調査結果を示す．灰色かび病については，

W/cm²以下４） が推奨されているが，本試験のように，背最終の解体調査時点で，全ての区において発病株率は丈が高く生長する作物に対しては作物までの距離が近くな100%に達した．これは中間調査後も病原接種を継続した

りやすく，特にUV-B照射の影響を受けやすい生長点が主こと，および栽培期間を通じて薬剤による防除を実施しな茎の伸長とともに高くなっていくことから，生長方向の広かったことが要因と考えられる．しかしながら，株全体の範囲においてUV-B放射照度を一定範囲に抑える必要があ

枯死に繋がるような主茎部での発症は，すべてのUV-B照る．

射区で認められなかった．また，株当たり発病葉率および今回の試験でのUV-B放射照度は，照射手法によらず，発病果率ともに，対照区に比べ低減されており，特に，タすべての区画で8μW/cm²以下に抑えられていた．しかし

テ−強，タテ−弱およびヨコ−強での病害抑制効果が高かっながら，光分布については，装置の設置位置によりばらつた．しかし，
ヨコ−弱区では他区に比べ予防効果がやや劣っ

きが生じ，３．１節で述べたようにUV-B放射照度は，タテた．

置きでは地上高115cmの位置で最も低くなった．これは以すすかび病については，最終の解体調査時に初発が認め

下のような装置の構造上の特性に起因する．即ち，UV-Bられた．発病株率，発病葉率共に対照区で最大となったが，を広範囲に照射するため，反射板を筒状とし電球形蛍光灯

ヨコ−強区では発病が認められなかった．うどんこ病につを筒中央部に配置し，両端へ光を導く構造としている．両いては，期間を通じて発病が認められなかった．

端へ導かれた光は，出射量が同程度となるように開口調整をした面から放射される．この放射面は，タテ置きでは，
畝両面に対して開口している．この際，ランプ光源部は照射量が大きいため一部を遮蔽し，また，遠くへ導く光量をTable 6

Effect of UV-B irradiation method on the blight of tomatoes. (Interim investigation 2018/4/30)

Treatment
Vertical-strong
Vertical-weakHorizontal-strong
Horizontal-weakControl

Gray moldplants Fruits
(%)
(%)
0.0
0.00
8.3
0.00
0.0
0.00
0.0
0.00
33.3
0.01

Powdery mildew
plants
Leaf
(%)
(%)
0.0
0.00
0.0
0.00
0.0
0.00
0.0
0.00
0.0
0.00

Leaf moldplants
Leaf
(%)
(%)
0.0
0.00
0.0
0.00
0.0
0.00
0.0
0.00
0.0
0.00

Table 7 Effect of UV-BiIrradiation method on the blight of tomatoes. (Final investigation 2018/6/5)

Treatment

Vertical-strong
Vertical-weakHorizontal-strong
Horizontal-weakControl

Gray moldplants
Leaf
Whole Main stem
(%)
(%)
(%)
100.0
0.0
17.0
100.0
0.0
17.0
100.0
0.0
18.5
100.0
0.0
21.4
100.0
25.0
26.5

Fruits
(%)
0.7
0.8
0.3
1.0
1.3
56

Powdery mildew
plants
Leaf
(%)
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

(%)
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0

Leaf moldplants
Leaf
(%)
16.7
33.3
0.0
16.7
66.7

(%)
0.3
0.6
0.0
0.3
1.3

UV-B拡散反射装置のトマト栽培への応用確保するため，光源から近いほど開口を狭く，遠いほど開８）とが知られている ．本試験で，UV-B照射方法の違いに口を大きくし，均等に照射できるように配光設計している．

よる，トマトの生長への影響を調査した結果，タテ置き区

タテ置きでは，この遮蔽部が地上高115cm程度に位置するは，対照区と同程度の生長が得られたが，ヨコ置き区では，ため，この位置でのUV-B放射照度が低くなったと考えら

生長が抑制される傾向となった．Fig.10にUV-B放射照度れる．ヨコ置きにおける照射量については，ヨコ-強区でと障害発生程度の関係を示すが，UV-B照射強度に関わら地上高さが高くなるほど低くなる傾向を示す一方で，全てず，株の低い位置ほど障害発生程度が高く，ヨコ置き区のの区画の比較においてヨコ−弱区が最も照射量の均一性に方が，若干ではあるが障害発生程度が高いことがわかる．

