月: 2024年6月

電鋳とは

電鋳とは、電気鋳造の略語で、電解液中の金属イオンを母型の表面へ金属として電析させ、母型の表面上に金属被膜として成型する技術です。

電解めっき加工が対象物の表面に装飾、耐食性、機能を付与する表面処理技術であるのに対し、電鋳は、母型表面にめっき加工を施した後、母型を取り外してめっきされた電着物自体を独立した製品として使用します。電鋳は、精密電子部品をはじめとする様々な産業分野で活用されている技術であり、様々な金属製品が製造されています。

電鋳の使用用途

電鋳は、半導体、電子分野などの分野を中心に、広く産業一般で使用されています。電鋳を利用することで、機械加工や切削では作製できない高い寸法精度の製品製造が可能です。

例えば、

• レコード原盤や光ディスクなどの成形用金型
• 電気かみそりの刃
• インクジェットノズル
• ロケットの噴射ノズル
• 導波管、冷却管
• 航空機部品

などの製造に適用されています。

電鋳の原理

1. 電鋳の概要

電鋳の基本的な仕組みは電気めっきと同じです。電解液に陽極・陰極を浸して電気を流します。金属塩水溶液などの電解液を適性温度に維持して、陽極側に電鋳させようとする素材 (Ni・Cu・Au・Agなど) の金属を入れ、陰極側にステンレス等の母型を配置します。ここに電流を流すと、陽極側の金属が溶け出し、陰極側の母型の表面上に金属の被膜が形成されます。

電着したこの金属の被膜層を母型から剥離すると、母型と逆の形状の電鋳 (ネガティブ電鋳) が得られます。このまま用いることもありますが、このネガティブ電鋳の表面に適切な前処理を施してから、所要の厚さに金属を電着させて剥離する (転写法) と、母型と全く同じ形状の電鋳 (ポジティブ電鋳) が得られます。すなわち、ネガティブ電鋳を使って、同じ操作を繰り返すと、母型の複製を大量生産することが可能です。

2. 電鋳の特性

電鋳は、析出金属の種類やめっき浴の条件を変更することで、硬度をはじめとする物理的性質を調整する事が可能です。

加工精度が高いことも特徴の一つで、電鋳では0.01～0.1ミクロンの精度で面転写を行うことができます。母型との誤差が非常に小さいため、レザー模様、木目模様などの表面の微細な凹凸を忠実に再現することができます。また、継ぎ目のない容器やパイプを作製することも可能です。また、製品の形や大きさに関係なく、電鋳槽があれば製作を行うことができることも特性の一つです。

電鋳の種類

1. 剥離型電鋳と厚付け型電鋳

剥離型電鋳は、母型に金属を電着させ、剥離して製品とする電鋳の方法です。非常に薄いメッシュのような厚さのものから、数mm以上の厚いものまで様々です。

剥離型電鋳には、原型に剥離皮膜処理を行って電鋳を施してから剥離する転写法や、原型を一度型取りして、それを母型として使用する型取法などがあります。型取り方は、特に、原型が1個しかない美術工芸品や木、織物などに用いられ、型取りにはプラスチック、石膏などが使用されます。熔融除去法は、一度型取低温熔融合金やワックスで原型を作り、電鋳後、原型を熔融除去して電鋳殻を製作する方法です。

厚付け型電鋳とは、素地金属に直接厚く電着し、機械部品の補修や肉盛りをする場合に行われる電鋳です。通電めっきを長時間行い電着層を厚くします。多量生産ではなく、電鋳が1回で終わるものが多いです。肉盛り、電鋳被覆、電鋳組立て等に応用されます。

2. 製品の種類

電鋳技術によって様々な電鋳製品が製造されており、主に下記のような製品種類があります。

• メタルマスク (はんだボール搭載用、印刷用、蒸着用)
• 有機ELディスプレイパネル蒸着用高精細ハイブリッドマスク (FMM)
• はんだバンプ付きウエハ
• 転写リードフレーム
• インクジェットプリンタ用ノズル・フィルタ
• 電子部品用金型
• マイクロマシン用部品 (マイクロギヤ、マイクロワッシャー、構造部品)
• エンコーダー用光学スリット板
• はんだボール吸着用ヘッド
• 精密位置決め治具
• 回析格子

材料特性試験とは

材料特性試験とは、材料の物理的、化学的および機械的な特性や性能を測定し評価するための試験です。

材料の強度や硬さ、耐久性、熱伝導率、電気伝導率、化学的安定性などの特性が試験されます。これにより、材料がどのような状態でどのように振る舞うかを定量的に理解することが可能です。試験結果は材料の設計や選定および耐久性予測などの目的に使用されます。

材料特性試験により、材料の特性を客観的に評価することが可能です。これにより、製品の品質管理や品質保証が向上し、不良品のリスクを減少させることができます。また、特定の環境条件下での材料の振る舞いなどが評価され、最適な材料の選択が可能になります。

材料特性試験の使用用途

材料特性試験は様々な用途で実施されます。以下はその一例です。

1. 研究機関

研究機関では新しい材料の特性を評価し、その特性が材料設計や応用にどのように影響するかを確認するために実施されます。これにより、新しい高強度材料やエネルギー効率の高い材料および環境に優しい材料などが開発されます。材料の物理学的および化学的特性をより深く理解することが可能です。

