高分子と環境問題について正しい解をだすのは難しい。そもそも地球環境のあるべき姿と現実の人類の活動とがあまりにも乖離しているからだ。その昔、恐竜はその肉体の大きさゆえにほろんだとされている。人類は肉体の大きさではなくその知の使い道を誤って滅びるのか、と悲観的なことを考えてしまう。
悲観的なことを考えていても仕方がないので、その時代の技術で実現可能な、少しでもよくなる方向を考えてゆこうとするのが健全な知の働かせ方である。そもそも人口爆発の問題さえも解決できていない。焼け石に水かもしれないが、最善と思われるできるところから対策をせざるを得ない、というのが地球規模で起きている問題である。
20年ほど前に高分子精密制御プロジェクトという国研が東工大中浜先生をリーダーとして推進されたが、産業界からは酷評された。少なくとも当方の評価よりも低い評価が当時の説明会でなされていたが、例えば分子一本の粘弾性データというようなその価値がわからない人には遊びにしか見えない渋い成果を出されていた。
バブルがはじけ国研の評価が厳しくなってきた時代なのでこのような渋い成果は酷評される。しかし、企業ではできないような実験では、それが実施されるだけでも新しい現象がそこで観察されるといった価値がある、と見るべきである。そこには新たな機能が隠れているかもしれないからだ。
1円でも儲かるような拾い物ができれば、それを膨らませて1億円以上とするのは技術者の仕事である。科学者と技術者の違いはこんなところにもあるが、とにかく鵜の目鷹の目で研究者と一緒に実験結果を好意的に眺めれば、面白いネタ程度のものを必ず拾える。
例えばとんでもないL/Dの二軸混練機を使用した研究やらウトラッキーのEFMやら実用性の無いと思われた設備の実験結果は、当方にとってカオス混合の発明や再生PET樹脂の開発に大変参考になった。
また、当時のアカデミアからの提案に強相関ソフトマテリアルの動的制御という概念があり、この説明に高分子材料の環境問題解決のための壮大な概念図が示されていた。
およそ今眺めてみても荒唐無稽と言っても良いような図なので産業界から顰蹙を買っても仕方がないのだが、そこに描かれているアイデアには、注目すべき点がある。
金属やセラミックス材料では加熱相分離により、それぞれの要素となる金属を結晶として取り出すことが可能であるが、高分子ではそのような手法をそのまま使えない。そのため特殊な相分離によりできる高次構造制御により機能を設計するというアイデアが提示されていた。
この考え方を近い形で中間転写ベルトの設計に活用させていただいた。そして無事量産に成功し、今でも生産されている。そしてその材料は、期待されたようにリサイクルすればするほどロバストが向上する。
残念なのは、20年前のアイデアでは、活用後にマクロ相分離を生じさせて各エレメントに分解し再び原料とするプロセスが提案されているが、この実用性についてリサイクル実験をしたところマクロ相分離させても回収は困難だった。
高分子は機能を上げるためにどうしても複合化が必要になる。ゆえに２０年前のアイデアのように無理に各エレメントに分別することを考えず、それを機能要素としてさらにブレンドして活用するアイデアの方がリサイクルしやすいのではないか、と考えた。
それを念頭に置き、再生PET樹脂の作戦1では、５種以上のポリマーを用いた多成分ポリマーアロイで材料を設計している。作戦2は月並みのPC/PETであり、これがリサイクルされて他のPC系のポリマーアロイとブレンドされても、作戦１を使えば、樹脂の性能を落とすことなくリサイクルできる。
すなわち、この時思い描いていたのは、高分子精密制御プロジェクトで提案されていたマクロ相分離による各ユニット分離手法ではなく、ブレンドしても機能が生きるリサイクル技術であり、PC/PETをPETやその他のリサイクル材とブレンドしても機能が保存される技術である。
当時時間が無かったので十分な研究を行わず、まずモノを作ることに専念したので、退職した翌年に社長賞を受賞したと連絡が入った。10年間その後の報告を待ったが、音沙汰なしなので環境問題に貢献できるよう公開させていただいた。
