日本トライボロジー学会、トライボロジー会議 2019 春 東京 開催、学会賞表彰式を実施

 日本トライボロジー学会(JAST)は5月20日~22日、東京都渋谷区の国立オリンピック記念青少年総合センターで、「トライボロジー会議 2019 春 東京」を開催した。機械要素や潤滑剤、表面処理・コーティングなどの関わる研究160件が、一般セッションとシンポジウムセッションで発表された。

 一般セッションは「トライボケミストリー」、「マイクロ・ナノメカニズム」、「表面形状・接触」、「機械要素」、「表面処理・コーティング」、「シミュレーション」、「摩擦材料」「摩耗」、「分析・評価・試験」、「境界潤滑」、「潤滑剤」、「摩擦」、「固体潤滑」、「メンテナンス」、「流体潤滑」の15テーマで、また、シンポジウムセッションは、「高分子材料のトライボロジー」、「境界潤滑下における固体表面の最適設計技術-機能性コーティングかトライボフィルムか?-」、「" 超" を目指す軸受技術の最前線」の3テーマで開催された。

 20日には「2018年度日本トライボロジー学会賞」表彰式が行われ、表面改質関連では、以下などが表彰された。

kat19060601: 学会賞授賞式のようすkat19060601: 学会賞授賞式のようす

トライボロジーオンライン論文賞

「Effect of Electric Field on Adhesion of Thermoplastic Resin against Steel Plates」村島基之氏(名古屋大学)、梅原徳次氏(名古屋大学)、上坂裕之氏(岐阜大学)、Xingrui Den氏(リケン)…低燃費自動車への要求が高まる中、軽量な複合材である炭素繊維強化樹脂(CFRP)に注目が集まっている。しかし熱硬化性樹脂が用いられる従来のCFRPは製造時間・コストが高く大衆車への適用が進んでいない。そこで、熱可塑性CFRPに次世代の車体材料としての期待が高まっている。加熱により軟化する熱可塑性CFRPの製造には既存のプレス成型手法を用いることができ、製造時間・コストの低減が期待される。一方で,高温金型表面から離型する際に樹脂が金型へ付着するトラブルが報告されている。本研究は、電場印加という大面積に適用可能な新しい手法を用いた、高温金型表面への熱可塑性樹脂付着抑制手法の開発およびそのメカニズム解明のために実施された。本論文では、極性基を有するアクリル樹脂とガラス転移温度に達した金属表面との付着力を測定し、金型への電場印加の影響を明らかにした。直流電場を印加した場合は付着力の増加が観察され、これは極性基が電場により金属表面に引き付けられたためと考えられた。一方で、交流電場の場合には周波数の増加とともに付着力は減少し、電界強度10V/mm、1 MHzを印加した際には無印加と比較して44%の付着低減効果を示した。これは極性基の移動が分子の絡まりや慣性力などにより遅れる、位相遅れが生じたためと考察。本論文では、アクリル樹脂のガラス転移温度における誘電正接は周波数とともに増加することも実験的に確認し、位相遅れによる極性基と電場の反発力により付着力が抑制されたと示された。以上のように、本研究では電場を利用する従来にはなく、かつ大面積金型に適用可能な熱可塑性樹脂付着抑制手法を開発した。また、誘電正接などを実際に測定しそのメカニズムが示されたことで、付着抑制性に優れた分子構造の開発など今後の発展が期待できるとして評価された。

kat19060602: 左から、梅原徳次氏、若林JAST会長、村島基之氏、Xingrui Den氏kat19060602: 左から、梅原徳次氏、若林JAST会長、村島基之氏、Xingrui Den氏

技術賞

「耐焼付き性に優れるDLC被膜転がり軸受の開発」佐藤 努氏・伏見元紀氏・上光一郎氏(日本精工)…転がり軸受では使用条件が厳しくなると焼付きや摩耗などの表面損傷を生じ、軸受としての機能に支障をきたす場合がある。このような表面損傷を防止する方法として、金属接触を防止できる表面処理が有効で、特に低凝着性や耐摩耗性を有するダイヤモンドライクカーボン(DLC)被膜は大きな効果が期待できる。しかし、DLCは硬質膜のためにはく離しやすく、特に接触面圧が大きい転がり軸受の軌道面においては被膜はく離が生じやすく、適用が難しかった。高面圧転がり接触下における被膜はく離の抑制には、被膜内部に発生する応力の低減が必須として検討・改良を行った。転がり接触下では母材である鋼が大きな弾性変形を繰り返すため、中間層を含めた各層のヤング率を鋼に近づけることで、接触により被膜内部に発生する応力を低減した。加えて成膜時に発生する被膜の残留応力を被膜組成や成膜条件の最適化により低減した。これらの改良により、高面圧下においてもはく離しにくい高耐久のDLC被膜を得た。開発した耐はく離性に優れるDLC被膜を転がり軸受に適用することで、過酷な使用環境においても長期にわたって焼付きや摩耗を防止することが可能となった。大規模空調設備用ターボ冷凍機においては、本技術を圧縮機支持軸受に採用することで軸受列数の削減と小型化が可能となり、従来機から軸受損失を約50%低減させCO2排出量削減が期待される。また、製紙機械においては抄紙工程のロール支持用の自動調心ころ軸受で問題となるスミアリング損傷(表面の微小焼付き)を実機環境下において長期にわたって防止する効果が確認されており、今後、生産設備の安定稼働ならびにメンテナンス軽減に貢献していくことが期待できるとして評価された。

kat19060603: 左から、上光一郎氏(日本精工)、若林JAST会長、佐藤 努氏・伏見元紀氏(日本精工)kat19060603: 左から、上光一郎氏(日本精工)、若林JAST会長、佐藤 努氏・伏見元紀氏(日本精工)

「テクスチャ付与による自動変速機用低トルクシールリングの開発」関 真利氏・石岡克敏氏・吉田勇介氏(NOK)、細江 猛氏・徳永雄一郎氏(イーグル工業)…近年の世界的な温暖化対策を背景に自動車のCO2排出規制が厳しさを増す中で、自動変速機(AT)内のシール部品においてもさらなるトルク低減が求められている。AT内のシール部品の機械損失は全体の約25%を占めており、中でも高圧・高速しゅう動環境で複数個使用される回転用シールリングについては、低トルク化のニーズが非常に高い。従来のシールリングはシール幅低減によって油圧による押付け荷重を低減し低トルク化を図ってきたが、過度な油漏れを防ぐためにはさらなるシール幅の低減は困難である。そこでシールリングのしゅう動面に動圧すべり軸受機構を発現する溝形状(テクスチャ)を配置し、流体潤滑状態で作動させることを試みた。シールリングしゅう動面のテクスチャ形状は、流体潤滑を仮定した数値解析をもとに形状を設定した。数値解析では、しゅう動面のみを対象とし、有限差分法によるレイノルズ方程式によって荷重と釣り合う油膜厚さを求めた。また、検証評価として、LIF法を用いたしゅう動面の油膜計測を行い、軸受特性数Gの増加に伴い油膜厚さが増加する傾向は実験も解析も同様であることを確認した。テクスチャシールリングは、従来のシールリングに対し最大で70%のトルク低減効果を確認、すでに量産車に適用されている。今後、自動変速機用シールリング以外の分野においても採用可能な技術で、他樹脂しゅう動部品への展開も期待できるとして評価された。

kat19060604: 左から、関 真利氏(NOK)、若林JAST会長、徳永雄一郎氏(イーグル工業)kat19060604: 左から、関 真利氏(NOK)、若林JAST会長、徳永雄一郎氏(イーグル工業)