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平成22年度


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1.重点研究

【研究題目】 環境負荷低減と高機能化を実現する製造プロセス技術の開発(地域イノベーションプログラム 都市エリア型)

【担 当 者】 ○尾畑成造、○立石賢司、○岩田芳幸 、加藤弘二、水野正敏、横山久範
【研究概要】 本研究は、①湿式法による無機ナノ粒子の合成技術開発、②廃食器粉砕物を用いたエコ食器の製造技術開発、③軽量強化磁器の製造技術開発の環境技術と高機能化に関する研究を集中的に実施し、美濃焼産地が先駆的な環境負荷低減型産業へと移行する端緒とする。
①紫外線による各種材料の劣化や人体への影響を緩和することを目的とした紫外線遮蔽材を開発する。特にUVAと言われる可視 光域に近い波長の紫外線の遮蔽は主に有機材料が用いられているため、これを無機材料で効率よく遮蔽する材料を開発する。更に使用時の塗布性などを考慮した材料開発を目指す。また、酸化セリウムがもつ酸素吸蔵溶出特性を利用して軽量磁器の作製も検討する。
②1150℃で使用可能な低熱膨張の透明釉を開発し、リサイクル素地との適合化を検討する。廃食器粉砕物の配合率50%以上、焼成温度1150℃以下、曲げ強度120MPa 以上を目標とする。
③原料の低コスト化として、長石およびアルミナの代替として陶磁器粉砕物を使用し、素地組成について検討する。調製した素地とのマッチングを検討するため、釉薬を作製し、テストピースにて素地との適合化を検討する。
【研究成果】 ①化粧品やプラスチックなど紫外線を遮蔽することが要望されている分野は多くある。これらの分野においては、より少ない添加量で効率よく紫外線を遮蔽することはもとより材料の塗布性なども重要な要素として検討される。そこで配向性粒子に赤外線吸収無機ナノ材料をコーティングすることで塗布性が良い紫外線遮蔽材を開発した。配向性粒子としてベーマイトを用い、これに紫外線吸収特性を示す酸化セリウム粒子をコーティングさせることを検討した。その結果、得られたベーマイト―セリア複合粒子はセリア30mol%添加でも十分な紫外線カット性能を示すことが明らかとなった。これにより、UV カットのための化粧品やプラスチックをはじめとする耐候性材料への用途展開が期待される。また、この材料は白色以外に黄色~朱色と着色も可能であるため、色を制御した紫外線遮蔽材量としての用途も期待できる。
軽量磁器については、添加する酸化セリウム粒子径による軽量化の影響について検討を行った。その結果、酸化セリウムの粒径が大きいほどより大きな気孔として残存し、軽量化できることがわかった。この結果をもとに酸化セリウムの平均粒径を1μm、添加量1%として共同研究企業において実用化試験を行った。
②廃食器粉砕物を用いたエコ食器の製造技術開発では、リサイクル素地に適合する1150℃で使用可能な低熱膨張透明釉の開発を行った。出発原料として珪石、カオリン、珪灰石、長石、ペタライト、ホウ酸亜鉛、コレマナイトを使用し、釉組成の最適化を行うことで、熱膨張係数4.7×10-6/℃の釉を得た。この釉をリサイクル素地(一般廃食器粉砕物50%配合)に使用した場合、1150℃焼成(酸化)で149MPa の曲げ強度が発現し、素地のみよりも約30%強度が向上した。実用化に向けた取り組みとして共同研究企業においてサンプル500 枚を作製し展示会等で配布した。
③軽量強化磁器の開発では、原料の低コスト化として長石およびアルミナの代替として陶磁器粉砕物を使用して素地組成を検討した。企業で還元焼成を行い、かさ比重2.5 以下、曲げ強度150MPa 以上の素地が得られた。釉薬を素地への施釉試験を行ったが、貫入やシバリングも認められなかった。

