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。
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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。
pagetopTGA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。
pagetop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
pagetop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。
pagetop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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pagetop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。
pagetop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
pagetop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）
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難燃性ホスファゼン変性ポリウレタン発泡体や難燃性ホウ酸エステル変性ポリウレタン発泡体は、最先端の技術だった。
当時、ホスファゼンが市販されていなかったという理由だけでなく、ホスファゼン変性ポリウレタン発泡体の工場試作に世界で初めて成功（すなわち量産可能）している。
また、燃焼時にガラスを生成し高分子を難燃化する技術に至っては、リン酸エステル系難燃剤の開発競争が激化していた時代であり、リン酸エステル系難燃剤の2世代後の難燃化技術という位置づけとなる。
その数年後各社から次世代技術と称された臭素系難燃剤の上市が始まったことを思うと、会社としては難燃化コンセプトも含め機密扱いにすべき先端技術だった。
しかし、上司が高分子学会の崩壊と安定化研究会の委員を担当していた、という理由で、すんなり学会発表を命じられている。当方から学会発表を申し出たわけではない。これはありがたかったが、技術の内容を経営者が理解できていたなら企業としては大問題となったはずだ。
難燃性発泡体技術の展開として行われたフェノール樹脂天井材の開発テーマでは、発泡体製造プロセス装置の開発を行っている。ただ開発したばかりの発泡機を研究として使う間もなく、すぐ工場へ設置されたのには驚いた。
市場において難燃性発泡体の競争が激化したためであるが、新入社員研修でQCを重視した仕事の進め方を習ったのに乱暴な開発に巻き込まれ憤慨した。
しかし、材料技術とはコンセプトが正しければ、ばくちの様な開発でも成功するものであることをこの時学習している。フェノール樹脂発泡体では、発泡の均一性が力学物性に影響しそれが難燃性能に効くため、発泡装置が重要である。
そこで発泡装置を最初に開発している。処方の完成度について不十分な状態だったが、機械で発泡させたら、不十分な完成度の処方でも仕様を満たす発泡体ができた。
この学習成果は、QMSを導入していた写真会社でカオス混合のプラントを開発するときに生かされた。単身赴任したばかりで、企画も認められていない技術について研究開発と工場建設をコンカレントに行っている。
QMSに反しないようにDRを巧みに行い、規定の段階のDRを消化したところで工場が立ち上がっている。これは開発に関係した部署が協力してくれたおかげである。
今から思えば、部下になったばかりの新参者の提案に対して、センター長は8000万円の決済を「よくぞ思い切って決断してくれた」。
但し、30年前に獲得した材料技術の応用であり、発案者の当方は少し不安だった。しかし、センター長が投資をしようと言われたので、80,000円もする混練の技術書を3冊ほど自腹で購入し勉強しなおした。その結果、30年前の知識から見ると、世間の形式知が間違った方向へ発展していることに気がついた。
当方の経験知が正しいのか、合計24万円の書物に書かれた形式知が正しいのか、丁半ばくちを打つような工場建設だったが、工場から出荷されたコンパウンドの性能は、外部の形式知で開発されたコンパウンドの性能をはるかに超えるものであり、そのばくちに勝ったのである。
そこで10年以上経過したのでこの経験をもとに最近新たな考え方の混練に関する本を書くことになり、この12月にはゴムタイムズ社から発売される。
また、10月度の特別廉価セミナーでもこの混練技術の講演を15,000円で予定しているので問い合わせていただきたい。分配混合だの分散混合だの考える前に、混練を進める力をよく考え、プロセスを設計することが重要である。
市販されている本にはこのような考え方は書かれていないが、3ケ月で量産工場が無事立ち上がったことから、この考え方の正しいことが実証された。
カテゴリー : 一般 学会講習会情報 連載 電気/電子材料 高分子