2. 自動車産業

自動車部品や車体の材料特性試験により、衝突時の安全性や長期間の使用における耐久性が評価されます。材料の強度や疲労特性、耐久性、耐腐食性などが重要です。また、燃費規制や環境規制の厳格化に伴って車体の軽量化が求められているため、軽量かつ強度・安全性を保つ新しい素材を開発する際に材料特性試験が実施されます。

3. 航空宇宙産業

航空機のエンジン部品や機体部品などの材料は、高温や極端な環境条件に耐えなければなりません。材料特性試験により、特定材料の高温下における強度や耐熱性を評価することが可能です。

また、航空機は燃費改善と飛行性能向上のため、軽量でありながら高強度の材料が求められます。材料特性試験により、これらを兼ね備えた複合材料やチタン合金などの材料を評価することができます。

4. 建築業

コンクリートや鉄筋、木材などの強度や火災耐性などが評価する際に実施されます。建築基準や安全基準を満たすために欠かせません。

材料特性試験の原理

材料特性試験は、材料の物理的、化学的、機械的な特性を評価する試験です。まずは試験対象となる試験体を準備します。試験体は特定の形状や寸法に加工され、試験機器に適合するように調整されます。

各種試験の実施に必要な試験機器を準備します。これらの試験機は、試験体に対して正確な負荷を与えるために設計されています。これらの試験機によって定義された荷重や負荷が試験体に加えられる仕組みです。

試験中には、荷重や変位または試験片の応力などの物理的な量が計測されます。これにより、試験片の振る舞いや特性を数値化することが可能です。計測されたデータは、後の解析や比較のために記録されます。

試験結果から得られたデータは、特性の評価や解析に用いられます。これにより、材料の性能や適用可能性が判断されることが多いです。上記の手順により、材料特性試験は様々な産業・研究分野で信頼性の高いデータを提供し、材料の設計や新技術の開発に貢献しています。

材料特性試験の種類

材料特性試験には様々な種類が存在します。以下はその一例です。

1. 衝撃試験

衝撃試験は材料が衝撃や突然の負荷に対してどのように振る舞うかを評価するための試験です。材料の靭性を測定し、特に突然の荷重が加わった際の破壊挙動やエネルギー吸収量を評価するために実施されます。シャルピー衝撃試験などがその一例です。

2. 疲労試験

疲労試験は材料が繰り返し負荷に対してどのように耐久するかを評価するための試験です。材料が長期間にわたって繰り返し荷重を受けることで引き起こされる疲労破壊や破損挙動を確認することができます。試験体に定められたサイクル荷重を加え、サイクル数や応力振幅によって疲労寿命を評価します。

3. 熱物性試験

熱物性試験は材料の熱伝導性や熱膨張係数などを測定するための試験です。材料の設計や使用条件における性能を決定する重要な要素です。

4. 電気的・磁気的特性試験

電気的・磁気的特性試験は材料の電気伝導性や磁気特性、絶縁性などを測定するための試験です。これらの特性は電子機器などの設計や性能に直接影響を与えます。電気抵抗や静電容量および透磁率などを確認することが可能です。

監修:帝国器材株式会社

学校家具とは

学校家具とは、学校をはじめとする教育機関向けに設計された家具です。

学校用家具、スクール家具と呼ばれる場合もあります。学校家具には、生徒・児童用の机・椅子、大学の講義室用連結机・いすの他、理科室などの特別教室用の実験台や調理台、教卓や配膳台、収納家具などが含まれます。

学校家具の使用用途

学校家具は、小中学校、高校、大学をはじめ、塾やフリースクール、放課後学童保育、その他各種教育・研修施設で使用されています。

普通教室用の生徒用机・椅子として使用される他、理科室、図工室、美術室、技術室、家庭科室などの特別教室にもそれぞれ専用の学校家具が使用されます。大学の講義室などで使用されている固定式の机・椅子も学校家具の一種です。ロッカー・下駄箱などの生徒用収納としても学校家具は使用されています。

また、生徒用の家具だけでなく、教員用の教卓、職員室用の家具も学校家具の一種です。

学校家具の原理

1. 学校家具の定義

「学校家具」は、机やいす、収納家具、ワゴン類、ついたて類などの学校で使用される家具の総称で、次のものを含みます。

1. 普通教室用机・いす
2. 特別教室用実験台・いす
3. 講義室用連結机・いす
4. 収納家具
5. 管理諸室用家具

これらについて、それぞれJIS規格が定められ、時代とともに見直し・改訂が行われました。特に、普通教室用机・いすは、1966年に旧JIS規格が制定されており、その後1999年に新JISと呼ばれる規格に更新されました。

例えば、机の天板寸法は、従来は60cm×40cmの1種類でしたが、新JISでは机の奥行きは45cm以上と定められており、70cm×50cmなどの大きな天板も規格に含められるようになりました。教科書の大型化や、ICT教材の使用など、時代の要請に合わせて制定されています。

尚、特別教室用、すなわち、理科室、図書室、家庭科室、図工室、美術室、視聴覚教室、音楽教室などの家具については、旧JISで定められていましたが、1999年の改正に伴い廃止されています。

2. 材質・つくり

学校家具については、

「机やいす，収納家具，ワゴン類，ついたて類等の学校用家具については、 (中略) 多様な学習形態に対応できるよう数量，材質，形状等を各室と一体的に計画することが重要」 (文部科学省　小学校施設整備指針　第4章　各室計画) 
とされています。

