高分子成形体の寿命について、その予測方法がいろいろあることがあまり知られていない。大別すると統計手法による方法と時間・温度換算則を用いる方法が知られている。
詳細は本日と金曜日のセミナーで解説するが、寿命予測というとアーレニウスプロットという考え方では研究開発に失敗するリスクが高くなる。
また、アーレニウスよりもラーソン・ミラー法の方が精度がよい、と言っていては駄目である。両者とも時間・温度換算則の方法なので特有の問題を抱えている。
具体的にクリープ破壊を取り上げて説明すると、セラミックスでSiCのように拡散クリープで進行することが科学的に明らかな場合には、寿命予測精度をそれなりに高くできる。
しかし、高分子成形体ではクリープのメカニズムが科学的に解明されていない。さらにレオロジーについてWLF式による時間・温度換算則が考案されたが、２０世紀末にダッシュポットとバネのモデルが破綻し、現在再構築中である。
このような科学的に未解明な部分を抱えている状態で寿命予測を行うとどうなるか。これは説明の必要は無いと思うが、予測された結果が非科学的であることを覚悟しなければならない。
それならば、統計学による方法の方がまだ信頼性が出てくる。金属材料でも、例えば御巣鷹山の飛行機事故のように寿命予測を失敗した事例が存在するのだ。高分子材料の寿命予測についてもう少し慎重に熟考した方が良い。
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家を新築した時に壁掛け時計を購入した。それには壁掛け用の樹脂製フックがついていた。樹脂製ということで心配したが製品に付属しているならば大丈夫だろうと思って使用したら、１８年経ったときに突然その時計が落下した。
幸い家族の誰もケガをしなかったが、時計は壊れ床に傷がついた。壊れた樹脂製フックの破断面を見たところ、内部欠陥を起点にしたクリープ破壊であることを理解できた。
１８年間トラブルなしで精度の高い時計で残念だったが、新しい時計を購入した。その時計には金属製のネジ釘がついており、それで時計を固定するように説明がついていた。
さらに他の留め具で固定した場合の問題については品質保証しない旨の説明がついていたので、おそらく壁掛け時計の落下事故というのがそれなりの頻度で起きるものらしいことを理解できた。
さて、その新しい時計だが、１年も経たずからくり部分が壊れた。カタカタ音がするので中をのぞいたところ折れた樹脂製の棒が出てきた。破断面を見たところ、クリープ破壊特有の模様が現れていた。
内部欠陥があった樹脂製フックは、１８年の寿命だったが、からくり時計の樹脂部品の寿命は１年持たなかったのだ。とりあえず購入店に壊れた時計を持ってゆき、修理を依頼した。
品質保証期間内だったので無償修理となったのだが、３年後再度同じ樹脂部品が壊れた。保証期間を過ぎていたので有償修理となるが、新しい時計を購入するより安いだろうと思って、問題点を指摘した手紙と前回の修理記録を添えて修理に出した。
修理して戻ってきた時計には、修理記録とともに今回保証期間を過ぎていても無償修理との断り書きが入っていた。その時計は８年経っても新品同様に精度の高い時を楽しいからくり動作とともに順調に稼働している。
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４月１日から施行される新たな法律について、環境省から説明資料が公開された。動画も公開されているそうだが探しても見当たらない。
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さて、環境問題について地域環境問題から地球規模の環境問題となり２１世紀となる直前に、環境基本法はじめ様々な法律が出されて日本も国際標準の環境問題取り組みにかかったのもつかの間、２０１５年に海洋ゴミが国際問題となった。
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さらに海洋ゴミの３割が日本製ということもあり、環境問題において日本に対して風あたりが強くなった。日本の取り組みが遅れていることに対し、２０１９年に当時の小泉環境大臣が「セクシーに取り組む」と回答したことが、日本のマスコミに叩かれた。