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千昌夫はバブルの時期に歌手をやめて不動産業者を名乗っていた。あるトーク番組では、歌う不動産王と紹介されたぐらいなので、歌手ではなくバブルの時に不動産業者だったのだろう。
額中央のほくろも当時無くなっていた。今も無いのでほくろを手術で取ったのかもしれないが、今は不動産業者としてよりもTVで歌を歌っている姿をよく見る。彼にとって不動産業も歌を歌うことも人生の営みの一つなのだろう。
これを器用という表現にしてしまうと技術とのつながりが無くなるが、生活の糧とか生きる営みとして不動産業者になったり歌手になったりしている、と捉えると、セラミックスで学位を取得した材料技術者が高分子材料分野でカオス混合機を発明したとしても不思議ではない。
当方にとってカオス混合機は生活の糧（？）のようなものだった。早期退職前に大きな成果を出せば退職金が増えるのではないかと期待したのだが、規程に沿った額しかもらえずがっかりした。中間転写ベルトの開発成果や再生PET樹脂の開発成果でかなりの利益が出たはずであるが。
話がそれたが、千昌夫はバブルがはじけて歌手としてまた歌い始めた。この彼の姿を節操がない見本として見てはいけない。誰でも生きていくことに必死なのだ。そこでベストを尽くそうとしている姿を学ばなければいけない。
不動産業で失敗したから歌手に戻った、という見方では、彼に失礼なだけでなく、彼の姿勢からの学びも無くなる。若い時のような声量が無くなっても、必死で自分の持ち歌を歌っている姿には感動すら覚える時がある。ボイストレーニングなどかなりの努力をしたに違いない。
もし、技術者が大学で学んだ専門にとらわれて生きているとしたら、それは大変もったいないことである。企業の製造現場では、品質という視点で現象を眺める。これは科学の視点とは異なっていることに気がついていただきたい。そこでは機能に視点が向いているはずだ。
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２０世紀に科学のおかげで技術は急速な進歩を遂げた。しかし、最近ベセラゴに予言された負の誘電率が議論され始めたように科学の見直しが一部で始まっている。また、材料の世界ではマテリアルインフォマティクスなる怪しげな科学が展開され始めた。
科学と非科学の境界は時代により変化する、と言われているが、一部のアカデミアはこっそりと科学の見直しを始めた。これを大きな声で言わないのは、言ったとたんに信用を失うからかもしれない。
当方は学位こそ取得したが、科学者ではなく技術者を名乗ってきた。音楽にクラシックとその他の音楽があるように、現象を眺めそれを理解する方法が科学だけ（注）、と言うのは奇妙な話である。
技術には技術としての視点があってもよい。ちょうどクラシック音楽が五線譜を中心に展開し、その関係者は楽譜を読める能力が前提となっているが、その他の音楽では楽譜など読めなくても立派に音楽家として生きている人たちがいる。
千昌夫に失礼かもしれないが、彼は楽譜を読めない、と昔ジョーン・シェパードが「題名のない音楽会」で語っていた。彼女はアメリカで有名なジャズシンガーグループのメンバーであり、ある程度は楽譜を読めると謙遜気味に話していた。
そのジャズであるが、あるトランペット奏者と、当時名古屋市新栄にあったココで偶然お話しする機会に恵まれた。その時彼は、楽譜など読めないと語っていた。酒の上の冗談かもしれないと思うので、千昌夫ほどの著名人ではないという理由で名前を伏せている。
ただ、クラシック以外の音楽関係者に楽譜という形式知が絶対的なモノではないことに注目していただきたい。ところが現代の技術者に対して、科学の形式知が絶対的な存在であり、科学の形式知が乏しい技術者がいくら成果を出しても職人と軽蔑して評価査定を低くつける企業もある。
