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2019.11/28 CASEと材料

昨年末にKRI開催のクローズドセミナーで招待講演を受けた際に自動車用材料としてPPSが注目されている調査結果を報告している。

 

自動車関連メーカーのデバイス用材料として難燃性と低誘電率の観点で特許出願が増えており、また価格も下がってきた。

 

弊社ではPPSの用途拡大のためには流動性と靭性の改善が重要と予測し、PH01という新素材を開発しており、すでに実用化技術を完了した。

 

この実用化では、カオス混合で添加剤の性能が最大限発揮され、通常の二軸混練機だけでは単なる可塑剤としての機能しか出ないという面白い結果が出た。

 

可塑剤としての機能だけでも既存品と異なる特徴があり、それがカオス混合でさらに高機能となる結果は、この化合物の分子設計段階で期待していた。

 

 

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2019.11/19 日曜日のNスぺ

17日21時から放送されたNHKスペシャルは面白かったが、ダビンチの扱いについて不満が残った。

 

彼は35歳から知の爆発があり、科学云々という説明があったが、彼の知は経験知であって、現代の科学の形式知とは程遠い。また、彼は技術者であり芸術家でもあった、という解説が欲しかった。

 

彼は科学者ではなかった。むしろ現代の技術者が模範とすべき大先輩だったと思っている。

 

科学者とは、という定義が問題になってくるが、古くはマッハ力学史でニュートンでさえも科学者ではなかったと説明されているし、理研で研究者として採用され、スタップ細胞の騒動を起こした研究者は未熟な科学者という評価がなされた。

 

科学者のイメージをこれらから想像すると、ダビンチは未熟以下の科学者となってしまう。むしろ優れた技術者であり芸術家だった、と当方が言いたいのはこのような理由からだ。

 

Nスぺを見ても科学と言う哲学がいつ成立したかについて捉え方が多種あるように思われるので、そこは言及しないが、それでもダビンチを科学者として扱うには無理がある。

 

むしろ彼が日々の営みの中で知的欲求あるいは創作欲を満足させるために数々の作品を生み出したと考えるのが自然であり、欲望の結果であると理解できれば凡人も勇気づけられる。

 

ダビンチの創作活動から天才と祭り上げるのではなく、溢れる欲求を満たすために絵を書き自然を観察し、現代から見ると科学の広い分野に精通していたと錯覚するような作品を創り出した、偉大なるもの好きである。

 

確かに時代背景を考慮すると、それらの作品のレベルは高く、当方もモナリザの微笑みのような作品を描けないので尊敬はしているが、だからといって凡人から程遠い人ではない。

 

現代人はダビンチの創作意欲とその欲望を爆発させた精神の自由な姿勢を見習うべきではないか。

 

放送では、ダビンチの思考をシステム思考としてもてはやしていたが、専門に囚われず自然界から自由に知を学び、それらを自分なりに体系化しようと作品を生み出していっただけである。

 

例えばモナリザを現代人が鑑賞してもそれなりの興奮が得られるのは、ダビンチのこの絵を描いた思いが伝わるからであり、その描き方は彼の知の特徴の表れである。

 

現代人も形式知に囚われず自由に発想し、知識欲を爆発させれば、皆ダビンチになれる。MDMAがいかなる生理活性を示すのかよく知らないが、おそらくダビンチにとってその活動はMDMAを服用していたような興奮状態だったのではないか。

 

自由な知的活動には、恐ろしいほどの興奮をもたらす瞬間がある(注)。ダビンチはそのような興奮を知っていたのではないか。

 

学校教育は本来そのような知的活動ができるよう科学教育を行っているのだが、形式知だけでは凡人にそのような興奮をもたらすことはできない。体験学習や自由な実習こそ大切である。

 

(注)子供を育ててみると、知の爆発の瞬間を見ることができる。「これなあに」という知の欲求を、成長につれ忘れてしまう。この知の爆発の思い出を思い出すことができれば、日本のGDPも上がるのではないか。あるいは初めて100点を取ったときの思い出でも良いかもしれない。新しい知を獲得したときの興奮、わくわく感を思い出すことが大切である。ダビンチはそれができたのであろう。モナリザの微笑みは彼があこがれていた女性をいつでも眺めていたいという欲求の成果だと捉えている。偉人を特別な人、自分とは程遠い人とするのは簡単である。しかし、偉人を俗人の一人としてとらえ、自分にもできそうな彼の良いところを真似ると偉人に少し近づくことができる。現代人には幸運なことに絵心が無くても性能の良いデジカメがある。ダビンチ以上にうまく自然を写し取ることは、誰でもできるようになった。

 

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2019.11/11 小学校のプログラミング教育

小学校のプログラミング教育をめぐって現場の先生たちが混乱しているという。当たり前だ。40年以上前大学の教養部のプログラミング授業も無茶苦茶だったのだから。

 

