高分子の難燃化技術についてこれまでの経験を公開していますが、要点をまとめておきます。大別して溶融型と炭化型があります。前者は、燃焼時にドリップしやすい高分子に有効です。ただしＵＬ９４－Ｖ２レベルまでの難燃化が限度です。ＬＯＩは２１以下でも難燃レベルになる手法です。後者は炭化促進剤を添加し、ＬＯＩを２１以上に設計しますと高分子を難燃化できます。ＵＬ９４－Ｖ２以上も材料設計で狙えます。
溶融型では溶融物ができることで難燃化していますから、高い難燃化レベルの達成は至難の業となります。高い難燃化レベルを狙う場合には炭化型以外に方法が無く、溶融しないように材料設計するため、フッ素系高分子を１％前後併用したりします。溶融型ではＬＯＩとの相関は低いですが、炭化型では難燃化処方とＬＯＩとの相関は高く材料設計がしやすいです。炭化型ではＬＯＩを２１以上に材料設計し、ターゲットとする難燃化規格にに通過するよう難燃化処方を調整する、という手順になります。
具体的な難燃化処方は、酸化アンチモンとハロゲン系化合物の併用あるいはリン系化合物というのが一般的です。３０年ほど前から大きな技術の進歩はありません。同等レベルの難燃性を得るための難燃剤成分の添加量（体積分率）でみた時に、酸化アンチモン系が一般的に少ない量で達成できますが、ポリウレタンに限定すれば（実験データが無いので他の系は不明）リン酸エステルとホウ酸エステルの組み合わせは酸化アンチモン系難燃剤よりも低添加量にできます。ホウ素原子は環境問題から使用しにくくなりました。
高分子の難燃化技術開発で難しいところは、難燃剤成分の分散状態が難燃性だけでなく他の品質に影響を与える問題です。ゆえにリン酸エステル系や酸化アンチモン系システムを使用できない場面も出てきます。そのような場合には水酸化アルミニウムのような金属水酸化物を３０ｖoｌ％以上も添加しなければいけない場合も出てきます。新しい難燃化技術か期待されるところですが、１９７０年代に研究された成果を見る限り、酸化アンチモン系あるいはリン系難燃化システム以外に低添加量で高分子を難燃化できる技術は無いようです。
難燃剤を添加しなくても難燃性の高い耐熱性高分子を使用するというのもよい方法ですが、物性とコストを考慮すると使用できる領域は少ないです。フェノール樹脂はコストも低いので物性を改良し用途を広げる研究がもう少し活発に行われてもよいように思います。フェノール樹脂の面白いところは高次構造で難燃性が大きく変化するところです。他の樹脂とのポリマーアロイ化で難燃剤を使用せずに難燃化できるポテンシャルがあると思います。例えばＰＥＴではＵＬ９４－Ｖ２レベルをフェノール樹脂との併用で難燃剤を添加せず成功しています。高分子の難燃化を目標にポリマーブレンドをアカデミアで研究していただけたら、と思っています。
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「何をなすべきか」は貢献の重要性を指摘したドラッカーの言葉です。安倍政権では２％のインフレ目標を目指すという。これから２０年の間に何か大きなイノベーションが起きる周期にあたりますので、このインフレ目標はおそらくその引き金になる可能性があり、未来に期待を持てます。それではどのようなイノベーションが起きるのか？
社会に出た３５年前、Japan as No.1という本がベストセラーとなり、アルビントフラーの「第三の波」が追いかけるように登場しました。そして一気に日本はバブルの１０年となりました。第三の波では情報革命が作品の中核でしたが、この３５年の情報革命は大波でした。それでは第四の波は何か？
おそらくスマートグリッドを軸とするエネルギー革命だと思います。これまで石炭から置き換わった石油や原子力を中心としたエネルギー資源が太陽光や風力などの持続可能な自然資源に置き換わってゆくと思われます。すでにその実証実験から実用段階に移行した国もあり、日本において一気に加速するものと思います。
情報革命の延長線上でスマートグリッドをとらえるのか、新たなエネルギー革命の始まりとしてスマートグリッドをとらえるのか意見が分かれるかもしれませんが、日本でスマートグリッドが実現したならば、原子力発電は不要になるとも言われております。これはものすごいエネルギー革命です。しかも原子力を０にできるのはいつか？という議論もこれから活発になりますから、この話題が産業をけん引するものと思います。
