2016.01/08 電気粘性流体の劣化問題解決法(3)
300種類の界面活性剤について、カタログデータを用いて主成分分析を行うと、それらを幾つかの群に分類することができた。この処理で得られた結果は、統計的に偶然得られた関係である。これが科学的に意味のある関係かどうか、すなわち形式知として認められるかどうかは、統計的な意味と科学的な意味とのすりあわせ考察を行い、そこに普遍的な関係を見出だし、実証実験を行い、形式知として、改めて考察しなおさなければいけない。
しかし、技術開発に使うだけであれば、この分類された結果を一つの「機能分類表」と捉えノウハウあるいは実践知としてそのまま活用可能である。軟質ポリウレタンフォームの報告書を書くために作成した界面活性剤の分類マップをERFの劣化問題でも活用した。すなわち、増粘したERFを200個の試薬ビンに分けとり(注1)、それぞれにすべての群から選ばれた界面活性剤を一種類ずつ添加し変化を観察したのである。
この作業を形式知としてよく用いられるHLB値だけを頼りに行うと、昨日説明したような理由で最適な界面活性剤を見落とすことになる(注2)。実践知を用いて、すべての条件を実験するという姿勢が大切である。
また、界面活性剤はいろいろな分野で用いられるキー素材であり、等しいHLB値でも分野が異なると用いられる界面活性剤の分子構造が大きく異なっている場合も多い。表面界面の科学は21世紀の今日でも新しい研究論文が出ているような分野なので、形式知だけですべてを語ることは難しい、と思った方が良い。その道の職人の意見の方が、アカデミアの先生の意見よりも正しい時がある。
研究として界面活性剤の検討を真面目に行うと大変な工数がかかるが、界面活性剤の特定の機能だけを調べたいのであれば、実験計画そのものを簡単にできる。
ERFの劣化問題では、粘度を下げることができる界面活性剤を見つけるだけ(注3)なので、200個の試薬ビンを一晩静置し、翌朝粘度の下がっている試薬ビンを見つければよいだけである。この探し方も、目の前で試薬ビンを振り観察するだけの簡単な作業で済む。目視で粘度変化が分かるくらいの効果が現れない界面活性剤では、実際に用いることができない。
ところで、軟質ポリウレタン発泡体の場合には、界面活性剤とイソシアネート以外の成分をあらかじめ大量に混合しておき、ここから紙コップで分取して、紙コップの中で界面活性剤とイソシアネートを添加した時の反応を観察するだけの簡単な作業で簡単に最適な界面活性剤を見出すことができた。
以上のように、形式知に頼り真面目に実験を行っても、漏れがあったならば、長時間かけて否定的な結論しか得られないが、漏れがないようにすべてのケースについて(その結果、実験数は膨大になるが)実践知を活用して機能だけを追求する(その結果、実験時間を短縮できる)ような実験を行えば、短期間で技術シーズを見出すことができる。
この連載で伝えたいことは、何でも科学的に行おうという考え方をそろそろ見直したほうが良いのではないか、と言うことである。科学は技術者にとって便利で大切な哲学であるが、形式知が不足している分野では、それを使って問題解決できない場合も出てくる。しかし非科学的な方法で問題解決できるならば、それは良い方法で活用すべきである。iPS細胞の研究も非科学的問題解決法から始まっている。
(注1)この時手元には200種類の界面活性剤しか用意していなかった。
(注2)実際に複数のスタッフが一年以上界面活性剤の検討を行ったが、この問題を解決できる界面活性剤を見つけることができなかった。HLB値を頼りに100種の界面活性剤について実験を行ったそうだが、それでも見落としているのである(当方は偶然二倍の量だったが実験は一晩である)。科学は普遍的な真理を提供してくれるが、それは自然現象をモデル化したある側面の真理であることを忘れてはいけない。
(注3)繰り返しになるが、ゴムに封入されたERFの機能が喪失した現象を問題として捉えるときに、(1)増粘しているERFに着目する、(2)ゴムに着目する、(3)ゴムとERFの界面に着目するという3つの視点がある。当方にお手伝いの依頼が来たときには、(1)の視点については解決策が無い、という結論が出され、難しい(2)と(3)の視点で問題解決しようという方針が立てられていたようだ。しかし、そのような方針すら知らされなかったので、まず一番解決しやすいと思われる(それゆえ依頼してきたマネージャーも最初に取り組み否定証明で解決策無しという結論をだした。)(1)の視点で実験に取り組んだ。同じ部門でありながら、奇妙な秘密主義のおかげで問題解決が早くできた。