お客様のサクセスストーリー
耐火性試験と火災安全工学
NETZSCH TAURUSコーン熱量計TCC 918 スウェーデン・ルレオ工科大学で使用中
これは、スウェーデンのルレオ工科大学（LTU）土木・環境・天然資源工学科構造・火災工学部門のポスドク研究員、ローダ・アフリエ・メンサ氏（）による顧客の成功事例である。彼女は TCC 918 コーン熱量計LTUの耐火性試験プロジェクトにとって極めて重要であり、火災安全工学分野における革新的なアプローチの開発につながった。
“貴社のソリューションとサービスは効果的だと思います。コーン熱量計は、様々な火災シナリオをシミュレートする能力と使いやすさが特に印象的です。さらに、御社のチームによる迅速なカスタマーサポートは、製品に大きな価値を与えています。”
ルレオ工科大学について
ルレオ工科大学（LTU）は、スウェーデン北部、ノルボッテン県ルレオにあります。ルレオ工科大学は最先端の研究と革新的な教育プログラムで有名です。現在、年間売上高20億スウェーデンクローネ、1,500人の職員、17,900人の学生を擁している。持続可能性、工学、技術に重点を置き、共同作業と批判的思考を奨励するダイナミックな学習環境を育んでいる。大学には近代的な施設があり、産業界との強い結びつきがあるため、学生は成功に不可欠な実地体験と実践的スキルを身につけることができる。
LTUのニッチな教育プログラムのひとつに、ミヒャエル・フェルスト教授が統括する防火工学（FPE）プログラムがある。LTUのFPEプログラムでは、学士号と修士号が取得できる。このプログラムは、土木・環境・天然資源工学科と構造・火災工学科の中にある。これは、火災や煙の危険から人、財産、およびそれらの環境を保護するための科学と工学の原則の適用に焦点を当てています。
カリキュラムには、理論的なコースと、防火工学研究所のような施設を利用した実践的な研究室の両方が含まれています。この研究室には、コーン熱量計、マイクロスケール燃焼熱量計（MCC）、限界酸素指数（LOI）試験機、防火工学研究室専用の加熱炉など、高度な機器が揃っている。
これらの装置のうち、コーン熱量計とLOI試験機は、NETZSCH TAURUS Instruments GmbHから調達した。これらの装置は、材料の熱伝導と燃焼性を研究するのに不可欠であり、火災力学と様々な材料の火災に対する反応を評価する実習を学生に提供する。
ローダさん、自己紹介と大学名、応募・研究分野を教えてください。
私は、スウェーデンのルレオ工科大学で博士研究員をしているローダ・アフリエ・メンサです。中国の南京科学技術大学で機械工学の博士号を取得し、材料の熱分析と燃焼性における人工知能の応用について研究しました。2021年にLTUの構造・火災工学部門防火工学グループでポスドク研究を開始。私の研究背景は、材料の火災挙動を評価することと、燃えにくくするために材料に難燃剤を組み込むことです。研究のために、コーン熱量計やマイクロスケール燃焼熱量計を含む様々な火災試験装置を使用してきました。また、防火工学の学生に熱伝導の講義を担当し、防火工学研究室の管理も私の職務のひとつです。
NETZSCH との協力関係はいつからあったのですか？また、私たちのソリューションを使用する前に、御社の部門が抱えていた具体的な課題は何でしたか？
協力は2022年8月に始まりました。NETZSCH TCC 918 コーン熱量計を導入する前、防火工学研究所は古いコーン熱量計で大きな問題に直面していました。この装置は燃焼室が開いており、使用者が炎や熱にさらされる危険性があった。さらに、旧型は有毒化学物質を含む乾燥剤、ドライライトを使用していました。私たちは、火災行動研究を効率的に実施する能力を向上させながら、これらの懸念に対処できる解決策を模索していました。TCC 918 は、より安全で密閉された燃焼室を提供し、有毒物質の必要性をなくすことで、私たちの懸念を解決しました。
NETZSCH を選んだ理由は？当社のソリューションは、これらの課題の解決にどのように役立ちましたか？
私たちがNETZSCH を選んだのは、教育・研究環境向けにカスタマイズされた高品質で信頼性の高い熱分析装置を提供していることで定評があったからです。同社の TCC 918のモデルは、以前のリスクを軽減する密閉された燃焼室を含む高度な安全機能と、効果的な学習に不可欠なユーザーフレンドリーなソフトウェアを提供していました。
NETZSCH のTCC 918 は、より安全で高度な熱量計システムを提供することで、私たちの課題に効果的に対処してくれました。密閉された燃焼室は、炎や熱にさらされるリスクを大幅に低減し、スタッフにとってより安全な環境を確保しました。実験プロセスからドライライトのような有害物質が排除されたことで、安全性はさらに高まりました。さらに、TCC 918のユーザーフレンドリーなソフトウェアは、実験の実施とデータの分析を容易にし、より生産的で教育的な経験を促進しました。このソリューションは、私たちの安全上の懸念を解決しただけでなく、研究能力の質と範囲を向上させました。
ローダさん、具体的な用途について詳しく教えてください。