スマートグリッドの普及は単なる電力供給だけでなく他の産業への影響も大きいです。この波の大きさを読み取り、事業へ展開することが求められていると思います。当社は来年度の企画にこの未来技術を中心にした商品を販売します。何かございましたら弊社のお問い合わせ窓口へ電子メールでお問い合わせください。
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押出成形は、押出機で金型へ樹脂を押し出し、フィルムやベルト状、スティック状などの単純な形態を連続で成形する技術です。
光学用フィルムでは、表面の欠陥だけでなくフィルム内部の欠陥も問題になります。半導体フィルムではフィルムの導電性の分布の均一性が問題になります。単純形状の成形ですが、射出成形とは異なる難しさがあります。特に押し出した後冷却や延伸以外になすすべもないので、表面欠陥の問題は解決が難しい問題になります。
例えば、表面に小さなボツができた時にその原因が成形技術にあるのかコンパウンドにあるのか決定することは難しいですが、ボツの分析を行うと発生原因を推定でき決定することができます。しかし、ボツの分析を行って、異物が見つかれば異物の発生原因を追究し対策を打つことができますが、ボツ周辺に何も見つからないことがある。
このような場合にコールドスラッジが疑われるのですが、コールドスラッジは分析を工夫すれば原因として見出すことができます。しかし、どのような分析を行っても原因がわからないボツというものが存在します。これまでの経験でこのようなボツは混練工程に対策を打つのが有効と考えています。
すなわち原料の樹脂の見直しや混練条件の見直しです。混練条件につきましては、活動報告でも書きましたようにこれまでの二軸混練機では限界があり新しい混練技術を使用しない限り解決できない場合もあります。
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材料の脆さとか割れやすさの程度を表す物性を靱性と言います。Ｋ１ｃというパラメーターですが、この靱性という値が良くわからない、という材料系の人が多い。測定方法は、Ｋ１ｃを直接計測すればよいのだが、実際にはＭＩＴとかアイゾット衝撃試験の方法で計測されている。用途あるいは材料の形態に合わせて脆さを知る方法を選択している、と言ってもよい状況です。
簡便に知りたいならば、硬度試験に用いるダイヤモンド圧子で圧痕をつけてみる方法もよい。材料の脆さの比較程度はできます。ただしこの方法は靱性の大きな材料では用いることができない。他の方法でも靱性が大きくなるとその測定値は怪しくなる。唯一Ｋ１ｃだけが靱性の小さなものから大きなものまで計測できるパラメータのように思っています。思っています、と書きましたのはＫ１ｃですら怪しいと言われる方もいらっしゃいます。
靱性というパラメーターはこのように評価が難しいパラメーターですが、物性値として重要です。しかし物質固有のパラメーターかというと、材料の加工の履歴も反映されてくるので融点とかＴｇなどのようなパラメーターとかなり異なります。Ｔｇに関しては物性値が存在しない材料、すなわちガラス以外の非晶質材料も存在するが、靱性はすべての材料で計測されるので重要だ、という意見もあるかもしれませんが、材料固有という意味で靱性をとらえることはできません。例えばその材料の結晶状態と非晶状態では靱性は変化します。
靱性は物性値として評価方法も材料の制御方法も難しいパラメーターですが、材料を実用化するときには重要なパラメーターになります。おそらく実務の中でうまく伝承すべきパラメーターなのでしょう。
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樹脂の混練について相談を受けたときに、どこか試験設備を紹介して欲しい、と言われました。かつて樹脂開発をしたいときに国内に受託施設がなく結局二軸混練機を１台購入し試作を行いました。ゴムでも樹脂でも手軽に混練の試作ができる施設の希望は多いのでしょうか？もし多いようであれば、そのような施設を運営したいと思っています。申し訳ないですが、ご希望の方はこちら(当サイトのお問い合わせ)からご相談ください。ご希望が多ければ、関東近辺に設立したいと思います。
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射出成形技術の研究者として著名ななＨ先生は「どんな樹脂でも射出成形できる技術の確立が射出成形技術の目標だ」と言われました。それに対して樹脂のｺﾝﾊﾟｳﾝﾃﾞｨﾝｸﾞの目標は、というと明確に表現できる専門家はいないように思います。少なくとも樹脂メーカーのエンジニアにこのような問いかけをしても品質の安定性という当たり前の回答しか返ってこない。
