カオス混合装置で混錬してPPSと６ナイロンを相溶させたコンパウンドは、吐出後急冷して非晶質状態で成形プロセスに供給する。急冷しなければ、PPSが結晶化して６ナイロン相がPPSの海の中に島として析出する。面白いのはPPSの比率が５０％未満でも相溶する。ただし急冷しなければ今度は６ナイロン相の海にPPSが島として析出してくる。
フローリーハギンズ理論によればχが０の時に相溶という現象がおきるのだが、PPSと６ナイロンの組み合わせでは正の値なので相分離する。だから急冷しないときに相分離するのは科学の視点から当たり前の現象である。しかし急冷して６ナイロンが相溶し製造されたコンパウンドは非科学的産物である。急冷という非平衡プロセスのなせる業なのだが、このアイデアは４０年以上前に登場したアモルファス金属の製造方法をヒントにしている。
形状記憶合金が登場したときには、話題になったのは使用方法である。最初に大量に実用化されたのはブラジャーの金具だ。洗濯をすると形を整える金具が変形したので問題になっていたのだが、形状記憶合金を使用すると変形しても装着時に体温で形状が元にもどるので、この問題を解決できた。
しかし、PPSと６ナイロンを相溶した非晶質体にはこのような特徴はない。形状を記憶していないがその状態はうまく記憶している。この非晶質コンパウンドを用いて押出成形を行い急冷して無端ベルトを製造すると相溶状態が保たれている。これには驚いた。
押出成形では単軸押出機を用いるので混練能力は低い。ゆえにコンパウンドが溶融状態になるまでに押出機内で相分離するのではないかと心配だった。しかし、この系はスピノーダル分解速度が遅いのかもしれない。ちなみに高分子の相分離はすべてスピノーダル分解で進むといわれている。これも高分子が紐であるからだ。
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ＰＰＳの靭性を改良するために６ナイロンをカオス混合で相溶させた。驚くべきことに６ナイロンが７％ほど相溶したＰＰＳフィルムのＭＩＴ値は一気に１００００以上になった。３００００に達した評価結果もある。困ったことに一日試験していても切れないのだ。このくらい靭性が高くなると強度にその効果が表れ、単なる非晶質PPSよりも１０％以上引張強度が改善された。
この６ナイロンが相溶したＰＰＳフィルムは振ってみても金属音がしない。非晶質フィルム独特の鈍い音がする。ＰＰＳだけを非晶質化した場合よりも結晶の析出が少ないからだ。ほとんど結晶化していない、といってもよいほどだ。
高分子の相溶という現象は非晶質相だけで観察される現象である。すなわちＰＰＳ単体で成形するよりも６ナイロンを相溶させたＰＰＳを成形したほうが非晶質相が多くなり、成形されたフィルムの靭性が高くなるのだ。ほとんど結晶ができていないレベルなので弾性率も低くなるが、靭性が改善された効果で、引張強度はＰＰＳ単体の時よりも上がる。ただし結晶化していないので弾性率が低く一般のＰＰＳフィルムより強度は低い。
この実験結果に接すると引張強度が弾性率と靭性の関数であるということを体感できる。面白いのは、このフィルムのしなやかさで、ＰＰＳがとても教科書に書かれているような剛直な高分子に思えない。むしろその一次構造は柔らかいのでは、と疑いたくなる。
退職直前に高分子学会賞技術賞にこの技術が推薦されたが、サンプルを見せても審査員に信じてもらえなかった。フローリーハギンズの理論で説明できない現象ゆえに理解されなかったのだ。推薦してくださった大学の先生に申しわけないと思った。また高分子の科学とは未だにその程度なのだ。この技術をアカデミアの先生方が理解できるためには高分子物理の研究にもっと力を入れなければいけない。
ところで高分子学会賞を逃がしただけでなく、退職後もこの技術を発展させようとサポインはじめ経済産業省の補助金事業に応募したが、３回ほど応募しても採択されなかったので諦め、中国ローカル企業を指導しつつ技術開発を進めた。その結果、カオス混合技術について普遍的と思われる長所がいくつか明らかになってきた。
高分子材料分野は科学で説明できない技術が生まれるという事例だが、中国で容易に受け入れられ流行しつつある。カオス混合技術が日本で関心を持ってもらえないというのは残念なことだ。
