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近赤外分光によるプラスチック成形の分析で、製造現場に貢献したい!

RESEARCHER
発泡射出成形機。自動車部材の製造にも使用される。

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成形機に独自に開発した近赤外分光のプローブを設置した。プローブの先端は210℃という高温、100 MPa (約1000気圧)という高圧にも耐える。

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成形機内部のプローブの設置図。

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成形機内の近赤外スペクトル。発泡剤注入圧力が高くなるとピークが大きくなる。

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開発した近赤外分光プローブ。光ファイバーを通して近赤外光を照射する。

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どんなタネ?

近赤外分光器を用いて、高分子成形プロセスの評価・モニタリングをしています。プラスチックの使用量や構造部材の軽量化など環境負荷を低減するプラスチックの成形方法として、発泡射出成形プロセスが注目されています。この技術で製造されるプラスチック発泡体の構造は、注入する発泡剤の濃度に大きく依存しますが、その濃度を測る手段がなく安定した成形操作が難しいため、普及が進んでいないという課題がありました。そこで、独自に開発した近赤外分光プローブをつかって成形中の材料の近赤外スペクトルを測定し、発泡剤濃度をリアルタイムで測る研究を進めています。

なぜ研究を始めた?

もともと高分子の分光分析が専門でミクロスケールの分析をしていました。現在の研究室では発泡射出成形などのマクロな工業的プロセスを扱っており、ある意味で異分野に来たことで何が出来るのだろうかと考え、成形中の材料を分析することで貢献できるのではと考え、研究室内で共同研究のような形でスタートしました。市販の耐圧耐熱プローブでは、装置の圧力に耐えきれず壊れてしまったため、耐圧性と光の透過性を両立させる新型のプローブを開発しました。これから射出成形プロセスに分析の技術をどんどん使えるぞ!とワクワクしています。

なにを変える?

実際の工場では、成形機の中で何が起こっているのかが分からず職人的な技術が製造を支えており、技術格差が大きいです。この状況を変えるため、分析データを役立てたいと思います。そのためには様々な課題があります。これまでに高分子材料、分析技術に加え、成形プロセスにも触れてきたため、それぞれが分かるからこその提案ができればよいと考えています。

なにが必要?

分析する装置を小型化したいため、プロセス用分光器を安価に作れる方を探しています。光・電気系の技術に詳しい方が装置本体を共同開発してくださると大変ありがたいです。また、開発した近赤外分光モニタリング法で測定してみたいというユーザーが現れることも期待しています。材料や成形プロセスを変えたら全然違うものが測れるだろうという期待もありますし、分析データを解析し、成形機の制御に利用するシステムをつくるなど、様々な可能性を考えています。

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INTERVIEW
桂産直便
近赤外分光によるプラスチック成形の分析で、製造現場に貢献したい!

2021.12.24

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