ｺﾝﾊﾟｳﾝﾃﾞｨﾝｸﾞの技術目標はどうあるべきか。樹脂の品質の安定性は一般に樹脂製品のスペックの偏差が工程内で小さいことを意味し、多くの場合、工程とはｺﾝﾊﾟｳﾝﾃﾞｨﾝｸﾞ工程だけを考えています。しかし樹脂は成形加工されて初めて実用になるので、「射出成形前後で樹脂が変化していないこと」は重要な目標の一つだと思います。
しかし分析していただけばご理解いただけますが、この目標は簡単なようで大変難しい目標です。特にポリマーアロイでは通常使用されている混練工程ではこの目標を達成できません。一成分の高分子の樹脂でも自由体積の量を射出成形前後で測定すると変化しています。複雑形状の射出成形体であれば、成形体の各部で自由体積の量が変化しています。
カオス混合は究極の混練技術と古くから言われており、その達成手段が検討されてきました。実はもちつきやパイ生地の製造プロセスがカオス混合に似ているのですが、これを樹脂の混練工程で実現するのはいままで困難でした。しかしカオス混合に極めて近い効果を発揮する混練技術が開発されました。
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射出成形だけで光沢のある外観ができる、という長所からＰＣ／ＡＢＳの需要がこの１０年伸びている。この材料は、ＡＢＳがブレンドされているので、靱性も向上している。すなわち力学物性も外観も良好なポリマーアロイである。
しかしこの材料は４成分の高分子のブレンドからできているため、混練技術に問題があると、射出成形プロセスで外観不良の問題を引き起こす。外観不良だけでなく、ひどいときには、材料スペックの半分以下の強度しか出ないという品質問題を発生する。
射出成形メーカーにコンパウンド技術が充分にあれば品質問題の解析が可能だが、射出成形メーカーの技術者は化学工学あるいは機械系の技術者が多いために本質的な原因解明ができなかったりする。仮に本質的な原因解明ができても、コンパウンドメーカーからコンパウンドに詳しい技術者が説明にきて丸め込まれたりする。
かつて、射出成形体に外観不良の問題とボス割れの問題が発生したためにその原因解析を行いました。その結果、コンパウンドの製造プロセスに問題がある、というデータが得られたので、中国の現場まで出向き工場の様子を視察したところ、案の定シリンダーの温度が高いところがあり、できあがったペレットに時々「す」が発生していた。証拠品を持ち帰り、某コンパウンドメーカーへ注意をしたところ、分析データをめぐり３時間にわたる議論となった。
分析データだけでは結論を認めていただけなかったので、証拠品の「す」の入ったペレットと温度異常を示す写真を最後に見せて決着がついたが後味の悪い議論でした。コンパウンドと射出成型性の問題は、お互いが譲らなくなった場合には結論を出しにくくなる問題であるとその時学びました。ただし、分析値にへりくつをつけることができましても現物は動かぬ証拠となります。
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樹脂と各種成形との関係について教科書を調べてみても明確な説明がされていない。成形技術分野は主にハードウェアーの説明がほとんどである。特許を調べてみると様々な条件が記載されている。中には同じ条件であるにもかかわらず表現が異なるために成立している特許もある。
PETは射出成形しにくい樹脂で、主に押出成形やブロー成形用に使用されてきた。ある教科書では、射出成形できない、とまで明確に書かれている。PETの押出成形を２０年近く前に体験したが、Tダイから出てくる樹脂を見て射出成形できないと直感した。粘度変化が激しいのである。また、この粘度が低くなるおかげでフィルム成形しやすい樹脂という言い方もできます。
特許にもPETに添加剤をブレンドし、温度に対する粘度変化を緩やかにする技術が出願されている。ただPETの射出成形の難しさは、粘度の温度変化を調整しただけではだめで、もともと遅い結晶化速度を制御しない限り、表面のきれいな成形体が得られない。すなわち添加剤の中には結晶化速度を速める化合物も有り、その結果粘度調整ができているのだが、これが実際の射出成形では結晶化しすぎて表面のなめらかさが阻害されたりする。
