昨日高分子同友会勉強会で久しぶりにアカデミアの典型的な研究報告を拝聴させて頂きました。有機物で電池の正極を合成する、というＰ社との長期にわたる産学連携で行われた京都大学吉田先生の研究報告です。
研究のコンセプトから始まり、コンセプトに基づく分子設計を行って分子構造と物性との関係のシミュレーション、そして実験でその結果を確認し、コンセプトの正しさを証明する、という内容でした。
科学とは真理を追究することと昔から言われています。そして研究とは何か新しいことを見つける活動だ、と４０年前教えられました。昨日の講演はまさにこの両者を兼ね添えた典型的な科学的研究成果でした。
自然現象は複雑怪奇です。そのため優れた科学的研究はそれだけでは完結せず、真理を明らかにするとともに常にまた新しい課題を生み出します。研究者がそれに気がつく、あるいは気がついていなくてもそれが存在すれば優れた科学的研究成果だと思います。そのため後者の場合には時として科学的研究がその時代に評価されず、後世になってその研究で提示された課題に気づいた研究者により再評価が行われたりします。吉田先生の研究報告にも新しい課題の提示がありました。
産学連携が叫ばれ、アカデミアでは、その純粋性を維持するのが難しくなってきています。しかし昨日の講演に接しますと、アカデミアが健全に活動できる産学連携とは研究者の力量であると気づかされます。すなわち吉田先生のみならずＰ社の研究者も優れていなければこの研究の継続は難しかったと思います。すぐに実用化できない成果でも我慢してアカデミアを応援できる力量がＰ社の研究者にあったからこそ、長期間継続することができたと思います。両者に高い力量があり、研究の成果を共有し信頼できなければ、科学的研究が完成するまで我慢できません。提示された新しい課題に関連した特許が出ていないことを祈るのみです。この新しい課題にご興味のある方は弊社へお問い合わせください。
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担当者の説明によりますと、ゼラチン層におけるシリカゾルとラテックスの理想的な分散状態は、それぞれがゼラチンの中でまったく凝集していない状態とのことです。ところが、ゼラチン薄膜の塗布液を製造する時に、塗布液の成分をどのような順番で添加しても、あるいは混合プロセスを工夫してもシリカゾルが凝集するのだそうです。そして、この凝集体ができる理由は科学的に説明でき、技術的にはコアシェルラテックスの技術以外では解決できない問題とのことです。
担当者にゼラチンの中でシリカゾルとラテックスが理想的に分散した場合の漫画を描かせてみました。ゼラチンは水溶性高分子なので水に溶けており描かれていません。ホワイトボード一面には、シリカゾルに相当する５ｍｍほどの点とラテックスに相当する２ｃｍほどの丸がランダムに多数描かれています。
筆者「この状態をプロセスで作りこむことはできませんか」
担当者「コロイド化学の教科書に書かれているように、混合した時にシリカゾルが凝集します。」
筆者「シリカゾルとラテックスを混合しないで、この状態を作れませんか。」
担当者「コア・シェルラテックスが、その状態を達成しています。」
筆者「コア・シェルラテックスは、超微粒子の周りをラテックスが覆っていますが、この図はそうではありません。この図の状態を「あるべき姿」として、混合プロセスを使わないで作る方法はないですか。」
担当者「無理です。」
筆者「ラテックスはどのように重合しますか。」
担当者「界面活性剤でミセルを作り、その中でラテックスを合成します。」
筆者「ホワイトボードの半分を消して、その様子を描いてみてください。」
担当者「こうなります。」
＜明日へ続く＞
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古河電気工業が高純度無酸素銅（ＰＣＯＣＣ）の生産を中止するとの報道が今朝の産経新聞に載っていました。ＰＣＯＣＣとは、オーディオ用に普及してきた高純度の銅線であるが、携帯用音楽プレーヤーの普及で据え置き型の高級オーディオの市場が１／１０になったため、売り上げが激減したとのこと。
ＰＣＯＣＣと音質との関係を議論するのは難しい。自宅のアンプからスピーカーへの配線はＰＣＯＣＣの銅線であるが、実際にＰＣＯＣＣと一般の銅線で音が変化したことは確かである。２０年前家を新築したときに、スピーカー配線を壁に埋め込むために、銅線を３種用意し聞き比べ、当時最も高級な銅線を導入しました。
７年前この話をしたらオーディオマニアの同僚から、スピーカーの配線よりもアンプの性能が音への影響が大きい、と教えられたので、価格は安いが高級オーディオ並の音質という評判のローテルのアンプを購入した。このアンプは、価格が安いだけに外観は悪い。しかし、確かに音質は高級オーディオ並にボーカルも人間の声そのものである。またギターやバイオリン、ピアノも生音に近い。ローテルのアンプよりも高いアンプを使用していたが、オーディオのアンプは価格では決められない世界のようです。ちなみにローテル製品は日本のメーカーですが秋葉原でなければ入手できない製品です。ヨーロッパでは普及品として売られているようですが日本では売れないために逆輸入の形で細々と販売されています。
