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2020.06/09 カオス混合装置

ウトラッキーにより20世紀末伸長流動装置が開発された。二軸混練機の先に取り付けて使用する仕様になっていたが、生産用として普及していない。

 

原因はその装置の構造にあり、押出量を増やそうとすると装置が大きくなり、実用的ではなくなるからだ。

 

この装置はその名前の如く、コンパウンドの伸長流動を促し、ナノオーダーレベルで高次構造の設計が可能だ。

 

伸長流動装置の発明から10年ほどしてカオス混合装置が開発された。これもウトラッキーの装置同様に二軸混練機の先に取り付ける仕様となっている。

 

ウトラッキーの装置と異なるのは、伸長流動と剪断流動を発生させる仕組みの段数が2-3段しかないので量産用の装置を設計しても伸長流動装置ほど巨大化しない。

 

この装置は当方が2005年に発明し、それから15年間半導体ベルト用コンパウンドの量産に使用されているが、パッシブな構造のため故障0の生産用として優れた装置だ。

 

中国ではこのコピー品が勝手に普及し始めたが、国内の生産用はまだ2社だけである。

 

テスト機用も当初高価だったため、見積書を提出しても販売に結びつかなかったが、加工賃の安い中国の金型メーカーを見つけたので一気に見積価格を下げることができた。

 

条件は付くが、仕様さえ合えばテスト機用のTダイよりも安価である。ご興味のあるかたは弊社へお問い合わせください。

 

もし中国のコンパウンドメーカーに市場を奪われた国内のコンパウンドメーカーがあれば、サービスしたいと思っている。

カテゴリー : 一般 電気/電子材料 高分子

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2020.02/18 マテリアルズ・インフォマティクス(MI)

産業革命以降の技術開発を支えたのは科学であることを否定する人はいない。ただし、科学の方法が登場する以前から技術開発は行われており、それゆえ論理学をベースにしたパラダイムでその開発スピードが加速された、と科学の役割を捉えることができる。

 

このパラダイムについては、名探偵ホームズが愛読された時代が示すようにすぐに一般にも受け入れられ現代は科学全盛の時代である。

 

一方40年前に登場した刑事コロンボでは事件解決にホームズとは異なるパラダイムが存在することを示しただけでなく、物語の最初に犯人と事件の情報を視聴者にすべて示すという手法で、ホームズとは異なる事件解決のプロセスを楽しませてくれた。

 

実は、マテリアルズインフォマティクスは、この刑事コロンボの登場と同様に捉えると理解しやすい。

 

すなわちホームズはベーカー街221Bで仮説を設定して事件に臨むスタイルを特徴としたが、コロンボは泥臭く情報を集めて事件を解決した。

 

マテリアルズインフォマティクスによる材料設計では材料データベース(情報)が問題解決の最初に位置し、その後のデータ処理に雀の巣のような頭(コロンボは癖毛)ではなくコンピュータを用いるのだ。

 

その用い方も従来の仮説を検証するといったパラダイムと異なり、シミュレーションで機能を確認するというパラダイムとなっている。

 

3月31日開催のセミナーでは、マテリアルインフォマティクスを実務に導入するにあたり、簡便に利用できる多変量解析やタグチメソッドの概略を「わかりやすく」説明するとともに、それらを用いて材料設計を行ってきた演者の事例を中心にマテリアルズインフォマティクスにより開発効率が加速される実感を伝授する。

 

無機材料から有機材料まで実用化した経験から幾つかの事例を選び、材料技術者以外の方にも参考になるセミナーを目指す。詳しくはお問い合わせください。

カテゴリー : 一般 学会講習会情報 電気/電子材料 高分子

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2020.02/17 高分子のプロセシング

材料について学ぼうとするときに、そのプロセシングから勉強する方法がある。また、この方法は材料について詳しく勉強しようと総花的教科書を購入するよりも材料の特徴を手っ取り早く理解できる。なぜならプロセシングは、材料の特徴を活かして組み立てられているからである。本書はこの点を意識して書き上げたので、高分子についてその特徴を短時間に学ぶことが可能である。