PETは結晶化速度が遅いのでブロー成形やフィルム成形に向いているのだが、結晶化しにくいわけではない。結晶化度の低いフィルムを延伸すればすぐに結晶化する。PETの射出成形を可能にするためには、結晶化速度を速めながら結晶化度が上がらないようにして粘度調整する必要がある。まったく結晶化しないように変性し粘度を上げるのも射出成形性を改善できる方法でそのような技術も存在するが、この場合には弾性率が低く柔らかい成形体となる。故にフィラーを添加して弾性率を上げなければ実用性の無い樹脂となる。フィラーを添加せず樹脂だけで弾性率の高い射出成形体を製造する技術の難易度は高い。
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高純度酸化スズ単結晶は絶縁体です。しかし、ＩｎやＳｂがドープされると透明導電体になります。ただ、Ｓｂドープされた場合には若干青みを帯びた透明、Ｉｎは黄色みを帯びた透明です。ＩｎやＳｂのドープは半導体物性論から大変理解しやすい。しかし、Ｆをドープしても同等の導電性が得られ、こちらは色味もなく無色透明と特許に書かれています。
実際にＦをドープした酸化スズを合成してみますと、ドープの効果が不明な結果となります。すなわち、Ｆをドープしなくとも酸素欠陥を多くして結晶性を落としてゆくと酸化スズに導電性が表れます。この事実に基づく最初の発明は特公昭３５－６６１６で、非晶質酸化スズゾルを写真フィルムの帯電防止剤として使用した特許です。
非晶質酸化スズの導電性については、酸素欠陥の量と関係しているように思われますが、実験を行うと必ずしも酸素欠陥との相関が高くない。ＤＳＣやＴＧＡを行うと３００℃前後にわずかな水が失われる現象が観察される。酸化スズの中に水が含まれているのか調べてみると水の分子は観察されない。おそらくスズ酸の形式になっているのでしょう。
ならば、プロトン導電体として導電性が出ているはず、と活性化エネルギーを求めてみると１eVとなる。また、０℃近辺にわずかな変曲点が存在し、電子伝導性も疑われる。ＩｎやＳｂがドープされた酸化スズは電子伝導性であることが確定しているが、酸化スズゾルに含まれる粒子の公開された研究報告を探しているがまだ見つかっていない。おそらく酸化スズゾルの合成条件で物性が変化するので論文を書きにくいためと思われます。またある種の酸化スズゾルから取り出したゲルでは、エレクトロクロミズムも現れブルーになったのでびっくりした。公開された研究報告に書かれていない面白い現象が酸化スズには観察されます。来年酸化スズを用いた帯電防止層の電子セミナーを販売する予定を立てています。
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昨日の衆議院選挙では自民党は２９４議席を占め、無所属で自民党入党予定の１議席を追加すると２９５議席となり、事前に新聞各社が独自のシミュレーションで行った３００議席とほぼ一致した。事前予測の３００議席についてはＳ社のコラムで新聞５社が一致した数字となるのは珍しいこと、と書いていたが、投票先を４０％の有権者が決めていない状況における事前の民意がそのまま反映した形である。
有権者の投票行動をどのように予測するのか勉強不足で説明できませんが、ＴＶの報道では電話による世論調査が一般的である。すなわち無作為にサンプリングした有権者の意見を電話で聞くのである。サンプリング集団の値が母集団と近くなるのは、確率や統計の学問における基本であるが、今回の結果は日本人が正直なことを示している。
今回のようにたくさんの政党が乱立し、有権者が事前調査で皆がウソをついた場合には、事前予測は大きく外れるはずです。すなわち事前に投票先を決めていない有権者までどこかの政党をランダムに回答したならば事前予測の値は大きくずれたと思われます。面白いのは、自民党は事前予測の結果を見て、立候補者の引き締めを行ったとのこと。自民党はこの事前予測に驚いたのだろうと思われますが、小選挙区と比例代表制の選挙制度では、その選挙の第１党が有利となる結果が出やすいといわれています。
おそらく日本人の正直な人間性と確率統計学の進歩の結果が選挙の事前シミュレーションの精度を上げているのでしょう。弊社も来年販売に向けて３０年後の技術の未来予測やパーコレーション転移のシミュレーター、高分子シミュレータ－の開発も行っています。選挙シミュレーターほどの精度をめざしたいと思っています。本日は昨晩夜更かしをされた方も多いと思われますので、車を運転される方は居眠り運転に注意してください。
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