やまがた 技術 ニュース 2012.3 No.56 山形県工業技術センター 「洗濯機で洗える」、「毛玉を防ぐ」ウールの開発 開発糸によるニット製品 紡績に使用した機械（㈱ヒラシオ内） 昨今、衣類の量販店では海外品が占める 割合が高くなってきていることから、本県の繊 維関連企業では独自の技術により、海外では できない付加価値の高い商品を作り出すこと に精力的に取り組んでおります。その一例とし て、ニット素材の改質加工技術が挙げられます。 直径が20µm以下の極細ウールはカシミアに 匹敵する触感を与える高級素材として好評で すが、長年、毛玉がついたり、水洗いで縮ん だりすることが悩みとなっていました。そこで、 平成22、23年度にかけて寒河江市の㈱ヒラシ オと極細ウールの改質加工に関する共同研究 を実施しています。 本技術は、ウールの表皮を残して改質加工 を行うことが特徴で、「縮み」と「毛玉」を同時に 防ぐと共に、極細ウールが本来もつ風合いを 損なうことなく、快適に着用することが可能とな トピックス 研究レポート 新設備紹介 お知らせ りました。11/17～18に開催された繊維機械学 会主催の第18回秋季セミナーにおいてこの技 術を発表したところ、一定の反響がありました。 本県は国内有数のニット産地として知られ ております（婦人用ニット生産額全国3位）。最 近開催された展示会では、いずれも本県企業 への関心が高く、ブースに多くの集客がありま した（Japan in East Knit 10/25～26、ジャパ ン・ベスト・ニットセレクション 12/6～7）。第9回 ジャパン・ヤーン・フェア（2/8～10）では、この 改質ウールの試作品に大きな反響がありまし た。現在、本年の秋冬物に向けて生産を進め ているそうです。 糸作りから山形で取り組んだ本技術が、山 形ニット産地、ひいては国内繊維産業の活性 化に繋がることを期待しております。 （生活技術部 平田充弘） 目 次 「洗濯機で洗える」、「毛玉を防ぐ」 ウールの開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ エクセレントデザイン2011受賞製品決定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 石英ガラス研削における砥粒切れ刃の変化に関する研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 電解集中を利用した局所的ポーラスシリコンの形成及び界面活性剤添加効果・・・・ 金型冷却配管配置が成形品に及ぼす影響について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 反応性イオンエッチング装置、ビームプロファイラシステム、硬脆試料研磨装置・・・・・・・・ 環境型微細プレス加工装置、食品用圧縮試験装置の利用について・・・・・・・・・・・・・・ 被災地企業に対する支援状況について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 金型・精密加工技術研究会 会員企業募集、H24 年度技術者研修のご案内・・・・・・ - 1 - 1 2 3 4 5 6 7 7 8 トピックス エクセレントデザイン２０１１受賞製品決定 大賞「HAKAMA JITATEシリーズ」 準大賞「乾留竹ベンチ」 「山形エクセレントデザイン」は、魅力的で 競争力ある商品づくりとデザインマインドの向 上を目指して、県内で企画・開発・生産された 優れたデザインの製品を選定・顕彰する事業 として、平成9年から実施し、このたび7回目を 迎えました（主催：山形デザインコンペティショ ン実行委員会、事務局：工業技術センター）。 家庭用品、業務用品、公共用品の3分野を対 象として公募したところ、今回は過去最多となる 58社から100点の製品が寄せられ、審査の結 果、16製品が選ばれました（審査委員長 會田 雄亮／陶芸家・東北芸術工科大学名誉教授）。 