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iPHONEでRAW撮影が可能と聞いた。当方の所有している携帯電話は富士通製スマートフォンなので、RAW形式で写真撮影できない。しかし、かつての携帯電話と比較して４年前のスマートフォンでもきれいな写真が得られる、と思っていた。このレベルのJPEG画質でRAW形式のファイル保存ができるならば、もうRAW形式のファイル保存ができないデジカメは不要である。
RAW形式とは一眼レフやレンズ交換可能なミラーレス一眼のデジカメで採用されているファイル形式で撮影情報をすべて記録する形式である。８ビットで圧縮されたJPEGファイルよりも容量は大きくなるが情報量は多い。
画像の情報量が多いRAW形式だと仮にJPEG形式の画質で白飛びや黒つぶれ,ノイズがのったとしても現像処理で改善することが可能となる。ただし専用の画像処理ソフトが必要になるが、もうコンパクトデジカメが不要な時代になった。これでセンサーが大きくなれば一眼レフやミラーレスも不要になる可能性がある。
ただし携帯電話では小型化が必要なので大型画像センサーが搭載されることはないが、大型画像センサーのメリットが問題になる。すなわちそのメリットがユーザーに必要なければ一眼レフやミラーレスカメラも不要になる可能性がある。最近のカメラ雑誌にはこのあたりの議論が毎号何処かに載っている。扱っているテーマが異なっても一言一眼レフの長所として画像センサーの大きさをコメントしている程度だが、携帯電話だけで写真を見るならばもはや一眼レフも不要な時代になった。
少なくともA5以上に引き伸ばさなければ一眼レフのありがたみ、すなわち大きな画像センサーの長所が分からなくなっている。ちなみにA4サイズでは６４０万画素以上であれば画素数の差が分からないが、画像センサーの大きさの違いは画像に表れている。ただしそれは表現の違いといえるような差であり、もはや携帯電話は一眼レフの地位も脅かし始めている。デジタル化の波は凄い！まだまだ進歩の波で荒れ狂っている。
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PPSは、ベンゼン環とイオウ原子とが交互にひも状につながった高分子である。そのフィルムは金属音がする。これは結晶相が多く弾性率が高いためだが、その結果靭性が低くなり少し傷がついただけでびりっと簡単に破れる。
高い弾性率のおかげで引っ張り強度はＰＥＴなどに比較して高いのだが、靭性は低い。このような脆いフィルムは、引張強度が高くても動的部品に使いにくい。
例えば、カラー複写機に使用されている中間転写ベルトは、高速で動く部品のため、一般に販売されているようなＰＰＳフィルムでは、引張強度が高くても、すぐに切れてしまう。しかし、このフィルムの結晶化度を下げて非晶質相を多くなるように成形すると引張強度は下がるが靭性が改善され切れなくなる。
フィルムの靭性の尺度としてＭＩＴ値がある。これは同じところを何度も繰り返して折り曲げ、切れるまで何回折り曲げることができるのかを評価した値である。一般に販売されているＰＰＳフィルムはこの値が１０００未満と小さい。
特殊な成型方法でフィルム化すると非晶質相が増えてＭＩＴ値が３０００前後まで改善される。ただし先に述べたように脆さは改善されるが非晶質化により弾性率が大きく低下し引張強度は３０％以上下がる。
引張強度が低下してもMIT値がこのくらい改善されると印刷速度の遅い低価格のカラーレーザープリンターに使用できるようになる。すなわち動的部品では、引張強度よりも脆さ、靭性値が重要になってくる。さらに高速のカラーレーザープリンターに使用できるように、このＰＰＳを改良するためにはどうしたらよいのか。これは明日説明する。
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高分子の実務では、プロセシングに対する考え方が重要になってくる。ここでプロセシングの知識としなかったのは、ノウハウや体で覚えている具体化できない暗黙知の扱い方も含めたいからだ。
これだけ科学が進んだ時代でも「カン」という、言葉で表現しにくい暗黙知、技術者の心眼以外では見ることのできない世界が高分子材料技術には存在する。当方がこの年になっても、光散乱熱伝導樹脂などという科学的には設計が難しい材料を実現できたりするのは、この心眼のおかげである。
また、単なるスリットを通すだけでカオス混合を実現できるプロセシングを考案できたのもこの心眼のおかげである。ただしこの心眼はヤマカンや第六感ではない。言葉では表現できないが心の中で思い描くことができる知識の体系である。
