2024 . 3

vol.135
富山県産業技術研究開発センター
Toyama Industrial Technology Research and Development Center『次世代建築へ向けた脱炭素指向ファサードの開発』
ものづくり研究開発センター

氷見

清和（現：商工労働部商工企画課 主幹）

CONTENTS
表紙
01 次 世 代 建 築 へ 向 け た 脱 炭 素 指 向 フ ァ
サードの開発研究紹介
02 も み殻のアルカリ分解による樹脂原料製造方法の検討
03 摩 擦攪拌インクリメンタルフォーミン
グによる逆張出し成形
04 ス
 ポーツ用衝撃吸収パッドに関する研究
05 コ ロナウィルス感染予防対策品としてのマスク評価方法の検討© 日建設計06 動画を用いた振動解析の簡易化

脱炭素指向ファサードお知らせ

当センターによる研究開発の07 国際会議レポート

サポートによって、高岡銅器のICC2022＋1 に参加して㈱瀬尾製作所（高岡市）は同社

JSPMIC2023 に参加してが培ってきた金属加工技術を用08 受賞者・表彰者の紹介

技

いた「脱炭素指向ファサード」
を㈱日建設計と共同で開発しました。

術 情 報 誌135号（2024年 ３ 月 発

脱炭素社会を目指し、主に大行）をお届けします。

都市圏にて大多数を占める中小表紙は、企業との共同研究等により製品規模の既設、新築を問わないビ開発を支援した事例を紹介します。

ルへの設置を想定したファサー「研究紹介」（p.2- ６）では、令和４年度ド（建築物の正面デザイン・外の研究成果を５件紹介します。

装）であり、製造時の二酸化炭「お知らせ」（p.7- ８）では、今年度の国素を大きく削減した上で、現代際会議の出張報告２件と、当センター研究職員の受賞者・表彰者のご紹介をさせていただきます。

© 日建設計脱炭素指向ファサードを実装したビル（2023年東京都神田神保町の新築ビル）

01

社会が求める環境性能の確保、向上を目的とした新しい形のファサードとなっています。

研究紹介

02

研 究 紹 介もみ殻のアルカリ分解による樹脂原料製造方法の検討
ものづくり研究開発センター

１．はじめに地球温暖化の防止など環境問題の解決に貢献するため、バイオマス資源の原料としての利用が進められています。富山県は米どころで、収穫の際にもみ殻が多く発生していますが、その工業的な利用方法はまだ確立されていません。
本研究では、もみ殻の前処理および種々のアルカリ試薬によるアルカリ分解を行い、樹脂原料として利用可能なバニリン等の低分子芳香族化合物の生成法について検討を行いました。

研究員

出村奈々海

Bu4NOH が適していると考えられます。
表 1 反応条件の検討
濃度（mol/L）
Bu4NOH
1.25
Bu4NOH
1.25
Bu4NOH
1.25
Bu4NOH
1.25
Bu4NOH
1.54
NaOH
1.25
Bu4NOH+NaOH
4.75
アルカリ１２３４５６７

時間（h）
24487224242424

温度（°C）
120120120100120120120

収率（wt%）
18.223.422.717.718.39.412.3

次に、1回の分解では未分解であった多量体をさらに分解することで収率が向上するのではないかと考え、2段階分解を検討しました。結果を表2に示します。1段階目で酸、アルカリ、水熱の3条件を検討しましたが、収率の向上は見られませんでした。これは1段階目でリグニンが変性することで分解物としてバニリンが生成しなくなったものと考えています。また、もみ殻から酢酸やブタノールを用いて抽出したリグニンを用いた時も同様に、リグニンの変性からバニリンの収率が低下することがわかりました。

2．実験方法もみ殻はコシヒカリ（富山県産）を用い、アルカリ試薬は木粉の分解で既報1) のある Bu4NOH を用いて検討を行いました。PFA 製ねじ口試験管にもみ殻とアルカリ溶液を加えて空気下で加熱攪拌し、もみ殻を分解しました。
3．結果・考察
アルカリ分解後、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて確認できた生成物を図1に示します。もみ殻の分解後、複数の低分子有機化合物が生成することがわかりました。

表2123

図1

ものづくり基盤技術課

1段階
HCl（0.8mol/L）
NaOH（0.8mol/L）
H 2O

2 段階分解の検討
2段階
収率（wt%）
Bu4NOH（1.25mol/L）
9.9
NaOH（1.25mol/L）
15.6
Bu4NOH（1.25mol/L）
14.4