カテゴリー : 電気/電子材料 高分子

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2020.01/29 高分子の熱重量分析(2)

TGAには二種の測定モードがある。一つは等速昇温測定であり、もう一つは恒温測定である。

 

前者よりも後者の方が詳細で精度の高いデータが得られる。ゆえにTGAの使い方として、等速昇温測定を行ってから、緻密なデータが必要な時に、特定温度で恒温測定を行う、という手順となる。

 

ちなみに、この両者で測定精度の違いがどのくらいあるか、評価をした経験がある。例えばSiC生成の速度論的解析を行ったときに、活性化エネルギーが等速昇温測定では恒温測定よりも10%から20%高めに得られた。

 

恒温測定で得られた活性化エネルギーの値がSiC中のカーボンの拡散における活性化エネルギーに近かったので、等速昇温測定では誤差が大きくなったと推定している。

 

この時、2000万円かけて室温から2000℃まで1分以内に昇温可能な超高速昇温熱天秤を開発して測定している。それゆえ恒温測定モードの値には自信がある。

 

しかも、反応が起きない1000℃まであらかじめ加温しておいてから恒温測定を行っているので測定データには誘導期間の情報まで現れていた。

 

等速昇温測定では昇温速度が問題となるが、昇温速度を早くすると誤差が大きくなるだけでなく、失われる情報も出てくる。また昇温速度を早くすると測定データは高温度側へシフトする。

 

ゆえに、TGAでは10℃/minよりも遅い昇温速度で測定すべきで、DSCや粘弾性測定もTGAの昇温速度に合わせて測定すると比較できて便利である。

 

また、実務では10℃/minで測定すると600℃まで一時間でできるので都合がよい。

 

注意しなければいけないのは、15℃/minの昇温速度で600℃まで精度よく測定できない製品を使用する時である。

 

TGAは少なくとも昇温速度30℃/minで600℃まで精度よく昇温できる製品を選びたい。

 

その理由は、サンプルの昇温速度がガス流量の影響を受けるからで、ガス流量を多くすると温度が上がりにくくなる。

 

酸素濃度の影響を調べたいときに、酸素濃度の異なるガスを同一ガス流量で測定するのがよいが、実務ではガスの混合比を変えるよりもガス流量を変化させた方が簡便である。

 

補足だが天秤部分の構造により、ガス流量を変化させたときの浮力の影響に違いが現れる機種も存在する点にも注意するように。

 

昔真空理工が浮力の影響を受けにくく昇温速度が速くても精度よく測定可能な赤外線イメージ炉の製品を供給していたが、最近見かけない。

カテゴリー : 電気/電子材料 高分子

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2020.01/17 混練の本

本書は学術書ではない。混練について考えるときに必要な知識を整理してまとめた本である。2005年に混練の基盤技術も無い会社で、半年以内に混練プラントを建設しなければいけなくなったときに当方が読みたかった内容である。

当時8万円前後の混練に関する本や高価なシミュレーションソフトを購入したがいずれも役に立たなかった。本については自分の金で購入したので問題ないが、シミュレーションソフトは会社の経費で購入したので何らかの成果を出さなくてはいけないと思い、とりあえず結果を出したが、混練工場が稼働後だった。

驚いたことにゴム会社新入社員時代の手帳に書かれていた内容で今でも安定生産の行われているプラントができてしまったのである。そしてその手帳の内容は、8万円前後の本に書かれていたパラダイムと大きく異なる。

たまたま、ゴムタイムズ社から講演依頼があり、混練の講演をしたら、それを出版しようという話になった。これが、この本の背景である。40年前の知識に最新の高分子の知識を加えた体系として構成している。混練という技術のプロパティーを考慮し形式知だけでなく経験知も躊躇なく盛り込んでいる。

混練のプロからハンバーグや餃子をおいしく作りたいと考えている主婦まで一読の価値がある、と思っている。

また、高分子について勉強しようという方にも、役立つと思っている。

出版前のサービス価格を設定していますので弊社へお問い合わせください。

カテゴリー : 一般 宣伝 電子出版 電気/電子材料 高分子

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2019.12/30 粉砕で微粒子はどうなる?