優れており，以下のように，装置の設置位置の影響が反映

ヨコ置き区は，下から上方向に照射するため，葉の裏側なされた結果と考えられる．ヨコ置きでは，上面のみを開口

ど，クチクラ層が薄く紫外線に対する防御が弱い部位へ照した装置を地上に置き上方向に照射しており，地上高さが射されやすい．そのため，組織が損傷し，生長へ悪影響を高くなるほどUV-B放射照度が弱くなる傾向を示すため，及ぼしたと考えられる．

ヨコ−強区では，この影響を直接的に受けることになる．

また，発病調査結果（Table 7）から，UV-B照射区は，

しかし，装置の開口調整された面から出射した光は放射状

対照区と比較していずれも発病率が低く，主茎部への感染に広がるため，装置端部に位置するヨコ-弱区では光量がが抑制されるなど，病害予防効果が認められた．
照射手法別にみると，ヨコ置き区はタテ置き区よりも比均一化され，地上高さによる影響が少なく，最も均一性に

較的発病率が高い傾向を示したが，これは，ヨコ置き照射

優れた照射量分布が得られたものと考えられる．
今回，両区画において，このようなUV-B放射照度の強区ではFig.8に示すようなUV-B照射による葉焼けが株の下弱が生じたことは，装置の構造または設置位置の影響であ方に顕著に発生していたことが原因と考えられる．この障るが，生育へ多大な影響を及ぼす生理障害が生じないよう

害部位に傷口ができたことで生育初期の罹病リスクが高まにするためには，更なる均一性向上が必要と考えられる．

り，灰色かび病菌の侵入が助長され，予防効果が劣ったと推察される．

４．２

以上のことから，背丈が高い作物へUV-Bを照射する場

UV-B照射方法によるトマトの生長への影響と病害

合，群落下部から上方向へ照射すると生育を抑制し，葉裏抑制効果などUV-Bにより損傷を負った部位からの病原菌の侵入を紫外線は人体だけでなく植物の生長へも影響を及ぼすこVertical area

Horizontal area

Strong compartment

Strong compartment

Ground height

Ground height

85cm
115cm
145cm
175cm

85cm
115cm
145cm
175cm

Weak compartment

Fig.10

Weak compartment

Ground height

Ground height

85cm
115cm
145cm
175cm

85cm
115cm
145cm
175cm

Relationship between the disorder levels and UV-B irradiation intensity.

57

東洋鋼鈑

Vol.４０

助長する恐れがあるため，タテ置きにして照射する方が，⑴本試験に用いた縦型のUV-B拡散反射装置は，背丈が高葉への生長障害を軽減でき，病害防除効果が得られやすい

い作物に対して，均一性が高く，著しい葉や実の生理障と考えられる．

害を回避できる強度（8μW/cm²以下）で広範囲に照射することができた．均一性はUV-B放射照度が弱い区画

４．
３の方が優れていた．

UV-B照射方法によるトマトの収量への影響

UV-B照射による，トマト果実への直接的な生理障害は，⑵UV-B照射手法において，装置を横置きにして上方向に収量に直接影響するため回避しなければならない．本試験

照射した場合（ヨコ置き区），生長初期に葉や茎へ生理での収量および果実品質調査では，反復間でのデータのバ障害を生じやすく，生長が抑制され，収量性にも悪影響

ラツキが大きいことから，明確な有意差は得られなかったを及ぼすことがわかった．一方，装置を縦に置き水平方が，適切なUV-Bを照射すれば，収量性への影響は比較的向に照射した場合（タテ置き区），障害発生頻度が低く，小さいものと考えられた．しかしながら，照射手法を問わ

生長や収量性への影響も軽微であったことから，有用なず，放射照度が高い区画（タテ－強区およびヨコ－強区）

照射方法と考えられる．

で，収量性が低下する傾向となり，収穫果実および正常果⑶UV-B照射位置が固定されている場合，光源と株の距離の重量が低下している可能性が示唆された．これは，同区の違いにより，UV-B放射量にバラツキを生じ，一部のではUV-B照射による生理障害が多発しており，葉面積も強いUV-Bが作物に照射されたことが原因と考えられる