ルレオ工科大学に設置されて以来、NETZSCH TCC 918 コーン熱量計は、様々な材料の燃焼反応特性を調べるために幅広く利用されてきました。例えば、木材、プラスチック、繊維、複合材料、バイオ炭、様々な植物、さらにはコンクリートなどの材料の燃焼性と燃焼挙動を研究するために、この先進的な装置を使用することに成功しました。これにより、これらの材料が火災のシナリオでどのような挙動を示すかに関する重要なデータを収集することができ、火災安全工学の研究に大きく貢献するとともに、建設および材料産業におけるより安全な材料の応用や火災予防戦略の開発に役立っています。
分析と測定結果を詳しく説明してほしい。
下のグラフは、NETZSCH TAURUSTCC 918 装置で測定した、さまざまな材料の時間（秒）に対する熱放出率（kW/m²）です。ラベルの内訳は以下の通り：
ニートWG（ニート小麦グルテン）：この線（黒）は、無添加で圧縮成型した純粋な小麦グルテンの熱放出率を示しています。初期に急激なピークを示し、700kW/m²以上に達した後、急速に減少し、ゼロ付近で安定し、急速燃焼を示す。
BC_APP_WG_COMP (Biochar-Ammmonium Polyphosphate Wheat Gluten Composite)：この線（赤）は、小麦グルテン、バイオ炭、難燃剤であるポリリン酸アンモニウムの複合体を示している。これは、バイオ炭とポリリン酸アンモニウムの添加が、小麦グルテンの燃焼性とピーク熱放出率を74％大幅に低減することを示唆している。
BC_Lanosol_WG_COMP（バイオ炭とラノソールの小麦グルテン複合材）：線（青）は、小麦グルテン、バイオ炭、難燃剤ラノソールの複合体を示す。BC_APP_WG_COMPと同様、この複合材も、小麦グルテンのみと比較してピーク熱放出率が14%減少している。ピークはBC_APP_WG_COMPより高いが、Neat WGよりかなり低いままであり、効果的な難燃性を示している。
曲線はまた、ラノゾールとバイオ炭の添加により、ニート小麦グルテンの着火までの時間がわずかに改善されたことを示しているが、APPとバイオ炭は着火までの時間を大幅に改善した。
全体として、このグラフは、小麦グルテンを火にさらしたときの熱放出速度と着火までの時間を短縮するためのさまざまな添加剤（ポリリン酸アンモニウムを含むバイオ炭とラノソール）の有効性を示しており、これは小麦グルテンから作られた材料の火災安全性を高めるために重要である。
火災試験装置の特別な機能で、特定の用途に特に役立ったものはありましたか？
TCC 918 コーン熱量計は、当社の耐火性試験プロジェクトに不可欠なユニークな機能を備えています。試料が一定の熱流束にさらされる従来の耐火性試験とは異なり、TCC 918 は、試験期間中、熱流束の変化をプログラムすることができます。この機能により、標準火災曲線やパラメトリック曲線など、さまざまな火災曲線を正確に実装し、シミュレーションすることが可能になりました。これらの曲線の方程式をシステムに入力することで、これらの曲線が表す条件を反映するようにパラメーターを動的に調整することができました。
この高度な機能は、さまざまな厚さのコンクリート試料を標準的な温度曲線と特殊な温度曲線の両方に効果的にさらすのに役立ちました。ルレオ工科大学のチームは、この機能を活用して包括的な耐火性試験を実施し、さまざまな火災条件下での材料の挙動に関する理解を深めました。このような適応性と精度により、TCC 918 は、火災安全の分野で現在進行中の研究において非常に貴重なツールとなっています。
得られた結果を研究、品質管理、開発、生産の改善にどのように役立てましたか？
コーン熱量計は、建設材料の耐火性を評価するために重要な標準ISO 834曲線とパラメトリック曲線（small スケール）を材料に適用するのに役立ちました。その制御システムは、ほとんどの材料試験の要件をカバーする1000℃の最高温度限界まで、この曲線を遵守することに長けていました。この機能は、スクリーニングを目的とした試験の規模を縮小するという私たちのプロジェクトの目的の一つをサポートする上で特に価値がありました。コーン熱量計の多用途性は、私たちの試験プロセスを強化し、スクリーニング耐火性試験をより利用しやすく、費用対効果の高いものにするのに役立ちました。この能力は、耐火性試験の利用可能性を広げるという私たちの長期的なプロジェクト目標に沿ったものであり、建設業界における新素材や新技術の評価に特に有利です。
当社のソリューションの利用や分析結果は、貴社のビジネスにどのような影響を与えましたか？大幅なコスト削減や効率化が実現しましたか？