材質については、有害な物質の使用は望ましくないとされますが、それ以外は自由です。堅牢で機能的な金属製の家具もあれば、天然木の風合いを生かした木製の家具もあります。金属製の脚が使用された机や椅子であっても、国産材・地域材活用の取り組みから国内で育った木が机の天板や椅子の背座に使用されている場合もあります。

また、教育現場における情報機器の導入や、多目的スペースの活用など教育現場における変化・新しい学びのニーズにも対応した製品設計が活発です。教育機関での使用という性質から、どの製品も安全かつ丈夫で、学びやすく使いやすいよう、開発されてきています。

学校家具の種類

1. 普通教室用机・いす

学校家具の最も代表的な種類が、普通教室用の机・いすです。基本的に、大きさはJIS規格に従っていますが、素材や形状など実に様々なものがあります。金属脚に木製天板の机/木製背座の椅子の他、樹脂天板/背座の製品、全て木製の製品などです。金属脚の製品では、高さが変えられるようになっているものもあります。また、机といすが一体化している製品などもあります。

2. 特別教室用机・いす

理科室や家庭科室、図工室をはじめとする特別教室では、専用の実験台・美術机・調理台・工作台などが生徒・教員共に使用されています。機能的で使いやすく、教えやすく学びやすい、安全に配慮された設計の製品です。

また、図書室や、ラウンジ、食堂などもそれぞれ適切な家具製品が販売されています。

3. 講義室用連結机・いす

講義室用連結机・いすとは、主に大学などの講義室・講堂で使用されています。机といすが床に固定されており、席数を多く確保することが可能です。整然としており、スロープや階段状での配置も可能です。

いすの形状には、机と一体化している「座跳ね上げ式」のほか、いすの脚が机から独立した「独立脚式」、人の座る動作に合わせて座が動く「スイングアップ式」などがあります。

4. 収納家具

収納家具とは、ロッカー・下駄箱・書架をはじめとする、様々なものを収納するための学校家具です。最近では情報機器を学校でも使用することが多くなっており、タブレット収納庫・ノートPC収納庫なども学校家具として取り入れられています。

本記事は学校家具を製造・販売する帝国器材株式会社様に監修を頂きました。

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半導体パーティクル計測装置とは

半導体パーティクル計測装置は、半導体製造において微小な粒子や異物、傷などの凹凸(以下、パーティクルと記載)の存在を検出するための装置です。

半導体製造では微細な回路や構造を作り上げるために高度なクリーンルーム環境が必要であり、微小な粒子や異物が存在すると製品の品質に悪影響を及ぼすことがあります。半導体パーティクル計測装置は微小な粒子や異物を検出し、その大きさや化学的な特性などを評価します。また、ウエハーの傷などの凹凸も検出し、製造プロセス中に生じた異常を早期に発見し、品質管理に役立てることが可能です。

半導体パーティクル計測装置は半導体製造業界において不可欠なツールの一つです。製品の品質や信頼性を確保するために広く利用されています。

半導体パーティクル計測装置の使用用途

半導体パーティクル計測装置は半導体製造プロセスにおいて使用されます。具体的にはプロセスのモニタリングや品質管理、トラブルシューティングに活用されます。

プロセスモニタリングは半導体製造プロセス中に生じるパーティクルを監視し、プロセスの安定性や品質を評価する用途です。異常が検出された場合には、適切な対策を講じてプロセスの安定化を図ります。

品質管理は製品に混入する微細な粒子や異物を検出し、品質の劣化や不良品の発生を防ぐ用途です。これにより、製品の信頼性や性能を確保し、顧客満足度を高めます。

トラブルシューティングにも活用される場合があります。不良品のパーティクルを計測することで原因を特定し、解決や再発防止に取り組みます。

半導体パーティクル計測装置の原理

半導体パーティクル計測装置は、一般的に光学的原理と電気的原理の装置が販売されています。

1. 光学的原理

光学的原理には散乱法や顕微鏡法が用いられます。

散乱法は光を検査対象に照射し、パーティクルから散乱した光を検出することでパーティクルを検出する仕組みです。粒子の大きさや形状によって散乱光の強 度や角度が変化するため、これを解析することでパーティクルの特性を評価します。

顕微鏡法は光学顕微鏡を使用して微小な粒子や異物を直接観察します。光学系を使用して物体を拡大し、その形状や表面の状態を観察する仕組みです。この方法では、粒子の形状や大きさ、表面の状態などを評価することが可能です。

2. 電気的原理

電気的原理では、電気抵抗の変化や静電容量の変化を検出する方法が採用されます。

半導体基板上に微小な粒子が付着すると、その部分の電気抵抗が変化します。これを検出することで粒子の存在や大きさを推定するのが電気抵抗変化を活用した方法です。また、粒子が半導体基板上に付着すると、その部分の静電容量も変化するため、これによって検知することも可能です。

電気的な測定は一般的に高速であり、リアルタイムで粒子の存在や特性を評価することができます。これにより、製造プロセス中に即座に異常を検出し、適切な対策を講じることができます。