減少傾向で生長が抑制されていたことが原因の一つと考え生理障害が発生した．装置の位置を定期的に移動して放られる．

射照度を均一化するなどの手法により，更なる改善が期

さらに，UV-B照射が主要因と考えられる日焼け果など待される．

の直接的な生理障害も発生した．日焼け果はタテ−強区で発生割合が高かったが，これは同区におけるUV-B放射照引

度が高かった事に起因するものと考えられる．一方，タテ

用

文

献

１）病害虫と雑草による農作物の損失,日本植物防疫協－弱区では日焼け果の発生は少なく有望であったが，試験会，（2008），7．

区内では光源からの距離により放射照度がバラついてお２）宮城県農業・園芸研究所：宮城県「普及に移す技術」，

り，株によっては病害抵抗性の誘導に十分と考えられる放93（2017），20．

射照度が得られない場合もある．また，本試験ではUV-B

３）神頭武嗣，松浦克成，小河拓也，宇佐見俊行，雨宮良

照射装置を固定して照射したため，一部の強いUV-B照射

幹：植物防疫，65（2011），28．

光が特定のトマト果実に当たり日焼けを生じた可能性も考

４）宮城県農業・園芸研究所：宮城県「普及に移す技術」，

えられ，照射位置を定期的に変えるなど，一部の対象物に

90（2015），83．

常時照射されないようなシステム化ができれば，より一層

５）岡田清嗣，岡久美子：植物防疫，68（2014），58．

の障害回避が期待される．

６）岡久美子,岡田清嗣，山田真，石橋正紀：近畿中国四国農業研究 16（2010），9．

５．結言

７）山本和生：生物物理，25（1985），116．
８）近藤矩朗：紫外線の増加が植物等に及ぼす影響に関す

当社開発の条間から水平方向にUV-B照射が可能な縦型る研究，農林水産省農業環境技術研究所，つくば，

拡散反射装置を用いて，トマトの生育や収量に及ぼす（1992），42．

UV-B照射強度の影響を調査した結果，以下の結論が得られた．

58東洋鋼鈑（創刊号〜Vol.39）
表紙

集

極軟鋼鈑の焼入・焼戻し後の電子顕微鏡写真59

ぶりきの合金層の電子顕微鏡写真

米国より輸入した電気めっき設備

冷間圧延用作業口ール表面の電子顕微鏡写真

低炭素鋼の焼入時効組織

浸漬法ブリキ板の表面酸化膜

米国 ＭＥＳＴＡ 社製製品最大巾48"
５スタンド・コールド・ストリップ・
ミル

ビニトップ（塩ビ鋼鈑）製造設備

1961年7月下松工場に完成した連続焼鈍炉（速度1500FPM）

1961年7月下松工場に完成した
2基連続調質圧延機(時速 91.4km）

ハイトップ（電解クロム酸処理鋼板）ライン・ルーピングピット

60

ハイトップ（電解クロム酸処理鋼板）の製造設備

東洋製罐・東洋鋼鈑綜合研究所

東洋鋼鈑㈱下松工場研究所

No.2ハイトップライン

下松工場とその周辺（1968年撮影）

ビニトップを使用した
羽田国際空港ビル

新設のNo.2連続酸洗ライン

姫路信用金庫本店（弊社ビニトップを天井に使用）

渋谷宮下公園前のメトロプラザ
ビル（天井にビニトップ使用）

61

㈱吾嬬製鋼所仙台製造所殿に設置された線材圧縮結束機

No.2

5基連続冷間圧延機

ハイドロテンションレベラー

X線光電子分光装置

JEM・200CX 分析電子顕微鏡

当社で開発したドット・スタンプ
方式のマーキング装置

No.3 ハイトップラインに設置したコンパクトテンションレベラー

Mo₂FeB₂型複硼化物系硬質合金の画像解析装置による粒度分布測定
結果

Mo₂NiB₂型複硼化物系硬質合金の走査型オージェ電子線顕微鏡によ
る測定結果

62

ティンフリースチール表面の原子間力顕微鏡（AFM）による観察結果缶成形に伴い，材料中に発生する応力分布の解析例

エンボス加工されたポリエステルフ
ィルム表面のレーザー顕微鏡観察例とエンボスロール表面（背景）

二軸押出機内の樹脂充満部における温度，応力分布ならびにトレー
サー追跡による混練状態の解析例

銅箔／液晶ポリマー積層材で作製された CSP（Chip Size Package）と回路部の拡大写真

撥水処理を施したファイバーコートと植毛部の拡大写真

ミラーコートK（MCK：銀めっき
鋼板）による自然採光システムの見上げ写真

電子線後方散乱回折法（EBSD）
による超電導線材用クラッド金属
基板（Ni/Cu/SUS）のミクロ組織

上：解析によりDNA配列を識別するための蛍光画像
左：DNAチップ 右：解析キット

63

発行年

Vol.