大学で情報の単位を取ったところ、授業のすべてがフォートランのプログラミングの授業だった。そして試験は無く、期末までに三角関数のグラフを打ち出すプログラムを提出すれば単位が取れた。

 

お粗末だったのは、コンピューターの扱い方とフォートランの文法についての授業であり、そもそもコンピューターでプログラムを組む必要性やOSの説明など本質的な話が無かったのだ。

 

さらにひどかったのは、教授がUNIXを知らなかったことだ。当方もよく知らなかったので質問したら、「それ、何?」である。そして、「とにかく分子軌道法の計算に必要だからフォートランはマスターしておくように」である。

 

要するに情報教育=フォートランだった。すでにBASICも生まれており、大学のコンピューターのマニュアルを読んだらBASICコンパイラーがサポートされていた。

 

BASICがインタープリター言語として有名になったのは、パソコンの時代からで、当時はコンパイラーもインタープリターも存在していた。

 

情報工学という学問分野が生まれる直前の時代であり、高校生の時に義理の兄からアメリカで販売されていた二進数のおもちゃと言うものを見せられて、コンピューターに興味を持っていた。

 

アメリカではすでに情報工学が学問として成立し、その教材として二進数で論理を組むことができる樹脂製のおもちゃが販売されていた。

 

ただ、当方は小学校高学年の頃から化学実験に興味を持ち、染色やデンプン、水ガラスなどで実験をしていたことが一生の仕事になった。コンピューターに関心があっても身近にそれがなかったから職業イメージを持てなかった。

 

フラスコや試験管は、近所の理化学機器を販売していたおじさんが半端品をくれたので自然とその道に入った。ただし、高校時代に接した二進数のおもちゃは、ものすごいカルチャーショックを受けた記憶がある。コンピューターに興味を持った原因となった。

 

 

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2019.10/16 組織内のいじめ

神戸市小学校教諭のいじめの問題について、読売テレビで前校長が、「気がつかなかった、管理職として反省している。」と述べた後、「本人から相談が無かったのでわからなかった。」と言い訳をしている。

 

「報連相」という言葉があるように、組織内における「相談」は重要なコミュニケーションスキルとして組織人に求められている。

 

しかし、大人のいじめは、「本人が相談しにくい事情」や「相談しても理解されにくい」問題であることを組織管理者は気がつくべきである。

 

今や、ハラスメントは組織の重要な問題として扱われるようになったが、同僚によるハラスメントは、隠蔽化されやすい。

 

当方がゴム会社で高純度SiCの事業を推進していたときにも、大小のいじめがあったが、相談しても誰もとりあってはくださらなかった。

 

FD問題についても単なる事故として取り扱われた。他部署の実験室で間借りして使用していた電気炉を廃棄処理されても管理していなかったので当方のミスとして説得された。

 

研究棟の設備を廃棄してLiイオン二次電池の開発チームに引き渡す話に関しては、役員に相談して初めて解決している(相談せず、周囲の勧めで設備を廃棄していたら当方の責任になる問題だった。)。

 

当時のいわゆる「いじめ」について、激辛カレーを目にこすりつけられるような肉体的問題は起きていないが、精神的ダメージを受ける「いやがらせ」は、FDの破壊についてさえ被害妄想として扱われている。

 

組織風土が不健全な場合には、大人のいじめは隠蔽化される、ということを組織管理者は知っておく必要がある。

 

職場の健全性を確認する手段として、いわゆるアルコールコミュニケーションがあるが、最近は難しくなっている。

 

職場における管理職と部下との個人面談を少なくとも月1回の頻度で行う必要があるが、その時、業務のゴール管理における障害事項だけでなく、人間関係の些細な問題を聞き出すためのスキルが管理職に必要な時代だ。

 

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2019.09/11 スピーカー

昨年雑誌の付録についていたマークオーディオ製スピーカーユニットを音工房Zから購入したボックスキットに組みいれて1年間使用してきた。

 

低域がやや不満だが、中高域のすばらしさで満足している。2セット組み立てたのでそれを直列接続でつなぎ、音出しをしてびっくりした。8cmスピーカーの低域に思えない量感になった。

 

インピーダンス4Ωのスピーカーなので直列つなぎでは、さらにボリュームを上げることもできたが、いつものボリュームのポジションで音出ししたところ、低域が増強されて聞こえるようになった。

 

2台動作させているのだが、音は二倍にならず、低域だけが持ち上がったような聞こえかたをしている。だからあたかも20-25cm程度の口径のスピーカーで聞いているような錯覚になる。

 

世の中デジタル化が進展している時代にスピーカーだけは、未だにアナログである。さらに必ずしも高価なスピーカーの音が、忠実な原音再生をしているとは限らない。

 

