2019.11/09 自由体積とブリードアウト

ブリードアウトの問題は、高分子中の物質の拡散速度で決まる、と単純に理解している人が多い。

ブリードアウトの問題を考えるために高分子中の低分子の拡散速度を測定すると、フィックの拡散理論に沿った結果が得られる。

多少グラフが外れていても、仮説としてそれなりのモデルを組み立て考えてやると、うまく仮説に沿ったグラフが得られるから誤解するのも仕方がない。

しかし、実験室で得られたカーブを信じて配合設計を行い製品を市場に出したにもかかわらず、ブリードアウトという品質問題を経験すると、技術者ならば慌てないが、科学者は頭を抱えて悩み始める。

ここで秘策を一つ無料で教える。実験室で正しく評価し、添加量を科学的に導いても市場で品質問題が起きていたなら、思い切って添加量を半分にしてみるとよい。

おそらく半分にした結果、ブリードアウトの問題は解決するが、添加剤の添加量で制御されていた物性が破綻するかもしれない。この物性が製品の重要品質でなかったら、こっそりと市場に出してみる。

そしてその製品の品質問題が解決されたなら、少しずつあるいは「えいやっ」で添加量を増やしてみる。すなわち市場で品質問題を解決可能な添加量を探るのだ。

QMS上このような方法が許されない場合には、開発をやり直すしかない。そのときどのようなことを考えなければいけないのかは相談して欲しい。

ところで、実験室で科学的に添加量を決めても何故市場でブリードアウト問題が起きるのか。これは高分子の自由体積の量がばらつくためである。

このばらつきの偏差は、高分子の種類により異なる。だから実験室で決められた添加量を実現している自由体積の量が実験室で最大値を示していた時、量産ではばらつきが避けられず、たまたまその自由体積量が少なくなってブリードアウトがおきることになる。

科学的に添加量を決めたのに製品でブリードアウトが起きてしまう原因は他にもあるが、これはここで書きにくい。しかし、機会を見て書き残したいと思っている。

ブリードアウトという現象について、拡散の視点で科学の世界における問題として扱うことは可能だ。しかし、市場の品質問題は、技術で解決することを忘れてはいけない。

ブリードアウト現象に遭遇したら、悩まず科学と技術の違いを理解できる良い機会と喜んでいただきたい。面白いのは、ここで悩み落ち込むと問題解決に時間をかけることになるが、喜んで対応すると短時間で解決できたりする。

人間の営みについて科学ですべてを記述できない。しかし、不易流行という言葉が示すように時代を越えて変わらないものがある。残念ながら、経験しなければ理解できない問題は、いつまでも残り続ける。

AIの時代でも生き残れるのは科学者ではなく技術者だ。形式知だけを頼りに生きている人はAIで置き換えられることになる。ブリードアウトの問題を拡散だけで考えている人は必要のない時代になった。

カテゴリー : 高分子