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日本のマスコミはセクシーの意味を取り違えたのだが、小泉大臣は大まじめに的確な回答をしたのである。当方はセミナーの中で小泉大臣にエールを送る意味もあってセクシーの意味を余談として解説している。
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しかし、日本への風あたりよりも大問題となったのは、脱プラスチックという思想が国際世論となったことである。
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すなわち、それまで環境問題では３Rが合言葉であり、２０１５年以降４つ目のRとして「Refuse]が国際世論として形成されつつある。身近ではレジ袋の有料化やプラスチックストローが紙ストローになったりする変化として現れた。
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しかし、これは行き過ぎである。そこで当方はこのような環境問題に対する行き過ぎた考え方に対して企業が環境問題対策として新たなRを提案すべきと４年ほど前からセミナーを行ってきた。
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この声が届いたのかどうか知らないが、環境省はRefuseではなくRenewableとして４つ目のRを新たに提案している。詳細は弊社へお問い合わせください。
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「九尾の狐（きつね）伝説」で知られる栃木県那須町湯本の国指定名勝「殺生石」が真っ二つに割れたことが分かったそうだ。先日5日のニュースでこれを知ったが、本欄で取り上げる問題ではないと思っていた。
しかし、ＴＶニュースでも昨日扱われ、無視できない話であることを知った。この石の伝説についてはネット記事を読んでいただきたいが、割れた石の写真を見て、この話題をセミナーで使おうと考えた。
すなわち、石の破断面を見ると長年にわたりヒビが大きく成長し、今回自然に割れたということがよくわかる、フラクトグラフィーの題材になる、と思った。
すなわち、破断面には最初からひび割れていたところから次第にそこが大きく成長したと思われる汚れがきれいに残っているのだ。ニュースに掲載された写真でもそれがわかる。
ゆえにこの石の破壊は、九尾の狐が、復活しようとして暴れて割れたわけではないのだ。割れるべくして割れたのである。
実はN社のF100というハイアマチュア写真家に人気のあったフィルムカメラの裏蓋フックが防湿庫に保管中壊れた。その破壊機構は典型的なクリープ破壊であり、格好のセミナー題材となっている。
しかし、これは当方の体験談であり、もう少し一般的な話でフラクトグラフィーに使えないか題材を探していた。今回殺生石の割れた写真が何枚かネットで公開されていたので今後セミナーでこの話題も紹介してゆこうと考えた次第。
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技術者のスタート時にバンバリーとロールによる本格的なコンパウンド開発を担当できたことは幸運だった。また、それが成功体験だったことも人生の大きな宝である。
さらに、１年のテーマを３か月で完了できて分厚い報告書にまとめることができたのも自信になった。学生時代から３か月あれば研究を一つまとめることができるようになれ、と指導されてきたが、それができたのだ。
これは、指導社員が極めて優秀だったからで、これまでこの指導社員以上に頭の良い人に出会ったことが無い。開発現場で困った問題が生じるとすぐにヒューリスティックな解を提示されるとともに、関数電卓で常微分方程式を解きながら現象を説明してくださった。
AIを近くにおいてゴムのコンパウンドを開発している景色を想像していただきたい。それに近い環境だったので、難易度の高い先端材料にもかかわらず、３か月という短期間に開発できている。１か月間の耐久データもそろえていたので、２か月で配合設計ができていたことになる。
午前中座学で午後実務という状態で訓練されたおかげで、混練技術についてはたった３か月の訓練にも関わらず、ゴム会社の研究所ではトップと評価されたようだ。