大賞を受賞したのは、堅牢で美しい米沢織 の袴地を使用した「HAKAMA JITATEシリー ズ」（阿部産業㈱）。オードブル等の大皿料理 や重箱をそのまま入れることが出来るトートバ ッグや、外履き可能なリゾート・スリッパ、持ち 運びしやすい取っ手が付いた折り畳みベンチ 等、明確なコンセプトによる商品企画力の素 晴らしさが高く評価されました。日本の四季折 々を愛でる暮らし方と西洋のピクニックスタイ ルが融合した、魅力あふれるシリーズです。 かんりゆう ち く 準大賞を受賞した「乾留竹ベンチ」（㈱バン ブーワークス＋TIMBER COURT）は、山形産 の青竹を専用窯でいぶし、丁寧に磨き上げた 製品で、柔軟性のある竹のたわみを生かし、 木では得られない座り心地を生み出していま す。素晴らしい質感と、高い創作力で新しい 家具に作り上げた点が好評を得ていました。 この他、障がい者支援施設で取り組んだ 「チラシ織りバッグ」や、家具製造時の端材を 利用した玩具「オサカナツリ」、市民参加型の ワークショップも評価された「県産杉間伐材に よる縁台」など、山形らしい、人の心や手の温 もりが伝わる製品が多く受賞しました。 選定品は2月17日（金）～29日（水）まで、山 形デザインハウス（山形市七日町）にて展示 し、多くの方々にご覧いただきました。 今後も、山形から世界に誇れる高いデザイ ンマインドを持った製品の創出に向け、事業 の充実を図っていきたいと思います。 （企画調整室 月本久美子、大場智博） 受賞した16製品 ※詳細はHPでご覧いただけます。 - 2 - http://www.yrit.pref.yamagata.jp/yxdesign/ 研究レポート 石英ガラス研削における砥粒切れ刃の変化に関する研究 【緒 言】 機械加工に用いる研削砥石の構造は、三 次元的にランダムで砥粒分布や摩耗の把握 は非常に困難です。また、ドレス（砥石の目 立て）や加工中には研削性能を左右する砥 粒切れ刃状態が逐次変化し、加工物に与え る影響も変化 しています。加工状態の把握 には、砥石作業面状態を加工機上で直接 観察・測定することが有効な手法です。石英 ガラスを対象とした加工過程で、砥石表面を 非接触３次元表面性状測定機を用いて機 上観察し、作業面状態の変化が加工物に与 える影響について検討を行いました。 【実験方法】 加工機は横軸テーブル往復型平面研削盤 を、研削砥石はSD1500Bを使用しました。カッ プツルアを用い、ツルーイング・ドレッシングを 行い、研削加工は、通常研削と１回当たりの 切込み量を10倍にしテーブル速度を1/10に するクリープフィード研削の２通りで行いまし た。同じ研削除去量毎に砥石表面の同じ箇 所を機上観察し、研削抵抗および表面粗さの 測定も行いました。また、後工程や製品の信 頼性に影響を与えるき裂深さも傾斜研磨と化 学エッチングを施すことで併せて求めました。 【実験結果および考察】 図1、2は通常研削、クリープフィード研削過 程での砥石作業面の観察結果、図3は法線方 向研削抵抗 Fn と表面粗さ Rt の変化です。砥 粒の変化が顕著に見られる白丸部および全 体をパス毎に辿っていくと、通常研削では脱 落が、クリープフィード研削では摩滅摩耗が支 配的に起きていることが確認されます。また、 研削除去量の増加につれ砥粒が脱落・摩耗 し、両研削ともに研削抵抗が上昇し、表面粗さ が向上していました。これは、加工物に作用 する砥粒の切れ刃間隔が減少するためと思わ れます。き裂深さについては、10箇所測定し 平均をとると、通常研削で1.66μm、クリープフ ィード研削で1.25μmでした。砥石作業面から ドレス後 100 パ ス 2 00 パス 300 パ ス 図１ 通常研削時の砥石作業面 ドレス後 10パス 10 パス 20パス 20 パス 30パス 30パス 図２ クリープフィード研削時の砥石作業面 図３ 研削抵抗と表面粗さの変化 の平均砥粒突き出し量を求めると、クリープフ ィード研削の方が小さい結果となり、これがき 裂深さに起因しているものと思われます。 【結 言】 微粒な砥石表面を機上観察する機構を構 築し、石英ガラス研削過程における砥石作業 面状態の変化を追跡しました。