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2016 年度 実施状況報告書

ゴム製品におけるフィラー補強効果のテラヘルツ分光による解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K05925
研究機関久留米工業高等専門学校

研究代表者

平川 靖之  久留米工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (80238344)

研究分担者 神野 拓也  久留米工業高等専門学校, 教育研究支援室, 技術職員 (60751683)
権藤 豊彦  久留米工業高等専門学校, 教育研究支援室, 技術職員 (70751668)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードゴム / フィラー / テラヘルツ分光
研究実績の概要

ゴム製品は、補強効果を持たせるためにフィラーとしてカーボンブラック(CB)等が配合される。しかしながら、その補強効果の詳細は、ゴム製品というバルク状態での応力試験等に依るか、電子顕微鏡による微細すぎる領域の議論のみである。そこで、本研究では、バルクの形を取りながら、よりミクロな非破壊観察ができるテラヘルツ光を用いて、加硫(架橋)反応で生じるメッシュ構造とCBの性状の関係を絡めて計測を行う。本研究により、強靱なゴムを実現するには、CBがどのように分布するのが好ましいのか、どのような形状・サイズのCBが好ましいのかを実証・解明し、製品品質向上に結びつけるとともに、経験的手法に依存しているゴム製造の基礎的な箇所を学術的に明らかにすることを目的とする。
平成28年度は、CBの影響を評価するための準備を行った。すなわち、引張試験機を導入するとともに、CBを含まないSBRゴムコンパウンドを作製し、加硫特性曲線を計測、その結果からサンプルを用意する加硫時間を決定した。そして、各加硫時間におけるサンプルを引張試験機にかけて特性を計測し,その後、同じバッチのサンプルを、延伸可能な試料台に設置し、伸ばした状態でのTHz光の透過計測(吸光度分布評価)を行った。本データが、CBによる影響を評価する際の土台となる。なお、CBを服内サンプルの場合には、引張試験機で断裂させることが困難であったため、サンプルとしては伸ばした状態の「延伸サンプル」のみとなった。THz吸光度分布がサンプルの伸びの状態に応じて変化していく様子が、CBがないにも関わらず観察でき、内部で構築されている考えられるメッシュが引っ張られることで、THz透過に何らかの影響が現れることがはっきりした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究をすすめるのに必要な引張試験機を導入でき、今後の研究に必要なベースとなるデータ取得がほぼ出来ているため。

今後の研究の推進方策

平成29年度は、平成28年度のベースとなるデータの再確認を行った後に、CBを配合したサンプルを作製、平成28年度と同様にサンプルを引っ張った状態でTHz透過の様子を評価し、どのようにTHz吸光度分布が変わっていくのかを評価する予定である。この際、CBの配合量、CBの種類なども変えながら実験を進める計画である。

次年度使用額が生じた理由

現在使用しているTHz-TDSシステムのTHz光源に帯域が犠牲になるものの、比較的高出力の得られるボータイタイプのPCスイッチを用いたところ、従来のダイポールタイプの2倍以上のTHz信号が得られた。SN比を稼ぐために従来、窒素パージをして計測を行っていたが、その必要性が薄れたため、窒素ガス台相当が浮いた形となっている。

次年度使用額の使用計画

CB配合のゴム試料計測時にはSN比が悪化し、窒素パージの必要性も出てくる可能性があるため、その窒素ガス台として使用するとともに、追加の工作費に利用する予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Terahertz Transmission and Reflection of Elastomer Products mixed with Various Filler Material Amounts2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Hirakawa, Takuya Kamino, Toyohiko Gondo, Seiichi Hirano, Tsuyoshi Noguchi
    • 雑誌名

      Abstracts of EMN Meeting on Terahertz 2016

      巻: - ページ: 77

  • [学会発表] テラヘルツ分光法によるゴム可視化・評価の可能性2016

    • 著者名/発表者名
      平川靖之
    • 学会等名
      第4回秋季ゴム・エラストマー技術講座
    • 発表場所
      久留米高専
    • 年月日
      2016-11-25
  • [学会発表] Evaluation of Terahertz Transmission and Reflection of Elastomer Products mixed with Various Filler Material Amounts2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Hirakawa, Takuya Kamino, Toyohiko Gondo, Seiichi Hirano, Tsuyoshi Noguchi
    • 学会等名
      EMN Meeting on Terahertz 2016
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2016-05-14 – 2016-05-18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究:THz分光法

    • URL

      http://apollo.cc.kurume-nct.ac.jp/~hirakawa/world/Lab_Files/sub6.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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