混練技術について、他の技術者はどのような説明をしているのか知るために、二軸混練機メーカーK社を退職された有名なH氏のセミナーに参加した。
そこで、混練機のスケールアップが難しい話や、データの再現性の問題など教科書には書かれてこない話を聞けて良かった。
しかし、セミナーのまとめに入ったところで、H氏の発明と称して、伸長流動装置（カオス混合装置）の紹介があった。あきらかにパクリである。
ただ会場でそれを言っては失礼と思い、セミナー終了後に名刺を渡して、すでにカオス混合装置の特許が成立している話などしたら、話が終わる前に、「君は良い仕事をしたねえ」と褒めてくれて、お茶を濁された。
二軸混練機の開発の歴史はH氏の人生そのもの、とセミナーの中で言われていたが、その方が自分の発明と偽って講演したくなるような技術が、当方の発明した「カオス混合装置」である。
混練技術の歴史は、グッドイヤーの加硫ゴムの時代から発展し、この由緒正しい混練技術の流れと、ひき肉を作っていた装置を改良してきた流れとがある。
その流れの中で、K社の技術者H氏は大変な貢献をされたらしいが、その方が特許を十分に調査されていなかったとは考えにくい。
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昨日の話は、気持ちの良い話として書いているが、読みようによっては愚痴として読める。昨日の話を別の表現で書くと、会社が統合されたばかりで当方をよく知らないセンター長が、当方の熱意に一発勝負を賭けた話となる。
センター長は高分子について知識のない方だった。半年後にはベルトの生産が順調に立ち上がると信じていた。窓際となって腐っていた当方に役割を与え、活性化させた前任者を人格者だと思っていた。
カオス混合の話はよくわからないが、当方の熱意に決裁権の範囲であればお金を出そうという気持ちになった。騙されるような結果になっても良いから、とセンター長は優しく言って設備提案書に印を押してくださった。
当方は同僚に恵まれた職場に異動し、退職前の花道を導かれるまま歩かせていただいた幸福なサラリーマンだった、という書き方をすべきだろう。
ただ、部下の課長の前で、当方の知識やアイデアを全否定したコンパウンド会社の課長は隠れた功労者だと思う。部下の課長は、当方がコンパウンド開発に専念できるようセンター長に懇願している。
当方は、部下とコンパウンド会社の二人の課長に気兼ねすることなく、半年間コンパウンドの開発と工場立ち上げに専念できた。
退職の日に用意された講演会の場で妙な愚痴でもこぼして誤解されるような発言をしないように、偶然起きた大地震が退職記念パーティーまで中止にしてくれた。天も味方してくれている恵まれた人生である。
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混練技術と成形技術との関係は、科学がこれだけ進歩していても未だに形式知として完全に解明されていない分野である。
PPSのコンパウンドを外部から購入してベルトの押出技術を６年間開発していた前任者から、残り半年で１０％にも届かない歩留まりを８０％以上にしなければいけないので役割を変わってくれ、と頼まれた。
このような明らかに失敗のゴールが見えている仕事を頼まれる立場は、サラリーマンとして悲しい立場である。単身赴任して仕事をすることになって、部下の課長からコンパウンドメーカーへ紹介していただいた。
その席で、今のコンパウンドはだめだからカオス混合したコンパウンドを納入して欲しい、と頼んだら、国内一流のT社からPPSと６ナイロンを購入しそのご指導の下でコンパウンディングしている。
押出成形技術が完成していないことは明らかで、それについてもっと勉強しろ、素人は黙っとれと、コンパウンドメーカー課長から叱られた。
部下の課長がその場をまとめてくれたので、技術打ち合わせの議長を課長が務めることにした。当方はコンパウンドメーカーの課長から勉強しろと言われたから、仕方がないのでコンパウンドの勉強をするために二軸混練機を買ってください、と上司のセンター長に事情を話して勉強のための混練機をおねだりした。
センター長は決済権の範囲で金を出すと、優しく言ってくださったので、中古の二軸混練機を購入して、子会社の敷地にカオス混合のコンパウンド工場を３ケ月で建設した。
そこではコンパウンド工場の自動化ラインの設計や二軸混練機の仕組み、カオス混合の勉強を十分できた。勉強の成果として生産されたコンパウンドを使用して半年後にはベルトの成形体の歩留まり８０％以上を実現できた。
当方は混練の勉強をしていただけなので、この仕事は大した評価をされることなく、単身赴任を終えて東京に戻されるのだが、その後同い年の前任者は、センター長へ昇進し、当方は早期退職となった。
ただ退職日を２０１１年3月11日と決めて残りの期間で環境対応樹脂を開発して欲しい、と退職前に頼まれたので、この時の知識を活用して中国のローカルメーカーを指導し、リサイクルPET樹脂を用いた環境対応樹脂を開発した。