老化で当方の耳も劣化してきているので高級スピーカーなど不要と思うが、それでもこの安価なスピーカーは良い音である。

 

良い音を鑑賞しながら、ふと疑問がわいた。なぜ低域の量感が増えたのだろう、とか、二台駆動しているのに音量は二倍になっていない、とかである。

 

現象から推定されることは、二つのスピーカーを直列接続すると中高域の音量が下がる可能性である。これは、かつてオーディオブームの時にうわさされていた現象である。

 

このような噂ならネットに出ているかもしれないと思って調べてみたが、期待通りの情報を得ることができなかった。

 

情報の時代と言われているが、すでに価値のなくなったくず情報でも出ていない現実を知った。

 

実は最近の情報過多の時代に、転がっていそうな情報でも入手できないような情報が存在することに気がついた。

 

ブリードアウトについても意外にもネットに情報が無かったので未来技術研究所に説明を書いておいたが、この説明をもとに問い合わせてくださる方もいる。

 

もし、社会的ニーズがあるならば、土曜日にでも材料技術に関する3時間程度のミニセミナーを事務所で開催してみようと思っている。

 

手始めに、高分子の基礎を学びなおしたい人を対象にしたセミナーの希望者がいたら、土曜の希望日と参加費を弊社に連絡していただきたい。

 

当方の空いている時間に行うセミナーなので、安価に行いたいが、無料では知識に価値が無いと思われてしまうので参加費を聴講者に尋ねている。

 

土曜日限定なので会社の出張にできないとか、いう悩みに関しては、それなりの手続きができる書類を発行させていただきます。社会貢献を目標の試みである。

 

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2019.08/18 高分子のプロセシング(35)

混練では、異なる一次構造の高分子(ポリマー)を複数ブレンドするケースは多い。ここでは、形式知のポイントの整理にとどめ、混練時に注意すべき現象については経験知に基づき説明する。

 

具体的な細かい議論については、バーローやムーア、最近であればマッカーリとサイモンによる物理化学の教科書、あるいは高分子の物理に関する書籍を読んでいただきたい。

 

ただし、高分子関係の教科書の中には、低分子の溶解理論から議論せず、いきなりフローリー・ハギンズ理論が出てくる場合もある。

 

物質の溶解現象に関して熱力学の形式知は体系化されたが、低分子から高分子にかけての拡張についてその体系に少し危うさがある。

 

そのまま実務で使用していると大切な現象について形式知に邪魔されて見落とす場合もある。

 

高分子材料の混練技術について考察するときには、形式知と経験知を日々正しく分離して整理する努力をいとわないことがコツである。

 

混練プロセスでは、時として形式知を疑いたくなるような現象が起きたりする。しかし、それは形式知が正しいとか正しくないとかいう議論の前に、非平衡における現象について形式知の体系が未だできていないことに注意する必要がある。

 

そのため、奇妙な現象に遭遇したら、信頼できる専門書かアカデミアの研究者に相談されることを勧める。

 

ただし、アカデミアの先生の中には泥臭い現場情報を不得意とされる方もおられるので注意を要する。「know who」は、「know how」同様に重要である。

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2019.08/16 高分子のプロセシング(33)

ストランドと成形体それぞれの物性評価結果において、ロバストにどのような差異が出るのだろうか。

 

この場合、タグチメソッドではなく、ワイブル統計を使用して信頼性の評価を行ったほうが良いのかもしれない。

 

すなわち、ストランド段階の物性評価試験データと、そのペレットから製造された射出成形体の物性評価試験データについてワイブル解析を行い、両者にどのような関係があるのかが得られればペレット段階の品質評価の位置づけが明確になる。

 

例えば、高分子成形体の物性で必ず測定されるのは、引張強度や曲強度、あるいはシャルピー衝撃試験またはアイゾット衝撃試験などの力学物性である。

 

これらの力学物性は、射出成形体であればISO527あるいはJIS-K-7161に測定が記載され、その測定に用いる試験片作成のための金型も市販されている。

 

この比較実験を行う時に、ストランドの試験サンプルをどのように作成するのかが問題となるが、仮にストランドのまま評価したならば、射出成形体サンプルでは複合ワイブル分布となり、ストランド段階では破壊モードが一様となる可能性がある。

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2019.08/14 高分子のプロセシング(32)

光学顕微鏡以外の観察では、試料の前処理で観察される像が変化する場合もあるので注意を要する。

 

 

SEMやTEMなどの電子顕微鏡観察において前処理を測定者と打ち合わせる時間は重要である。

 

 

 

微粒子が導電性を有しているならば、試料のインピーダンス計測により微粒子の分散状態について評価できる場合がある。

 

