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大学編

NO.198
2.6 消費科学
研究者名 榎本 祐嗣
所属 信州大学 繊維学部 機能機械学科 繊維機械力学 教授
研究テーマ 極脆弱極細繊維の力学強度試験方法の確立
概要(文献3)

1.極脆弱極細繊維の力学強度試験方法の確立

任意の雰囲気の中での脆弱な極細繊維の引張り強度試験法を開発することを目的とする。このため電子天秤で計測される重量変化をアナログ出力できるように改造をほどこし、一定の錘をファイバーで引張り上げて、錘の減量を精密に測定するシステムを構築する。

島津製作所製電子天秤BL-220H〔最大秤量220g、感度D,001g〕を改造して、秤量値のアナログ出力をデジタルオシロスコープに記録するシステムを製作した。注射針をカットし短くして、試験ファイバーのホルダーとし針孔にファイバーをいれて接着剤で固定する方式とした。アンダーホルダーの自重は82gとし、アッパーホルダーは精密移動ステージ(中央精機:ALV-600-HOM、移動量0-5o、移動分解能1岬)に固定した。ファイバーに正しく垂直荷重が負荷されるようにホルダー系は軸対象に製作されている。また任意の液体環境での引張り試験を可能とするため、アッパーホルダーに液溜用のアクリルパイプを装着し、ファイバーを装着後にそのパイプを下に移動した。パイプの下面はシールテープを貼り液体漏れを防いでいる。ガラスファイバー(14.6-19,3岬径)炭素繊維(96-13.2岬径)、絹(1ag-148岬径)の引張り試験を大気中と水中で行い、ヤング率、.破断強度を測定し、図2に一例を示すように満足のゆく結果を得た。*榎本祐嗣、高柳良太:「ナノファイバー力学特性評価試験機」特願2005-271282.


2.繊維のトライボセンシング

触覚のトライボセンシングの高機能化を目的として,電子天秤による垂直負荷信号,ならびに歪ゲージを貼り付けた平行板ばねからの摩擦信号の同時計測からリアルタイムでの摩擦信号をFFT解析し,織布の触感との関連を調べる。

本実験で製作・使用した摩擦試験機は,摩擦力と垂直力を歪ゲージと電子天秤でリアルタイムに計測している。したがって,表面のゆるやかな凹凸による垂直荷重変化にも追従した摩擦力を計測できる。摩擦部分に鋼球(SUS304φ9.6o)とそれにステンレス金網を被覆したものを用い,摩擦速度1o/sで試験を行なった。斜文織シルク、斜文織と鋼球ならびに鋼金網との摩擦信号には顕著な違いがあった。すなわち鋼球との摩擦信号が低く安定しているのに比べ,鋼金網との摩擦信号は織布の表面性状を反映したスチックースリップ現象を示した。その信号のFFT解析から人の指による触感の評価指標になりうることを示した。


キーワード 設計工学・機械機能要素・トライポロジー