クリープフィー ド研削加工において表面粗さ、き裂深さがとも に小さくなることが明らかになりました。 （超精密技術部 松田 丈） - 3 - 研究レポート 電解集中を利用した局所的ポーラスシリコンの形成 及び界面活性剤添加効果 【緒言】 ポーラスシリコン(PSi)は大表面積や可視域 発光など特徴的な物性を有するため、センサ や光学素子等MEMS分野への応用が期待さ れています。PSiはフッ酸溶液中での陽極酸 化で生じるピットにより形成されますが、電流 密度、溶液組成等多くの形成条件があり、ピッ ト間隔 や形状 は十分に制御できてお りませ ん。本研究ではSiウエハ上に予め微細なパタ ンを形成し、パタン凹凸部への電界集中を利 用することで局所的なPSi形成を試みました。 さらにフッ酸溶液への界面活性剤の添加効果 についても検討しました。 【実験方法】 実験にはn型の単結晶Siウエハを用い、フォ トリソグラフィ及びSF 6 プラズマエッチングで深 さ0.6μm、幅4μｍ のLine＆Space及び2μm□ パタンを表面に形成しました。表1に溶液組成 を示します。いずれも電流密度は100mA/cm2、 陽極酸化時間は10分間としました。 【結果】 図1にPSi形成前後のSEM写真を示します。 パタン無しでは直径1μm程度のピットが無秩 序に形成されました。一方パタン有りではパタ ン構造に沿ってピットが形成されました。これ はウエハ表面の平らな部分よりもパタン凹凸 部に電界が集中することで選択的に陽極酸 化が進んだためと考えらます。パタン由来の 構造は約10μmの深さまで確認されました。 図2に添加物を加えた場合のSEM写真を示 します。パタン無しでは界面活性剤の添加に より高密度 に分布 したピットが形成されまし た。パタン有りでは界面活性剤の添加により パタン形状に沿ってより緻密なピットが形成さ れ、深さ20μm程度までパタン由来の構造が 確認されました。これは界面活性剤の添加効 果及びパタン形成による電界集中効果が同 時にあらわれたためと考えられます。 本研究の詳細については山形県工業技術 センター報告No.43(2011)をご覧下さい。 - 4 - 表１ HF 25wt%, 無添加 溶液組成 HF 25wt%, EtOH 60 vol% HF 25wt%, Tween20（界面活性剤） 0.1 vol% PSi形成前 形成前 表面 1μ μm 1μ μm PSi形成後 形成後（ 形成後（無添加） 無添加） 表面 1μ μm （パタン無し） 図１ 1μ μm （パタン有り） PSi形成前後のSiウエハ 無添加 表面 断面 1μ μm 1μ μm 1μ μm 1μ μm 1μ μm 1μ μm EtOH 表面 断面 Tween20 表面 断面 （パタン無し） 図2 （パタンあり） 添加物を加えて形成したPSi （電子情報技術部 矢作 徹） 研究レポート 金型冷却配管配置が成形品に及ぼす影響について 射出成形プロセスでは、プラスチックの収縮 は避けられません。成形品の形状は複雑で、 各部位におけるプラスチックの収縮量が不均 一であるために、成形品は必ずしも金型と同 じ形状になりません。これが成形品の形状精 度を悪くする原因と言われています。そのた め、融かした材料を金型内でどの様に冷やし 固めるかを考えることが重要です。 そこで、カップ形状成形品の金型冷却配管 配置についてCAE(Computer Aided Engineering) を活用して比較検討し、実際に評価金型を作 製してテスト成形品の試作成形を行い、金型 温調の成形品形状への効果を検証しました。 テスト成形品は、形状評価を考慮して円筒 形状を持つカップ形状としました。冷却配管の 配置は、従来のストレート配管モデルとカップ に沿 って配置するスパイラル配管モデルで CAEで効果を比較しました（図1）。成形品は、 スパイラル配管モデル金型を実際に作製し射 出成形にて作製しました（図2）。 