みなさん、サラ、私は 10 年以上砂塵試験室で働いています。ほとんどの日は、部品が砂漠の嵐、建設現場の粉塵、さらには軍事レベルの環境にも耐えられるかどうかを確認する必要があるエンジニアと電話で話しています。これらのテストのいずれかを実行したことがある場合は、そのドリルをご存知でしょう。テスト用のダストを積み込み、エアフローを上げて、ギアが保持されるかどうかを確認するのを待ちます。しかし、これが私が最近気づいたことです。これらのテストをどうすれば、煩雑で無駄なものにしないで済むかを尋ねる人がますます増えています。砂塵業界は持続可能性の追求に力を入れており、試験室も例外ではありません。今日は、試験の精度を犠牲にすることなく、砂塵室試験をより環境に優しいものにするための、科学に裏付けられた実践的な方法を詳しく説明します。
まず、従来の砂塵テストが持続可能性の悩みの種である理由を実際に見てみましょう。ほとんどの標準的なテストでは、「テストダスト」と呼ばれるもの、つまりシリカ、粘土、場合によってはタルクの混合物が使用されますよね。古いチャンバーの多くはバッチ アンド ダンプ システムを使用しています。テスト前に大量のダストを追加し、サイクルを実行し、残ったものを掃除機で吸い取って捨てます。つまり、テストのたびに新しいテストダストを購入することになり、そのダストの多くは、細かすぎたり、汚染されていたり、終了後にチャンバー内に放置されたままになったりするため、無駄になってしまいます。さらに、一部の施設では粉塵を吹き飛ばすために圧縮空気を使用していますが、これは膨大なエネルギーを消費します。効率的とは言えない空気ポンプに電力を供給するためだけに電力が消費されることを考えてみてください。そして、私に処分を始めさせないでください。シリカ粉塵は通常のゴミとして捨てられるものではありません。それを有害廃棄物サイトに送ると、輸送時に余分な二酸化炭素が排出されることになります。では、テスト結果を台無しにすることなくこれを修正するにはどうすればよいでしょうか?結局のところ、テストは正確である必要があり、そこに手抜きはありません。
まずはダスト管理から始めましょう。ここでの最大の成果は、テストダストの再利用とリサイクルです。待ってください。「粉塵を再利用するの? それは次のテストに影響を与えるのでは?」と考えている人もいるでしょう。いいえ、正しくやればそうではありません。これが科学です。試験用粉塵は現実世界の粒子状物質を模倣していると考えられているため、使用済みの粉塵を濾過してふるいにかければ、試験中に分解された破片、湿気、微粒子を除去できます。当社の砂塵試験チャンバーのような新しいチャンバーの多くには、排気が真空になる前に濾過する集塵システムが組み込まれています。つまり、テストが終了したら、集めた粉塵を取り出し、メッシュスクリーンでふるいにかけて大きな塊を取り除き、水分含有量をテストして（湿りすぎる場合は、低温のオーブンで乾燥させてください）、次回の実行で再利用できることを意味します。農業機械のテストを行っている顧客がいます。以前は 1 週間に 50 ポンドのテストダストを行っていましたが、現在はその 80% を再利用しています。これにより、粉塵コストが 75% 削減され、廃棄物がほぼゼロになりました。ここで重要なのは、濾過のステップを省略しないことです。汚染された粉塵があると検査結果が不安定になるため、100 ミクロンのふるいが最良の友となります。
次にエアフローの最適化です。古い試験室の多くは粉塵を浮遊させるために高速空気を使用していますが、これは非効率であるだけでなく、実際には過剰検査を引き起こす可能性があります。たとえば、テスト仕様で風速 2 m/s が要求されている場合、5 m/s の風を吹き付けると、実際よりも早くテスト部品が摩耗し、より多くのエネルギーを消費します。では、電力を無駄にせずに必要な正確な空気の流れを得るにはどうすればよいでしょうか?最新のチャンバーには可変速ファンが装備されており、ISO 12103 (標準試験粉塵混合物) や MIL-STD-810 などの試験基準に基づいて空気の流れを調整できます。