2.プロジェクト研究

【研究題目】 ナノ加工用機能性砥石の開発(地域イノベーションプログラム グローバル型)

【担 当 者】 ○倉知一正、横山久範 茨木靖浩、安達直己
【研究概要】 昨年度まで行ってきたナノサイズのダイヤモンドを砥粒とした砥石では、目詰まりなどの原因でCFRP の加工性能が低いことが分かった。粒径150μmのダイヤモンド砥粒を使った砥石でCFRP 加工の予備実験を行ったところ良好な結果が得られた。そこで、粒子複合化の技術を使い、SiC などの一般的に使用されている安価な砥粒の表面に細かいダイヤを複合化させ疑似ダイヤ砥粒とすることで、ローコストで高性能なCFRP 加工用砥粒の開発を目標とした。また、岐阜県機械材料研究所が実施するCFRP 加工用の小型砥石の作製について、砥石メーカーと共同で開発を行う。
【研究成果】 CFRP 加工を行ったところ、複合砥粒の方が炭化珪素砥粒よりも加工面粗さが良好な結果となり、複合砥粒が有効であることが分かった。また、炭化珪素とダイヤモンドを固定化させるための接着剤の検討も行った。粒子複合化装置での分散性や焼成後のダイヤモンド保持力に差が認められた。CFRP 加工への影響も含め今後の課題となった。CFRP 加工用の小型砥石では、複合砥粒を使った電着砥石の検討を行ったが、電着処理中に複合化させたダイヤがはがれ落ち、課題が残った。

【研究題目】 チタン酸アルミニウムを用いたアルミニウム鋳造部材の開発(地域イノベーションプログラム グローバル型)

【担 当 者】 ○茨木靖浩、横山久範、安達直己
【研究概要】 自動車や航空機などの輸送機器の軽量化のため、これらを構成する部品を従来の鉄系からアルミニウム合金系で置き換えることが進められている。これに伴い、アルミニウムの鋳造部材の需要が増加することが予想されており、鋳造部材製造プロセスの短縮化が望まれている。本研究ではこれらの要求性能を満たすため、チタン酸アルミニウムを用いた鋳造部材の開発と検討を行う。本年度は、鋳造部材のマイクロ波短時間焼成について検討する。
【研究成果】 等温発熱壁に被焼成体と同一の発熱特性を示すチタン酸アルミニウムを用いたところ、1500℃付近でクリープによる変形が発生した。この問題を避けるため、1500℃でも変形が少なく、マイクロ波による自己発熱が強いAl2O3:Na を発熱壁に用いた。
チタン酸アルミニウムラドルの成形体を等温発熱壁内に設置し、マイクロ波急速加熱を行った結果、従来の約1/5 の時間で焼成することができた。焼成体はクラックや変形を伴わず良好であった。また、強度や熱膨張特性を評価した結果、電気炉を用いて焼成した場合と遜色ない特性を示した。

3.地域密着研究

【研究題目】 無鉛和・洋絵具の活用技術に関する研究

【担 当 者】 ○林 亜希美、倉知 一正、横山 久範
【研究概要】 加飾を行った強化磁器食器では割れやすくなる場合があり、強度低下の原因究明が必要とされている。イングレーズ加飾のなかで、ピンク系の色について、加飾層の熱膨張と強度との関係について検討する。
【研究成果】 フリットのみでは熱膨張係数が大きくなっても曲げ強さに影響を及ぼさないが、顔料にフリットを混合し線引き後焼成を行った場合にはフリットのみの場合と異なり、強度が低下することがわかった。微構造の観察を行った結果、フリットのみ塗布の場合には釉とフリットは混ざり界面が見られないが、顔料が混ざっている場合には絵の具層と釉層がはっきり見られた。そのため顔料が混合している場合に熱膨張の影響が現れたと考えられた。