半導体パーティクル計測装置の選び方

半導体パーティクル計測装置を選ぶ際には、以下のような要因を考慮することが重要です。

1. 検出能力・分解能

計測装置の検出能力は重要な要素です。パーティクルの大きさや種類、検出限界などを考慮して、目的に適した装置を選択します。高感度で広範囲サイズのパーティクルを検出で きる装置が有利ですが、高価な場合が多いです。

また、計測装置の分解能も重要な要素です。粒子や異物の形状や表面の状態を詳細に 観察できる高分解応の装置を選択することで、より正確な評価が可能となります。

2. 測定速度

計測装置の測定速度は、製造プロセスに組み込む場合は重要な要素です。即座に異常を検出するためには高速な測定が必要であり、適切な装置を選択する必要があります。研究用途やトラブルシューティングに使用する場合には、高速測定が不要となることも多いです。

3. インターフェイス

計測装置の使いやすさも重要です。操作やデータ解析が簡単で直感的なインターフェースを有する装置を選択することで、効率的に使用することが可能です。必要に応じて計測装置をカスタマイズできる場合は、拡張性にも優れています。

監修:ナビエース株式会社

強化段ボールとは

強化段ボールとは、一般段ボールと比較して強度が非常に高い、丈夫な段ボールのことを指します。

段ボールは、表の紙 (表ライナ) と裏の紙 (裏ライナ) 、それに挟まれた波型の中芯原紙が接着剤で貼り合わせられて作られています。強化段ボールは、表ライナ・中芯・裏ライナのいずれか又は複数に強度補強が施されています。これにより、木材並みの強度を発揮することができます。

一方、木材に比べて重量は数分の1と非常に軽量であり、廃棄時には通常の段ボールと同様に古紙としてリサイクルが可能です。これらの特性から、強化段ボールは多様な用途で利用されており、重量物の梱包、段ボールパレット、作業台やデスクなどの家具に使用することが可能です。

図1. 強化段ボール

強化段ボールの使用用途

強化段ボールは、一般的な段ボールに比べて強度が高いため、下記のような様々な用途があります。

• 一般的な梱包 (冷蔵品や冷凍品、青果物、小型機器など)
• 重量物の梱包
• 輸出梱包
• 木箱の代替
• 段ボールパレット
• 子供の玩具、遊具
• 展示台
• 椅子などの家具
• 災害時の避難所生活でのベッドや仕切り
• 治具、生産補助具
• 作業台

強化段ボール製の製品は、軽くて扱いやすく、また、使用後は通常の段ボールと同様に古紙としてリサイクルが可能です。木材やスチール梱包からの切り替えを始めとする梱包材としての使用が中心ですが、強化段ボールの家具や遊具は、工具やねじなどを使用することなく簡単に組み立てることができ、扱いやすいことも魅力の一つです。

図2. 強化段ボールの活用事例

強化段ボールの原理

1. 強化段ボールの概要

前述の通り、強化段ボールを作るには、ライナを強化する、中芯を強化する、若しくは両方を強化する場合があります。

一般的な段ボールには古紙の割合が高いライナが使用されますが、ライナを強化する場合は、パルプの割合が高いライナが使用され、一般段ボールよりもライナが強くて厚くなっています。また中芯を強化する場合は、厚めの中芯原紙を使用したり、特殊な薬剤を用いて強度を補強します。

強化段ボールのシートは指で押しても凹まず、木材のような堅さです。一般的な段ボールよりも耐圧・破裂の強度が高くなり、使用するライナの種類によっては耐湿性が高くなります。強化段ボールは中芯の波形の部分（フルート）を２層、３層にすることで更に強度を高くすることが出来ます。

このような特徴により、強度・耐荷重が高くなるため、強化段ボールは木材と変わらない強度を期待して使用することが可能です。

図3. 強化段ボールシート

2. 強化段ボールのメリット

強化段ボールには、木材梱包に比較して、

• 軽量性
• 環境配慮
• 輸出の際に燻蒸などが不要
• 組み立て・解体が簡単

などの優れた特徴があります。

強化段ボールは木材並みの強度を持つ一方で重量は木材の数分の1から1/3です。取り扱い易いだけでなく、輸送にかかる積載重量が下がるため、輸送手段の燃料消費を減らすことができます。また、木箱などに比べると容積も減るため、トラック1台あたりの積載量を増やすことができ、輸送コスト削減も可能です。

また、強化段ボールは処分時には古紙として回収することができるため、環境にも優しい資材です。製造・輸送・廃棄に係るCO2発生量を大幅に削減することができます。更に強化段ボールは、国際基準ISPM No.15の検疫規制に準じた輸出梱包材であるため、輸出の際にも検疫における燻蒸・熱処理の手間がありません。

家具などの組み立てにあたっては、工具などが不要であり、軽量なため、力の弱い人でも取り扱いやすいというメリットもあります。

強化段ボールの種類

強化段ボールは、様々な企業より製造販売されていて、様々な種類があります。一般段ボールの中芯は120g/m2　が一般的ですが、強化中芯では160g/m2強化や180g/m2強化、200g/m2強化とグラム数が大きくなっています。

フルートの種類などによって厚みにはいくつかの種類があります。一般的に、2層強化段ボール (AB、AA・2Aフルート) と3層強化段ボール (AAA・3Aフルート) が主流です。

