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ベークライト

今日も新潟はあっちぇー一日でした。もう夏ですものね。でも、朝っぱらから30℃を超えるのは、精神的な健康によくないですなぁ。管理人は暑いのが特に嫌いなんで(笑)

 

今日は、家庭用品(特にハンドルやつまみに)に良く使われているベークライト樹脂のお話です。

 
ベークライトと言うのは、フェノール樹脂の商品名です。フッ素樹脂で言えば「テフロン」見たいなものですね。つまり、ベークライトとフェノール樹脂は同じものなんです。

 

フェノール樹脂は、フェノールとホルマリンを合成して出来る樹脂で、ベークランド氏が1909年に発見した最古の合成樹脂だという話です。フェノールはコールタールを分離して出来る物質で、ホルマリンはホルムアルデヒドを水に溶いたものです。ホルムアルデヒドは、頭痛の元となる皆さん良くご存知の物質ですね。この二つを混ぜ合わせてフェノール樹脂は作られます。樹脂と言うと、熱を加えるとやわらかくなるイメージが強いと思いますが、フェノール樹脂は熱硬化性樹脂と言って、熱を加えることで硬くなる樹脂なんです。製造の段階では液状なのですが、加熱してある程度固めたものを粉砕し、粉の状態で出荷されます。加工工場では、この粉を型に入れ、再び加熱することで成型します。

 

耐熱温度はおおよそ150度前後ですが、色や強度を調整するために混合物によってその辺は変わってきます。ただし、熱が加わっても通常の樹脂と違い、溶けることが無いので、ハンドルなどに使用するには非常に優れています。ただし、溶けない代わりに強度が落ちて、ボロボロと崩れるようになってきますが…。

 

それから、ハンドルを焦がした時に、くさい匂いがしますよね。あれはホルマリンの匂いなんです。本来は加熱成型時にすべて揮発しているのが理想なんですが、そうも行かず、残留していたものが出てくるんですね。しかし、ホルムアルデヒドが有害なのは分かっていますので、最近は低ホルムアルデヒドのフェノールが一般的になってきていて、昔のような匂いはしなくなってきています。ただ、それは国産品の話で、中国などからの輸入品は、焦がせば昔懐かしい匂いを楽しむことが出来ますよ(笑)

 

管理人の個人的な見解ですが、あの匂いって昭和の匂いですよね。
あの匂いは、昔ラジオを作っていた時のことを思い出させるんです。

 

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溶射

今日も非常にいい天気でした。もう30℃を超えるのは当たり前になってきていますね。事務所の中はもちろんエアコンが効いていますので外よりは快適ですが、設定温度を政府の言うとおりにしていますので、日当たりの非常に良い私たちの事務所は、場所によって暑いところもあり、ジワリと汗をかいたりします。
湿気が無いのでかなり快適ではありますが…。 贅沢な悩みですよね。

 

さて、今日は溶射について書き綴ってみようと思います。

 
あまり聞き慣れない言葉かと思います。正確には「金属溶射」なんですが、読んで字のごとく、金属を溶かして射出(吹き付ける)技術のことを言います。
もともと家庭用品に使われていた技術ではなく、機械部品や、果ては橋やビルなどに使われる素材の、表面改質の手段等として使われていました。たとえば、鉄にアルミを吹き付けて防錆したり、柔らかい金属の表面に硬い金属を吹きつけて、表面硬度を上げるなどと言うことです。

 

技術を、家庭用品に転用したきっかけは、IHクッキングヒーターの登場でした。ステンレス素材の鍋類は、そのままIHに使えますので問題ないのですが、アルミ素材の鍋などは、そのままではIHで使えず、多くの鍋は底面にステンレスを貼り付けるなどの加工を施して、IHに対応させていました。しかしアルミ鋳物など、異種金属との結合がしにくい素地ですと(今でこそ技術も進み、いろいろな方法でIHに対応させていますが)、その当時はせいぜい、プレートに穴を開けて、カシメ留めるくらいの方法しかなかったんです。そこで、溶射の登場となったわけですが、溶射はIHで使えると言うことだけではなく、より効率の良い鉄を発熱体とすることが出来ると言うメリットももたらしました。