高分子をひもの塊で表現し、高次構造として非晶質相ができ、それがガラスと自由体積部分に分かれる様子は心眼だけで描くことのできるイメージである。高次構造を設計するときに当方はいつもこのイメージを用いる。カオス混合を考案したときも剛直と言われていたＰＰＳの分子と６ナイロンを並べたイメージが描かれそれが狭いスリットを通過したときに働く機能が頭に描かれた。この描かれたイメージをすぐに実行してカオス混合装置を発明した。
カオス混合装置から出てきたＰＰＳと６ナイロンの相溶し透明となった様子をみながら、ＰＰＳは柔軟な分子ではなかろうか、という疑問を持った。芳香環とイオウ原子の結合は芳香環と酸素原子との結合のように柔軟で、その結果６ナイロンを非晶質相で相溶できたのでは、などと頭の中で思い描いたりした。
このような心眼による自由な発想は、たとえそれが非科学的であっても高分子材料を考えるときに大切である。それは高分子材料が成形体になるときに多くの場合非平衡状態だからである。逆に学会の研究発表や教科書に書かれた話は平衡状態を仮定している内容が多い。
統計熱力学が進歩したといっても非平衡状態を科学で論じることが難しいため未だに怪しげな材料設計手法が大切になってくる。怪しくても新しい材料を設計でき実用化できればそれは立派な技術である。技術が出来上がってから科学的にそれを考察し公知の科学理論でその技術を表現し、その結果を知識として共有化する仕事のやり方が高分子材料開発では必要になってくる。
この欄でゾルをミセルに用いたラテックス重合技術について数日にわたり書いたが、この技術で科学的に明らかにできたのは、シリカゾルの周りに高分子活性剤が一分子巻き付いている様子だけだった。ラテックス重合時やゼラチンを投入したときの変化などうまく解明できていない。科学で不明点の多い技術だがロバストは高かった。
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高分子材料の力学物性を改良するには、高分子の高次構造に関する知識が重要になってくる。しかし、当方が大学で学んだ高分子の知識は重合反応が中心で、すなわち一次構造の知識が重視され、高次構造については相分離した海島構造を学んだ程度だった。
一次構造から知識を階層化させて高分子を体系として学ぶために一次構造の知識は大切である。ただし、それは一次構造で高次構造をすべて制御できる、という前提が必要だ。ところが高分子加工では、非平衡状態で成形体を製造する場合が大半であり、一次構造で高次構造を制御し材料設計するといった手順で多くの場合に開発できない。
実務では手元にある高分子の高次構造を解析し、この高次構造と高分子成形体の物性との相関を考察し因子を探る、という作業が中心で、この高次構造を変化させる可能性のある因子の一つとして一次構造を考える、という手順である。
１９７０年代にはすでに用途が決まると高分子のおおよその種類が決まる、すなわち一次構造と用途の概略の関係が分かってきており、高分子材料メーカー（高分子合成メーカー）と高分子加工メーカーとが別々に事業を展開していた。就職したゴム会社では、合成部門が１９７０年ごろに社内に存在し合成ゴムの開発をやっていたようだが、１９７０年末にはその合成部門が独立して別会社になっていた。
余談だが、このゴム会社の研究所にはＤＮＡとして基礎科学から事業を起業するという思想が就職したときにも残っており、研究所の業務の進め方は大学同様のスタイルだった。また、高純度ＳｉＣの新合成法を当方が開発したときには、このＤＮＡのおかげですぐに２億４千万円の先行投資が決まり、当方の高純度ＳｉＣの事業を将来子会社として独立させるシナリオが大歓迎された。
もしこのシナリオどおり進んでいたなら今頃当方は子会社の社長としてパワートランジスタの開発をやっていたかもしれない。当時の鉛筆書きのプレ資料を時々眺めては若い時を思い出し気持ちを奮い立たせている。
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以下は現代ビジネス１月２８日号記事からの抜粋である。
「東芝が経営層から一般社員までを対象に実施したアンケート結果が社内で大きな話題になっているという。
「昨年度に比べて会社の組織風土は改善してきたか」という問いに対して、そう思うと回答した人の割合はマネジメント層で67％だったのに対し、管理職層で51％、非管理職の役職者で38％、一般社員で30％にとどまったというのだ。