2層強化段ボールはAフルート（５ｍｍ厚）とＢフルート（３ｍｍ厚）を２層、若しくはAフルート を2層に重ねた構造であり、厚みは前者は８mm、後者は10mmです。3層強化段ボールはAフルートが3層になっており、厚みは15mmです。その他、Aフルート若しくはＢフルート1層タイプも強化段ボールとして使用されることが多くあります。

本記事は強化段ボールを製造・販売するナビエース株式会社様に監修を頂きました。

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監修:株式会社カワイ化工

化成処理とは

化成処理とは、材料表面に化学的な方法で皮膜を形成して耐食性や耐摩耗性を向上させる処理技術です。

一般的な化成処理には酸化皮膜の形成や金属表面に特定の化学物質を吸着させる処理などが使用されます。これらの処理によって金属部品を保護し、耐久性や機能性を向上させるために広く利用されます。

化成処理にはクロムフリーなどの環境に優しい方法も存在します。これらの処理は環境負荷を低減しながら金属部品の性能を向上させることが可能です。

化成処理の使用用途

化成処理は様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 自動車産業

自動車産業では化成処理が広く利用されます。一例として、化成処理を実施することでアルミニウム合金部品の表面に酸化皮膜を形成し、耐食性や耐摩耗性を向上させるものもあります。これにより、シャシーなどの金属部品の耐久性を向上させ、車両の寿命を延長することが可能です。

また、鉄や亜鉛めっきなどの部品の表面にクロム皮膜を形成し、耐食性を向上させます。これにより、ボルト・ナットやボディーパネルなどの耐候性を向上させ、長期間の屋外使用に適した材質とすることができます。

2. 電子機器産業

電子機器産業では金属部品の保護などのために化成処理が重要です。金属基板やコネクタなどの金属部品は化成処理によって耐食性を向上させ、外部環境からの影響を受けにくくする場合があります。これにより、電子機器の性能や信頼性が向上し、長期間使用することが可能です。

3. 航空宇宙産業

航空宇宙産業では過酷な環境下で使用に耐える金属部品の製造が求められます。化成処理は航空機や宇宙機器の金属部品の耐食性や耐久性を向上させるために重要です。

例えば、耐食性を持たせるために、化成処理が行われます。これにより、航空機の構造部品やエンジン部品などが長期間使用することが可能となり、安全性も確保することが可能です。

4. 建設業

建設産業では屋外で使用される金属部品の製造が重要です。化成処理は建築用金属部品や構造物の耐候性や耐久性を向上させるために利用されます。鉄や鋼の部品に対して化成処理を行うことで、建築物の外装や構造部品の耐久性を維持し、安全性を確保することができます。

化成処理の原理

化成処理の原理は、処理される金属表面と処理液との間で起こる化学反応に基づいています。化学反応によって、金属表面に保護皮膜が形成される仕組みです。保護皮膜は金属表面を覆い、耐食性や耐摩耗性を向上させます。

また、処理液中の成分が金属表面に吸着し、表面の物理的・化学的特性を変化させる場合もあります。これによって、金属表面の性質が改質され、耐食性や耐摩耗性を向上させることが可能です。

対象となる金属は様々であり、代表的な材質としてはアルミニウムや鉄鋼などがあります。亜鉛メッキ鋼板などに適用されることも多いです。処理液の成分や条件が適切であることが、効果的な化成処理の実施に必要です。

化成処理の種類

化成処理には複数の種類が存在します。以下はその一例です。

1. 三価クロム化成処理

三価クロム化成処理はクロム酸塩を主成分とする処理液を用いて金属表面を処理する方法です。この処理により、金属表面に微細な皮膜が形成され、耐食性や耐腐食性が向上します。また、三価クロム化成処理は環境にやさしい処理方法として知られています。

2. リン酸亜鉛処理

リン酸亜鉛処理は亜鉛めっきされた金属表面にリン酸塩を含む処理液を用いて処理する方法です。この処理により、金属表面にリン酸亜鉛皮膜が形成され、耐食性や耐摩耗性が向上します。密着性があり、塗装や塗装前処理の基礎としても使用されます。

3. リン酸鉄処理

リン酸鉄処理は鉄や鋼などの金属表面にリン酸塩を含む処理液を用いて処理する方法です。この処理により、金属表面にリン酸鉄皮膜が形成されます。黒色や青色の外観を持ち、装飾用途や外装部品などにも利用されます。

4. ジルコニウム系化成処理

ジルコニウム系化成処理はノンクロム化成処理とも呼ばれ、ジルコニウム化合物を含む処理液を用いて金属表面を処理する方法です。ジルコニウム皮膜は透明で、金属表面の外観を変化させずに保護することが可能です。

本記事は化成処理を行う株式会社カワイ化工様に監修を頂きました。

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監修:ナビエース株式会社

段ボールパレットとは

段ボールパレットとは、フォークリフトやハンドリフトを使った荷物の運搬に使用されるパレットのうち、段ボール製のパレットのことです。

従来のパレットはプラスチック製や木製のものが主流でした。段ボールパレットは、強化段ボールで製造されているため軽量で扱いやすく、リサイクル性が高いため環境に優しいという特徴があります。不要になった際に処分しやすいため使い捨てのワンウェイパレットとして利便性が高いですが、十分な強度を備えることで繰り返し利用するリターナブルパレットとして使える製品もあります。