１０年後電気粘性流体用ゴム開発は当方にしかできないと指名され、住友金属工業との高純度SiCのJV立ち上げ業務に忙しいにもかかわらずゴム開発を依頼された。
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長年バッチ式プロセスでコンパウンドを検討してきたゴム屋と連続式混練機で簡単にコンパウンドを製造してきた樹脂屋とが混練について議論するとかみ合わない。
また、ゴム会社の研究所のゴム屋どおしでも技術を追求する研究者と科学を追及する研究者でもロール混練に対する考え方が少し異なる。
ゴム屋と樹脂屋について比較する前に、技術者と科学の研究者との相違点から。ゴム会社の研究所に配属された時の指導社員は京都大学理学部修士課程出身の純粋のレオロジストだった。
科学の研究者ではあったが珍しい技術志向の考え方をしており、「研究所でゴムを扱っている人の大半は簡便なニーダーでゴムを練り上げているが、ゴムのコンパウンドを開発するときには面倒でもバンバリーとロール混練プロセスで行え」と厳しく指導された。
理由は、同一配合でも同じコンパウンドを絶対に作ることができないからだ、と指導された。当時の研究所は企業活動に貢献するアウトプットが出ていない部署として社内で有名だった。
指導社員は、研究所で開発されたコンパウンドを実用化しようとしても使い物にならないからで、その原因がニーダーを使ったコンパウンド開発にあるためだ、と説明された。
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冬には静電気の発生が多く、帯電による電子製品の故障に気をつける必要がある。電気製品にはアースがついており、アースがとられている場合には良いが、これが不十分であると静電気故障を引き起こすことがある。
パソコンを自分で修理する人はご存知と思うが、CPUはほんの少しの静電気で壊れる。完全に壊れてくれればよいが、CPUの場合に一部だけ壊れていると不安定な動作としてその現象が現れ、壊れたことに気がつかない場合があるのでやっかいだ。
静電気のいたずらで悩まされるのは電気製品だけでなく、人間の肉体も同様で、冬場かゆみが多くなる人は静電気を疑ってみるとよい。
これは、全身に保湿剤を塗ると防止できるから容易に確かめることができる。すなわちかゆみ止めが入ってない保湿剤を全身に塗ってみて、かゆみが起こらなかったなら、静電気が原因と理解できる。
射出成形体の静電気防止も同様であり、コンパウンドに保湿剤となるような界面活性剤を添加してやれば、帯電防止が一応可能である。ただし、界面活性剤が成形体の表面にうまくブリードアウトしてくれないと、帯電防止の機能が発揮されないので、少し技術開発が必要となる。
注意しなければいけないのは、帯電防止のために添加した界面活性剤が、ブリードアウトしすぎると表面がべたべたになるブリードアウトという品質問題を引き起こす。
ブリードアウトの問題を回避する必要がある用途では、成形体そのものの体積固有抵抗を１０の１１乗Ωｃｍ未満の半導体としなければいけない。
絶縁体高分子の場合には導電体を混練したコンパウンドで品質要求を満たすことが可能となるが、この時パーコレーション転移に配慮する必要がある。
耐トラッキングが要求される分野では、この帯電防止技術の難易度が上がる。科学的に考えると不可能ということになるので、技術で帯電防止できる条件を見出すことになる。
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プラスチックによる海洋汚染の深刻さは２０１５年鼻から血を流していた海亀により世界に知らされた。鼻にストローが刺さっていたためだが、人間の捨てたゴミで生物が傷つく話は、２０世紀にもニュースとなっていた。
ただこの海亀が２０世紀のそれと異なるのは、続けて太平洋ゴミベルトが報告されたり、ごみを飲み込んだ鯨が浜に打ち上げられたり、と連続してプラごみの話題が報じられるきっかけになる点である。
海洋汚染はプラごみだけでなく、海底火山の爆発などで生じた軽石によっても発生する。軽石が魚のえらにつまり、大量死したニュースは時折報じられる。
プラゴミによる海洋汚染が、自然災害による海洋汚染と比較して深刻なのは、紫外線により熱分解し二酸化炭素を発生する点であるが、意外と知られていない。