このアンプを導入してから銅線の比較をしてみたが、あまり音の変化を感じなかった。何が影響しているのか不明だが、ＰＣＯＣＣについてはアンプの性能を上げれば目立たなくなる、との結論に至りました。この結論が科学的に正しいかどうか不明ですが、ＰＣＯＣＣの影響が小さくなる状況があることは確かなようです。当方の耳の性能も２０年経っていますから劣化しています。普遍的な事実とするのは無理でもＰＣＯＣＣのブームの時のような効果を感じることができなかったことは事実です。
オーディオのような感性の影響を受ける商品の開発は難しいと思います。バブルがはじけ、原音に忠実な、あるいは録音された音を忠実に再現された状態で楽しむ、という行為に価値を感じる人々が少なくなったのは今日のニュースから理解できました。
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コア・シェルラテックスの技術は先端技術であり、ライバル会社は基本特許も含め１０数件まとめて出願してきました。当時公開された特許以外にも組み合わせ特許がその後公開される、ということも予想されていました。
すぐに担当者を集めヒアリングを行いましたが、出てくるアイデアは、ライバル会社と同じコア・シェルラテックスに関する技術ばかりで、自社と他社の製品との組み合わせ出願を行い、ライバル会社とクロスライセンスに持ち込むという、お決まりの戦略しか聞かれませんでした。ただ、銀塩写真フィルムという複雑な商品ゆえに、その戦略はライバルの特許網に穴があった場合にはきわめて有効な手法です。しかし、ライバル会社の特許網の穴を期待する技術開発は運を天に任せるようなものです。このような場合には、ライバル会社以上のイノベーションを起こす独自の技術開発を目指すべきです。
担当者にコア・シェルラテックスを凌ぐ新技術の開発を提案しましたら、不可能との回答でした。シリカゾルとラテックスを併用してバランスをとる技術において、シリカゾルの凝集を防ぐには、シリカゾルの周りをラテックスで覆うのが一番理にかなっている、と言うのです。
＜明日へ続く＞
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１０年ほど前に、１００枚近くあったレコードをすべてＣＤにした。最近そのＣＤの音がおかしい。心配になって、フィルムのネガをスキャンしたファイルを見てみた。画像を読み取ることができないＣＤ－ＲＯＭがあった。また、ＪＰＥＧ規格ができる前にリコーのデジタルカメラで撮影した画像をＨＤに移動し、開こうとしたらファイルを開けることができない。ソフトウェアーがダメなのか、データがダメなのか不明であるが、開けることのできないファイルがＨＤに残った。
フィルムのネガはスキャン後も捨てないでとっておいたので見ることができます。しかし、デジタルデータでは、媒体の劣化やフォーマットの変化で読み取れなくなる。改めてアナログデータ保存の優秀さに感心しました。
デジタルからアナログに変わり、ＳＮ比が良くなったことに感心しましたが、同じ音源をＣＤとレコードで聞き比べて見るとレコードの方が、音の厚みがある。高級なオーディオ装置では、ＣＤとレコードの音の違いが明確になります。レコードはノイズも多いですが、音の広がりや何とも言えない肉厚（？）感があります。
最近ＤＶＤでレコードの音をサンプリングして保存する作業を始めました。明らかにＣＤよりも音が良いです。レコードに近い音の肉厚感があり、フィービースノーのブルースなどレコードと同じくらい艶っぽく聞こえます。これがＣＤになるとあっさりとした音になります。おそらく人間の耳がデジタルサンプリングの差を聞き分けているのでしょう。
ＣＤプレーヤーは、２０ビットオーバーサンプリングで一般のＣＤプレーヤーよりも音質が良いですが、ＤＶＤはさらに良くなります。レコード盤はもっと良い。
画像について昔の写真と最近のプリントと比較すると、音と同じように、昔の写真は色が濃厚な感じがします。デジタルプリントになっていた銀塩プリントでも発色のイメージはアナログ的です。ＩＪで打ち出したプリントは、くっきりあっさりとした画像。
デジタルカメラになってその画像を見慣れてきましたが、改めて昔の銀塩プリントを見ると、何とも言えない味がある。音も画像もこってり感のあるアナログへの回帰が起きるような気がしています。
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１９９１年にライバル会社から、シリカゾル一粒の粒子の周りをラテックスで包んだ複合構造の微粒子技術に関する特許が公開されました。その微粒子技術を用いた銀塩写真フィルムは３０秒という短い時間で現像処理できます。
従来は、シリカゾルという硬い超微粒子とラテックスとをゼラチン水溶液に添加し、それをフィルムに塗布して感光層を作っていました。ライバル会社の技術は、シリカゾルという硬い超微粒子をコア（核）としてその周囲をラテックスで包む（殻、シェル）という複合粒子の形態でゼラチン水溶液に添加していました。