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当方は職人と呼ばれる人でも独自の工夫で成果を出せば評価点を与えたが、それが難儀な作業だったことを覚えている。そのくらい科学の形式知を絶対視する企業もあるのだ。もう少し音楽の世界のように科学の形式知に対して柔軟であっても良いと思う。科学がなくてもモノ造りが成された過去の歴史がある。
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（注）田口玄一先生は、機能の研究を勧めている。現象を眺めるときに「何故」と疑問を持つのは科学の芽生えと言われてきたが、この「何故」という疑問に機能に対する関心も含まれているはずだが、機能を忘れ解析や分析にうつつを抜かす技術者を田口先生は諫めていた。現象から機能を取り出すのが技術者の仕事であって、否定証明は技術者の仕事ではない。
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科学がいつ誕生したのかは、マッハ力学史その他で述べられているが、ニュートンは科学誕生直前の学者という位置づけである。その同じ時代にバッハが生きている。当方はこのコロナ禍でわけあって音楽について勉強しなおしている。
小中学校時代にそれなりにクラシックについて学んだはずだが、特にクラシックに興味があったわけではないので、テストが終わったとたんに頭からそれらの情報が揮発した。このとき知識になっておれば、今勉強しなおす手間はかからなかったはずだが、改めて音楽を聴きなおしている。
これまで関心のなかったクラシックであるが、「ツアラストラはかく語りき」は、改めて聴いてみると、本当に語りかけられているような気分になるので不思議である。学生時代にクラシック好きの同級生から勧められて大学生協で買ったのだが、当時１-２度聞いただけでこの年になるまで購入したことも忘れていた。
学生時代からブルースやジャズばかり聞いてきたので、新鮮な気分を味わうことができた。このレコードについて、クラシックが趣味の人たち特有の蘊蓄は語れないが、この感動だけは何とか伝えたいと思った。その結果本日の表題となった。
ベートーベンの「運命」は出だしがすべてを要約したような交響曲だが、この「ツアラストラーー」も同じである。レコードに針を乗せたとたんに哲学が始まる。科学という哲学の不満点がたたき出されてくるイメージである。
ニュートン力学の体系も立派な形式知として高校で学ぶが、ニュートンの思考実験は科学ではないとマッハは語っている。素粒子物理学ではアインシュタインの形式知が展開されるが、大学でその事情を教えられることはなかった。自分で学ばなければいけない難儀な作業となった。
少しかじって、ニュートンとアインシュタインとは現象を眺めるときの物差しが違っていただけであることが見えてきた。このように書くと物理学の専門家に叱られるかもしれないが、厳密な体系に見える物理学も化学同様に怪しい世界がある。
素粒子論の詳細などおよそ理解しようとは思わないが、ニュートン力学とアインシュタインの相対性理論とのつながりは科学的に説明がつくのだろうか。素粒子論を科学的に展開してきた結果、新たな尺度で物理学の体系を再度構築しなければいけない状況になったらおもしろい。
ニュートン力学と相対性理論との関係が物差しの違いとして考え出されたのなら、素粒子の素が明らかにされそうな時代に新しい理論がうまれそうな気がする。
宇宙だってビッグバンが最初と考えなければいけないのは科学の視点からである。すべてが爆発した状態から始まっていてもおかしくない。「ツアラストラーーー」を聴きながら、くだらない妄想が膨らんできた。
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以前この欄でバッハが平均律を発明した話を紹介している。今クラシック音楽と言えばこのバッハから始まる一連の体系らしきものが存在する音楽である。どのような体系かは音楽の専門家ではないので書かないが、他方でビートルズなどで代表される現代音楽というものが存在する。