CAE解析の結果では、ストレート配管では、 成形品と配管との距離に遠近ができるため成 形品に温度分布ができ（ 図3）、収縮も不均一 になり、円周が楕円になると予測されました。 スパイラル配管では、距離が均一であるため、 温度分布が小さく円周がほぼ円になることが 予測されました。 図３ 金型冷却解析結果 （左：ストレート 右：スパイラル） 実際の成形品の形状評価を行った結果、 金型の真円度（17ミクロン）と同等の真円度（ポ リスチレンで22ミクロン）でした。また、参考比 較として、ポリスチレン製の市販カップの真円 度は50ミクロンと約2倍の違いがあったことから 配管をスパイラルに配置した効果があったも のと考えられます（図４）。 図１ 配管モデル （左：ストレート 右：スパイラル） 図４ 真円度の比較 （左：テストカップ（22µm） 右：市販カップ（50µm）） 図２ スパイラル配置金型 （左：コア側 右：キャビティ側） 以上の様に、プラスチック成形加工では、 目的の形状を得るためにいかに材料を冷却 するか考慮することが重要であるか再認識で きます。また、材料間の冷却固化特性の違い も考慮する必要があると考えられます。 （素材技術部 後藤喜一） - 5 - 新設備紹介 反応性イオンエッチング 反応性イオンエッチング装置 イオンエッチング装置 サムコ株式会社 RIE-400iPB-YK 【主な用途、仕様】 反応性イオンエッチング（RIE）装置は微細なパタンを垂直に 加工することができる半導体製造装置の一つです。高周波を 利用して反応ガスをプラズマ化し、プラズマ中のイオンやラジカル を試料と反応させ、高速かつ垂直なエッチングを行います。 Siについてはエッチングと側壁保護を交互に行うボッシュプ ロセスにより下の写真で示すような微細でアスペクト比の高い構 造を形成することができます。さらに専用のプラズマ発生用電 極を用いることにより、Siだけでなく石英等（SiO2）も垂直に加工 することができます。 ・試料サイズ：4インチφ以下 <Siエッチング> ・マスク選択比：100:1（ポジ型 フォトレジストの場合） ・エッチング速度：10μm/min <SiO2エッチング> ・マスク選択比：100：1（Niマスクの場合） ・エッチング速度：500nm/min ※パタンサイズ等によりエッチング性能は変化します。 ビームプロファイラシステム 硬脆試料研磨装置 コヒレント・ジャパン㈱ BeamMaster 【主な用途、仕様】 ナイフエッジスキャン方式によるレーザー ビームプロファイル計測システムです。光の 集光部などでの光強度分布が観察でき、光 源やレンズの評価が行えます。 ㈱マルトー ダイヤラップAce ML-160A 【主な用途、仕様】 ガラスやセラミックス等の欠けやすい材料 に対応した低速試料研磨機です。研削面の ダメージ層やセラミックス組織等の観察に使 用できます。ダイヤモンド研磨ののち、酸化 セリウムやコロイダルシリカ等で仕上げます。 ・定盤 φ200mm 鋳鉄、銅、錫、クロス ・試料寸法 水平研磨 φ50mm以内 角度研磨（1°～） 10mm□ 樹脂包埋 φ25mm以内 ・測定波長範囲：190～1800nm ・測定範囲：5mm(～1100nm), 3mm(～1800nm) ・ビーム解像度：100nm(ビーム径<100μm) ・リフレッシュレート：最大5Hz セラミックス研削面の角度研磨 - 6 - 装置全体 （角度研磨治具搭載） お知らせ ☆ 環境型微細プレス 環境型微細プレス加工装置 プレス加工装置、 加工装置、食品用圧縮試験装置について 食品用圧縮試験装置について センターホームページでもお知らせいたしましたが、(独)産業技術総合研究所より下記の装置 の無償譲渡を受けましたので、是非ご活用ください。 ※平成24年4月より有料となります。 環境型微細プレス加工装置 SCIVAX（株） 【主な用途・仕様】 ナノパターンを有す る金型の形状を、熱に より樹脂等に転写する 装置。微細形状による 機能性を付与した光学 素子をはじめ、省エネ ルギーデバイス製造へ の応用が可能。 食品用圧縮試験装置 X-300 （株）山電 RE2-33005B 【主な用途・仕様】 食品の物性を測定し評価する装置。