そして決められた日に社長名の感謝状を卒業証書の代わりとして頂き退職している。退職金は半年前に提示された規定通りの金額が正確に振り込まれていた。
その退職の日は、最終講演が１５時から予定されており、講演終了後退職記念パーティーが行われる準備がされていたが、すべて無くなり、会社に一晩宿泊することになった。
一晩誰もいない居室で考えたことは、貢献と自己実現の２０年間の思い出である。成果の評価は報われないことはあっても身につけた知識は社会に役立てることができる。ドラッカーは、働く意味は貢献と自己実現にある、と良いことを言っている。
今の時代は、どのような労働にも専門の知識が隠されている。形式知はどこかに公開されているかもしれないが、経験知や暗黙知は、その労働から学び取る以外に知識の獲得機会は無いだろう。
知識の伝承は企業の重要課題だがそこに気がついている経営者は少ない。貢献と自己実現に努めた労働者は、貢献と自己実現ができたことに感謝してそれを社会に還元し生きてゆくしかない。
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混練条件が変化すれば、添加剤の分散状態や高分子の絡み合いも変化し、成形体の物性にその変化が現れる。しかし、この変化はゴムの場合に比較して樹脂の成形体の場合には大きく現れない。
すなわち、樹脂の種類によっては混練条件が変化してもその影響が物性に現れにくい樹脂が存在する。さらに射出成形条件がばらつくので、そのばらつきの中で混練条件のばらつきが消えてしまうこともある。
その結果、どのようなコンパウンドでも成形できる成形技術を目指そうという成形の研究者も現れる。例えば射出成型の研究者はこのような人が多い。
少なくとも射出成型の研究者からコンパウンドの製造条件がどれだけ影響しているのか研究していますという声を聴いたことが無い。
メーカー名を出したいくらい腹が立った経験談を語ると、現場の混練機の温度条件を管理できない、すなわち温度センサーが壊れた状態で混練したコンパウンドを納入してきたメーカーがいる。
複写機の外装材で品質問題が起きたのでコンパウンドの熱分析を行い、混練に問題があると仮定し、その生産現場を監査し、温度センサーが壊れた状態で生産している実態を見つけた。
しかし、それでも品質検査により正常なコンパウンドを納入しているので温度センサーの影響は外装材の品質問題と無関係と図々しく主張（スの入ったコンパウンドを目の前に並べても問題ないと言っていたのには驚いた）し、最後には当方は混練技術についてわかっていない、とまで言い切ってそのメーカーは逃げ切った。
当方は正直なので、現在の形式知ですべてを解明することはできないが、と前置きしたところで、品質部長からタオルを投げられた。
すなわち、温度センサーが壊れていようがスクリューの一部が欠けていようが、どのような状態でコンパウンディングされても問題ない、と同僚の品質部長は判断したのだ。
この品質部長が悪いわけではなく、大手メーカーのずさんな生産現場で生産されたコンパウンドの問題を完全に証明することができない高分子科学に責任がある。
スの入ったコンパウンドでも射出成形を行えば成形体ができ、その成形体が市場に出て数か月後に品質問題を起こしても、コンパウンドの責任と科学で証明することは難しい。
しかし、市場で破壊した部位には熱履歴に異常があったと思われる熱分析結果が出ていた。しかし熱分析では完全な証明にならないのである。経験知では混練に問題があるとにらみ、現場で温度センサーの故障を見つけている。それでも経験知は形式知を超えられないのだ。
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この１５年ほど混練現場を見る機会が多い。学位論文には高純度SiCの研究が半分以上書かれており、専門は無機材料なのだが、現在の仕事は高分子関係ばかりである。
樹脂の混練温度について疑問に思っていることは、樹脂のTm付近で混練しているメーカーが多い点だ。以前この欄で書いているが、樹脂の混練温度は、モーターのトルクさえ十分にあれば、TmからTgの温度領域で混練可能だ。
二軸混練機のシリンダー温度をTg近くにして混練した経験もあるが、うまく混練できていた。そのような低いシリンダー温度で混練したら分子が切断される、という人がいるが、それは混練条件を整えればさけられる、ということを知らない人だ。
それから、二軸混練機のシリンダー温度がセグメントごとに変えられるということもご存じない。まず、何も考えずにすべてのシリンダー温度をTgに設定したらトルクオーバーとなり、混練機は停止する。すなわち混練できない。
これはノウハウであり技の内容を知りたい方は弊社に問い合わせていただきたいが、あくまでも流動状態にある樹脂をTm以下で混練する技、ということだ。
二軸混練機による樹脂の混練をご存知の方は、ここまでの説明で気ずかれる筈だ。この混練の技は、どのように樹脂をTm以下で流動状態にするのかと言う問題を解かなければいけない。そのためにはTm以下でも流動している樹脂を一度観察する必要がある。