たとえば、軍用規格の防塵試験チャンバーには、常にフル回転で動作させるのではなく、チャンバー全体で一定の空気速度を維持するために速度を自動的に調整するファン システムが搭載されています。私は昨年、固定速度のチャンバーから可変速度のチャンバーに切り替えた防衛請負業者と仕事をしましたが、粉塵試験でのエネルギー使用量が 40% 減少しました。これは地球にとって良いだけでなく、月々の電気代も下がりました。もう 1 つのトリックは、圧縮空気の代わりに低圧ダスト噴射を使用してダストを移動させることです。圧縮空気は多くのエネルギーを浪費しますが、低圧インジェクターは空気の流れとともに塵を移動させるため、余分な電力を必要とせずに同じサスペンションが得られます。
次に、適切なテストダスト混合物を選択します。待ってください、すべてのテストダストが同じように作成されるわけではありません。標準的な A2 試験粉塵が広く使用されていますが、そのほとんどはシリカであり、環境に悪影響を与えるだけでなく、正しく扱わないと呼吸器への危険性もあります。一部の研究室では、規格に準拠しながらも環境への影響が低い代替ダスト混合物に切り替えています。たとえば、シリカと同様に砂漠の塵を模倣したシルトベースの塵がありますが、これは危険性が低く、処分が簡単です。多くのウォークイン砂塵試験室 (車両や機械全体を試験できる大きさのもの) は、これらの代替混合物と互換性があるため、セットアップ全体を徹底的に見直す必要はありません。テスト仕様で代替ダストが許可されていることを必ず確認してください。ほとんどの ISO および MIL 規格は、粒子サイズの分布が一致する限り、代替ダストを承認します。私は最近、風力タービンのメーカーがシルトベースのダストに切り替えるのを手伝いましたが、テスト結果は同様に正確で、有害廃棄物の処理にそれほど多額の費用を支払う必要がなかったと述べました。
もう 1 つは、テストチャンバーのメンテナンスと密閉です。ドア、シール、ポートの隙間からチャンバーの外に漏れ出すため、大量の粉塵が無駄になります。チャンバーが適切に密閉されていないと、塵が飛来するだけでなく、外気も侵入することになり、テスト中に温度と湿度が変化し、結果が台無しになる可能性があります。したがって、数か月ごとに時間をかけてシールを検査し交換することは、大きな違いを生む小さな一歩です。ゴム製シールの代わりにシリコン製シールを使用することをお勧めします。シリコン製シールの方が耐久性があり、ほこりにさらされてもすぐに劣化しないからです。また、使用していないときはチャンバーのアクセス ポートがしっかりと閉じられていることを確認してください。わずかな隙間でも、テスト中に粉塵の 10 ～ 15% が失われる可能性があります。私の顧客の 1 人は、チャンバーのドアのシールを交換するのを忘れ、気づく前にテストで 20 ポンドの粉塵を無駄にしていました。それを修正すると、粉塵の使用量がほぼ半分に減りました。
ゴミを処分しなければならないときはどうすればよいですか？たとえ大部分がリサイクルされていたとしても、汚染されたり再利用できなくなったりするものも少量はあります。良いニュースは、新しい集塵システムによりこれが簡単になったことです。粉塵を掃除機で通常のゴミ箱に入れるのではなく、濾過して密閉容器に入れ、産業粉塵を扱う施設に持ち込むことができます。一部の研究室は、建設資材として使用するために非シリカ粉塵を処理できる地元のリサイクル センターと提携しています。必ず地域の規制を確認してください。一部の地域では微粒子状物質の廃棄に関する規則があるため、密閉した封じ込めが重要です。
待って、テスト量についても話しましょう。多くの人は、スペースは広い方が良いと考えているため、必要以上に大きなチャンバーを使用しています。しかし、電話やセンサーなどの小さなコンポーネントをテストしている場合、なぜ自動車用のサイズのチャンバーを使用するのでしょうか?チャンバーが小さいほど、使用する粉塵やエネルギーが少なくなり、メンテナンスが容易になります。たとえば、コンパクトな砂塵試験チャンバーは電子部品の試験に最適で、ウォークイン モデルと比較して粉塵の使用量が 60% 削減されます。したがって、テストを実行する前に、「これほど大きなチャンバーが本当に必要ですか?」と自問してください。答えが「ノー」の場合は、サイズを下げてください。これは単純な変化ですが、持続可能性に大きな影響を与えます。
