1493年にコロンブスによるインディアンラバーが発見されている。いつ頃か不明だが二本ロールでゴムを練ることは行われてきたらしい。
1839年にグッドイヤーによる加硫ゴムの発明以降加硫剤のブレンドのためにゴム練り機の改良がなされた。
1909年にダンロップにより加硫促進剤が発明され、1916年にはバンバリーによりバンバリーミキサーが開発された。
タイヤに用いられる高性能な加硫ゴムについて基本的な混練プロセスは、今日に至るまでバンバリーミキサーによるノンプロ練り（プロ練り前に行う練り）と二本ロールによるプロ練り（コンパウンドとして仕上がる練り）から組み立てられている。
1980年ごろから生産性の向上を目的として連続式混練機の導入が検討されてきたが、高性能加硫ゴムについては、すでに述べたようにバンバリーと二本ロールの組み合わせによるバッチプロセスが今でも使われている。
ちなみに、熱可塑性樹脂では、高分子同士のブレンドよりも一次構造の設計が優先されて様々な熱可塑性樹脂が開発されてきた歴史がある。
ゆえに、混練技術に期待されたのは顔料程度の添加剤さえ分散できればよかったので単軸押出機を中心に連続式混練機で混練する技術が発展してきた。
熱可塑性樹脂でポリマーブレンドが広く注目されたのは、1954年にU.S.Rubber社によるABS樹脂の事業化以降である。
そして、押出機の性能向上と同時に1980年頃から二軸混練機という呼び名も一般的になってきた。本書では特に断らない限り、混練に使用する押出機はすべて混練機という呼び名を使用している。
ポリマーブレンドで一般に用いられている二軸混練機でもその呼び名に決まりは無いので、二軸押出機という呼び名ですべて統一している技術者もいる。
連続式混練機の混練能力が低かった1970年頃までならば、それでも良かったが、最近では高性能な混練技術も登場してきたので、混練目的に使われる装置は押出機ではなく混練機と呼び区別すべきだろう。
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高分子同士のブレンドでは、Flory-Huggins理論の限界を理解できると高分子物性改良手段としてそこに多くを期待できないと、悲観的になるかもしれない。
それにもかかわらず、ゴムの分野では古くからポリマーブレンドの手法が採用されてきた。
ゴム技術者の全員が楽観主義者で根性の塊だったわけではなく、バンバリーとロール練りの組み合わせによるバッチプロセスを採用していた点に着目する必要がある。
特にロール練では、連続式混練機のように練り時間に制約はない。またロールの操作方法により伝説として伝えられていたカオス混合を積極的に活かすこともできる。
混練の歴史において、ゴムの練りを初めてロールで行った技術者はノーベル賞に値するのではないかとさえ思っている。
バンバリーとロールの組み合わせによるバッチプロセスは、ゴムの分野で独自の発展をしており、そのプロセスが経済的ではなくても高性能のゴムのコンパウンドを製造するためにタイヤ業界では、現在でも使われている。
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SP値のところで指摘したが、モノマーの性質だけから混合状態を判断するのは危険である。実際にSP値が既知の溶媒に高分子を溶解してみて判断するのがよい。また、経験知として分子間相互作用を期待できるならば混ざる、と安易に考えない方が良い。
例えば、障子のノリとして使われるポリビニルアルコールに水素結合をしそうな他の高分子を混ぜて均一なポリマーアロイを製造しよう、と考えると失敗する。
ポリビニルアルコール同士の強固な水素結合を壊してまでも他の高分子が混ざろうとしないからである。これは、PVAを用いた障子のノリで容易に確認できる。水で希釈することは可能だが、ご飯粒を分散しようとしても、うまく分散してゆかない。昔は、障子を張り替えている途中でノリが少なくなると飯粒を混ぜてその場を乗り切ることができたが、PVAのノリでは、きれいに飯粒が分散しない。
すなわち、異なる高分子同士を混ぜ高機能な材料を創り出すことは基本的に難しいことだと思っておいた方が安全である。何も考えず試しにやってみよう、と混練してみてもよい実験結果の得られない確率が高い。