そのゼラチン水溶液で薄層を形成しますと、柔らかいゴムで包まれた硬い粒子の複合構造による効果で、ゼラチンに硬さとしなやかさを持たせることができました。その結果、現像処理時間を短くしても、擦り傷がつきにくく乾燥時のひび割れも起きにくくなりました。
ライバル会社の用いた複合粒子は、ラテックスがシェル（殻）のように粒子を覆っているのでコア・シェルラテックスと呼ばれていました。この製造技術は、当時のラテックス合成技術の中でも難易度が高く、合成例が学会で活発に議論されていた先端技術です。また有機無機ハイブリッド材料として業界紙でも多数取り上げられていました。
コア・シェルラテックスを分散したゼラチンは、それまでのシリカゾルとラテックスを分散したゼラチンに比較し脆さを大幅に改善できましたが、その効果が発揮されるメカニズムは、超微粒子の周りをゴムのラテックスが覆っているので、シリカゾルの凝集体ができないためである、と言われております。すなわちシリカゾルとラテックスを別々にゼラチンへ分散した時に、シリカゾルの一部で凝集が起き、そこが起点となってひび割れが起きるため、従来の技術では脆さを改善する技術に限界がありました。それをライバル会社は複合構造の微粒子でイノベーションを起こしたのです。
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以前説明しました問題解決法は、部下のコーチングに応用しますと、逆向きの推論から得られる適切な質問で部下の能力を引き出すことができます。イノベーションを起こすという意志を持って設定した「あるべき姿」の提示は仕事のゴールを明確にし、「あるべき姿」から逆向きの推論で行う適切な質問は、部下の発想力を刺激します。勘と経験から生まれたアイデアでゴールに到達できると確信した部下は、責任感と集中力でゴールを目指します。
以下の事例は１９９２年の実話で、２０００年に他の研究者から同一技術について学術雑誌へ世界初の研究として投稿がありました。２００４年度写真学会ゼラチン賞を受賞しております。
デジタルカメラの普及で写真フィルムを身近に見ることが少なくなりましたが、写真フィルムの画像を記録する部分には、光に反応して画像を形成する銀塩の結晶を分散したゼラチンが使用されており、銀塩写真フィルムとも言われています。この画像を記録する層（感光層）を保護するための保護層が表面に塗布されており、この層もゼラチンで作られています。すなわち銀塩写真フィルムは、０．１ｍｍ前後の厚みのプラスチックフィルムにゼラチンでできた薄膜が何層も積層された構造をしております。
また、ゼラチンはゼリーとして食用にも使用されていますが、柔らかくて脆い材料です。銀塩写真フィルムの技術で厄介なのは、ゼラチンは感光層に必須の材料でありますが、乾燥すると簡単にひび割れたり、現像処理過程で傷がつきやすいという問題を抱えていることです。銀塩写真フィルム開発の歴史は、画像形成技術以外にゼラチンの脆さとの戦いの歴史でもありました。
この柔らかくて脆いゼラチンを硬くするために、ゼラチンへシリカゾルという硬い超微粒子を分散する技術が開発されました。シリカゾルを分散したゼラチンは硬くなりましたが、さらに脆くなりました。そこで脆さを改善するためにラテックスと呼ばれる柔らかいゴムの超微粒子をシリカゾルと一緒にゼラチンに分散する技術が新たに開発されました。
このようにしてゼラチンの柔らかさと脆さを改善するための技術開発が続けられ、シリカゾルとラテックスの組み合わせで製品の品質を維持する技術が１９９０年頃まで使用されてきました。
しかし銀塩写真フィルムの現像処理時間が短くなるにつれ、銀塩写真フィルムを搬送するスピードが速くなり、それまでの技術では擦り傷が目立つようになりました。また、乾燥速度も速くなりひび割れしやすくなりました。すなわち、単純にシリカゾルとラテックスを組み合わせてゼラチンに分散するという技術では、現像処理の時間を１分以下にすることができません。
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研究開発は、どこの企業でもその成功率を管理されていると思います。２０年程前ステージゲート法が注目され、各企業に導入が進みました。この呼称は様々かもしれませんが、企画から商品になるまで関門を幾つか作り、研究開発を管理する手法は、商品化段階に近づくにつれ、マンパワーなどの経営資源が多く投入されるので失敗のリスクを少なくするために重要です。
ステージゲート法では、各ゲートにおける課題の検討が重要であることは言うまでもないが、企画から実際の研究開発開始に移るゲートの成功確率をどの程度においているかという点についても重要である。理想的には、市場が存在する限り、あるいはニーズがあって事業が成立する限り、企画段階から研究開発段階へ移行するときには、成功率１００％とすべきである。すなわち研究開発をスタートしたテーマは、開発完了段階で事業として成立する可能性が無くならない限り、打ち切るべきではないと思います。