東芝は2015年に巨額の会計不正が発覚したが、経営トップが発してきた「チャレンジ」という言葉を受けて、様々な部門で利益のかさ上げが行われていた。その「組織風土」が現場に近いほど、今になっても「変わっていない」と捉えられている、ということだ。社内改革の旗を振って来た経営層と、現場との認識ギャップがあまりにも大きい事に、経営幹部の間では衝撃が走っているという。
東芝がこのタイミングでアンケートを実施したのは、「組織風土は大きく変わった」という事を対外的にアピールするためだったとみられる。会計不正によって東芝は、東京証券取引所から「特設注意（特注）市場銘柄」に指定されてきたが、1年たった2016年9月に「内部管理体制確認書」を東芝が提出、指定解除を求めていた。
ガバナンスの見直しなど「内部管理体制」を改善し、社内のムードは一変したというのが東芝の立場だった。一般社員も含め、過半の社員が「改善した」と答えたならば、それを証明する傍証になるはずだった、というわけだ。」（現代ビジネス１月２８日号から転載）
企業の経営は難しい。弊社は起業し６年が経過して現在従業員は３人である。このような小さな会社でも起業時の電子出版の失敗で抱えた赤字を解消しつつ浮上するのは大変であり、ようやく光明が見えだしたところである。東芝ほどの大企業になれば、危機に陥ったときに一層その困難度は増加する。教科書通りの対策を行ってもその効果が現れなかった、それだけでなく経営陣は自画自賛をしようとしたらさらに悲劇的な結果だった、と先の記事は述べているのだ。
ところで東芝の一番の問題は現在の経営陣も含めた不誠実さであって、それを従業員も理解し経営陣の刷新を願っている(注)。さらに会社が現在の状況になっていても管理職の５１％が風土の改善効果があったと答えている情けなさ。非管理職の役職者が一般社員と同じような回答をしているにもかかわらず、管理職は経営層の顔を伺い黒を白と言おうとしている様子が垣間見えるどうしようもないアンケート結果だ。
思い出されるのはゴム会社入社３年目の出来事。ゴム会社では年に１回、部下の書いた一年の振り返りと今後についてのアンケートを基に上司と部下の面接が行われていた。その面接で上司から、当方以外の全員がこの課を出たいと書いているが扇動者は誰かとの質問があった。小生は留学をまじかに控えていたので留学の夢を今後の欄に書いていた。「来月から留学でなかったら私も同様の意見を書いていたと思います。」と正直に上司に答えた。上司は上位職者に評判は良かったが、全員が異動希望を出したとしても不自然ではないような管理職だった。このようなはっきりと意見の言える風土がゴム会社の長所だった。
（注）ドラッカーは経営者の資質として誠実で真摯であれ、と述べている。そうでなければ、何をやってもうまくいかないという。また、自己の強みを問うことの重要性を繰り返しのべている。東芝の強みは何か？強みのある事業以外はとりあえず売却して整理すべきだろう。ゴム会社で高純度ＳｉＣの事業が立ち上がり始めたのは、米国のタイヤ会社を買収し買収額以上の資金が必要になったことがわかり大変な時だった。リストラが進められ見通しのない事業テーマはどんどん整理されていた。その中で住友金属工業とのＪＶを社長が承認をくださったことに感謝している。
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ゾルをミセルに用いてラテックスを重合し有機－無機複合ラテックスができた。この有機－無機複合ラテックスとゼラチンを複合化したバインダーは、ゼラチンよりも高硬度であるにもかかわらず、靱性がゼラチン単体よりも改善されていた。
すなわち硬くなたったにも関わらず割れにくいゼラチンバインダーが開発されたのだ。特許の追試で得られたコアシェルラテックスでも靱性を改善できるが、このバインダーほど高い硬度にならない。
理由は、コアシェルラテックスではシリカの周りを柔らかいラテックスが覆っているためで、開発されたバインダーではシリカが直接ゼラチンを補強しさらに架橋点としても働いているので高い硬度となる。
無機フィラーで樹脂を補強するとき、超微粒子でうまく補強すると高硬度高靱性の材料になることはすでに知られていたが、まさにそのような材料ができていたのだ。この成果は写真学会から評価されゼラチン賞を受賞した。
靭性という物性は線形破壊力学でよく研究されたが、引っ張り強度がこの靭性と弾性率の関数になるとらえ方は未だに経験論の範囲である。しかし新たなゼラチンバインダーは改善された靭性の寄与で引っ張り強度も増加した。後日ＰＰＳ中間転写ベルトを事例にこの経験論について再度とりあげる。