4．おわりにもみ殻をアルカリ溶液中で加熱することによってリグニンの分解が進行し、低分子芳香族化合物が得られました。反応条件の最適化を行ったところ、1.25mol/L Bu4NOH 溶 液 を 用 い48時 間、120℃で加熱する条件で主生成物であるバニリンの収率がリグニン基準約23% と最も高く得られました。酸等による抽出リグニンのアルカリ分解ではバニリン生成の効率は低下しました。
今後は得られた分解生成物を原料としたバイオマス樹脂の合成を検討していく予定です。

アルカリ分解による生成物得られた芳香族化合物のうち、主生成物のバニリンを目的物とした結果を表1に示します。収率はもみ殻中のリグニン量を基に算出しました。アル カ リ 試 薬 と し て Bu4NOH（1.25 mol/L） を 用
い48時間、120℃で加熱分解を行った時にバニリンが最も高い収率で得られました。アルカリ試薬の濃度を高くしても収率は向上しなかったため、アルカリ濃度は反応に影響していないことがわかりました。また、アルカリ試薬を変えると収率が大きく低下したため、もみ殻のリグニン分解には

参考文献

1) M. Maeda, T. Hosoya, K. Yoshioka, H. Miyafuji,
H. Ohno, T. Yamada, J. Wood Sci., 2018, 64,
810-815.

02

研 究 紹 介

摩擦攪拌インクリメンタルフォーミングによる逆張出し成形
ものづくり研究開発センター

１．はじめに
薄板金属のダイレス加工において、ツールを高速回転させて押し付けながら成形する摩擦攪拌イ
ンクリメンタルフォーミングが開発されています。
この成形方法は、通常凹形状に成形され、成形部は攪拌によって改質されます。本研究では凸形状への成形を試みました。

機能素材加工課

図22．凸形状成形機構
凸に張出した形状に成形するため、ツールの反対側にパンチを設置しブランクホルダをガイドに沿わせて上下に動く構造にすることでツールをブランクに押し付けながら、パンチに沿った形状に成形を行う機構を作製しました（図1）。

研究員

酒井康祐

成形した A5052

ツール

ブランクホルダ
パンチ

図1

図3

成形高さと傾斜角の関係

すると表面から0.2 mm までの位置では硬さが大きく上昇していました（図4）。さらに攪拌部の結晶粒径は平均粒径が0.6 µm となっており母材の18 µm と比べ微細化されていたことから攪拌により結晶粒が微細化されその結果硬さが上昇したと考えられます。

ガイド

凸形状成形機構を備えた治具

3．成形方法厚さ1 mm の A5052合金板を用い、成形条件はツール回転数を2000 rpm、送り速度を100 mm/min、1行程当たりの成形高さを0.5 mm として四角錐台形に成形し、傾斜角（張出し方向と側面がなす角）と成形高さを変化させ成形限界を調査しました。
4．成形結果と特性
図2に成形した A5052、図3に成形高さと傾斜角の成形限界の関係を示します。傾斜角が小さい、すなわちより急峻な成形ほど成形可能な高さは小さい結果となりました。傾斜角が小さい成形ほど板厚が薄くなる形状であり破断しやすいためと考えられます。
成 形 部 の 断 面 を 観 察 す る と、 表 面 か ら 約0.2mm の深さまで攪拌されていました。硬さを測定

図4

攪拌部表面からのビッカース硬さ

5．おわりに
本研究では凸形状に張出した成形を行い成形部の特性を評価しました。その結果、成形部は硬さが上昇し、改質される面が凸形状に外側へ張出す成形が可能であることが確認されました。

03

研究紹介

03

研究紹介

04

研 究 紹 介スポーツ用衝撃吸収パッドに関する研究
生活工学研究所

１．はじめにスポーツウェアには、競技種目によって必要な個所に衝撃吸収パッドが設置されています。プレー
ヤーの身体保護を考慮した安全安心なスポーツウェアを実現するために、市販ウェアの動的な負荷特性を比較しました。

牧村

めぐみ

２．３ 剛性による衝撃吸収性の比較
強度試験機（インストロジャパン製）を用いて圧縮試験を行い、荷重変位曲線から各サンプルの剛性を算出し、実験から得られた剛性と2.1の低速衝突試験の衝撃吸収率を比較した結果を図３に示します。

低速衝突時の衝撃吸収性の比較

図3

衝撃吸収性能には大きな差異がみられ、試験した18種のサンプルのうち衝撃吸収率（対ブランク）が90％以上のものが約半数ありましたが、その他は40％程度の吸収率でした。

