新入社員時代に防振ゴムの開発を担当しました。指導社員が大変優秀なレオロジーの専門家で、混練技術に関し、教科書に無い知識をいろいろと教えてくださいました。その学んだ知識の一つで、カオス混合という混練方法について、当時文献を調べてもどこにも載っていません。言葉を教えてくださいました指導社員の方に達成方法を質問しましても「層流状態で如何に効率よく混合を達成するかという難しい技術だ、君ならできる」とからかわれた思い出があります。同僚の方に伺いましてもご存じの方はいませんでした。当時は学会で話題にもならなかったカオス混合ですが、２１世紀に入りましてから時々耳にするようになりました。カオス混合という言葉を聞く度に、指導社員の方の「君ならできる」という言葉を思い出しましたが、写真会社の仕事で高粘度の高分子の混練技術はあまり関係がありません。
しかし、６年前高分子の押出技術を担当するチャンスに恵まれました。高分子の押出加工では、層流が発生します。それを観察すれば、カオス混合について何かヒントがつかめるかもしれない、と思いました。担当して１年、カオス混合に似ている新しい混練技術を開発することができました。新しい混練技術では、非相溶系であるＰＰＳと６ナイロンを相溶状態にできます。この系ではスピノーダル分解速度が遅いので、ペレット状態でも相溶したままになります。技術開発はできましたが、残念ながら十分な研究ができないまま定年退職となりました。カオス混合は難しい技術ですが、指導社員の「君ならできる」という激励の言葉のおかげでサラリーマン技術者の間に何とかそれに近い技術を開発できる幸運に恵まれた、と３５年前の出会いに感謝しました。
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カテゴリー : 高分子
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ある命題の対偶を用いてアイデアを出す、と言うことの有効性に気がついたのは、入社して間もない頃です。
タイヤの構造開発を担当している職場で新入社員研修していました時に、「できない、ということを言うな、できると思って考えろ」と大きな声が聞こえてきました。すごい会社だと思いました。同期の友人は、「カンと経験と度胸、この３拍子が大事な会社」と茶化しましたが、私は少し考え、「なるほど」、と思いました。
物事を考えるときに否定的に考えていますと、否定的なアイデアばかり出てきますが、肯定的に考えますと肯定的なアイデアが出てきます。これはおそらく当たり前のことなのでしょう。対偶では、否定は肯定に、肯定は否定になりますから、対偶で考える、とは「モノができる方向の命題」に変換して物事を考えると言い換えることもできます。恐らく、「できない、ということを言うな、できると思って考えろ」と言わずに、「命題を対偶に変換して考えろ」と指導していたなら、同期の友人が茶化すこともなかったかと思います。
哲学者イムレラカトシュは現代の科学では否定証明しかできない、と申していましたので、科学的論理で完璧に否定される現象はさすがに不可能でしょうが、科学的に否定できない目標については、まず「できる」と考えて取り組む姿勢が技術開発の場合に大切だと思います。そしてその次に大切なのは、より良い解決策で取り組む習慣だと思います。そのためには弊社が提供するＫ０チャートとＫ１チャートは有効です。
カテゴリー : 一般 高分子
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３０年ほど前に半導体用高純度炭化珪素という素材を開発し、高純度炭化珪素の事業を立ち上げた時の経験談です。この材料は、パワートランジスタ用のＳｉＣウェハーや、ＳｉＣヒーター、その他半導体用冶工具に使われており、基礎研究の反応速度論は私の学位論文になっていますので国会図書館で閲覧可能と思います。技術の詳細は公開資料を見て頂くと本事例の意義等ご理解頂けると思いますが、３０年前には誰も実験をしようとしなかったアイデアをどのようにひねり出したかという体験談です。今では大したアイデアではありませんが－－－
