| 研究課題/領域番号 |
18K03888
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| 研究機関 | 崇城大学 |
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研究代表者 |
北田 良二 崇城大学, 工学部, 准教授 (60540276)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 樹脂成形 / 金型 / 離型性 / 熱硬化性樹脂 / 表面性状 / 表面粗さ / 放電加工 / 研削加工 |
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| 研究実績の概要 |
樹脂成形金型における金属加工面と成形樹脂との離型性について、研究初年度となる２０１８年度は、離型力定量評価システムの開発および離型性試験方法の構築に注力した。また、金属加工面の表面粗さ性状と離型性との相関関係を調査することで離型メカニズムの考察と離型要因の解明を目指しており、表面粗さ性状の評価に必要となる「表面粗さ測定機」を導入して研究環境を整えた。
離型力定量評価システムの開発においては、金属加工面と熱硬化性樹脂を安定して加圧成形できるようにシステムの改良を実施した。垂直引張試験時における垂直精度の向上、樹脂成形時における加圧機構の見直しと成形温度の安定化に試み、離型性試験の作業性向上と離型力測定の安定化を実現することができた。一方、離型性試験方法においては、離型性試験に使用する熱硬化性フェノール樹脂の設計に取り組んだ。原材料となるフェノール樹脂（マトリクス）、ガラスビーズ（骨材）、ステアリン酸亜鉛（ワックス剤）の配合比を実験的に最適化することで、金属加工面と成形樹脂との離型性試験において適切な離型力測定と安定した界面剥離を得ることが可能となった。
次に、金属加工面として放電加工面および研削加工面の離型性試験に試み、加工面の表面粗さと離型力の相関関係について調査した。表面粗さの違いや加工方法の違いによって異なる離型力が得られていることから、開発した離型力定量評価システムを使用した離型性試験にて、種々の金属加工面に対する離型性の調査と離型要因の解明に向けた取り組みが可能になったと考えられる。
今年度（２０１８年度）の研究成果として、離型性試験の基盤技術を構築することができたため、現在、放電加工面の表面粗さ性状と離型性の相関関係を調査中である。放電加工面の凹凸形状が離型力に影響を及ぼしている可能性があり、今後、離型メカニズムおよび離型要因について詳細に調査していく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究初年度となる２０１８年度の当初計画は、離型力定量評価システムの開発および離型性試験方法の構築であり、これらについて重点的に取り組むことで計画通り一定の成果を得ることができた。設備導入についても計画通り「表面粗さ測定機」を導入することができたため、予算計画においてもほぼ計画通りとなった。
一方、金属加工面に対する離型性試験において、現在、放電加工面の表面粗さと離型力の相関関係について調査を進めているが、計画当初は２０１８年度内に必要最低限の結果を揃えて、連携研究者との研究打合せおよび国内学会への外部発表を目指していた。しかしながら、十分な研究データを構築することができなかったため外部発表は少なく、研究打合せも次年度（２０１９年度）に持ち越しとなった。したがって、「やや遅れている。」と判断した。打合せおよび外部発表については、研究成果が揃った時点で２０１９年度にて対応する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
２年目となる２０１９年度は当初計画である「種々の金属加工面と成形樹脂との離型力データベース構築および離型メカニズムの考察」について重点的に取り組む計画である。主に、型彫放電加工面、研削加工面、切削加工面に対して離型力との相関関係を調査して、離型メカニズムと離型要因について考察していく。
離型性の物理的要因として、離型力に影響する表面粗さ形状の特徴について詳細に調査する。また、離型性の化学的要因として、加工面の表面成分と離型力との相関関係を詳細に分析することで、離型性に影響を及ぼす元素を特定していく。両者について並行して取り組み、種々の金属加工面に対する離型力のデータベースを構築することで、離型メカニズムと離型要因について考察していく。これまで生産現場において経験やノウハウによって試行錯誤されてきた樹脂成形金型の離型性について、学術的に解明することが２０１９年度の目標となる。
なお、放電加工面の実験試料製作と評価については岡山大学大学院自然科学研究科の岡田晃教授の協力を得て進めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
２０１８年度に計画していた連携研究者との研究打合せおよび国内学会発表に関する旅費が次年度（２０１９年度）に遅れたこと、実験消耗品の一部（フェノール樹脂原材料）がメーカより無償提供されたこと、設備導入において仕様変更や導入見送りを実施したため、次年度使用額が発生した。
次年度使用額（Ｂ－Ａ）は、２０１９年度の助成金と合わせて、予算計画に基づいた物品費ならびに旅費にて使用していく。
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| 備考 |
北田良二（共同研究 岡山大学）：樹脂成形金型における高離型加工技術の取り組み、ＳＯＪＯコラボ第5回技術交流会（2018.10）
北田良二、岡田晃、藤井圭太：樹脂成形金型における離型要因の解明と離型性向上、くまもと産業復興支援プロジェクトフォーラム2019（2019.2）
北田良二：ものづくりにおける加工技術の研究事例、第64回事業化マッチングのためのラウンドテーブル（2019.3）
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