異なる高分子同士をブレンドする必要があるときには、コンセプトに基づく材料設計とそこから新しい現象を汲み取る努力あるいは意気込み、気合のような、形式知とはなじめない要素が重要になってくる。
混練は技術のカテゴリーだが、温故知新とか不易流行といった故人の精神に馴染んでおく習慣も、形式知だけでは対応できない混練分野で開発に成功するためには大切なことである。
K（勘）K（経験）D（度胸）を否定しないが、勘が閃いたなら温故知新を実践すると混練分野では技術開発に成功する確率が高くなる。勘や度胸が無くても温故知新は誰でも理解できる。
すなわち、高分子のブレンドについて文献情報が多く公開されているので、それを利用するとよい。過去の情報活用は誰にでもできる成功確率が高い取り組み方法である。
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フローリー・ハギンズ式の変形などは省略しているので、関心のある方は、該当する専門書を読んでいただきたい。
しかし、ここで伝えたいのは、Flory-Huggins理論というものが、格子モデルに基づいており、Flory-Hugginsパラメーターχが、エンタルピー項とエントロピー項の和になっている点を式から読み取っていただきたい。
また、二次元の格子モデルから導かれているので、混合物においてコンフォメーション分布の変化を考えていないことや、二成分混合系においてモノマー単位の相互作用変化は、A鎖、B鎖のすべての単位に対して一定値の平均場の変化として捉えていることに注意する必要がある。
これは、混練プロセスで発生する現象としてありえないことである。しかし、現在のところ二成分の高分子混合系に関する状態変化の形式知については、混練で起きる現象と合っていなくても、この理論に頼らざるを得ない。
χについて知っておくべきことをまとめると、先ほど述べたエンタルピー項とエントロピー項の和になっている、といった重要ポイント以外に
（1）1/Tと相関する、
（2）混合の必要条件はGibbs自由エネルギーが減少すること、
（3）正の値の時には非相溶となる、
（4）負の場合にだけ混合する、
（5）溶解度パラメータ、δ１、δ２で表すと
χ12=(Vr/RT)(δ１ーδ２）２ Vr:モノマーのモル体積
といった点である
以上はFlory-Huggins式の概略であるが、この式はかなり大胆な仮定の上に成り立っている式であることを忘れてはいけない。混練を考えるときには、χの本質が自由エネルギーであることを覚えているだけでもよいような形式知である。
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下記要領でプラスチック，「フィルムにおける「帯電防止」技術および
表面の電気的特性やブリードのコントロール」という講演会が技術情報協会主催で開催されます。
先日開催されました情報通信の講演会は好評でしたので、9月10日にも5Gの話題を少し触れる予定です。
記
1.日時 2019年9月10日 10：00-17：00
2.場所 東京・五反田]日幸五反田ビル8F 技術情報協会セミナールーム
3.料金 弊社へお問い合わせください。割引料金となります。
4.講師 1部 当方
2部 名古屋産業科学研究所 上席研究員 博士(工学) 小長谷 重次 氏
カテゴリー : 学会講習会情報 宣伝 電気/電子材料 高分子
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最近中国製の製品でありながら、日本製を名乗る製品が増えている、というニュースがあった。２０世紀に「made in JAPAN」がブランドとして確立したことからニュースになっているようだ。
しかし、当方はこのブランド価値は２１世紀に崩れてしまったのではないかと思っている。今回のニュースが取り上げている生産地の詐称は言語道断だが、最近の製品やサービスにはこのブランドが正しくてもかつての高品質ではなくなっている点である。
この5年間を見てみても、品質データの改ざんや、無資格検査員の問題、さらには杭打ち不正のようないい加減な工事などの事件が相次いでいる。しかも日本を代表する大手メーカーでそれが起きているので大変だ。