図1. 段ボールパレット

段ボールパレットの使用用途

段ボールパレットは、他の素材のパレットと同様に荷物の保管や運搬を行うために使用される部材です。リサイクル性が高いことから、ワンウェイ使用に特に向いており、医療・食品分野など清潔性の高い利用用途で重宝されることも多くあります。

倉庫などでフォークリフトやハンドリフトを用いた機械運搬や、保管時の荷役台、などに使用されることが多いです。その他、輸送用、海外輸出用、展示会用ディスプレイなどの用途もあります。一方で、紙であることから水分には強くないため、屋外での使用や湿気などには向いていません。

段ボールパレットの原理

段ボールパレットには、下記のような性質があります。

1. 軽量性

段ボールパレットは、非常に軽量であるため作業者の負担を軽くすることができます。重さは木製パレットの数分の1であり、片手で持つことも可能です。パレットの移動や積み替え時の取り扱いがしやすい資材です。空輸の場合は、荷物だけでなくパレットも総重量に含めて計算されるため、軽量な段ボールパレットはコスト削減に貢献します。

軽量性の一方、耐久性では、1t以上の耐荷重を誇る段ボールパレットもあり、重量物も含めた幅広い荷物の運搬に対応することが可能です。

2. 仕様の自由度

段ボールパレットは、素材が紙のため加工性が高く、木製パレットやプラスチックパレットよりも仕様の自由度が高いことが特徴です。

また、製造時には加工日数が短いのもメリットです。プラスチックパレットでは、パレット作成の為に専用の金型を作成する必要がありますが、段ボールパレットは金型を必要とせず製造でき、加工性が高いため、トータルでの製造コストが低く済みます。

3. リサイクル性・環境配慮

木製・プラスチック製パレットは産業廃棄物に分類されるため廃棄時に費用が発生します。一方、段ボールパレットは古紙としてリサイクルすることが可能であり、処分の際に費用がかかりません。

また、段ボールパレットは、プラスチックや木製パレットに比べて、製造・輸送・廃棄に係るCO₂発生量を大幅に削減することができる、環境配慮型の資材です。

4. その他

木製パレットなどと異なり、段ボールパレットにはささくれなどが発生しないという利点があります。また、段ボールパレットは、国際基準ISPM No.15の検疫規制に準じた輸出梱包材であるため、輸出の際も検疫における燻蒸・熱処理の手間がありません。

図2. 段ボールパレット

段ボールパレットの種類

段ボールパレットには、様々な種類があります。段ボールの高い加工性を活かして多様な成形加工が可能です。差込口はフォークリフトの種類に合わせた形状の種類があります。片面2方差し、片面4方差し、両面2方差し、両面4方差し、スキッド2方差し、スキッド4方差し、ハンドリフト対応などがあります。荷受け部分の形状も、トレー型や平型があります。

段ボールパレットの大きさは、一般的に長辺が800～1,400mm、短辺は800～1,400mm、高さは120～160mmの範囲です。前述の通り、加工性が高く、製造にあたって金型が不要なため、特殊サイズも比較的柔軟に製造可能な場合が多いです。耐荷重は製品によって異なりますが、1t以上の重量物にも対応しています。

また、段ボールの高い加工性を活かして、製品梱包とパレットが一体化した集合包装を行っているケースもあります。梱包の作業時間短縮や、輸送効率向上が可能です。

本記事は段ボールパレットを製造・販売するナビエース株式会社様に監修を頂きました。

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レベラーとは

レベラーとは、金属板やシートなどの素材を平らにするための加工機です。

金属板やシートは製造過程で曲がったり歪んだりすることがありますが、レベラーは素材を均一な平坦な状態に整える役割を果たします。これにより、後段の加工や組み立て工程での品質向上や正確な加工が可能です。プレス機の前工程に設置されることが多いです。

外観としては、複数のローラーが並んだ形状の製品が多いです。ゆがんだ材料を手作業で平坦化するよりも高速かつ効率的に作業が行えるため、生産性の向上やコスト削減につながります。ローラー幅を調整できる場合が多く、様々な形状や厚みの素材を処理することが可能です。

レベラーの使用用途

レベラーは大量加工に有利であり、様々な産業で使用されます。以下はその一例です。

1. 自動車

自動車の外装パネルや車体部品は平坦な板状またはシート状素材から製造されることが多いです。レベラーを使用することでこれらの素材を平らに整え、パネルの品質や精度を向上させます。また、フレームやシャーシ部品の製造にも使用されることがあります。

2. 建築物

屋根材や外装パネルなどの建材は美観と耐久性が求められます。レベラーはこれらの材料について平坦性を向上させ、建物の品質向上に貢献する機械です。また、建築の構造材製造においても、レベラーによって厚みや平坦性などの精度を高めて建築物の安定性や強度を向上させます。

3. 家電製品

家電製品の筐体やパネルは、外観だけでなく機能性も重要です。レベラーは金属素材の平坦化を行い、筐体の外観や組み立ての正確性を向上させます。これにより、安価な家電製品を量産することが可能です。

4. その他金属加工全般

上記のみではなく、量産される金属製品にはレベラーが使用されることも多いです。鉱業においては、銅などの板を平坦化するためにレベラーが使用されます。また、航空機においてはフレームのアルミニウム加工に使用される場合があります。