面白いのは、バッハの時代に５線譜やその他の音楽記号の原型ができており、楽器でそれを演奏するときに作曲された当時のままの再現ができそうにみえるが、それができないので指揮者が重要な役割を担うことになる。同じ曲でも指揮者により解釈が異なってくるので「誰それの指揮が優れている」といった評論が音楽雑誌を彩ることになる。
クラシックの形式知はそれゆえ科学ほど厳密ではないと思われるが、楽譜を読み取り指揮者と細やかな議論を進めるクラシック音楽の演奏家の世界は、ジャズやロックの演奏家の自由な表現スタイルとは大きく異なる。音楽の形式知を一通り理解していなければ、クラシック音楽の演奏家にはなれない。
クラシックの世界の演奏家がジャズやロックの世界で一流になるのは容易だが、ジャズやロックの世界からクラシックの世界に異動するのはかなりの努力が必要と思われる。
小中学校の音楽のテストは毎回頑張っていたので、当方も楽譜を読むことができる。ところが学生時代に著名なジャズの演奏家と話す機会があり、びっくりしたのは楽譜を読めなくてもジャズの演奏家になれると言われたことである。冗談かと思ったら、その日の演奏の楽譜には五線譜は無く、ただコードと簡単なメモだけが書かれていた。
それを見たときに明らかにジャズの世界とクラシックの世界の違いに気づくとともに、クラシックの世界が科学に近く、ジャズやロックは職人ではなく技術の世界に近いと感じた。
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人類の歴史に較べれば人工高分子の歴史は大変短い。その短い期間の間に起きている環境問題である。高分子以外のセラミックスや金属の方が人工材料としての歴史が長いのに高分子だけが大問題になっているような雰囲気だ。
これをゴミ問題として捉えたときに、実は金属材料も社会問題として騒がれた時代がある。空き缶が街にあふれだした高度経済成長の時である。当時空き缶は鉄でできていたが、空き缶を回収リサイクルするならば、高価なアルミ缶でも経済性の障壁が下がる、ということでアルミ缶が登場している。
すなわち、金属アルミニウムは鉱物の電気分解から製造されるので、材料価格の大半は電気代である。ゆえにリサイクルするとこの電気代に相当する価格が無くなるので鉄缶とほぼ同じ価格かあるいは軽量な分だけ安くなる。すなわちアルミ缶はリサイクルすればするほど鉄缶よりも価格的に有利になるので急速に普及したのである。
同様の視点で、電子機器のマグネシウム外装も普及した経緯があり、大局的にみると人工高分子についてリサイクルの視点が欠けていたために問題が発生している、と見ることもできる。これはプラスチック材料の大半がアルミニウムやマグネシウムよりも安かったためにリサイクルよりも廃棄が進んだからである。
30年ほど前からプラスチックスの環境問題が騒がれはじめ生分解性プラスチックスが注目されている。また、LCAの観点から天然高分子も注目されているが、材料の歴史から考察すると、プラスチックの環境問題はリサイクルの視点でまず考えるべき問題のように思われる。すなわち、3Rの視点でまず技術開発を進める必要がある。
（注）天然高分子＝環境問題の解決とならない理由は、古代の遺物に天然高分子がそのまま残っている点に着眼すると理解できる。例えばミイラの布地は天然高分子である。またアイスマンの身に着けていた皮革も朽ちず残っていた。高分子に限らず、人工物を何も考えずポイ捨てすれば環境問題につながる、という意識で生活すべき時代だと思う。
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電気自動車が自動車の未来の姿として本命視されている。しかし、電池の充電時間の長さは内燃機関と比較したときに解決されなければならない問題である。これに対して電池交換式のシステムが中国で稼働し始めた。
燃料電池車は、水素を充填すればよいのでガソリンと同様の短時間補給となる。しかし重い水素ボンベという問題がある。一方燃料電池よりもエネルギー変換効率は悪くなるが、水素をエネルギーとして用いた内燃機関というアイデアも古くから検討されてきた。