地球温暖化阻止のため脱炭素が叫ばれ、様々な対策が進められているが、太平洋ゴミベルトに漂うプラごみについては未だ対策が進まず二酸化炭素を放出している。
二酸化炭素は、動物からも放出されており、牛や羊など反芻胃の動物のげっぷは地球温暖化を考えるときに無視できない量だという。
動物の吐き出す二酸化炭素は、植物の光合成で処理してもらえるように植林を今よりも増やすことで対応するのが自然の仕組みから妥当な解決策と思われるが、太平洋ゴミベルトのゴミは、人類がそれを処理する方法を考えない限り漂い続ける。
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トランスサイエンスとは、１９７２年物理学者A.ワインバーグが提唱した言葉である。「科学に問いかけることはできるが、科学では答えられない問題」として、一般に訳される。
５０年近く前のこの言葉が日本で注目され始めたのは、２０１１年東日本大震災で起きた福島原発の爆発がきっかけと言われている。
一方、「科学でタイヤはできない、タイヤは技術で作る」とは、１９７９年ゴム会社のCTOが新入社員の研修成果発表会で述べた名言である。また、この２年前に当方は大学の特別講義で某企業役員の科学論で「科学と技術は車の両輪である」という名言を聞いている。
トランスサイエンスはアカデミアの方が好んで使われる言葉であるが、残念なのは言葉を発しつつ、科学でしか考えられない矛盾に気がついていない点である。
日本人科学者により書かれたトランスサイエンス論でがっかりさせられるのは、ただその意味解説で終わっているところである。
多くの人が知りたいのは、科学では答えられない問題をどう処理したらよいのかである。日常となったDXは我々の生活を大きく変えたが、実体をわかりにくくし、ひとたびエラーが発生するとその回復に多大なエネルギーのかかる社会を生み出した。
こうしたイノベーションやトランスサイエンスについて詳しく知りたい方は弊社へ問い合わせていただきたい。セラミックスフィーバーとなるやいなや世界で初めて有機高分子と無機高分子のポリマーアロイ製造に成功し高純度SiCの事業をゴム会社で起業した成功体験はじめ様々な技術開発の成功体験に裏付けられたアドバイスから困っている問題の答えまでご提供させていただきます。
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朝のドイツ語学習よりも卒業研究は、厳しかった。卒業研究は、シクラメンの香りの全合成だったが、日々の実験は、指導してくださっていた助手の方の研究用の原料を合成することが任務だった。
予定量合成されていなければ、厳しい声で名前が呼ばれた。ただ、言われた量の合成ができておれば、空き時間に好きな実験ができたので当方にとって問題は無かった。
しかし、周囲からは学生を奴隷のように使って原材料合成させている、という噂が進級前からあった。また、廊下まで響く叱責の声で厳しい講座と言う噂もあった。
当方にとっては、叱責よりも具体的な指示が原料合成だけであり、その他の進捗の問いが無いことが厳しかった。卒論をまとめることができるのかどうか、という不安があった。講座の先輩からは言われたことだけしっかりやれ、と激励されるだけだった。
ゆえに見よう見まねでシクラメンの香り成分の合成経路探索実験を勝手に始めた。しかし叱られることは無かった。実験がうまくいって、シクラメンの香りが漂ったら、厳しい呼び声が無くなった。
今から思い出しても1年間、名前を呼ばれた記憶しかない。厳しく呼ばれるのか優しく呼ばれるのか、どちらかだった。名前の呼ばれ方で、卒業研究の進捗を判断しなければいけなかった。
これをひどい指導と評価するのか、自主性を重んじた指導と評価するのか微妙であるが、自主性が育った実感はあった。学生と言う身分で悩みにならなかったのだろう。
卒業研究論文の受付も乱暴な扱いだった。締め切り直前に50報もの論文を渡されたのである。しかし、不思議にも徹夜して、今見ても立派なコピペなど無い学位論文並みの卒業論文を仕上げることができていた。
昨今のアカハラの記事を読むと、記事よりもひどい一年間だった、と思い出せなくもない。しかし、大学4年間で能力が最も向上した1年間であったことだけは確かである。
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