なお、６月７日にゴムタイムズ社で開催されるセミナーにおいてこの技についても解説する。弊社へ申し込まれれば割引条件で申し込めるので問い合わせていただきたい。プロセシングの視点で高分子材料を眺めると理解しやすい。
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高温度からゆっくりと材料を冷却してくる。この時材料が結晶性高分子ならば、最初に結晶化が生じ、その後ガラス転移点が現れる。
ところが、材料が無機ガラスならば、最初にガラス転移点が現れ、そのまま100％ガラス状態で室温に至る。ガラス転移点と室温の間に結晶化温度が存在しても、よほど結晶加速度が速い組成がそのガラスに含まれていない限り冷却過程で結晶は現れない。
室温でガラス状態になっている無機ガラスでも、結晶を構成できる組成が含まれていると長時間かけて結晶が析出してくる。この時結晶化温度でガラスをアニールしてやると早く結晶が析出してくる。
昔透明なガラス板の開発は、結晶化しないような組成を探す作業だった。それでも、雨風にあたり、アルカリ土類金属などが流されたりすると組成が変動し、結晶が析出したりした。耐候性の高いガラスも開発目標だった。
高分子では、結晶化が起きても100％結晶になることはなく、球晶にはガラスが含まれている。すなわち球晶を構成するラメラとラメラの間にはガラス相が存在する。そのためどんなに結晶化度が高い高分子でもDSCを測定するとTgは現れる。
DSC測定で偶然Tgが現れないことも経験するかもしれないが、その時はTgが出そうな温度から下のところで2-5分昇温を止めてやりTgが出ることを確認すること。これは先日も書いたコツである。
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無機ガラスではそこから結晶成長する様子をガラス転移点以下の温度で観察することができる。ただし、ガラス化する前に相分離して結晶成長している場合を除く。ガラス転移点よりも結晶化温度が低い無機ガラスの話である。
この時、ガラス相の組成と結晶質相の組成は異なる。すなわち、無機ではガラス相を構成する組成は決まっており、その組成が変化して結晶化が起きているのだ。そこでは原子の拡散も起きその拡散速度が問題になったりする。
ところが高分子のガラスでは球晶と組成が変わらない。これは共有結合でつながっているから当たり前だ、という人がいるが、これを当たり前の現象として見てはいけない。
また高分子では結晶化温度はガラス転移点よりも高いところにある。すなわち無機ガラスのガラスと高分子のガラスではガラス転移点という熱力学的共通項は存在するがその成り立ちが異なっている。
無機のガラスではその相を構成する原子の配位数の組み合わせが問題になるが、高分子では主鎖の運動性でガラス化温度が決まる。すなわち無機材料では非晶質になることはできても、ガラスを生成しない無機材料が存在する。無機の世界でガラスはガラスなのだ。
しかし、高分子材料ではすべての非晶質相はガラスである。ガラス化しない非晶質相は存在しない。ゴム会社でDSCを測定していた時に、Tgが現れない現象を見つけた。興奮して報告したところ指導社員から笑われた。そしてDSCを測定する時にTgの手前で３－５分昇温を止めるテクニックを覚えた。
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大学院の二年間は、３－４カ月に１報書いているような学生生活だったから、一年に１報パターン化した論文を書いているガラスの研究者を不思議に思った。
結晶成長に時間がかかるから、というのが彼らの言い分だったが、それならば並行して実験を進めればよいと厳しいことを先輩の研究者に言っていた記憶がある。社会を知らない学生は純真で正直であり、それが人を傷つけたりする。小説の世界のような非常識な学生だったと反省をしている。
たまたま某無機製品の会社役員が、所属講座の教授の世話で学位をとる、という話が聞こえてきた。びっくりしたのは、一年後にその役員が論文を７報発表し学位としてまとめたことだ。論文の共著者は主査の教授が末席を占めており、各論文には５名以上名前が書かれていた。
およそ一人でできる様な研究内容に３名以上の部下を動員して論文を書いていたその役員の神経に疑問を持った。会社を明らかに私物化している。論文の内容も、大半がガラスからの結晶成長を論じた研究で、DSCと電子顕微鏡写真がデータである。研究の形式にはなっているが、およそ役に立たない内容だった。
もっとも企業として価値のない内容だからすぐに公開できた、と言えるのだが、捏造とは異なった視点でこれも問題だと思っている。大学ならば多少は許されるかもしれないが、企業ならば会社の金を学位のためだけに使っているようなものだ。
当方は学位のもとになった研究はすべて自分で行い、さらにその内容は実用化された仕事から論文を書いており、学位審査料も自分で払っているので、会社への恩義は研究内容を公開することを許可してくれたことぐらいだ。論文をまとめるための時間を労働時間から割いていない。