セラミックスでは、粉体の粉砕技術は重要である。それゆえ40年近く前のセラミックスフィーバーでも様々な粉砕機が開発された。

 

また、粉砕により粒子が正規分布するだけでなく、多分散系となることも確認された。そしてサブミクロンの粉砕を行うためには時間をかけなければいけないことが分かってきた。

 

高分子の混練の教科書を読むと粉体が解砕されてゆく機構が書かれているが、その時粒子がどのような分布になるのか言及していない。

 

ゴムにカーボンを配合するケースは多いが、カーボンは一次粒子が金魚のうんこ状態でつながっている。困ったことにうんこの形態まで変化する。

 

ロール混練では時間をかけてうんこ状態をうまく分散できるが、二軸混練機では一定時間で混練物が吐出されるのでさまざまな分布となっていることを容易に想像できる。

 

力学物性では、マトリックスの弾性率に依存し80から800μmまで許容される凝集粒子の大きさが異なる。

 

すなわち最大粒子径がある一定値を超えると靭性に影響が現れるので、引張強度が低下する。

 

電気物性では、分散状態の影響が力学物性よりも大きく現れる。パーコレーションの問題は力学物性にも存在するが、電気物性で大きな問題となるのは、パーコレーション転移前後でその物性が大きく変化するためだ。

カテゴリー : 電気/電子材料 高分子

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2019.11/25 情報通信分野の高分子材料

アルビントフラーの第三の波はあっというまに過去の著作となり、バブル崩壊から30年近くたった。そのような状況で5Gが注目を集めている。

 

この変化の時代に新材料の技術が求められており、来年にかけて招待講演を依頼されましたセミナーでその内容を公開してゆく。すでに取り組んでいるメーカーも注目していただきたい内容である。

 

各セミナーではテーマを明確に設定し解説するので、全部参加していただければ、今起きている材料技術のイノベーションを学べる。

 

まず、下記セミナーでは、情報通信の切り口で解説する。希望者は弊社へ問い合わせていただきたい。

 

開催日時:2019年11月27日(水)10:30~16:30
会  場:ちよだプラットフォームスクウェア ミーティングルーム B1F
〒101-0054 東京都千代田区神田錦町3-21  → 会場へのアクセス 
受 講 料:45,000円 + 税    ※ 資料・昼食付

*弊社へ申し込まれますと割引価格になります。

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2019.10/13 材料技術(8)

ゴム会社では、ゴム材料の配合設計技術や混練技術以外に、高分子の難燃化技術、電気粘性流体、Liイオン二次電池、切削工具、高純度SiCの合成技術、焼結技術、樹脂発泡体技術などを12年間に経験している。

 

この中で、ゴム材料の担当期間は3ケ月と短いが、最も高いスキルを得ることができたのではないかと思っている。

 

それは、写真会社を早期退職する5年前に中間転写ベルト用コンパウンド工場を基盤技術0の会社において立ち上げることができた実績から証明されている。

 

その工場はカオス混合技術の実用化を基礎研究無しで、20年以上前の形式知と経験知だけで成功している。材料技術では、このようなことが可能である。

 

電気電子回路技術などのシステム思考が要求されるような技術開発ではこのようなことは難しい。

 

セラミックスから高分子材料まで扱ってみるとわかるのだが、形式知として体系化されている領域が偏っている。開発業務における実務の世界で接する材料というのは、まず非平衡状態であることが問題だ。

 

未だに非平衡状態を完璧に扱える形式知は存在しない。ゆえに時として形式知で理解できない現象に接する場合がある。

 