レベラーの原理

レベラーは金属板やシートなどの素材にかかる歪みや曲がりを取り除くための機械です。一般的なレベラーは素材を通過させる際に、複数のロールが上下に配置されています。これらのロールは素材を受け取り、特定の方向に引っ張ることで素材を伸ばして歪みを取り除きます。

材料の供給にはローラーコンベアやフィードローラーが使用されます。これらが素材を受け取り、後続のロールに送ります。ローラーをモーターなどを使用して回転させることで、材料を送り出す仕組みです。

その後、材料を平坦化するために複数のロールに板材が送り出されます。これらのロールはレベリングロールなどと呼ばます。上下に複数のレベリングロールが配置されていることが多いです。

厚みや形状を精密に加工したい場合、操作やパラメータの制御を行うための電子制御システムが内蔵されます。これにより、送り出し速度やローラー間隙などを微調整することが可能です。電子制御システムによって、加工の精度や効率を向上させることができます。

レベラーの選び方

レベラーを選ぶ際は、以下の選定要素を考慮することが重要です。

1. 対応材質

レベラーは対応する材質によってその性能や機能が異なります。一般的には鋼材やアルミニウムなどの金属素材に対応したレベラーが多いです。必要な素材に対応する適切なレベラーを選択することが重要です。

2. 対応幅・対応厚み

レベラーは加工可能な素材の幅や厚みに制限があります。必要な加工対象の幅や厚みに合わせて、適切なレベラーを選択する必要があります。また、幅や厚みの調整が可能なレベラーを選ぶことで、柔軟性が向上します。

3. 送り出し速度

レベラーの送り出し速度は、加工効率や生産性に影響を与えます。必要な生産量に合わせて、適切な送り出し速度を持つレベラーを選択することが重要です。一般的には、高速で安定した送り出し速度を有するレベラーが高価な傾向にあります。

4. 精度

レベラーの精度は加工される素材の品質や仕上がりに直接影響を与えます。加工精度や均一性が重要な場合には、高精度な制御システムを備えたレベラーを選ぶ必要があります。

監修:株式会社カワイ化工

電着塗装とは

電着塗装とは、電気を使用して金属などの表面に塗料を塗布する方法です。

一般的には金属を導電性のある塗料に浸し、直流電流を流すことで表面に固着させます。均一で密着性の高い塗膜を形成することが可能な点が特徴です。電着時間や電圧を制御することで、厚みをコントロールすることも可能です。

また、塗膜が密着しているため、耐摩耗性や耐薬品性が高く、長期間にわたって保護効果を持続させることが可能です。塗装プロセス中に発生する排出物や揮発性有機化合物 (VOC) の放出も少ないため、環境への影響も少ない点も特徴の一つです。したがって、自動車や建築などの様々な産業で広く利用されます。

電着塗装の使用用途

電着塗装は様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 自動車

自動車のドアやボンネットなどのボディに電着塗装が広く利用されています。これにより、耐久性や防錆性が向上し、車両の寿命を延ばすことが可能です。また、 エンジンの各部品、特に鉄製の部品には耐熱性の高い電着防錆塗装を適用することが多いです。

2. 建築物

電着塗装は鉄骨や鋼材などの建築用金属部品の表面保護に使用されます。これにより、建物の外観や耐久性が向上し、防錆性を付与することが可能です。また、アルミニウムの軽量性と耐食性を活かすため、建築用のアルミニウムパネルや窓枠などに電着塗装が施される場合もあります。

3. 家具

家具の金属製品には耐久性や外観美を向上させるために電着塗装が施されます。スチール製のテーブルや椅子、キッチン用品などがその一例です。これにより、家具の耐摩耗性や汚れに対する耐性が向上させ、長期間美しい外観を維持することが可能です。

4. 農業

電着塗装は農機具にも広く使用されます。耕運機や播種機の部品または噴霧装置のフレームなどがその一例です。農機具は屋外で使用しつつ農作業での過酷な環境条件にさらされるため、耐久性や防錆性を付与するために使用されます。

電着塗装の原理

電着塗装は電気化学を使用する塗装方法です。対象となる基材は導電性である必要があります。一般的に金属が使われますが、非導電性の基材でも導電性の被覆を施すことで電着塗装が可能ですが、乾燥温度が150℃以上と高温になるため、樹脂には不向きです。

塗料は導電性の液体である電解液中に分散されます。この液体には塗料粒子が浮遊しており、電着塗装の対象物となる基材に塗料を付着させる役割を果たします。塗料には水溶性塗料を使用されることが多いです。

カチオン電着塗装は、塗料がプラスに荷電して、マイナス側の被塗物に析出するものことを指します。黒い見た目が特徴的で耐食性に優れた塗装方法です。

アニオン電着塗装は、電着塗装が普及した初期の頃に用いられていた方法であり、カチオン電着塗装とは対照的に塗料がマイナスに荷電するものとなります。アニオン電着塗装は電着時に被塗物からの錆びの原因となる鉄溶出が起こりやすいため、次第にカチオン電着塗装が使用されるようになりました。

ただ、アニオン電着塗装は全く使われなくなったというわけではなく、カチオン電着塗装ではアルマイト皮膜を破壊してしまうため、現在でもアルミサッシを塗装する際は、アニオン電着塗装が用いられています。

