2017 Fiscal Year Annual Research Report
製品の長期使用を促すことを目的とした複合材料の混練技術確立
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26282002
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
寺内 文雄 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (30261887)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 浩一郎 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40598330)
須田 高史 群馬県立産業技術センター, その他部局等, 係長 (50522372)
久保 光徳 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60214996)
UEDA Edilson S 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50436341)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラスチック / 混練 / フィラー / 質感変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの検討によって金属粉や無機材料粉，和紙繊維をフィラーとしてポリプロピレンに混練するための各種条件が把握できている．そこで今年度は，プラスチックの外観変化に加えて，フィラーが有する香りや手触りに注目して検討を行った．まず複数種類の材料をフィラーとしてポリプロピレンに混練した場合の外観の印象変化について検討した．色鉛筆やカラーホイル折り紙などといった複数種類の材料から成る製品を粉砕機によって粉砕しポリプロピレンに混練した．そして成形したサンプルを被験者に提示し，得られた発話をテキスト分析によって集計した．その結果，色鉛筆や和紙を混練したものは自然物のように見えるといった回答が多いことが判明した．以上の結果から，木粉や和紙繊維はテクスチャを造り出す役割を果たすことが確認できた．
ついで，香りを付加する，あるいは手触りの印象を変化させることを目的として，木材や茶葉，香辛料，皮革などをフィラーとして熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に混練することを試みた．木材や茶葉，皮革などをミルにより粉砕し，これらを混練試験機によってポリプロピレンと混練した．これらをフィラーとした場合は，粉体ほどではないものの和紙繊維よりは容易に混練できることが確認できた．さらに手動式射出成形機を用いて卵型形状の試験片を作製し，それらの評価を行った．その結果木材や茶葉などの香りを有するフィラーを用いたサンプルでは，その香りの特徴は維持できることが明らかになった．これに対して，皮革繊維を混練し，射出成形したポリプロピレンでは，皮革本来のやわらかな手触りは再現できなかった．そこで母材を柔軟性のあるシリコーンに替え，ることで，皮革の手触りに近づいていくことが確認できた．
以上のように，比較的大きなフィラーを用いていることで，フィラーがテクスチャや香り，触感覚に大きな影響を与えていることが確認できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
フィラーとしては比較的大きなものを混練することができ，そのためにフィラーによってテクスチャを表現できることや，香りを発することを確認している．また当初は困難と考えていた皮革繊維をフィラーとして用いる方法にも可能性が見え始めてきている．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である本年度は，これまでに得られた知見を製品の長期使用の視点から捉え，時間軸の視点を加えたデザインの設計指針を導出することを試みる．皮脂模擬液を用いて機械的に表面を研磨した実験の結果から，いくつかのフィラーについては，使用に伴って印象が大きく変化するものと変化しないものに大別することができている．
そこで印象変化の大きなフィラーを用いた部品を実製品に用い，被験者に一定期間使用してもらうことを予定している．対象製品は，被験者がほぼ毎日，一定時間使うものであり，複数種類あることが望ましいと考えている．そして被験者には，実験前後における印象の比較と使用時の感想を挙げてもらい，それらをテキスト分析手法によって解析する．一定数以上の被験者に協力してもらう必要があることから，本年度前半には，テトラフルオロエチレン（PTFE）やシリコーンを用い，部品を成形するための型の設計・制作を行う必要がある．PTFEをモデリングマシンで切削して型を作り，そこにフィラーを混練したプラスチックを流し込んで成形する．またフィラーに香りを有するものを加えることで，香りの変化についても検討する．しかしながら，現時点では木材や皮革の繊維を混練したプラスチックが，どのように印象変化していくのかが明らかになっていないことから，被験者を用いた評価実験までには，それらが皮脂模擬液を用いてどのように変化しているのかを明らかにしておく必要がある．
製品の長期使用には，使用に伴う変化だけでなく，メンテナンスやカスタマイズといった内容も含まれる．そのため被験者に一定期間使用してもらった後に，これらの点について検討を行うことを予定している．以上のような検討を行い，製品の長期利用を促すための複合材料の設計指針を明らかにする．
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