 

また、導電性が無くても他の添加剤との相互作用などで電荷二重層が形成されるような場合にもインピーダンスの計測で情報が得られる場合がある。

 

 

混練プロセスで得られたコンパウンドについてどのような分析評価を行うのかは、コンパウンドメーカーにとって重要なノウハウとなっている。

 

ペレットの仕様を決めるときに、ペレットの形状やサイズ、MFRをその仕様とする場合が一般的であるが、開発力のあるコンパウンドメーカーでは、次工程の品質問題を予測できる仕様を提案してくれる。

 

 

しかし、機能性高分子材料を開発するときに、求められている機能が混練プロセスにおいてどの程度のロバストで創りこまれているのかをコンパウンド段階で分析評価し、成形体のロバストを予測する技術は大変難しい。

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2019.07/17 高分子のプロセシング(20)

混練では、昨日書いた高分子特有の現象について熱力学第一法則を思い浮かべながら現象を眺めるとよい。そしてTcとTmのずれをよく体感してほしい。

 

熱力学第二法則では、変化の方向を想像することができ、エントロピーSが増大する方向とは、非平衡下のプロセスであってもガラス化する方向へ高分子の状態は変化することを容易に理解できる。

 

 紐状の高分子ゆえに状態変化が無機材料と異なるが、配合組成その他によっても、TcとTmのずれは影響を受ける可能性がある。

 

組成物では状態変化がさらに複雑になるので、混練後のコンパウンドについて生産が安定するまで、これら熱分析に現れるパラメーターを観察した方が良い。

 

例えばDSCだけでも参考データとして測定しておくとよい。TmとTc同様に重要なパラメータとして、ガラス転移点(Tg)がある。

 

ガラスの定義は多くの無機材料の教科書に書かれているにもかかわらず、高分子関係の教科書にあまり書かれていない。

 

「非晶質でTgを有すること」がその定義であるが、無機材料のガラスでは、その組成から析出する結晶のTcがTgより低いのでその現象を理解しやすい。

 

しかし、高分子でTgは、結晶性高分子でもTgが存在してDSC(differential scanning calorimetry)を測定すればTcに起因する発熱ピークより低い温度でTgの変曲点が現れる。

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2019.06/30 高分子のプロセシング技術(10)

例えば、カーボンのような超微粉の凝集体では、高分子中でアグロメレートからフロキュレーションまで進みにくい場合がある。

 

するとアグロメレートした状態で表面からアグリゲートが高分子中へ分散してゆくことになる。その結果高分子中のカーボンの分散状態はふた山の分布を持つ可能性も出てくる。

 

ちなみに、体積粉砕は粉砕が衝撃力や圧縮力により行われるが、表面粉砕では、摩擦力や剪断力(ずり応力)により粉砕が進行する。

 

セラミックスを超微粉砕するときに、セラミックス粉体へ機械エネルギーを与える時間を十分長くとることが可能であり、表面粉砕で進行しても超微粉砕を行うことができる。

 

しかし、二軸混練機によるコンパウンディングでは、混練時間が短いために高分子に添加されたフィラーの表面粉砕が進行したときにふた山の粒度分布ができる。

 

先日の経験談で紹介した一流コンパウンドメーカーの中間転写ベルト用コンパウンドでは、見かけでは分散混合が進んでいたが、電子顕微鏡観察を進めるとアグロメレートとディスパージョンの共存した状態だった。

 

ベルトの押出成形で用いた押出機内で混練が進みディスパージョンしたカーボンの分散状態を変化させたため、ベルトの表面比抵抗の面内ばらつきを大きくしていた。

 

このように、セラミックスのプロセシング開発で習得した経験知を活用して、コンパウンド中のカーボンの分散状態について押出成形前後の変化を評価した。

 

この評価結果に対する一流コンパウンドメーカーの言い分は、押出成形が未熟のためカーボンの分散が変化している、と説明していた。

 

しかし、混練が不十分なコンパウンドでは、押出機のスクリューにより発生する剪断流動でも混練が進み、安定な分散状態に変わろうとする。これは形式知から明らかである。

 

これを確認するために、押出成形されたベルトを粉砕し、再度それを押出成形したところ、抵抗の安定したベルトができた。

 

このような体験からカオス混合のアイデアが生まれているが、このアイデアを否定した一流コンパウンドメーカーの混練技術では絶対に中間転写ベルト開発のゴールを達成できないと判断した。

 

ちなみに、二軸混練機にダミーの金型をつけてコンパウンディングする方法を一流コンパウンドメーカーへ提案している。

 

このメーカーの技術者からこの提案を否定されたために、自ら中古機の二軸混練機を購入し、ダミー金型の工夫を試行錯誤で行ってカオス混合装置を3カ月で完成している。

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