恐らく自動車メーカーでは未来の自動車像を描くのに苦労しているのではないか。例えば、トヨタはハイブリッド車以外に燃料電池車や電気自動車を品ぞろえしている。さらにマツダと提携しロータリーエンジンの検討もしている。
ロータリーエンジンは、２０世紀にレシプロエンジンよりも水素を燃料とした場合に燃費が良い点が話題となっていた。ゆえにロータリエンジンを発電機に用いる日産自動車のeパワー式アイデアも注目されている。
未来の自動車は、モーターを動力とする車が主流になる可能性が高い。その結果エンジン組み立てという高い参入障壁が無くなるので、自動車メーカーは大変である。１００年後には自動車メーカーランキングが今と全く異なったものになっている可能性を否定できない。
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「組織で働く」とは、いかに他のメンバーに対して気配りするのか、と同義だとサラリーマンを経験して学んだ。管理者が優秀であれば、メンバーはそのような気配り能力が無くても組織はうまく機能してゆく。
マネージメントとはそのために考え出された技術である。マネージメントを人間にあらかじめ備わっている能力だと誤解している人がいるが、これは学ばなければ身につかないし、組織で働く経験、すなわち実戦を経験しなければ理解できない部分もある。
高分子のコンパウンディングは、添加剤に対して気配りなどしない高分子を如何にマネージメントしたらよいのか、と考えるとうまくゆく場合が多い。必ずうまくゆくとまで言い切らないのは、当方の経験知だからである。
ところが混練の教科書にはこのようなことが書かれていない。物質を分散するためにどのようなスクリュー設計が、あるいは混練条件があるのか、などといった説明になっている。
だから、同じような混練条件で添加剤を分散していても、あるお客さんでは品質問題が起きているのに、他のお客さんでは起きていない、という一見不思議なことが市場で発生する。
あるいは、ある高分子では問題が起きていなかったが、他の高分子では問題が発生した、とか、従来のロットでは問題が無かったが、新しいロットで問題が発生した、といったことまで起きる。
これらは、高分子に気配りすれば、納得がゆく場合が多い。高分子にしてみれば、添加剤は異物である。できれば仲間と肌を合わせていたいのに、奇妙な物質を機械で押しつけられても排除したくなる。
添加剤の中には高分子とくっついていると気持ちの良いものもあるかもしれないが、大抵の高分子は仲間とくっついていたほうが気持ちが安定する。その結果、混練機から押し出された高分子は添加剤を排除したいと思いながら冷えてゆく。
冷えてゆくときにハイな気分の高分子から気力のない高分子まで様々な気分の集合体へとコンパウンドは変化してゆく。ガラス転移以下となっても体の一部が興奮してどうしようもない高分子がいるので部分自由体積なる空間ができる。
人間でさえどんなに寄り添おうとしても完全な理解はできないように、高分子についても完全にその気持ちを理解できるわけではない。しかし、「高分子を加工する」ではなく「加工される高分子」を見つめることでカオス混合装置を発明している。
科学的ではないが、それでも大手一流コンパウンドメーカーのコンパウンドよりも性能のとびぬけたコンパウンド開発に成功している。品質問題に悩まれている技術者は、もう少し謙虚になって高分子の気持ちを考えてみてはいかが。
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高分子を高機能化したいときに機能向上のための添加剤を添加する必要がある。そのとき多くは混練プロセスが利用されるが、高分子の立場に立って技術者がプロセス設計できるかどうかが問題である。
例えば二軸混練機で混練するときのスクリュー設計について考え方がいろいろあることを御存じない技術者がいる。二軸混練機の老舗の一つコペリオンと日本を代表する混練機メーカーのＫＯＢＥＬＣＯでは、同様の効果が得られるとされているスクリューセグメントの形状が大きく異なる。
形状は異なるが、確かに同様の効果が得られることを確認している。面白いのはコペリオン社のスクリューセグメントでは、トルクがあまり高くならないのだ。