総

目

題

目

次

1949

1952

東洋鋼鈑での出来事
東京・大阪証券取引所に上場
下松工場本社事務所完成
プラスコを生産

1−1①発刊の辞②製造冶金工業と研究③当社の沿革④最近に於けるストリップ鋼冷間圧延技術の発達

本社を東京都千代田区霞が関に移転⑤鍍錫油の劣化（第一報）パーム油の粘度増加について⑥ブリキ鈑表面に現はれる黄色模様の研究⑦冷圧ブリキ鈑の時効とダイヤモンド罐について⑧リムド鋼塊の偏析が錻力鈑の機械的性質に及ぼす影響について⑨米国製錻力と本工場製錻力の鍍錫分布及び機械的性質の統計的研究⑩高熱重筋作業における標準作業時間設定例

1−2

①巻頭言
②生産第一主義③熱圧錻力原鈑のエリキセン値に及ぼす種々の因子の影響に就いて④米国製軟鋼鈑と普通軟鋼鈑との比較⑤冷圧ストリップの焼鈍後に見られる表面欠陥に関する調査⑥熱圧錻力鈑の材質の製缶に於ける影響について⑦光電比色計に依る鉄鋼中の諸元素の迅速分析（第一報）⑧熱圧錻力原鈑の熱処理⑨管理図による熱圧錻力鈑の鈑厚管理について⑩フライングマイクロメーターの誤差と対策⑪作業方法の標準化と作業指導の実例⑫ブリキ鈑の試験法⑬特種錻力の紹介

1953

2−1

①巻頭言
②銅を含む鋼鈑の電子顕微鏡組織③錻力鈑の鍍錫量及び加工度とピンホールとの関係に就いて④計量抜取検査法に依るエリクセン検査法に就いて⑤冷間圧延錻力の調質圧延に就いて⑥熱間圧延薄板（ブリキ原板）の機械的性質に及ぼす圧延仕
上り温度の影響⑦乾式鍍錫に於けるフラックスの研究⑧光電比色計に依る鉄鋼中の諸元素の迅速分析（第二報）⑨錻力用二段熱間圧延ロールのチルの深度と折損の関係に就いて⑩ブリキ鈑の機械試験法

64

逆転式４段冷間圧延機設置
熱間圧延休止

発行年

Vol.
2−2

題

目

東洋鋼鈑での出来事①巻頭言②良く聞く、良く視（見）る、良く考える③低炭素鋼に於ける銅の固溶限について（Ⅰ）④５ガロン缶の輸送割れに就いて⑤鍍錫油の劣化（第二報）パーム油の代用油及び添加剤の検討⑥電磁錫厚計の試作に就いて⑦錻力原板の計量抜取検査法に就いて⑧金属工場廃水に関する研究（第一報）有害成分並びに水質汚染に就いて⑨金属工場廃水に関する研究（第二報）酸洗廃液の新処理法
に就いて
1954

3−1

①巻頭言
②技術家の創作に就いて③電気メッキラインに就いて④低炭鋼に於ける銅の固溶限に就いて（第２報）⑤β線によるブリキ板の鍍錫量測定装置に就いて⑥フライングマイクロメーターの誤差と対策（第二報）⑦錻力板の線状材料疵に就いて⑧可送式四段帯鋼冷間圧延機用のバックアップロールに関する調査⑨錻力板の腐蝕に就いて⑩P.Mシステムを実施して

3−2

①巻頭言
②仕事は着実に急がずに③電気メッキ・ブリキに就て④ブリキ原板のスチツフネスに就いて⑤スキンパス諸元とスキンパス伸率に関する一試験（其の１）⑥ピンホール検出機について⑦β線走間帯鋼厚み計に就いて⑧プラスコの品質について⑨我が社に於ける提案制度とその運用について

1955

4

No.1
置

①巻頭言

②ブリキ鑞付の研究③電気メッキ・ブリキの半田付性④錻力に於ける鉄錫合金の研究⑤極軟鋼板の歪時効⑥冷間圧延薄鋼板の光輝焼鈍について⑦ブリキのアブレージョン（荷ずれ疵）に就て
1956

5①圧延油の性能に関する研究②圧下率計に就いて③ブリキの表面酸化膜④ポーラログラフによる硫酸第１錫中のCu, Pb, Bi及びFeの定

量⑤ブリキの半田附性について（Ⅱ）

65

電気めっきライン設

発行年

Vol.