pagetopタイヤの軽量化因子探索では、多変量解析の手法をドロ縄式で勉強している。統計手法のマスターから独自のタグチメソッドもどき手法の発明に至る知識獲得がこの時できたので思い出深いテーマとなった。
材料技術におけるコンピューターの役割を体験し、これが動機となり登場したばかりのMZ80Kを購入した。そして、テープベースで動く多変量解析プログラムをS-BASICで、その後F-DOSベースのHu-BASICで作成している。
このHu-BASICはゲームのハドソン社が設立されたばかりの頃に開発されたプログラム言語である。このシステムで計算した時に5000件程度のデータならば一日で処理できたので、タイムシェアリングでいつ計算結果が出てくるのかわからない3033より便利だった。
出勤前にコンピューターを走らせて、昼休みに独身寮に様子を見に行くと計算が終わっていることもあった。
MZ80Kは個人で購入し、一年後にはF-DOSを導入している。当時のお金で80万円前後会社の仕事のために投資したことになる。
このMZ80Kを用いて、ポリウレタンの熱分解に関する反応速度論や、難燃化因子に関する多変量解析、フェノール樹脂発泡体を用いた天井材開発などで成果を出した。
「自分で買ったら」と言っていた上司に、最初の成果である多変量解析で処理したLOI予測式を自慢げに説明したら絶句していた。この驚きの後の沈黙という上司の態度に、説明をした後に後悔の念が出てきた。
ただ、サービス残業が常態化していると分かっていても残業代20時間制限をミーティング時に部下へ淡々と説明していた上司だから、沈黙の意味は他にあったのかもしれない。
当時、材料技術におけるコンピューターの重要性をこの上司へ提案しているが、「それほど便利なものなら自費で購入したら」とあっさり言われ、採用されなかった。この一言により自前で購入したのだが、それで成果を出しても、その価値がうまく伝わらない時代だった。
残業代が無かったことよりも深刻だったのは、ポリウレタン発泡体やフェノール樹脂発泡体の業務を遂行するために、シリコーン界面活性剤の知識が重要であるにもかかわらず、この知識獲得に自腹を切らなければならなかったことである。
科学文献調査は図書室の女性が親切にサービスしてくれたので、仕事を進めるうえでの形式知獲得には不自由しなかった。しかし、経験知については外部の技術セミナーの活用が必須だ、とこの上司から教えられていた。
上司の指導に従い、セミナー会社で企画されたシリコーンに関するセミナーに参加したいと願い出たら、それほど行きたいなら年休をとっていってこい、という許可が出たのである。手取り10万円程度の時代に30,000円の支出は厳しかった。
コンピューターの購入も、セミナー参加費も自腹となったが、これはこれである意味「よい上司だった」と今は感謝している。
ガラス生成の難燃化企画を始末書に書くことを許可してくれたことに始まり、無機材質研究所留学に至るまで当方の希望をほとんどこの上司は受け入れてくれた。唯一の不満は、半期ごとに課内の誰もが認める成果を出していても良い査定をつけてくれなかったことだけである。
セミナーやPCその他も含め、この上司の下では年収300万円も満たない駆け出しの時代に、年間100万円ちかく知識獲得のためにお金を使っていた。残業代も無かったので、生活は苦しく結婚などできる状態ではなかった。成果を出しても評価されない不満はあったが、学ぶ意欲がそれに勝っていた。
10月度の特別セミナーでは、高分子の難燃化や混練技術だけでなく、当時から今日まで勉強してきたシリコーンのセミナーも15,000円で開講している。当時のセミナー代の半額である。さらに当時のセミナーよりも経験知の中身は2倍以上濃い。
実は、大学4年時にトリメチルシリルグリニヤ試薬を用いてジケテンを開環し、テルペノイド前駆体を合成した経験がある。そしてこの前駆体を用いてシクラメンの香りを合成し、その成果はアメリカ化学会誌（J.A.C.S.）に掲載された。
有機合成は学生時代、成績も良かったので自信がある分野だ。有機合成の講座の教授に勧められて大学院に無償で進学しているが、この教授が退官し講座が閉鎖されるということになった。大学へのささやかな反旗のつもりで受験時に希望先としていなかった、定員満杯の無機の講座へ進学している（注）。
この選択が社会人になってから材料技術者として自己実現を目指すときに役立った。材料技術者は幅広く物質に関する形式知を獲得していたほうが企業で活動しやすい。
（注）名古屋大学では専門に対する教育的配慮ではなく、形式的にその講座に進学予定であった学生を一人ほかの講座へ異動させている。成績順というルールがあったからだ。当方が進学したことで、はじき出された同級生には悪いことをした、と今は反省している。当時は、このような出来事のため、一心不乱に研究し、2年間に3報論文を執筆し、就職してからも2報ほどこの時の研究成果をまとめている。同僚が、学生気分で仕事をやるな、と言われたが、当方は学生気分で仕事をしていても、言われたことが無い。団塊の世代にとって学生気分とは遊び半分ぐらいの気持ちを指すのかもしれないが、2度のオイルショックを経験し、就職難の世代は、当方の世代の学生は皆一生懸命勉強していた。ゆえに当方の世代で学生気分とは一生懸命研究に打ち込む姿を指す。
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