それでも心から、多くの人のサポートがあり学位をとることができました、と答えている。しかし、この役員は、退職前に頑張って学位を取ることができたのでうれしい、ドクターコースに進まず社会に出る諸君も企業で頑張って学位を取ってください、と、講座で開かれたお祝いの酒席で学生たちを激励していた。
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セラミックス焼結体は、結晶を非晶質ののりで固めたような構造の物質である。この非晶質相を粒界相という。この粒界相にはガラス質のものもあり、焼結の機構を調べるためにもガラスからの結晶成長研究は研究テーマとして意味があった。
おまけに研究として取り組みやすかった。難しいところは皆研究をしないので同じパターンの研究論文ばかりだった。学位論文を読むと、誰でも学位をとれそうな気分になる論文ばかりだった。
すなわち、粉末X線で結晶を同定し、電子顕微鏡でその結晶を観察して、論文が一報出来上がる。気の利いた人は実際に結晶を作成して速度論の論文を継続研究として提出しているが、レベルの低い研究者は、例えばNaをCaに代えただけで同じ実験をやり、論文を書いていた。
だから１ケ月に１報論文を書けるような研究で７年かけて学位をとっている研究者もいた。当方は修士二年間に、ホスホリルトリアミドの重合研究やホスフォリルトリアミドのホルマリン付加体合成、ホスフォリルトリアミドを用いたPVAの難燃化研究、ホスフォリルトリアミドのプロトン導電体としての可能性、各種ジアミノホスファゼンのNMRによる構造同定、ホスフォリルトリアミドとジアミノホスファゼンの共重合研究と一人で６報書いている。
修士二年間で、さらにたった一人で6報書いた学生は初めてではないか、と褒められたが、奨学金をもらい、授業料も無料だったので当たり前でしょうと応えている。
今なら、「先生のご指導の賜物です」というぐらいの言葉は自然と出てくる。若い時は謙遜という言葉をしらない傲慢さで自信に満ちていた。このようなときには自信が力になり猪突猛進でいくらでも成果が出るのだ。
ただ本音は論文のパターンが皆バラバラなので論文をまとめる作業が大変で必死だった。特にPVAの難燃化研究は、高分子の難燃化研究と言うテーマがニッチな分野であり、アメリカの工業雑誌に実務的な内容の論文が出ている状態だったので論文のひな型を探すのに困った。
研究論文と言うものは先駆者の論文をお手本にして書くものだと思っていたから、自分がその分野の先駆者になったときに論文をまとめる作業が大変であることを知った。そして、研究者にはなるまい、と思った。技術者の先駆者は研究者の先駆者よりも楽である。社会に新しい価値を創造し、そして役立つ「モノ」を造れば良いだけだ。
能力の限界を感じる前に技術者を目指すのは、精神衛生上健全である。研究者で成功するためには大変高い能力と運が要求されるが、技術者は誠実真摯に努力すれば、創造された新しい価値に自然と周囲の英知が集まり開発に成功できる。健全な組織で開発に成功すれば必ず成功の喜びを味わうことができる。
退職最後の仕事は回収PETボトルを複写機部品に応用する仕事だった。中国ローカル企業で立ち上げたのだが、この仕事を引き継いだ担当者が社長賞を受賞した時にその記念品のPETボトルを送ってきた。この出来事は大変うれしかった。ちなみにPETのガラス転移点は2Ｔｃmax＝Tm+Tgの関係があることが知られている、と1週間ほど前に書いている。
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ガラス転移は相変化ではない。状態の変化である。これは無機材料でも高分子材料でも同じだ。ちなみにガラスの定義は、非晶質体でガラス転移点をもつ物質である。
無機ガラスは、溶融状態から冷却すると、まずガラス転移があって固体のようになる。よく無機ガラスは実は液体だ、と言われるが、これはガラス転移では流動性が極めて遅くなった状態だからだ。
氷は、液体か固体か、と聞かれ、真顔で固体と答えると、いや冷たいだ、という怪しいことを言っているのではなく、ガラス転移が相変化ではないという説明をしている。
昔、品質の悪い並ガラスは雨風によりNaが抜けてゆき、結晶成長が始まり、白っぽく（失透）なった。いまはそのようなガラスは見当たらないが、戦後すぐに建てられた小学校や中学校の窓ガラスは失透していたのでよい教材だった。
子供の科学という雑誌があって、そこにもこの窓ガラスの問題は毎年何処かで取り上げられていた。５年ほどこの雑誌を継続して読んでいたので、このガラスの失透現象、ガラスから結晶化が進行する話は、小学生のころから知っていた。
大学院時代に無機の講座で研究をしたが、その講座で何人かがガラスからの結晶化を研究していたのでびっくりした。セラミックス協会の雑誌を見てもそのようなガラスからの結晶化現象をテーマとして扱った研究が２０％程度掲載されていた。
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