題

目

1957

6

①焼鈍中における低炭素鋼薄板の窒素吸収現象②ブリキ原板の残留応力測定について（第１報）③チオシャネート有孔度テストについて④超音波メッキ東洋鋼鈑での出来事⑤缶詰缶内面におけるブリキの腐蝕
1958

7①熔融半田と固体金属間の接触角の測定②電位－時間曲線による酸洗速度試験（酸洗の電気化学的研究 Ⅰ）

冷延鋼板の製品名をトップ（TOP）に決定③NF式粗度計による平滑度の測定④錫メッキ量測定法（Bendix法）の検討
No.1 5基連続冷間圧延機
設置
No.1 ビニトップライン設置
ビニトップ生産開始

1959

連続酸洗ライン完成

1960
1961

No.2
置

8

①ブリキ板酸化膜の微視的観察及び電子回折による研究②ラジオアイソトープによるアルカリ残留の研究③18L缶（5 ガロン缶）の輸送割れに就いて（第２報）④冷間圧延リムド鋼板の調質圧延効果並びにレベラー効巣とその時効による機械的性質の変化について（第1・2 報）⑤色彩とビニトップ

1962

9①（新製品紹介） ビニトップの加工性②冷間圧延薄板の板厚変動に関する研究（第１報）③応力時効の実際への応用④高燐低炭素鋼中のＰ分析法について⑤５ガロン缶の輸送割れについて（第３報）⑥シミュレーションによる焼鈍工場調査モンテカルロ法適用

10①冷間圧延薄板の板厚変動に関する研究（第２報）

電気めっきライン設

東洋製罐・東洋鋼鈑綜合研
究所設立
ハイトップ生産開始
No.1 2基連続調質圧延基設置
連続焼鈍設備設置②焼入時効した軟鋼の電子顕微鏡による一定場所の観察③ブリキ合金層模様成因の放射性同位元素錫による確認④ビニトップの使用上の二、三の性質⑤新岸壁荷役能力の推定と完成後の実績

1963

11

①β線厚み計とその金属薄板工業への応用の研究（第１報）②冷間圧延薄板の板厚変動に関する研究（第３報）③鋼板のアルカリ電解洗浄のラジオ・アイソトープによる研究④電気メッキブリキ用油の挙動

1964

12

①β線厚み計とその金属薄板工業への応用の研究（第２報）②酸化膜と耐錆性③連続焼鈍ブリキの硬度及びフルーチング性に関する研究④塩ビ鋼板「ビニトップ」の加工性について⑤プラスチゾルに対する二次可塑剤の混用効果について

66

第10回大河内記念技術賞受賞（電解クロム酸処理鋼板の発明と工業化）
No.1 ハイトップライン設置
新ビニトップライン設置

発行年

Vol.

1965

13

題

目

東洋鋼鈑での出来事
ハイトップ技術輸出開始①巻頭言②電解クロム酸処理鋼板の発展③ハイトップの耐食性④ハイトップの塗装性について⑤ハイトップの加工性について⑥ハイトップの皮膜特性の測定⑦ハイトップの梱包並びに輸送試験

14①溶融軟ロウの表面張力測定の一実験②β線厚み計とその金属薄板工業への応用の研究（第３報）③連続焼鈍ブリキの硬度およびフルーチング性に関する研究（Ⅱ）④薄膜透過法による電子顕微鏡組織と低炭素鋼板の機械的性
質との関係について⑤冷延鋼板の加工性について

1966

極薄ぶりきを生産開始

No.1 DR圧延機完成（旧スキンパスミルを改造）

1967

15

①溶融ハンダとブリキの合金層間の接触角の測定②設備保全費管理 11のポイント③β線塩ビ膜厚計の実用化④電気メッキ ブリキの表面酸化皮膜の形態とその安定性⑤ビニトップの耐候性に及ぼす顔料の影響