 

皆さん、実際にどのような感じで溶射されているのか分からないと思いますが、樹脂塗料を塗装するのと似ていて、金属をスプレー状に吹き付けているんです。弊社の使っている溶射はアーク式と言って、アーク放電によって発生した熱で金属線を溶かし、それを高圧のエアーを使って噴射する方式ですが、溶射中は隣にいて怒鳴りあっても会話が困難なくらいの音がします。見た目はドラゴン花火(?)に似てるかな?

 

ちなみに、ウチは溶射では後発で、先発からのある程度の技術フィードバックはありましたが、それでも製品化するのに2年以上かかっています。吹き付ける金属の種類や、吹きつけ時の温度、圧力、膜厚などなど、パラメータが多すぎて大変だったんですよ。 今ではその苦労もいい思い出ですが。

 

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鉄鋳物

今日は、気温自体は26℃位と、それほど高くはなりませんでしたが、湿度が異常に高く、不快指数急上昇の1日でした。紙なんか湿気でシナシナしちゃって、ペンのすべりも気持ち悪い感じでしたね。

 

さて、今日は鉄の鋳物のお話。

 
鉄の鋳物と言うと、ごつくて重いと言うイメージでしょうか。 確かに比重が8弱もあるのに、分厚く成型されているので、確かに重いんです。 良く巷で見かけるルクルーゼやストウブなどは、20cmくらいの鍋でもずっしりと重いです。 これを寝ている時に、頭の上に落とされたりしたら、、、。 カミさんには優しくしましょう(笑)

 
なぜ重いかと言うのは、ただ単に厚いからです。 ではなぜ厚いのか? 通常は厚くしか作れないんです。 鋳物ですので、溶かした鉄を主には砂の型に流し込んで成型するわけですが、厚く成型しないと溶かした鉄が上手く流れず、不良が多くなると言うのがひとつ。 鉄は砂型の中を流れながらどんどんと冷えていきますので、薄いとすぐに冷えてしまってだめなんですね。 仮に冷えないように温度管理をしても、素材そのものがもろいので、薄いとすぐに割れてしまうと言うのがもうひとつ。 これは湯(溶かした鉄)の中に入っている炭素の結晶の形状に起因するものなのですが、炭素の結晶がフレーク状に析出してそれぞれが繋がってしまうために、その部分に応力が集中し、割れてしまうんです。そこで今、ダクタイル鋳鉄と言うものがクローズアップされてきていまして、これは、そのフレーク状に析出する炭素の形状を球状にし、強度を飛躍的にアップさせたものなんです。 言葉で書くと簡単なのですが、実際には湯のコントロールが難しく、なかなか一筋縄には行かないのですが、これにより、従来の鉄鋳物鍋と比較して、半分以下の重量にすることが出来るので、他製品に対しての大きなアドバンテージになります。

 

今、ダクタイルを使って新製品を作っていますが、次から次へと問題が出てきて、、、(涙)
でも、だからこそ、誰にもまねできない製品になるのですけどね。

 

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ガラス

今日もとても暑い日でした。 どうしても新潟の空というのは、いつもどんよりしていて、スカッと晴れないんですよね。 まぁ、それはそれで、今度は日差しの問題が出てくるので、一概にいいことばかりではないんですけどね。 しかし、いつになったら梅雨入りするんでしょう?