炭化珪素を合成するためには、炭素源となる材料と珪素源となる材料を均一に混合し、１５００℃以上の高温度で反応させる必要があります。当時炭化珪素を高純度化する方法の開発が盛んに行われており、「炭素源としてフェノール樹脂を、珪素源として高純度シリカ」を用いる組み合わせ、あるいは「高純度炭素粉と珪素源としてポリエチルシリケート」を用いる組み合わせも検討されていました。しかし、「炭素源としてフェノール樹脂を、珪素源としてポリエチルシリケート」を用いる組み合わせに関しては、特許も含めて全く技術情報が存在していませんでした。高分子の研究者ならばすぐにその理由がわかると思いますが、「この組み合わせで均一な混合物を得ることができない」、ということが常識だったからです。理論的にもフローリーハギンズの理論から相分離する組み合わせで、この検討を行う動機となる（素直な？）科学的根拠は、均一に混ぜるために他の化合物を添加する（不純物になります）方法以外に見当たりませんでした。科学的には否定される（ような）組み合わせでしたので、私の学位論文では、均一な化合物ができているところから始まっています。均一な化合物を合成する過程そのものも科学的に取り組むならば、学位取得者が２－３人出そうな分野であり、私はそこを自分の研究対象から外しました。しかし、科学的に「完璧に」否定できなかったので、当時の科学的常識では説明できないことを技術として完成させることにチャレンジしました。
科学的に「完璧」に否定できなかった理由として、リアクティブブレンドの可能性があったからです。今ではリアクティブブレンドは常識ですが、当時はまだゴムの改質技術として一部で使用されているだけでした。「ＡとＢが混ざらないならば均一な物質はできない」というのが常識で言われていた命題でしたが、この対偶は、「均一な物質ができるならば、ＡとＢがまざる」となります。ＡとＢが必ずまざる可能性としてリアクティブブレンドが浮かび上がりました。論理学である命題の対偶どおしは真である、すなわち対偶の関係にある命題は同じ結果が得られますのでアイデアを考えるときに便利です。ある命題を考えていてアイデアが出ないならば、その対偶の命題を考えるとアイデアが出やすくなることがあります。
カテゴリー : 一般 高分子
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先日の電気粘性流体がゴムの添加物で增粘するという問題。
界面活性剤の検討を私が行う前に、開発プロジェクトでも界面活性剤について１年近く検討していました。なぜ私が１週間で見つけられた解決策をプロジェクトメンバーは見つけられなかったのか。私は逆向きの推論で得た対策が唯一の解決策と信じ、とにかくその解決策だけに集中して全ての材料を検討しました。しかし、プロジェクトメンバーは、界面活性剤は一つの解決策であり、他の解決策、例えば添加剤をすべて抜いたゴムを使用する、とか、ゴムの表面を電気粘性流体に直接接触しないように対策をとるとか、前向きの推論で考えられる全ての対策を検討していました。
研究開発で考えられる全ての条件を検討する、という姿勢は間違っていません。私はそのために思考実験を併用するようにしてきました。研究開発で考えられる全ての条件を検討する姿勢は大切ですが、もっと大切なことは迅速に問題の解決策を実現することです。
界面科学の研究者に叱られるかもしれませんが、界面活性剤の科学は未だに未完成です。モデル系の科学はかなりのところまでできておりますが、市販されている界面活性剤を用いたときに生じる現象を科学ですべて説明できません。このような分野を技術に用いるときには注意が必要です。哲学者イムレラカトシュの言葉ですが「現在の科学の論理でできるのは否定証明だけ」といわれているように、科学的に考えられる条件だけ検討しても正解が得られないことがあります。私は、実験を行うときに、界面活性剤として市販されている材料以外に、界面活性剤としても使えそうな材料も選択し、現象を観察しました。実験結果は、市販の界面活性剤の中には目標とする添加剤は無く、界面活性剤と似た構造の化合物が正解である、と出ました。正解が出てからモデル実験を行いましたところ、選ばれた化合物は立派な界面活性効果を示しました。