シルバートップ販売開始
ビニトップ技術輸出

1968

16

①圧延機の特性に関する研究（１）②プリントビニトップ③ぶりきの塗料密着性について④鉄系二元合金の転位組織⑤すず電着核発生におよぼす電解条件および浴組成の影響について

No.3 電気錫めっきライン
設置
No.3 ビニトップライン設置
建材等住宅関連部門へ進出

1969

17

①圧延機の特性に関する研究（２）②可塑化ポリ塩化ビニルの耐候性におよぼす金属塩類の安定化効果について③電解クロム酸処理鋼板の皮膜成分測定法について④下松工場における設備能力検討のシミュレーション⑤ハイトップ皮膜断面観察法について⑥塩ビ鋼板の新しい溶接技術⑦ホットコイルの酸洗時間について

1970

18

①高分子材料の接着はく離に関する研究（１）②生産設備保全情報システムの設計と運用について③多段変形による変形限の向上について④冷間圧延用ワークロールのチル剥げ事故について

1971

No.４ ビニトップライン設置

自動結束機械等省力機械部
門へ進出
No.2 ハイトップライン設置
No.2 連続酸洗ライン設置

67

発行年

Vol.

題

目

1972

19

①高分子材料の接着はく離に関する研究（２）②連続焼鈍工程における連続磁気硬度計③Ｘ線回折によるぶりき合金すず量の測定④張出し成形性に関する材料特性と表面状態との関係

1973

20

①高分子材料の接着はく離に関する研究（３）②薄板の冷間圧延におけるロール・材料間の摩擦係数に関する研究（１）③油圧圧下A.G.Cの理論解析

東洋鋼鈑での出来事
2基連続調質圧延機を3基連
続調質圧延機に改造

No.3 ハイトップライン設置

シルバートップ技術輸出開始④蛍光Ｘ線によるすず付着量連続測定
1974

21

①薄板の冷間圧延におけるロール・材料間の摩擦係数に関する研究（２）②低濃度クロム酸溶液からの電解クロム酸処理皮膜の生成について③けい光Ｘ線分析装置によるぶりきのすず付着量測定

No.3
No.2

調質圧延機設置

連続焼鈍設備設置④エアベアリングによる重量物搬送システム
1975

22

①東洋結束システムについて

浸漬式ぶりき生産中止②結束用帯鋼とシール③結束工具④自動結束機

1976

1977

No.2 3基連続調質圧延機を5基 連 続 冷 間 圧 延 機に改造
23①低炭素鋼の焼鈍時における炭素の表面への拡散現象②ぶりきのクロメート処理皮膜について③シルバートップの耐食性と塗料密着性について④冷間圧延における潤滑と表面⑤No.2冷間圧延機の計算機制御システムと自動板厚制御につ
いて

1978
1979

下松に技術研究所設置
ファイントップ販売開始

ハイドロテンションレベラー
設置
24①ハイドロテンションレベラーによる板材の形状矯正について②鋼の高速圧延の開発③ぶりき原板の箱型焼鈍時における諸元素の表面濃化④ポリ塩化ビニル樹脂被覆鋼板の耐候性⑤蛍光X線による複合電気亜鉛めっき液の濃度測定

1981
1982

ラッセルシュタイン社（西ドイツ）と技術交流協定を締結

25①冷間圧延ロールの弾性係数に関する検討②ぶりきの溶接性に及ぼす溶接条件と各種材料特性の影響について③極薄錫めっき鋼板の諸特性④TFSのクロム水和酸化物皮膜構造と塗料密着性の関係について⑤電解鉄箔の性質について

68

発行年

Vol.

題

目

1983
1984

東洋鋼鈑での出来事
IF販売開始KHM出荷開始

26①ウェット調質圧延における可変クラウンバックアップロールの 科 学 技 術 庁 長 官 賞 受 賞
形状制御特性
（KHM）②缶用材料の溶接性に及ぼす接触電気抵抗と鍛接性の影響③ぶりきの錫結晶成長について④塩ビ鋼板の耐候性に及ぼす鱗片状Ａｌ粉末添加の影響⑤黒色複合電気亜鉛めっき鋼板について（第１報）＜黒色化条件と黒色化度の関係＞⑥黒色複合電気亜鉛めっき鋼板について（第２報）＜黒色化処理皮膜の解析＞⑦硬質合金ＫＨＭの特性について