【研究題目】 陶磁器インテリア製品のブランド化研究

【担 当 者】 ○小稲彩人
【研究概要】 経済状況や生活の変化などにより、陶磁器の製造出荷額が減少している。新たな花器、植木鉢市場への展開を考え、研究会を組織し、アイデア創出から製品化、展示会の開催までを行う。
【研究成果】 陶&くらしのデザイン展にて、「ひろいやすい碗」が選奨の銅賞を獲得した。また、技術移転した製品がジャパンブランド事業で採用され、東京ミッドランドでテスト販売(平成22年11月~12月)された。

【研究題目】 陶磁器製造プロセスの短縮化に関する研究

【担 当 者】 ○林 亜希美、横山 久範
【研究概要】 成形→素焼き→(下絵付け)→施釉→焼成→(上絵付け、イングレーズ)の飲食器製造プロセスにおいて、素焼き、または素焼き+施釉工程を短縮化する製造プロセスを開発する。素焼き工程の短縮化については成形体強度の向上を検討し、素焼き+施釉工程の短縮化についてはセルフグレーズ調合組成の探索を行う。
【研究成果】 成型体強度の向上については、マイクロ波加熱(マイクロ波炉、電子レンジ)を加熱源とし、SiC 棚板上で5~15分間加熱を行うことにより強度が向上することが確認出来た。加熱前は2MPa の成形体がマイクロ波炉による10分の加熱で6MPa に強度が向上した。セルフグレーズについては、ソーダ長石-カオリンの混合割合を検討し、ソーダ長石が多い程、また焼成温度が高いほど表面のなめらかになることが分かった。しなしながら、釉のようなガラス状にはならず更なる改善が必要である。

【研究題目】 人に優しい陶磁器製品の開発とその評価技術

【担 当 者】 ○伊藤正剛、小稲彩人
【研究概要】 高齢化社会を迎える中、高齢者の感覚や身体特性を考慮した人に優しい陶磁器製品の開発を目指し、今年度は、これまでの研究結果をもとに縦方向の割れ誘導線の本数を減らすことによる種々の影響について検討する。
【研究成果】 縦方向の割れ誘導線の本数を10 本とすると、これまでの16 本や12 本と比較して破片数が増加し、割れ誘導が難しくなることがわかった。

【研究題目】 セラミックスダイスによるプレス加工技術の開発

【担 当 者】 ○尾畑成造、横山久範
【研究概要】 自動車産業では、、加工精度を維持しながら短納期化・低コストへの対応及び複雑形状及び一体化成形が求められている。従来は機械加工や鍛造で行われていた切削工程や増肉工程をプレス加工に置き換えるといった部品設計の見直しが行われ、潤滑剤不要でのネットシェイプ成形が志向されている。そのため、セラミックダイスによる無潤滑での厚板鍛造技術の開発を行い、事業化を目指す。
【研究成果】 セラミックスダイスに適した素材を選定するため、製造方法の異なるジルコニアと窒化珪素の機械的特性を把握した。また、乾式成形のジルコニアが摩耗性に優れた特性を示した。

【研究題目】 多品種・少量生産対応型ダイカスト鋳造システムの開発(戦略的基盤技術高度化支援事業)

【担 当 者】 ○横山久範、茨木 靖浩、安達直己
【研究概要】 大量生産・大量消費の時代から、省資源・省エネルギーの時代へ推移している今、自動車産業を支えてきたダイカスト産業界も対応に迫られている。ダイカストは大量生産性を追求したシステムであり、少量生産では高い製造コストがかかる。そこで少量生産に対しても低コストで素早く対応できるダイカスト鋳造システムを構築する
べく、必要な量のアルミを必要な時に短時間で熔解する小型炉システムの開発を目指す。
【研究成果】 多品種・少量生産に対応したダイカストシステムにおいては短時間にアルミニウムを溶解させる必要があり、その方法としてマイクロ波加熱を検討した。本年度は本システムに対応するルツボの選定を行い、、マイクロ波吸収特性や熱的特性を把握した。












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