これをどのように考えたらよいのか。コペリオン社はその特徴からローターよりも優れている、と説明しているが、結果だけを見ていると正しいように見えるが、いつもこのような結果が得られるわけではなく、配合系が変わるとトルクが上がっても練りが良く進むローターの方が扱いやすい場合がある。
これは二軸混練機の難しさであるが、高分子の立場に立ってみれば、スクリューは混練で発生している剪断流動と伸長流動にエネルギーを伝える機能に過ぎない。スクリューで添加剤を分散している、と錯覚してはいけない。
確かに無機微粒子などはスクリューの剪断力により解砕が進行するのでスクリューで分散していると思いたくなるが、高分子が濡れたくないような無機微粒子では分散が進みにくい。すなわち、ある配合系で分散がうまくいったスクリューセグメントで異なる配合系を混練したらうまくゆかなかったケースとはこのような場合だ。
落ち着いて高分子の気持ちを考えてやると、濡れたくない無機微粒子の存在や、濡れたくても自分の都合で濡れにくい現象を理解することができる。
委託混練を行っている中小企業の社長に頼んでＰＰＳ／6ナイロン／カーボンの配合系を混練してもらったときに、ＰＰＳはカーボンの噛みこみが悪い樹脂だから6ナイロンを添加しているのか、と聞かれた。
当方は初めて担当したので理由は不明だと答えたが、カーボンが逆流して軸の隙間からこぼれてきたのを見て、この社長は6ナイロンが入っていても嚙み込みが悪いのか、とぶつぶつ言っていた。
この社長はＰＰＳの混練は慣れている、と言っていたが、その慣れている社長がこの有様である。もちろん誰でも失敗はあるが、失敗の原因はＰＰＳという樹脂の気持ちを理解していなかっただけだ。
ＰＰＳは、その気持ちに合わせて混練条件をうまく選定してやるとカーボンとはよく濡れる。当方が3か月で立ち上げた混練ラインではカーボンが逆流するような現象は発生していない。
これは高分子の相手が無機微粒子の場合だが、相手が低分子の場合には、混練条件でブリードアウトの傾向が変化することも高分子の気持ちになって想像してほしい。
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添加剤のブリードアウト現象を考察するときには、高分子を溶媒としてとらえている。そこで発生する問題に気がついているかどうかが、問題発生時にすぐアイデアが出てくる人とそうでない人に分かれる。
この分かれ道は頭の良し悪しではない。高分子の気持ちを忖度できるかどうかである。どちらかと言えば、その人の人間性とも関わるかもしれない。これは冗談ではなく、経験知に基づき書いている。
まず低分子溶媒に低分子を溶解するときの現象を復習していただきたい。物理化学の教科書を読むと理想溶液の話が出てくる。すなわち、低分子の溶解でも実際の現象が形式知からずれる場合があることを教科書は配慮して説明している。
低分子がつながって高分子になることを考慮すれば、教科書の溶解理論と実際が大きくずれてくることはすぐに想像ができる。いや、想像しなければいけない、と書き直す。
低分子の溶解性について熱力学で議論するが、そこではSPを理解する必要が出てくる。高分子の添加剤を選択するときにも高分子の一次構造からSPを計算するが、高分子のSPは実験で求めることをお勧めする。
計算で求めたSPが現象と一致する確率は６０％前後というのが当方の経験知である。ゆえに、計算でSPを求め配合設計したがブリードアウトの問題が発生して困っている、と嘆く必要はない。一致しない確率が４０％のパラメーターを用いた結果であると理解できれば安心できる。
ブリードアウトの問題については、まず、どのような手順で配合設計したのか振り返り、目の前で起きている現象を冷静に眺めるところから始める。
そして、コンパウンディングから射出成型あるいは押出成形プロセスで、高分子がどのような気持ちで添加剤の溶媒としてふるまっていたのか考えてみると原因が見えてくる。
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