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コアシェルラテックスの合成に失敗したコロイド溶液の中には、シリカゾルの分散状態に影響を与えずラテックスの重合だけがうまく進んだ有機－無機複合ラテックスと呼べるコロイド溶液が偶然できていた。
その合成条件の再現性は大変よくて、さらにスケールアップしたときの重合安定性も優れていた。ゾルをミセルに用いたラテックス重合というコンセプトでこのプロセスの各ステップを分析したところ、心眼で描いたとおりの微粒子に高分子活性剤が巻き付いた物質ができていた。
また、このような構造のミセルができていたので、有機－無機複合ラテックスにゼラチンを投入しても、あるいはゼラチン水溶液にこのラテックスを投入してもゼータ電位の乱れは起きなかった。その結果、コアシェルラテックスを用いなくても、シリカが全く凝集しないゼラチンバインダーを開発することができた。
数日にわたり同じようなことを書いているが、この有機-無機複合ラテックスの仕事は全く自分で実験を行わずコーチングだけで成功した事例の一つであり、思い出深い成功体験だからである。コーチングだけで技術開発がうまくいった経験をしたのは40歳を過ぎてからで、それまでは結局自分で実験を行わなければ成功できなかった。
コーチングという手法の難しさのためだが、研究開発部門では担当者の報告を聞くだけの管理者は不要だろう。日々コーチングスキルを磨き、担当者に成功体験をさせる管理者が理想である。もし実験スキルが不足している担当者の場合にはコーチングだけではだめで、自ら現場でやって見せるかコンサルタントの活用が時には必要になる。
退職前の５年間に担当した業務では、転職したばかりの担当者一名を直接指導しカオス混合技術を開発したが、コーチングが難しい場面では「やって見せる」指導が技術者育成に大切となる。
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粒子に界面活性剤を吸着させてミセルとする方法は、ゴム会社で実験した時にうまくゆかなかった。しかし、転職してコアシェルラテックスの合成条件を見ていたら、実験で失敗した条件の中には、それがうまくいっている反応もあるかもしれないという期待感が高まった。
ゴム会社で検討していたときに使用していた界面活性剤は、すべて低分子かあるいはオリゴマー程度で、高分子活性剤の検討を数種類しかしていなかった。
また、ちょうど良いタイミングで三重大学川口先生の高分子吸着に関するレオロジー研究を拝聴し考え直すことができた。過去の経験と学会の講演、そして目の前に積み上げられた失敗のレポートがうまく調和し、ゾルをミセルにする方法として、コロイド溶液に分散している微粒子それぞれに、高分子活性剤をうまく巻き付ければ良いというアイデアが浮かんだ。
自分で実験してうまく巻き付けられるかどうかは自信が無かったが、シリカゾルを用いたコアシェルラテックスの合成で失敗した実験群の中には、そのような物質ができている、と仮定すると失敗をうまく説明できる事例が多かった。
すなわち、コアシェルラテックスだけを目標に考えているとその姿は見えないが、ゾルをミセルに用いたラテックス重合というコンセプトで心眼を働かせると、粒子一個一個に高分子活性剤が巻き付いていく姿が見えてきた、ということだ。
コーチングでは心眼で見えている状態を担当者に思い浮かべてもらうために、いくつか質問を投げかけた。担当者の中には馬鹿にする人もいたが、真剣に考えてくれた担当者が一人いて、会議室から飛び出し、数分後には、シリカゾルの中でうまくラテックスを重合できたフラスコを持って飛び込んできた。それは、コアシェルラテックスの重合に失敗した実験の一つだった。
高分子材料の開発では、教科書どおりに眺めていては問題解決できない場合がある。それは科学という制約の中で考えているからで、この制約を取り除いて高分子を紐と考えたモデルで素直に現象を眺めてみると解決できる事例が技術者人生で多かった。
また、思いついたアイデアで仮に実験がうまくゆかなかったとしてもあきらめてはいけない。そのような場合には、頭の隅にでも寝かせておくことが大切である。ひらめいたアイデアをすぐに捨ててしまう習慣の人は、このアイデアを寝かせる方法を実行すると新たなアイデア創出法を体得できる。詳細は弊社へ問い合わせてください。
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