2014 Fiscal Year Research-status Report
消失模型鋳造における熱分解ガス層内の動的平衡と熱分解生成物の解明
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26420760
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
丸山 徹 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (80330174)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 消失模型鋳造 / 熱分解 / ポリスチレン / 湯流れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
消失模型鋳造における熱分解ガス層内の動的平衡と残渣欠陥発生との関係を明らかにすることを目的として、鋳造中に発生する熱分解生成物の捕集方法の確立を当該年度の目標とした。
消失模型鋳造中に生成する発泡ポリスチレンの熱分解ガス層に捕集用細管を導入し、そこからコンデンサとガスサンプリングバックに熱分解ガス・ミスト・液化樹脂を導入させた。当初予想されたコンデンサでは熱分解液化樹脂の捕集が困難であることが分かり、捕集方法の再検討を行った。その結果、補集用細管とガスサンプリングバッグの間に液体トラップを設置することで、熱分解液化樹脂とガス・ミストの状態別捕集の手法を確立した。
当初の研究計画では、捕集した熱分解生成物を「ガス」、「液化樹脂」及び「熱分解残渣」に分けてそれらを分析する予定であった。しかし、鋳造温度を種々変化させて捕集実験を行った結果、「液化樹脂」及び「熱分解残渣」がほとんど生成しない温度帯が存在することが明らかになった。そして、その温度帯では、湯流れ速度が速くなる現象を明らかにした。
当該年度当初は状態別分析を行う予定であったが、鋳造温度によって生成物が大きく変化する現象の解明が目的達成にとって不可欠であることが判明したため、熱分解生成物の生成量に及ぼす鋳造温度の影響を実験項目に追加することとした。
湯流れ速度が速くなるときは熱分解液化樹脂の生成量が少ないという上述の予備実験結果が得られたことから、捕集物を熱分解液化樹脂に絞り込み、その生成量に及ぼす鋳造温度の影響を調査した。その結果、溶湯温度が９５０℃を超えると熱分解液化樹脂の生成量が著しく増加し、湯流れ速度が低下することが明らかとなった。
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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
当該年度で計画していた熱分解生成物の状態別捕集方法は確立したが、それらの分析を行うには至らなかった。しかし、当初予想されていなかった、熱分解液化樹脂の多量発生が特定の鋳造温度帯において生じることが明らかになった。このことは最終目的である消失模型鋳造法のシミュレーションモデルに組み込む必要がある重要な現象であり、この点は期待以上の成果であるが、上述したように当初予定されていた分析は次年度に行うこととした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度に実施できなかった熱分解生成物の分析を行い、その結果から、平成２６年度に明らかになった鋳造温度と熱分解液化樹脂の多量発生との要因を明らかにすることで、研究の最終目標の達成に近づくことが期待される。
分析方法には元素分析及び質量分析を第一段階の分析とし、得られた結果から熱分解生成物の構造分析を行うか否かを判断して研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
当初の予定では熱分解生成物の状態別分析を行う予定であったが、熱分解液化樹脂の生成量が鋳造温度によって変化するという現象が明らかになり、その解明を行ったため、熱分解生成物の分析を行わなかった。その結果、直接経費におけるその他の費用（分析委託費）を使用しなかったため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度には平成２６年度に行わなかった分析を行うため、直接経費の使用計画は、次年度配分額（1,200,000円）に加え次年度使用額（101,251円）を使用する計画とする。具体的には、物品費として消耗品（溶解用金属、鋳造用耐火物、ガラス器具及びセンサ・熱電対など）の購入に1,001,251円を使用し、その他の費用として分析委託費を300,000円使用する計画とする。旅費、人件費・謝金の使用は予定していない。
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