当方もヘーベルハウスという大手ブランドを信じて20年近く前に家を建てて後悔するような事態になっている。杭打ち不正の記憶が残っているのに類似の状態の工事をされたのだ。
まず、建築直後の雨漏りに補強板の取付忘れ。これはひどい目に合った。一応無償サービスと言われたが、新築直後で当たり前である。特に補強板については代金を支払っていた部品が取り付けられていなかったのである。
この補強板や雨漏りについて天井の壁紙をすべて張り替えるかと思っていたら、一部だけの張替でごまかされた。新しいうちは良いが、２０年以上経つと張り替えた壁紙の色の違いが出てきたのだ。
これは新築時の問題。ヘーベル板は塗装を細目に行わないと品質劣化が問題になると言われ、最近２回目の外壁工事をしてもらったが、これがひどい。
ところどころヘーベル板が欠けただけでなく塗装ミスの端切れのようなものが風に吹かれてゆらゆらとしていた。
工事終了後、一階の玄関扉を養生しないで行った工事のために汚された。その汚れた扉の張替に対して代金を請求されたのだ。とりあえず大手と言うことを信用し、工事完了時にクレーム事項を告げてサインしたら半年以上連絡なし。
たまりかねて連絡したら、一度きて、工事完了時玄関扉は汚れていなかった、と一部しか写っていない写真を持ってきて言い訳をしている。
当方が汚れた証拠写真を見せたら、出直してくるとなって、すでに一か月以上経っている。日本を代表するメーカでありながらこうである。中国製を日本製と偽っているのは問題だが、過去の栄光に胡坐をかくような状態は誰かが指摘しないと気がつかない。
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科学の普及と手続き社会とは無関係ではないだろう。世界には３大宗教はじめ様々な宗教やそれぞれに神がいて、共通の一つの正義を決めることは難しい。
今や科学は世界共通の考え方になった。科学という哲学から正義を決めるとしたならば、皆が正しいと認める論理的手順で積み上げた結果を正しい結果と認めることだろう。
世界の動きはこのような考え方で動いているように見える。先進主要国が暗黙の了解でこのような努力を積み上げてきて、第二次大戦以降大きな世界大戦を避けることができていた。
今年のG7が共同宣言を出せなかったことが問題とされ危機感を持ってしまうのは、過去の努力を評価しているからだ。
世界平和の維持をこのようにとらえたときに科学という哲学で世界が統一されたような錯覚をもつ。
ところでこのような錯覚で困るのは、技術開発の世界まで科学が唯一の哲学としてしまうことである。歴史的見地から科学が無くても技術開発が行われてきた事実を誰もが認めている。
すなわち、科学が無くても技術が発展し、例えば火薬や鉄砲、望遠鏡など数々の発明を人類は行ってきた。テルマエロマエはありえない手順をそうだったらオモシロイというセンスで書き上げた漫画である。
技術開発の歴史において科学と異なる「手続き」が、これまで多数生まれてきた可能性がある。日本では仏教以外に伝統的な神道を今でも大切にしている。それだけでなく八百万の神を認めている。
その結果お葬式の手順に最近仏教以外の様々な方法が見られるようになってきた。もっとも日本の仏教には伝来以来、時代に合わせて様々な宗派を生み出す融通を聞かせ発展した歴史がある。
この日本の宗教の柔軟さのように新技術を生み出す方法として科学以外の方法を見直してもよい、いや見直すべき時代かもしれない。
iPS細胞が科学的ではない、あみだくじ式方法で生まれている事実を重要視すべきである。STAP細胞では捏造の問題がクローズアップされたが、捏造では技術は生まれないことも示した。
技術では、ゴールとして誰がやっても再現よく機能することが求められる。だから種のある手品をマジックとして楽しめるのだ。
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国際社会の動きを見ていると、世界中が手続き正義の時代であることを痛感する。
先日終了したG7でも異例の終了の仕方に見えたが、一応G7首脳が顔を合わせただけの成果は出ている。
とりわけ、今日韓関係が悪くなっている状況でのG7はそれなりの日本に有利な流れがあったものと期待している。