剛性による衝撃吸収性の比較

今回の低速での衝突条件においては３N/mm 程度以上の剛性を備えれば概ね良好な吸収性能を発揮しますが、それ以下では吸収性が急減しました。
また、剛性が高い領域においても吸収率が低下する傾向がみられました。市販ウェアに装着されている衝撃吸収材の特性は、競技種目による速度と衝突体の質量により分類することができることから、本研究の手法により衝突条件を考慮した材料物性の最適な範囲を求めることができました。

２．２ 高速衝突による評価
高速度で各種ボールを発射できる衝撃力負荷装置（米国 ADC 製：エアキャノン）とロードセル（キスラー製：9081A）を用いて、2.1の低速衝突試
験で比較的衝撃吸収率が高かった７種のサンプルを対象として、実戦速度を想定した高速域における衝撃吸収性能を調べた結果を図２に示します。

図2

副主幹研究員

今回の実験では、衝突体の接触面積が比較的小さく、高速域で正面からの衝突という限定的な条件下ではありますが、予想よりも衝撃力の吸収効果が小さいことが明らかになり、素材や形状に改善の余地があることが示唆されました。

２．１ 低速衝突による評価
自作したハンマー式の衝撃負荷装置により衝撃吸収材18種の衝撃吸収性能を比較した結果を図１に示します。

図１

生活科学課

３．おわりにスポーツウェア用の衝撃吸収パッドの機能性向上を目的に、市販ウェアの動的な負荷特性を比較しました。その結果、各種吸収材の負荷質量による差異や速度依存性を把握するとともに、競技に最適な素材や形状の指針を得ました。これらの結果をもとに、身体同士が衝突するような質量が大きい動的負荷やスライディング動作を再現した摩擦衝突などを考慮した試験方法を検討し、競技ごとの衝撃吸収パッドの最適化を目指します。

高速衝突時の衝撃吸収性の比較

04

研 究 紹 介

コロナウィルス感染予防対策品としてのマスク評価方法の検討
生活工学研究所

１．はじめに新型コロナウィルス感染が拡大し、人と接する場面のみならず生活全般においてマスクの使用が求められたことから、県内を含む多くの企業が新たにマスク製品の開発、製造に乗り出し、その評価方法について相談がありました。一方で、既存のマスク評価試験法（JIS 規格）はあくまで材料としての生地の特性評価であり、製品としてのマスクの構造や装着状態の差異を考慮していません。
そこで本研究では、工業系の公設試験研究機関で実施できる製品としてのマスクの評価方法について検討しました。

主任研究員

浦上晃

３．マスクからの漏洩飛沫観察
マネキンに装着したマスクからの漏洩飛沫（純水を使用）を観察する機構を作製しました。飛沫を明瞭に撮影するため、気流などの流れ場へレーザをシート状に照射することで流れ場断面が可視化できる気流可視化装置（カトウ光研㈱ PIV
Laser G200）を使用しました。マネキンの垂直方向の中心線上断面に正面からレーザを照射し、マネキン（及び装着したマスク）から飛沫が噴射（漏洩）する様子を高速度カメラ（㈱フォトロン
FASTCAM Mini AX100）で横から撮影しました。
マスク無しの場合の撮影画像を図３左に示します。高速度カメラのみで撮影する場合、噴射する飛沫を捉えるためのライトの調整等が非常に困難でしたが、気流可視化装置を使用することにより飛沫の明瞭な撮影が容易に可能になりました。マ
スクを装着しての実験でも、図３右に示すとおり、ウレタンマスクではマスク生地から漏洩する飛沫をはっきりと撮影することができました。

２．マスクの飛沫遮蔽性評価
作製した飛沫遮蔽性評価装置を図１に示します。人のくしゃみ、咳、唾を想定し、マネキンヘッドの口部分の内側からスプレーガンを用いて染料液を噴射し、紙に付着した飛沫について、数値的評価を行いました。画像処理にはフリーソフト
ImageJ を使用し、面積計算から飛沫粒径を算出、飛沫数をカウントしました。
計測例として、マネキンにウレタンマスクを装着して実験した結果を図２に示します。飛沫の粒径分布が計測できており、本評価装置により、マスクの種類による飛沫遮蔽性能の数値的比較（粒径分布の差異の計測）が可能となりました。