ハイペット出荷開始
MD出荷開始

1985
1986

27

①ビニル重合体の高温熱分解反応機構②ぶりきの硫化黒変③イージーオープンエンド用鋼板の開発④正反射、乱反射受光方式を併用した表面検査装置の開発⑤自動マーキング装置の開発⑥鉄複硼化物系硬質合金の特性に及ぼすＭｏ及びＣ添加量の影響No.1 ラミネートライン設置
産業用ロボット部門へ進出

1987

ニッケルトップを生産開始

1988

プレスブレーキロボット出荷開始
溶接用ハイトップを生産開始
KHM新工場竣工

1989

28①電解クロム酸処理したぶりきの表面特性②ぶりきＤＩ缶製造における抜け性に対する諸条件の影響③シルバートップの特性④ポリエチレンテレフタレートフィルム被覆鋼板の特性⑤Mo₂FeB₂系硬質合金の焼結機構⑥Mo₂FeB₂系硬質合金の機械的特性および結合相組織に及ぼすＮｉ添加量の影響
1990
1991

No.1
29

①微量すず被覆を施したクロムめっき鋼板の特性②ポリエステル樹脂接着剤によるポリ塩化ビニルフィルムの低温でのラミネート③画像解析装置を用いた定量金属組織学④ニッケルめっき鋼板の特性⑤真空圧延による冷間圧延クラッド材の試作⑥超硬合金のSinter-HIP処理⑦アルミナ系セラミックス（KA）の特性と適用例

69

高温焼鈍ライン設置

発行年

Vol.

題

目

1992

1994

東洋鋼鈑での出来事
No.1 カラーラミネートライ
ン設置
No.2 ラミネートライン設置

30①硼化物を利用した硬質耐摩耗材料②薄膜X線回折法によるTFS上にラミネートされたPETフィルムの解析③Mo₂FeB₂系硬質合金のすべり摩耗機構④冷延鋼板用マーキングロボットの開発⑤PS版用鋼板支持体の特性に及ぼす後処理の影響⑥Mo₂NiB₂系硬質合金におけるCr添加の影響
1995

No.2 DR圧延機設置
No.3 ラミネートライン設置
No.2 5基連続冷間圧延機を改造し完全連続化

1996

No.3
No.2

1997

TOYO-MEMORYTECHNOLOGY SDN.BHD.
（マレーシア）設立
ファインクラッド出荷開始
MD第3工場竣工
フィルム生産開発設備完成

連続焼鈍ライン設置
高温焼鈍ライン設置

1998

31

①高効率電気めっきセル（THEC）の開発②No.2タンデムミル完全連続化改造③ラミネート鋼板のフィルム密着性におよぼすＴＦＳの諸特性の影響④電気亜鉛めっき鋼板のはんだ特性について⑤超硬基体上への厚膜ＣＶＤダイヤモンドの被覆技術の開発とその切削特性評価

MD第4工場竣工
TOYO-MEMORYTECHNOLOGY SDN.BHD.
営業生産開始2000

32①ポリエステルフィルムラミネート鋼板の接着性に関する研究②ラミネー卜鋼板の再絞り・しごき加工

No.2 フィルム製膜設備設
置とその特性⑤缶用材料のシーム溶接特性とその伝熱学的研究⑥シャドウマスク用アルミキルド鋼板のエッチング特性評価につ町に移転
大河内記念賞受賞（高品質・低コスト・低環境負荷金属缶③アルカリ電池向けの新しい表面処理鋼板の開発④表面活性化接合法を適用したクラッド材製造プロセスの開発

いて

2001

No.3 高温焼鈍ライン設置
本社を東京都千代田区四番

製造技術の開発と実用化）

シルバートップ・エコを生産

開始
全国発明表彰特別賞受賞（低歪み常温接合によるクラッド材製造技術の発明）

70

発行年

Vol.