電着塗装の選び方

電着塗装サービスを選ぶ際は、以下の選定要素を考慮することが重要です。

1. 対象材料・形状

対象物が金属であるか、非金属であるかを確認します。金属であれば導電性があり、電着塗装が適していますが、非金属の場合は導電処理が必要です。メッキ処理などの導電処理を施します。

対象物の形状やサイズも考慮します。大型の部品や複雑な形状の部品には、特殊な電着塗装設備が必要になる場合があります。

2. 塗料

使用環境に応じて、塗料を選定します。対象物が屋外で使用される場合、耐候性に優れた塗装が必要です。一般的な塗料としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂などが使用されます。

エポキシ樹脂は一般的な電着塗料の主要な成分の一つです。耐久性が高く、耐薬品性や耐摩耗性に優れています。ただし、紫外線に弱い特性があるため注意が必要です。

アクリル樹脂は耐候性に優れており、屋外での使用に適しています。自動車の外装部品や建築材料などに使用されます。ポリウレタン樹脂は柔軟性と耐久性を兼ね備えており、屋外での使用に適しています。

3. 生産性

大量生産を行う場合は、生産性が重要です。自動化された電着塗装ラインを有する企業を選定します。コストと性能のバランスを適切に見極めることが重要です。

本記事は電着塗装を行う株式会社カワイ化工様に監修を頂きました。

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サービスロボットとは

サービスロボットとは、人々の日常生活および業務においてサービスを支援するために設計されたロボットです。

家庭内での掃除や料理、高齢者や障害者の介助、店舗やホテルでの案内や接客など、様々な用途に使用されます。人間の労働力を補完または代替することができるため、省力化に寄与するロボットです。人力よりもロボットが得意な分野で活用する場合、生産性を向上させることも可能です。

また、サービスロボットは24時間体制で作業を継続することができます。人間が必要とする休憩や睡眠の必要がないため、作業の効率性を高めることが可能です。近年ではAI技術の進歩により、サービスロボットが高度なタスクを実行できるようになり、その能力や普及が拡大しています。

サービスロボットの使用用途

サービスロボットは以下のような場面で使用されます。

1. 一般家庭

一般家庭では調理や掃除を支援するロボットを使用されることが多いです。

掃除ロボットは床やカーペットの掃除を自動で行う家庭用ロボットです。センサーを使用して障害物を検出し、自律的に動き回りながらゴミやホコリを吸引します。主に床面の清掃を行いますが、一部のモデルには床拭き機能も搭載されています。

調理支援ロボットは、料理の下ごしらえや調理を補助するためのロボットです。野菜を切ったり、食材を混ぜたりする作業を行います。一部の高度なロボットはレシピをプログラムして自動で調理を行うことも可能です。

2. 商業・サービス業

商業やサービス業では、接客ロボットや配膳ロボットが使用されます。 接客ロボットは店舗や施設で顧客に対するサービスを提供するためのロボットであり、顧客の案内や情報提供および製品・サービスの紹介などの機能を有します。配膳ロボットはレストランやバーなどで料理や飲み物を運搬するためのロボットであり、顧客のテーブルまで料理を運ぶことが可能です。

3. 医療・介護

医療・介護業界では、病院や介護施設で患者の看護を支援するためのロボットが使用されます。ベッドへの移動や薬の配布およびバイタルサインのモニタリングなどの機能を有します。一部のロボットは医師や看護師との連携を取りながら診療やケアを行うことも可能です。

4. 産業

産業においては物流ロボットなどが広く利用されています。倉庫内での商品の移動やピッキング作業を行うためのロボットであり、棚から商品を取り出して運搬して出荷準備を行います。一部の物流ロボットは、自動倉庫や自動運転車両と連携して効率的な物流システムを構築することも可能です。

サービスロボットの原理

サービスロボットは周囲の環境を認識するためのセンサーを備えています。距離センサーやカメラ、レーザースキャナー、超音波センサーなどを使用することが多いです。これらのセンサーは障害物を検出したり、位置や方向を把握したりするために活用されます。

これらの情報を基に作業を実行するためのアクチュエーターを有します。一般的にはモーターで電力を使用して駆動することが多いです。これらのアクチュエーターはコンピューターによって制御され、ロボットの動作を決定します。

その動作を制御するための制御システムが内蔵されています。一般的には組み込みシステムやマイクロコントローラー、あるいはより高度なコンピューターシステムが使用されます。これらの制御システムがセンサーからの情報を受け取り、適切なアクチュエーターを制御してロボットを動作させる仕組みです。

サービスロボットの選び方

サービスロボットを選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。

1. タスク

まず、どのようなタスクをサービスロボットに実行させるのかを明確にします。家庭内の掃除支援や商業施設での案内など、様々な用途があります。用途に合ったロボットを選ぶことが重要です。

2. 機能

次に、必要な機能を検討します。例えば、自立移動可能であるか、センサーの種類や精度、自動化の度合いなどが重要な要素です。用途に応じて、これらの機能を選定します。

3. 安全性

サービスロボットは人々と直接的に接する場合があるため、安全性が非常に重要です。安全な設計や機能、障害物回避機能、急停止機能などを備えていることを確認します。

4. 使いやすさ

サービスロボットは専門的な知識や技能がなくても操作できるように設計されていることが多いですが、それでも使いやすさは重要です。操作方法やインタフェースが直感的でわかりやすいことを確認します。