マスク無し

マネキン

染料液

生活科学課

ウレタンマスク

漏洩飛沫が確認できる

コンプレッサー

図３

ケント紙スプレーガン

４．おわりにマネキンヘッド、スプレーガン等で構成した飛沫遮蔽性評価装置を作製し、マスクの種類による遮蔽性能の客観的、数値的比較が可能になりました。また、気流可視化装置と高速度カメラを使用することにより、マネキンに着用したマスクからの漏洩飛沫が容易に撮影可能になりました。本研
究のマスク評価につきましては、お気軽にご相談下さい。
※本研究は、産業技術連携推進会議 ナノテクノロ
ジー・材料部会 繊維分科会との共同研究において実施しました。

飛沫遮蔽性評価装置
飛沫総カウント
数 1,722 個

個数

図１

流量計

粒

気流可視化装置を用いた飛沫撮影

径 (μm)

図２ 粒径分布測定結果（ウレタンマスク着用時）

05

研究紹介

05

研究紹介

06

研 究 紹 介動画を用いた振動解析の簡易化
機械電子研究所

１．はじめに製品開発の際には、振動が製品に及ぼす影響を把握するために、振動解析が広く行われています。
一般に振動計測には、加速度センサーが用いられますが、センサーを取付けた場所しか計測ができない、センサーの取付けが困難な場合がある、センサーの取付けによって振動特性が変化する場合がある、などの問題があります。一方、デジタル画像相関法という手法を使うことで、撮影した動画から振動を計測することが可能です。ただ、高い周波数の振動を計測・解析するためには、高速度カメラなど高価で取回しが容易ではない装置を用いる必要があり、動画による振動計測・振動解析の普及を妨げています。この研究では、Prony法とよばれる計算方法を用いて、通常のデジタルカメラやスマホのカメラなどで、より手軽に振動計測・振動解析を実現しようとするものです。

機械情報システム課副主幹研究員

釣谷浩之

図３は、振動特性の計測結果です。基板上の任意の点での振幅が周波数毎にどう変化するか示しています。110Hz 付近に大きなピークがあり、共振点があることが確認できます。

(a) 計測点(b)1フレーム後

2．実験方法図１のように、縦115mm ×横160mm ×厚さ1.2mm の電子基板をスペーサーで６mm ほど浮かせて４隅をネジで固定したもので実験を行いました。振動試験機を使って、10Hz ～190Hz の間のいくつかの周波数で振動させ、デジタルカメラで動画を撮影しました。撮影した動画からデジタル画像相関法により変位を計測し、Prony 法を用いて振動パラメータを求めました。

(c)2フレーム後
図2 振動形状

図3 周波数特性

図1 実験に用いた電子基板

4．まとめ
本研究の結果、通常のデジタルカメラで秒間60フレームという通常の動画撮影データからフレームレートよりも高い周波数の振動形状や周波数特性を計測することが可能となりました。これにより、動画による振動計測のハードルを大きく下げることができました。

3．実験結果
図２は、振動を計測した結果です。図２(a) に白丸で示した基板上の25点が、１フレーム後、２フレーム後にどう動いたかを、図２(b) (c) に示しています。分かり易くするために実際の５倍の距離で示しています。このように振動形状を実際に計測することが可能となりました。

06

国 際 会 議 レ ポ ー ト

ICC2022+1に参加してものづくり研究開発センター

1．はじめにものづくり基盤技術課主任研究員

川野優希

プラスチックに関係する研究発表では、CNF を PBS

2023年９月26日～28日に、広島県の広島国際会

や PHBH といった生分解樹脂に複合した CNF/ 生分解

議場で開催されました５th International Cellulose

性樹脂の複合材料の開発に関する研究やリグノセルローConference（ICC2022+1）に参加いたしました。こスをギ酸に溶解することでバイオマスフィルムを作製の会議は、セルロース学会が主催の国際会議でありセする研究、衣類を代表とする繊維材料を再利用する方ルロースの構造やセルロースナノファイバー（CNF）、法に関する研究などバイオマス材料やリサイクルといっセルロースナノクリスタル（CNC）に関する研究発表た地球環境の保全につながる研究が多くみられました。

が中心的な国際会議となっています。
3．おわりに
2．会議内容セルロース学会主催ということで CNF や CNC に関会議では、15名の研究者による特別講演と５会場でする研究発表が多く、自身の研究分野の視野を広げるの110件の口頭発表が実施され、活発な討論が行われことのできる良い機会となりました。今後も CNF のました。発表者および参加者は、開催国である日本以様々な特性に関する研究開発の情報を収集しながら、外からも CNF や CNC の研究開発が活発なアメリカやCNF の用途拡大に関する研究開発に取り組んでいきた

