| 研究課題/領域番号 |
20K04944
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| 研究機関 | 大島商船高等専門学校 |
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研究代表者 |
中村 翼 大島商船高等専門学校, 電子機械工学科, 准教授 (10390501)
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| 研究分担者 |
上野 崇寿 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (30508867)
竹下 慎二 和歌山工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (30616800) [辞退]
稲垣 歩 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50633400)
浅地 豊久 新居浜工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70574565)
太田 孝雄 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (80353267)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 大気圧プラズマ / ストリーマ / 任意界面での塗装剥離 / 熱応力 / 膨張・収縮 / 残留応力の解放 / ZVS電源回路 |
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| 研究実績の概要 |
船舶における塗装は，船舶外観を良好に保つだけではなく，水棲生物の付着を防ぐ目的もあり，何層もの塗装が施されている。この多層塗装を剥離させるために，現状ではサンドブラスト法により剥離させている。しかし剥離の際に，船舶母材となる鋼板の減肉で，再塗装後の凹凸による推進効率への影響等が懸念される。これまでの成果として，塗装表面に大気圧プラズマを照射することで，その塗装が剥離し易くなること等を確認した。そこで本研究課題では，1.塗装が剥離し易くなるメカニズムを解明して，本システムの有用性を検証，2.本システムを産業応用した際の生産性に対する課題を解決することを目的とし，本課題を展開した。
目的1については，文献を参考に，3軸ロゼットひずみゲージを用いて塗膜の内部応力を算出した。その結果から，大気圧プラズマを塗装表面に照射することで，内部応力が増減していた。また，この増減は周期的な変化ではなく，ランダムに発生していた。これは，大気圧プラズマを照射したことによる熱エネルギーが起因して，塗膜内での架橋反応により，膨張または収縮が生じる。その後，材料の線（熱）膨張係数の違いにより，塗膜と母材界面の微小区間で剥離が生じたことで，残留応力が解放され，内部応力は収縮または膨張に転じる。これらの現象が繰り返されている，と考察し，結論付けた。
目的2では，産業応用するにあたり，12 Vの直流電源からZVS (Zero Voltage Switching)による電源回路を設計・製作した。これにより，屋外で大気圧プラズマを照射する際に，コードリールを引いて交流電源を確保する必要がなくなり，大容量モバイルバッテリー等による電源確保が可能となった。また多層塗装における任意界面での剥離については，プラズマ照射パラメータを調整することにより，任意界面で剥離させ易くする可能性を示すことができた。
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| 備考 |
新型コロナウイルス感染症などが起因して，半導体不足（納品までに通常よりも長期間を要した）の影響でポータブル高電圧電源の製作・性能評価が当初の予定よりも大きく遅れた。また任意界面での塗装剥離に関しても，繰り返し実験を行ったが，顕著な成果を示すことができなかったため，令和4年度の研究発表ができていない。この任意界面での塗装剥離に関しては，令和5年度も継続して検証実験を行っている。
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