この考え方には反論のある方も多いかと思います。別の表現を行えば、研究開発を１００％成功させるために、企画段階で何をしなければいけないかよく考えるべきだ、ということです。企業で研究開発を担当していましたときに、企画をどのように通すかに精力を使われる方が多く、いつも疑問に思っていました。筆者の場合には管理職の立場で、仮に企画が通過しそうになっても議論の場で自分から取り下げたこともありました。逆に研究開発段階に移り、事業性がある限りは、筆者自ら現場に出て必ず研究開発を成功させる意気込みで仕事を進めました。
大企業では、一つや二つ製品化段階で中断しても倒産するリスクはありませんが、中小企業では一つの研究開発の失敗は倒産につながる場合も出てきます。本来大企業でも研究開発企画の評価には、中小企業同様の厳しい評価が必要と思っています。研究開発の成功率を上げるために、企画段階で何をしなければいけないかご相談ください。
カテゴリー : 一般
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逆向きの推論は、結論から推論を展開する方法ですが、この考え方を研究開発に応用しますと、開発中の技術を市場でテストしながらアイデアを練る、という少し乱暴とも思える開発スタイルも考えられます。すなわち市場という結論に相当する場に未完成の技術を投入し、そこから研究室で開発すべき課題を推論する、という方法です。
最先端の事例を紹介すれば、ロボットの人間らしさを研究している大阪大学石黒浩教授は演出家平田オリザ氏とコラボレーションし、１台のロボットを役者として演劇に参加させ、観客の反応を探る取り組みをしています。近い将来アンドロイドが人間の生活の中に入ってくるのは予想されます。そのような未来に備え、前向きの推論を積み重ね人間の生活へ指向するのではなく、研究の初期から、ロボットを人間社会に投入し、試行錯誤を繰り返し作り上げてゆく取り組みです。
人間社会におけるロボットの動作に関し仮説を設定し、前向きの推論を展開して人間社会におけるロボットのあり方について研究してゆくのではなく、いきなりロボットと人間が共存する場で研究をスタートするのは大胆でありますが成果を得るスピードは速くなります。なぜならば、アンドロイドのゴールが人間社会なので、人間社会のモデルである演劇の舞台から得られるデータは、ゴールに直結したデータとなります。
テクノロジーだけで人間の繊細さを表現できない段階において、このような取り組みを行うのは、研究者と演出家にとりましてリスクが大きいですが、人間の表情や動作などで表現される繊細さをロボットで再現するために要求される動作の制御に必要な精度のレベルがわかった、と石黒教授は話されています。
このようなデータは実験室で前向きの推論を積み重ねる研究でも得られるでしょうが、１回の上演で成果が得られるスピードに追い付けません。この例のように不確実性の時代には、リスクよりも解決策の得られるスピードを重視した、ゴールに直結したアクション戦術が今後増えてゆくかもしれません。
＜明日へ続く＞
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ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン系ポリマーは難燃性が低く、ＬＯＩが１８．５前後である。ポリスチレン（ＰＳ）もこのカテゴリーに入れる場合も多い。難燃性の観点から、ＰＳをポリオレフィンに分類するのは妥当と思います。
すなわち、ポリオレフィン系ポリマーが燃焼するとポリマーの骨格を構成している主鎖が熱分解し、低分子量化するだけでなく、ラジカルと呼ばれる反応性の高い状態の物質を生成するため、急激に熱分解が進行することになる。そこへ空気が入れば急激な酸化反応、すなわち燃焼となります。
ポリオレフィン系のポリマーについて自己消火性の難燃性を付与する技術は難燃剤を添加する方法以外に存在しないようだ。「ようだ」としたのは、実験をしたことはないが、ＬＯＩが低い他の材料で難燃剤を用いずに溶融型でＵＬ－９４Ｖ２を達成し、商品化したことがあるからです。同様の方法で自己消火性レベルの材料ならば設計できる可能性が高いと思っています。
難燃性のポリオレフィンのコンパウンドには難燃剤が少なくとも５％以上含まれています。難燃性のポリオレフィンという商品には１００％単一ポリマーで構成されているコンパウンドが存在しないことを示しています。耐光性や滑り性その他何か機能性を付与された場合には、ポリマーの成分は９０％以下になります。
ゆえに力学物性の良好な難燃性ポリオレフィンを設計する場合には、難燃剤の使用量を低減できるポリマーアロイで材料設計した方がマトリックスを構成するポリマー成分が多くなるので射出成形時の外観などの他の品質の安定化のためにもよいと思っています。
カテゴリー : 高分子
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