カナダ、中国だけでなくアジア圏から欧州まで多くのいと思います。

国から参加されており、セルロース分野の関心の高さが感じられました。

国 際 会 議 レ ポ ー ト

JSPMIC2023に参加してものづくり研究開発センター

機能素材加工課主任研究員

村上聡

1．はじめに用分野の違いから Al や Ti 合金といった軽金属を扱っ

2023 年 10 月 16 日 ～ 18 日 に、 京 都 府 の 同 志たものからCu 合金、鉄系、タングステン系材料を扱っ社 大 学 寒 梅 館 に て 行 わ れ た JSPM Internationalたもの等、幅広い材料が用いられ、その機械的特性、

Conference on Powder and Powder Metallurgy

電気伝導性、生体適合性、耐食性が評価されました。

2023（JSPMIC2023）に参加いたしました。この会

また、近年注目を集めているハイエントロピー合

議は、粉体・粉末冶金に関する材料技術やプロセス技

金分野では、価格の高い Co（コバルト）を使用しな術の最先端の成果が報告される国際会議となっています。

い合金が報告されました。具体的には Cr、Cu、Fe、Ni、Ti 純金属粉末に対してメカニカルアロイングを実

2．会議概要施し、SPS（放電プラズマ焼結）装置にて焼結した合会議では、粉体・粉末冶金に関する講演発表95件、金でその機械的特性が詳細に示されました。

ポスター発表37件の計132件の最新の研究が報告され、活発な討論が行われました。４年ぶりに現地対面

3．おわりにで開催され、発表での質疑応答以外にも研究者同士が本会議に参加し、最新の粉体・粉末冶金の技術を学交流している姿も見られました。海外からも多数の研ぶことができました。これらの知識を県内企業への技究者が参加し、この研究分野の関心の高さが感じられ術相談、依頼試験、共同研究業務に活かしていくと共ました。に、この分野の更なる発展に寄与できるように積極的

特に Additive Manufacturing（３D プリンターでに国内・国際学会に参加していきたいと思います。

材料を立体造形する製造方法）分野の報告は多く、応07

国際会議レポート07

お知らせ08

お 知 ら せ受賞者・表彰者の紹介
第39回素形材産業技術表彰 “表彰委員会特別賞”
ものづくり研究開発センター、山岸英樹副主幹研究員がファインネクス株式会社との共同研究により実施した「低温鍛接法によるリチウムイオンバッテリー用 Cu/Al 複合電極端子の開発」が、一般財団法人素形材センター主催の第39回素形材産業技術賞において“素形材産業技術表彰委員会特別賞”を受賞しました。県が開発、特許を権利化した異種金属接合技術（低温鍛接法）と当該企業の高精度複動金型技術を組み合わせ、リチウムイオンバッテリー用の電極端子として革新的なマルチマテリアル製品を世界に先駆けて開発しました。銅（Cu）とアルミニウム（Al）の異なる金属材料（Cu/Al）をプレス加工により成形と同時に接合したもので、従来製品に対して性能面のみならずコスト的にも圧倒的に優れています。世界で急速に普及が進む電気自動車での活用が強く期待されています。

令和5年度中部公設試験研究機関研究者表彰“中部科学技術センター会長賞［研究功績者］”
令和５年度富山県“優良職員表彰”
当センター企画管理部、金森直希副主幹研究員が、公益財団法人中部科学技術セン
ター主催の令和5年度中部公設試験研究機関研究者表彰において“中部科学技術セン
ター会長賞 [ 研究功労者 ]”を受賞しました。
また、富山県職員表彰規程に基づき令和5年度“優良職員表彰”を受賞いたしました。
これらの受賞は、大量のデータ処理・分析によって様々な課題を解決するためのツールとして期待されている「データサイエンス」を駆使して、「若い研究者を育てる会」をはじめとする県内企業との共同研究及び企業人材の育成を実施し、それらの成果が県内企業において、都市部・住宅地への設置を見据えた静音型コイン精米機の製品化、金属切削加工時の工具寿命を自動検出する AI システムの実用化などとして技術移転・実装された実績が認められたものです。

発 行 日／
編集発行／
印 刷 所／

2024 年 3 月発行
富山県産業技術研究開発センター 企画調整課 〒 933-0981 富山県高岡市二上町 150
TEL. 0766 21 2121 FAX 0766 21 2402 http://www.itc.pref.toyama.jp/
E-mail kikaku2@itc.pref.toyama.jp
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