2002

33

題

目

①二軸配向ポリエステルフィルム被覆鋼板の高速度ラミネートプ
ロセス②微小内部欠陥検出器の開発③ポリエステル樹脂ラミネート鋼板のDI缶への適用

東洋鋼鈑での出来事
No.3

DR圧延機設置④クロメートフリー表面処理鋼板「シルバートップECO」の開発⑤内装建材用ポリエステル樹脂被覆鋼板の開発⑥Mo₂NiB₂系硬質合金の組織と機械的特性に及ぼすMn添加量の影響⑦遺伝子解析用DLCスライドの開発

No.3 フィルム製膜設備設
置
No.2 カラーラミネートライ
ン設置

2003

文部科学大臣賞受賞（機能性を付加したニッケルめっき鋼板の開発）

2004

34①無延伸ポリエステルフィルムラミネート材の缶用材料への適用②鉛フリー・クロムフリーはんだ用鋼板の開発③建材用ポリエステル被覆鋼板の環境応力割れに及ぼす皮膜
結晶化度および共重合成分の影響④アルミ磁気ディスク基板について～この10年間の軌跡～

箔めっきライン完成①ぶりきのフィルム密着性に及ぼす熱処理および加工の影響②超微細な結晶粒を有する高強度冷延鋼板の製造に関する研究③表面活性化接合法によるCu/LCPクラッド材の開発

No.1 サップレートライン設
置⑤臨床診断用基板ジーンシリコンの開発⑥TOCを導入した生産計画立案システムの構築⑦CRT内の磁場および電子軌道に関する数値解析
2006

35

④樹脂成形機部材用高強度高耐食性Mo₂NiB₂硼化物系硬質合金の開発⑤下松工場における材料調達SCMの構築
2007

銀鏡めっき金属板ミラーコー
トKを生産開始
光学用機能フィルムを生産開
始

2008

36

①調質圧延工程における板材表面粗度の創製②圧延トルク測定による冷間圧延の潤滑機構解析③ポリエステル樹脂ラミネート鋼板のDI製缶技術の確立−PETヘアに及ぼす材料特性の影響−④表面活性化接合法を用いたAl/Alクラッド材の密着性調査⑤信号灯用ファイバーコートの開発⑥はんだ用プレコートアルミニウム板「サップレート（Solderable
Aluminum Plate）」⑦高耐候性アクリルラミネート鋼板の特性
71

発行年

Vol.

題

目

東洋鋼鈑での出来事

2010

下松工場を下松事業所に改称2012

Setsu Denミラーを生産開始
TOSYALI TOYO CELIKANONIM SIRKETI（TAT）

を設立
2013

37

①無延伸ポリエステルフィルムラミネート鋼板を用いた2ピース飲料缶（TULC）の塗料密着性②薄めっきぶりき（LTS）へのリン酸塩化成処理③化粧鋼板用エンボス付与フィルムの開発④18L缶胴溶接部テープ補正装置の開発⑤銀めっき鋼板の開発
2015

38

①ポリエステルフィルムラミネート鋼板を用いたDI缶のPETヘア
発生メカニズム②鋼板用表面検査装置「i ‐ TOP」の開発③樹脂被覆鋼板への表面エンボス賦形に関する理論解析④Y系超電導線材用クラッド基板（Ni/Cu/SUS）上に成膜した中間層CeO₂の結晶配向性の改善⑤Mo₂ＮｉB₂系サーメット溶射材の特性および組織に及ぼす熱処理の影響⑥UGT1A1 の遺伝子多型を判別するDNAチップキットの開発
DNAチップの薬事承認を取得し、本格的に医療分野に
進出

2016

2017

39

①Ａｌ酸化物皮膜がぶりきの耐硫化黒変性に及ぼす影響に関す トルコの 合 弁 会 社トスヤル
る電気化学的検討
トーヨー社で商業生産開始②アルカリマンガン乾電池正極缶用Ni-Co合金めっき材料の開 山口県産業技術特別褒賞受
発賞（DNAチップ）③アルカリマンガン乾電池正極缶用Ni-Co合金めっき鋼板の連続製造技術④ステンレス基材上へのダイレクト高被覆極薄貴金属無電解
めっきを可能とする特殊表面改質技術⑤抗がん剤ゲムシタビンの副作用に関連する一塩基多型を判別するDNAチップキットの開発

72

東

洋

鋼

鈑

Vol.40２０１９年３月印刷
２０１９年４月発行〔非売品〕〔禁無断転載〕

発行責任者

山口県下松市東豊井１２９６の１

発

行

人

山口県下松市東豊井１２９６の１

印

刷

人

山口県下松市東柳１丁目２の８

中

村

琢

司

東 洋 鋼 鈑 株 式 会 社 技 術 研 究 所
佃印

刷所