私は界面活性剤について、全ての可能性ある対策を検討するようにしましたが、開発プロジェクトのメンバーは、ゴムの添加剤の弊害を抑制する全ての対策を検討し、それぞれの対策については、全ての検討をしていませんでした。この違いがでる原因の一つに前向きの推論に頼る開発計画があります。対策のそれぞれについても全ての検討を行うべきだ、というのは結果論として言うことができますが、前向きの推論で行っているときに、それぞれの対策について、全ての可能性を残らず書き上げることは、不可能ではないですが、日常の業務の中ではかなりの困難を伴います。逆向きの推論は直接の解決策だけが得られますので、選択と集中を行うには大変便利な推論の方法です。「なぜ当たり前のことしか浮かばないのか」をご一読ください。
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もう２０年以上前の開発事例なので少し恐縮いたしますが、電気粘性流体の開発をお手伝いしたときの話。
当時私は住友金属工業の小嶋さんと半導体用高純度ＳｉＣ事業立ち上げの準備をしていました。ゆえにここでお話する事例は、私の担当業務ではありませんでしたが、１年以上開発しても解けなかった問題が１週間で解けたという成果であり、問題解決法の事例として説明しやすいのでとりあげてみました。
電気粘性流体を開発していたプロジェクトリーダーから、電気粘性流体をゴム容器に入れて使用しているとゴムの添加剤が電気粘性流体へしみ出してきて增粘するので困っている、という相談を受けました。電気粘性流体というのは絶縁オイルの中に半導体微粒子を分散した流体で、電場を2kV／mm程度かけると半導体微粒子が電極間で並び、固体のような状態になる性質をもった液体です。電場のonとoffで固体と液体の状態を制御できる当時の先端材料でした。しかし、材料開発を１０年ほど担当してきた立場で当時の電気粘性流体を眺めたときに、相談内容以外に機能材料として致命的な問題をいくつか抱えていました。しかし、相談内容が最重要課題と言われ、しぶしぶ１週間で相談内容の解決をいたしました。アイデアは採用され特許出願もいたしましたが、実験を始める前に相談者からは、「そんなことはすでに検討したが、だめなアイデアだ。」と却下されました。しかし、次の解決法で無事実用性のあるアイデアに仕上げることができました。却下されても、できてしまえば採用せざるをえません。余談ですが、自分のアイデアが却下されても短期間でアイデアを実現してみせる実行力は、研究開発者として大切です。軋轢が生まれるかもしれませんが、企業にとりまして成果の出せる研究開発者こそ大切にしなければならないと思います。研究現場の健全な競争を奨励し、研究開発の競争で生じた摩擦を解消するようにマネージャーは務めなければなりません。
１．あるべき姿の具体化：ゴムの添加剤が電気粘性流体に分散していても、增粘しない。
２．現実：ゴムの添加剤が電気粘性流体に分散すると增粘する。
３．問題：ゴムの添加剤が電気粘性流体に分散しても增粘しないようにするにはどうしたらよいのか。
あるべき姿から逆向きに推論しますと、ゴムの添加剤がミセルに閉じ込められて、微粒子と独立して安定に分散している状態を作り出せば良い、という課題がわかります。また、それ以外の課題は、学術領域の知識を調査しても思いつきません。課題が一つの大変単純な問題です。課題を思いつくかどうかは、学術領域の知識を整理できているかどうかに依存します。整理できていなければ、コロイド科学の専門家に相談すれば良いのです。この問題では課題が一つなので、前向きの推論でも逆向きの推論でも必ずたどり着く課題です。ただし、逆向きの推論ではこの課題だけ思いつきますが、前向きの推論では、ゴムから添加剤が出ないようにするといった他の複数の課題も考えることになります。逆向きの推論の効率の良さは、結論に直結する解決策を一発で思いつくことができる点です。この課題は、プロジェクトリーダーも思いつき、１年探索したそうです。しかし、安定なミセルはできても対策がうまくゆかなかったそうです。しかし、私は１週間で成功しました。この事例では思考実験が大きな役割をはたしました。