 

今日はガラスのお話。

 
ホームページのコンテンツの中のQ&Aにもガラスの話がありますが、ちょっと補足を交えてお話を。家庭用品で使われるガラスには、大きく分けて「耐熱ガラス」と「強化ガラス」という種類があります。これは皆さんご存知ですよね。 そして、その2つは全くの別物であるということも、ご存知かと思います。

 

耐熱ガラスは、ガラスの材質自体を、熱による膨張率の少ないものを使うことによって、温度差が発生した時でも、割れないようにしたもので、熱衝撃には強くなっていますが、物理的な衝撃に大して強化されているわけではありません。 強化ガラスは、ガラスの表面に張りを与えることで、物理的な衝撃に強くなるようにしたものです。

 

強化ガラスというのはご存知の通り、ある程度物理的な力に対しては強くはなっていますが、限度を超えた際にはバラバラに砕けてしまいます。 それはそれで、鋭い破片が出来ないので、安全といえば安全なのですが、細かくなってしまうので、後始末が大変なのも事実です。 特に、コップなどは突然バラバラになって、中身もこぼれてしますので、結構クレームになることがあるようです。 そんなこともあり、国産のガラス容器では、壊れやすい口の部分のみを強化した「部分強化」と言う処理を施していて、限度を超えた場合、口の部分が欠けたりするだけで、全体がバラバラになるようなことが無いようにしています。
でも、この部分強化と言う方法、一般的な強化ガラスを作る方法である、熱した後に急冷する方法では難しいため、中国などからの輸入品ではほとんど見ることはありません。 逆に、国産のコップなどは、ほぼすべてが部分強化だと聞いたことがあります。

 

見た目は一緒でも、壊れた時に初めて分かる品質に違いが出るんですねぇ。

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熱伝導率

今日も新潟地方は昨日に引き続き、非常に暑かったです。 地べたもあったまったのか、下からの熱気もあって、外に出るとムッとしましたね。 まぁ、風が結構あったので、我慢できましたが、夏が不安です(汗)

 

熱伝導率のお話を少し。

 
「熱伝導率」って、わりと良く耳にする言葉でしょう? ただ単に「熱伝導」と使う場合もありますね。(厳密に言えば違うものなのですが) 呼んで字のごとく、物質の中を熱が伝わる早さのことをあらわす言葉です。 ちょっと難しく書くと、断面積A㎡、長さ1mのある物質の両端に、1Kの温度差があるときに、1秒間に伝わるエネルギーをあらわします。 単位はW/m・Kです。 この数値が大きいほど、沢山の熱エネルギーが伝わるということで、熱伝導がいいと一般的には言われます。 アルミはだいたい230位、ステンレスで15弱、鉄で75位ですね。 いやー、皆さん読むのが嫌になってきますね。

 

この金属の熱伝導のよさを利用した商品が、今も昔も結構あって、ちょっと前(だいぶ前?)だと、アルミ製の解凍器なんかがありましたね。 今だと、冷蔵庫の中、特に冷凍庫の中で、下面がアルミになっていたり、アルミ製のプレートがついていたり、目立ちはしませんが、結構あるんです。

 

熱だけに限らず、万物、高いところから低いところに流れるように出来ています。 皆さん結構勘違いされているのが、たとえば、ものが凍るとき、普通は周りの冷気が伝わってきて凍ると思いますよね。 でも、本当は逆で、熱が奪われていっているだけなんです。

 

熱エネルギーが奪われてしまったために、凍るだけなんです。 それから、エネルギーは常に平均化しようとします。 温かいものは自身の熱エネルギーを放出して、周りと同じになろうとしますし、冷たいものは、周りから熱エネルギーを奪って、平均化しようとします。

 

さて、能書きが長くなりましたが、その熱エネルギーの移動を、熱伝導の良い金属を使って助けてやろうというのが、解凍器や、冷凍用のプレートなんです。 ためしに、アルミのフライパンに、氷を乗せてみて下さい。 アルミのフライパンが周りの熱を集めて氷に伝えるので、普通の状態の氷に比べて、はるかに早く溶けると思います。 逆もありで、アルミのプレートを下に敷いて、何か冷凍してみてください。 下面からも熱がどんどん奪われますので、早く凍るはずです。 原理が分かれば、色々応用も効くようになります。

 

いやー、簡単にわかりやすく書こうと思ったけれども、分かりにくいですねー。
ごめんなさい(汗)

 

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