2019 Fiscal Year Research-status Report
Application of pulsed power technology to recycling of metal-coated plastic
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19K23525
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| Research Institution | Kagawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
山下 智彦 香川高等専門学校, 機械電子工学科, 助教 (20846109)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | パルスパワー / 放電 / 衝撃波 / 金属被覆プラスチック / 金属剥離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高電圧・パルスパワー技術を応用した金属被覆プラスチックのリサイクル方法の確立を目的としている．2019年度は，金属層が露出した金属被覆プラスチックの金属剥離処理に効果的な電極配置について，金属層が露出した状態のDVD-Rを対象として検討した．具体的には，金属層の上に配置する電極と金属層との間に空隙を有する電極の2種類の電極を用いて，パルスパワー1ショット当たりの負荷への投入エネルギー量やショット数に対する金属剥離処理率等を取得することで，適切な電極配置について検討した．結果として，金属層の上に配置する電極に比べて金属層との間に空隙を有する電極を用いた場合，負荷への投入エネルギー量が増加し，処理率も増加することが明らかとなった．本実験の設定（充電エネルギー35.3 J/pulse）では，約14ショット印加によって金属層の上に配置する電極では約45%，空隙を有する電極では約90%の処理率を達成できる．さらに空隙を有する電極を用いた場合には約35ショット印加によって99%以上の処理率を達成することができ，金属剥離処理用電極における空隙の有用性を明らかにした．この結果により，金属が絶縁物で挟まれている金属被覆プラスチックだけでなく，金属が露出した金属被覆プラスチックにおいても本処理方式が適用可能であることが明らかとなった．これらの研究成果については，国際学会誌投稿に向けて準備を進めている．
金属剥離処理に効果的な電極配置に関する研究に加えて，本処理方式における将来の新たなパルスパワー電源の開発に向けて，高耐圧SiCデバイスのパルスパワースイッチング回路への適用研究やSiC-MOSFETを使用したパルスパワーのエネルギー回生スイッチングの方法に関する研究を進めている．これらの結果により，パルスパワー電源はさらに小型化・エネルギー損失低減され，本処理方式の実用化に近づく．
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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
2019年度は，一般的な金属被覆プラスチックへの本処理方式の適用を検討するため，接合面から2つに分離して金属層が露出した状態のDVD-Rを対象として，放電特性や金属剥離特性，適切な電極配置やパルスパワー電源の設定について調査することを目的としていた．ほとんどのデータは取り終えて処理も進んでおり，金属層が露出した金属被覆プラスチックの金属剥離処理に効果的な電極配置についても明らかとなったため，おおむね順調に進んでいるといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は，金属層が露出している金属被覆プラスチックの金属剥離と放電及び衝撃波の関係を調査する．そのため，放電・衝撃波及び金属片の飛散の様子の時間分解観測を行う．放電の時間分解観測では，電圧電流波形の取得と同時に，パルス高電圧を印加して発生した放電を高速度カメラによって撮影する．得られた結果から，放電の進展と電圧・電流波形の対応関係を調べ，継続時間・拡散速度等を明らかにする．また，衝撃波の時間分解観測では，シュリーレン法及びシャドウグラフ法を用いて放電に伴う衝撃波及び金属片の飛散の様子を観測する．得られたシュリーレン像から衝撃波伝搬速度及び衝撃波圧力を算出して評価する．さらに，金属片の飛散の様子から金属片の飛散速度を算出し，評価を行う．なお，本学では設備が十分には整っていないため，放電の高速度カメラによる撮影及び衝撃波の観測は熊本大学の研究協力者の元で設備を借用して実験を実施する．
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