ここで、精度を忘れないようにしましょう。私は常にお客様に、テスト結果を犠牲にして持続可能性を実現することはできないと伝えています。だからこそ、ほこりの再利用、空気の流れの最適化、適切な組み合わせの選択など、これらすべてのヒントは科学に裏付けられています。当社は自社施設で再利用ダストと新品ダストを比較するテストを実施しましたが、粒度分布とテスト結果は同一でした。当社の軍事規格防塵テスト チャンバーの可変速ファンは MIL-STD-810 要件を満たすように校正されているため、不適切なエアフローによるテストの不合格を心配する必要はありません。また、当社のコンパクトな砂塵試験チャンバーは小型部品用に設計されているため、大規模な試験でスペースやリソースを無駄にすることはありません。
皆さんの中には、これまで特定の方法で物事を進めてきたり、初期費用が心配だったりして、これらの変更を行うことに躊躇している人もいると思います。ただし、問題は、これらのアップグレードのほとんどは数か月以内に元が取れるということです。粉塵コストの削減、光熱費の削減、有害廃棄物の処理量の削減、これらすべてが積み重なって実現します。そして、持続可能なテストを求める顧客が増えるにつれ、それが製品のセールスポイントにもなりつつあります。環境に優しいテストを実施していると言えれば、それはあなたのブランドにとって大きな勝利です。
では、どこから始めますか?まず、現在の部屋を見てください。バッチアンドダンプシステムを使用していますか?その場合は、リサイクル用の集塵装置が組み込まれたチャンバーを探してください。新しいチャンバーが必要な場合は、当社の砂塵試験チャンバー シリーズをチェックしてください。小型部品用のコンパクト モデル、大型機器用のウォークイン モデル、および厳格な基準を満たす軍用グレードのモデルを取り揃えています。当社のウォークイン砂塵試験チャンバーは、車両、建設機械、さらには航空機のコンポーネントの試験に最適であり、可変速ファン、内蔵集塵、エネルギー効率の高い設計など、これまでに説明した持続可能な機能をすべて備えています。当社が提供する軍用規格の防塵試験チャンバーは、MIL-STD-810 を満たすように校正されているため、環境に優しいと同時に、試験結果が正確であることがわかります。
どのチャンバーが自分に適しているかわからない場合、または現在のテストをより持続可能なものにする方法について詳しく話したい場合は、お気軽にお問い合わせください。当社は、小規模な電子機器メーカーから大規模な防衛請負業者まで、あらゆる種類の企業と協力しており、お客様のニーズと持続可能性の目標に合ったソリューションを見つけるお手伝いをいたします。宣伝文句はありません。この業界に何年もいる人からの本当のアドバイスだけです。
結局のところ、砂塵試験をより環境に優しいものにすることは、地球に良いだけでなく、収益と評判にも良いのです。ダストを再利用し、空気の流れを最適化し、適切なテストダストを選択し、チャンバーをメンテナンスすることで、無駄を削減し、エネルギーを節約し、なおかつ正確な結果を得ることができます。それはすべてにおいてwin-winです。
参考文献
- 国際標準化機構。 （2019年）。 ISO 12103-1:2019、道路車両 — フィルター評価のための試験粉塵 — パート 1: アリゾナ州の道路粉塵。
- 米国国防総省。 （2020年）。 MIL-STD-810H: 環境工学の考慮事項と実験室テスト。
- 環境保護庁。 （2022年）。工業用試験施設向けのエネルギー効率のヒント。
- アメリカ鋳物協会。 （2021年）。工業用微粒子検査における持続可能な実践。
- テストと評価のジャーナル。 （2023年）。砂塵試験室運用における持続可能性の向上、Vol. 51、3番。