そのような現象に接した瞬間が材料技術では重要で、形式知で扱えるようにモデル化するのか、形式知で扱えない現象として素直に受け入れることができるのか判断しなければいけない。ただし、後者ができるためには経験知が体系的に整理されている必要がある。

カテゴリー : 一般 連載 電気/電子材料 高分子

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2019.10/08 10月特別セミナー

消費税が上がった。このような場合に便乗値上げをするケースがあるという。弊社では新しい試みとして、税込み15,000円で3.5時間のセミナーを10月度に企画し募集している。

10月だけの試みで、10月15日が締め切りである。セミナーの開催日も参加者の希望で設定する、という大胆な企画だ。

9月末から募集して10月開催なので人が集まるかどうか、という問題があるが、消費税が上がる時に、値下げをする会社があってもよい、と急遽募集している。

30年の技術者生活で身に着けた技術の伝承を心掛けて、セミナー会社の企画に応えてきた。今回募集をかけているテーマ以外に5Gや二次電池、パワー半導体、フィルム押出技術、フィルムの表面処理技術、信頼性工学、問題解決法、カップリング剤の使い方、ポリウレタン発泡体技術、電気粘性流体、高分子の破壊と耐久性などがあるが、今回これらのテーマについては募集していない。

募集しているのは、

1.高分子の難燃化技術

2.高分子の帯電防止技術

3.ブリードアウト

4.成形トラブルから見た混練技術

5.シリコーンゴム・樹脂技術

である。

カテゴリー : 一般 学会講習会情報 電気/電子材料 高分子

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2019.10/06 材料技術(5)

ゴム会社の主要事業部門では、トヨタ同様に日常の活動にカイゼンが求められていたが、研究所の風土は異なり、当方の日ごろの改善提案活動が浮いた行動に見える様な運営だった。

 

ホウ酸エステル変性ポリウレタンフォームの技術やフェノール樹脂天井材の技術から生み出された高純度SiCの事業はその部門で運営されていたが、職場では異質な仕事と周囲から見られていた。

 

高純度SiCの事業テーマを研究開発テーマとしてスタート後5年経過して開始された住友金属工業との高純度SiCのJVを抱えながら、電気粘性流体のテーマを新たに担当することになった

 

このテーマに関する下記の主要技術を一人で提案できるほど貢献できたのは、それまでに担当したテーマで材料技術基盤が当方のスキルとして完成していたからである。

 

この電気粘性流体の仕事を担当するや否や、そのテーマに関するいくつかの改善技術について企画を提案している。

 

テーマそのものが先端であり、ゴム会社がその先頭を走っていると説明を受けていたので現場を見ただけでまとめた、まさに「カイゼン」企画である。

 

世界の先頭を走っている状態を材料技術者の立場で実用化の視点から眺めたときに、現場で行われていたのは極めて奇妙な研究が多かったからである(「添加剤がまったく入っていないゴム開発」という当方に課せられたテーマはその一例である)。

 

科学の研究として推進されていた状態を見て、新たに企画提案したテーマから以下の発明が生み出されている。いずれも科学的ではなく材料技術で生み出した成果である(この時の企画立案に研究開発必勝法が使われている)。

 

下記発明が他のメンバーにより推進されるようになって実用化が加速し、当方が転職後電気粘性流体は上市された。

 

<高純度SiCの事業化を一人で推進しながら出した成果事例>

1.電気粘性流体の増粘防止耐久性向上技術(特開平3-124794、特開平3-157498)

2.ホスファゼンを用いた電気粘性流体、あるいは難燃製油(特開平3-139597、特開平3-139599、特開平4-202295、特開平4-202296、特開平4-198189、特開平4-198190)

3.電気粘性流体用特殊粉体(特開平3-181597、特開平3-252498、特開平4-227796(傾斜機能粉体)、特開平4-227996、特開平4-227997(微粒子分散型微粒子)、特開平4-348192、特開平5-810、特開平6-279018)

 

カテゴリー : 一般 連載 電気/電子材料 高分子

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