この数年の日韓関係の流れを冷静にながめると、一国のリーダーが正しい手続きを知らず、自己の立場のみ考える危うさを理解できる。
リーダーに限らず、一般の国民も正しい手続きを知らないと国家のサービスが受けられないから大変な時代だ。
手続きさえ正しければ、悪を正義に変えることさえできてしまう時代である。手続きを知ることはもはや義務である。
退職前のカオス混合技術開発ではこの手続き正義を実感している。基盤技術も無かった会社でコンパウンド工場を3ケ月で立ち上げそれを生産成功させたのである。
しかもISO9001に準拠してである。手続き正義と当方の研究開発必勝法のおかげで迅速な開発ができたようなものだ。
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ラテックスの重合技術は、写真業界で進歩してきたように思われる。ゴム会社に入社した時に乳化重合SBRと溶媒重合SBRとどちらが性能が良いのか、議論検討されていた。
その後、写真会社へ入社した時に、ライバル会社のコアシェルラテックス技術の特許網をいかにして潜り抜けるのか技術開発に苦しんでいる状況に遭遇した。
そこでは、当方の問題解決法とコーチングが功を成しゾルをミセルとして用いるラテックス重合技術をライバル会社の対抗技術として完成させることができた。
このゾルをミセルとして用いるラテックス重合技術がどれだけ先端だったのか事実をここだけの話で書くと、高分子学会技術賞を某K大教授の鶴の一声で落ちているのだ。
その2年後ラングミュアーという雑誌にアメリカの研究者による無機のゾルでミセル形成が世界で初めて成功した研究が公開されている。2000年のことである。
アカデミアの先生の名誉のために鶴の一声の内容については書かないが、ろくに勉強もしていない先生の権威を振りかざした一声でせっかくの機会を棒に振っている。
コアシェルラテックスにしてもゾルをミセルに用いたラテックス重合技術にしても最初に開発し実用化しているのは写真業界だった。
写真業界に転職し、最初の3年ほどシャカリキになって勉強したが、その時に先端のラテックス技術が写真会社で開発されてきたことを知った。
銀塩写真技術はコロイド化学が重要な基盤技術である。化粧品もそのコロイド化学が重要で、フィルム会社が化粧品事業で成功したのは、経営の成果だろう。
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溶解理論の拡張過程で、1941年に高分子の相溶に関するFlory-Huggins式が登場している。格子モデルに用いられた2種類の高分子では同じサイズの構造単位から構成され、これらが規則的な格子を埋めていると仮定している。
しかし、二種の高分子を混練しても、あるいは溶媒に溶解してブレンドしたとしてもこのモデルに示されたような現象は自然に起きない可能性が高い。あくまでもこのモデルは理論式を導くために考案された仮想モデルである。
さて、混合に関するGibbsの自由エネルギーは⊿Ｇmix＝GAB - （GA+GB）となる。ここでGA、GB、GABは、それぞれ分離した状態の成分Aと成分B、および混合状態のGibbs自由エネルギーを表す。
すなわち、この表現は、混合状態の自由エネルギーから、相分離して独立した相となったときの自由エネルギーを引いただけである。
この式についてFlory-Huggins理論では、⊿Ｇmix＝-T⊿St + ⊿Gｌｏｃと表す。
⊿Gｌｏｃは（GA+GB）であり、これはモノマー-モノマー対の相互作用の性質によって、混合を促進する方向にも妨げる方向にも働く値を示している。すなわち添え字「loc」は、混合によるモノマーの局所的相互作用変化を表している。
-T⊿Stでは、すべての高分子鎖の重心の運動に関するエントロピーが、混合によって増加することを意味している。ここで⊿Stは並進エントロピーの増加を表している。
⊿Ｇmixについて混合過程の二つの主要な側面をこれら二つの寄与で表すことができるが、必要なのは⊿Stと⊿Gｌｏｃについての具体的な式である。
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