破断強 度試験、クリープ 粘弾性試験、テ クスチャー試験 が可能。電子式 恒温システムに より試料台の温 度制御が可能。 ☆ 被災地企業に 被災地企業に対する支援状況 する支援状況について 支援状況について 東日本大震災による被災地の公設試験研究機関では、設備などの被害を受けるとともに、復興 事業のため一時的に受託試験などの通常業務を休止された公設試もありました。 当センターでは大きな被害もなく、通常業務を再開できたため、県内企業はもとより県外企業に ついても、従来どおり技術相談や受託試験・設備使用など技術支援を行うことができました。 下表と図にH24年1月末までの山形、置賜、庄内３公所分の被災県企業の方々の利用数を示し ます。被災県からは、「技術相談」が合計316件、「受託試験」が合計154件（点数1,086点）、「設備 使用」が合計116件（699点）の利用件数でした。技術相談のうち、これまで利用がない新規企業 は、58社（H24年1月末）となっています。 利用件数のピークは、ともに震災直後の4月であり、それ以降減少傾向にありますが、今後も県 内外企業のみなさまの技術支援を行って参ります。 表 被災県別企業の利用件数（Ｈ24年1月末） 技 術 相 談 受 託 試 験 設 備 使 用 技術相談 受託試験 設備使用 青森県 12 7 2 岩手県 22 0 5 件 宮城県 91 35 31 数 福島県 185 108 59 栃木県 3 4 0 茨城県 3 0 19 合 計 316 154 116 図 - 7 - 月別被災県企業の利用件数 お知らせ ☆ 金型・ 金型・精密加工技術研究会 会員企業募集 金型・精密加工技術研究会（代表幹事：エムテックスマツムラ㈱ 代表取締役社長 江口正春氏） は、金型や精密加工に関する講習会や試作会などを開催し、ものづくり技術の進化と技術課 題解決に向けた具体的な活動に取り組んでいます。是非ご入会いただきますようご案内申し 上げます。 試作会および講習会の様子 【主な活動内容】全国から講師を招聘しての講演会・講習会、先進地視察、工場見学会など 【年会費】20,000 円 全ての事業に参加できます。 【お問合せ先】工業技術センター超精密技術部 佐藤、半田 ☆ H24 H24年度技術者研修 24年度技術者研修のご 年度技術者研修のご案内 のご案内 ものづくりの生産現場で役立つ技術・知識を修得していただけるよう、下記の 10 課程を 予定しております。ご参加をお待ちしております。 ※研修の時期・時間・定員につきましては変更される場合がありますのでご了承下さい。 課 程 名 時 期 時間 切削加工・ＮＣ加工技術 6月 18 研削加工技術 6月 12 食品の安全管理技術 6月 12 精密測定技術 7月 13 組込みシステム開発 8月 12 実践的マイクロソルダリング技術と品質改善【庄内】 8月 12 清酒製造技術 8 月～ 10 月 36 工業製品単体及び梱包品の環境試験技術 【置賜】 9月 12 品質管理 10 月 36 プラスチック材料の評価技術 11 月 12 【お問合わせ】(財)山形県産業技術振興機構 研修課 TEL 023-647-3154 定員 24 12 12 24 10 12 30 12 42 12 各種研修の募集要項、刊行物、その他タイムリーな話題を随時ホームページに掲載 しておりますので、あわせてご利用下さい。（URL（アドレス）は下記。） 技術ニュース 編集・発行 No.56(2012.03) 平成24年3月26日発行 山形県工業技術センター 企画調整室 〒990-2473 山形市松栄2-2-1 TEL 023-644-3222 FAX 023-644-3228 http://www.yrit.pref.yamagata.jp/ - 8- 置賜試験場 庄内試験場 TEL FAX TEL FAX 0238-37-2424 0238-37-2426 0235-66-4227 0235-66-4430
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