はい、コーン熱量計を使用することで、従来の耐火性試験に比べ、大幅なコスト削減と効率化が実現します。従来、これらの試験には非常にlarge の試料が必要でしたが、コーン熱量計を使用すれば、100×100mm、厚さ50mmまでの試料で済みます。この試料サイズの縮小により、使用する材料の量が大幅に減少し、その結果、全体的な試験コストが減少します。さらに、コーン熱量計のエネルギー消費量は、耐火性試験で一般的に使用される加熱炉（large ）よりもはるかに低くなっています。これは直接的なエネルギー節約につながるだけでなく、環境への影響を最小限に抑えることで、より持続可能な試験プロセスにも貢献します。このような効率化により、耐火性試験はより利用しやすく、費用対効果が高くなり、試験の可用性を向上させ、運用コストを削減するという我々の目標に合致することになります。しかしながら、これらは方向づけとスクリーニングを目的としたsmall-スケール試験であることを強調しなければならない。建築部材の分類には、large スケールの加熱炉試験が必要である。
当社のソリューションは、製品の品質向上やワークフローの最適化にも役立ちましたか？
はい、コーン熱量計を使用することで、私たちの火災試験プロセスの品質が大幅に向上し、その結果、私たちが評価した材料や製品の品質も向上しました。コーン熱量計の精度と適応性により、様々な火災条件下で材料をより正確かつ詳細に分析することができました。この強化された試験能力により、より優れた耐火性のために材料組成や処理を最適化することが可能となり、より安全で信頼性の高い材料の開発につながりました。
TCC 918 は、私たちのワークフローを大幅に最適化し、特に大学の教育・研究環境において、従業員の作業負荷を軽減しました。その効率性と使いやすさは、実験の迅速なセットアップと実行を可能にし、時間と使いやすさが重要な学生の研究室にとって理想的です。学生は短時間で複数のテストを実施することができ、機器に触れる時間を増やし、分析結果を即座に得ることができるため、学習経験が向上する。研究プロジェクトでは、コーン熱量計のスマートな性質により、研究者はより少ない準備時間でより多くの試験を実施することができ、より効率的な研究サイクルと仮説から結論までの素早い進行につながります。私たちの研究室に新しい熱量計を導入したことで、より効果的な時間管理が可能になり、火災試験の設定と実施に必要な手作業が減り、生産性が向上しました。
新たな研究上の洞察を得ることができたか、あるいはまったく新しい展開が生まれたか？
そうです。コーン熱量計を使用することで、私たちは新たな研究洞察を得ることができ、火災安全工学の分野における革新的なアプローチの開発にもつながりました。さまざまな火災シナリオをシミュレートできるこの装置の精度と柔軟性のおかげで、バイオ炭のような一般的な火災試験には含まれないものも含め、さまざまな材料の火災挙動を深く調べることができました。これにより、火災条件下で材料がどのように燃焼し、相互作用するかを理解するための新たな道が開かれました。重要な進歩のひとつは、難燃性材料の配合の開発である。制御された火災試験でさまざまな複合材料がどのような挙動を示すかを観察することで、当研究所の研究者たちは、熱に対する耐性を高めるために材料組成を微調整することができるようになった。このような洞察は、火災安全の幅広い分野にも貢献しています。さらに、熱量計は学際的な共同研究を促進し、化学、木材科学、他機関の火災安全工学部門からの知見を組み合わせて、材料の燃焼性を探求している。このような協力的なアプローチは、私たちの研究の幅を広げただけでなく、その影響力も増大させました。
また、カスタマーサポートやサービスについて何かご経験はありますか？
特にNETZSCH TAURUS Instruments の専門スタッフの貢献によるものです。彼らの迅速で知識豊富な対応は、コーン熱量計の使用が効果的かつ効率的であることを保証する上で役立っています。試運転中に技術的な問題に遭遇したり、装置について質問があるたびに、NETZSCH Taurusのチームは迅速かつ的確なサポートを提供し、ダウンタイムを大幅に最小化し、全体的な生産性を高めてくれました。彼らの専門知識は、日常のメンテナンスやトラブルシューティングだけでなく、私たちの特定の研究ニーズに合わせて熱量計の使用を最適化する際にも役立ちました。彼らの献身的な努力とプロフェッショナリズムに大変感謝しています。
その他、将来に向けて私たちに訴えたいことはありますか？
今後、貴チームとの協力関係を深め、先進的な材料の火災試験や、業界標準を再定義しうる環境に優しい耐火材料の開発に注力していきたいと考えています。また、リアルタイムのその場測定が可能なカメラの追加など、装置の先端技術の必要性も予想しています。さらに、私たちのチームが貴社の装置の進化する能力を十分に活用できるように、トレーニング・プログラムやワークショップを拡大することにも大きな価値があると考えています。この継続的なパートナーシップは、私たちの研究能力を高めるだけでなく、火災安全技術の大幅な進歩にも貢献するでしょう。
ありがとう！
ローダさん、このたびはインタビューにご協力いただき、また、あなたの仕事に対するエキサイティングな洞察と前向きなお言葉をありがとうございました！私たちは、高度な材料火災試験と環境に優しく耐火性のある材料の開発へのさらなる道を、私たちの分析装置の助けを借りて、将来あなたとご一緒できることを楽しみにしています。