＜思考実験のストーリー＞
ゴムの添加剤が電気粘性流体へしみ出してくる。安定なミセルが、ゴムの添加剤をミセルに閉じ込め、分散し、增粘しない。ここで、もしミセルがゴムの添加剤で不安定になり、壊れると增粘するはずだ。壊れずに安定なミセルを形成できる界面活性剤ならば、增粘した電気粘性流体に添加しても、粘度を低下できるはずだ。
この思考実験から、実際の実験方法として、ゴムの添加剤で增粘した電気粘性流体へ界面活性剤を添加し、粘度を低下させる実験が有効である、と思いつきます。様々なＨＬＢ値の界面活性剤を１００種ほど集めて、ゴムの添加剤で增粘した電気粘性流体へ界面活性剤を添加する実験を行い、大変狭いある領域のＨＬＢ値の界面活性剤で、電気粘性流体を安定化出来ることが、１週間でみつかりました。（実際の実験は、１００本ほど小さなサンプルビンを並べて增粘した電気粘性流体と界面活性剤を混ぜて１週間毎朝サンプルビンを振り観察を繰り返しただけです）
問題解決法を用いない場合には、電気粘性流体に界面活性剤を添加し、ゴムのケースに入れ耐久試験を行う実験計画を立てるかと思います。前向きの推論で考える場合には、このような実験計画になります。これでも見つけることはできますが、効率が悪いように思います。逆向きの推論と思考実験（前向きの推論）を組み合わせることで、効率よく確実な解決策を見つけることが出来ます。
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例えば高分子材料技術についてアイデアをひねり出したいときに、その分野の知識不足が原因となり、アイデアが出なかったり、出ても実現できないアイデアであったりした経験はありませんか？
アイデアマンと呼ばれる人を見てきた経験から、問題を前にアイデアを出すためには、幅広く知識を身につけていることが必要と感じています。高分子科学を学んだことのない人を対象に、素人向けのガイドブックが売られていますが、そこから特許出願できそうなアイデアが生まれる可能性は少ないように思います。「高分子材料のツボ」セミナーは、専門外の人にとっつきにくい内容も入っていますが、高分子材料技術全般について、まず知っていなければならない知識を選んで構成し、アイデアを生み出す基となることを狙っております。
相溶とＳＰ値、χパラメーターなどは難解な高分子物理のテーマで、素人向けの入門書には出てきません。しかし、コンパチビライザー（相容化剤）とかポリマーアロイなどという単語は、高分子材料を扱う場面では頻繁に出てきます。とりあえず関連した項目をまとめて頭の中に知識として入れておかなければ、アイデアをひねり出すことが出来ません。専門外の人にやや難しいかもしれませんが、「高分子材料のツボ」セミナーは、専門書よりもアイデアを出すために役に立つと思います。
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ゴムの混練と樹脂の混練は、１００年の歴史の差以上に考え方に違いがあるように思います。
樹脂の混練では、高分子にダメージを与えずに混ざっておれば良い、と考えている人が多いのではないでしょうか。
今から約１０年前、高分子精密制御プロジェクトという国研でＥＦＭという装置について検討されたこともありましたが、生産性が悪く普及していません。
最近カオス混合に近い効果のある、生産性が従来と同等の混練技術が開発され特許出願もされていますが、あまり注目されていません。樹脂の混練について関心が低いのでしょうか？
高性能なポリマーアロイあるいはポリマーブレンドを実現するためには、組成以外にプロセシングも重要です。
もし樹脂の混練でお悩みの方は弊社へご相談ください。
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高分子材料開発を行うとき、あるいは高分子材料が使用される製品開発を行うときに知っていると役に立つ項目をまとめ「高分子のツボセミナー」として販売しました。
このセミナーのテキストは、講師が３５年間の研究開発で使用していたメモを基に公知の内容で構成しました。高分子材料の教科書には入っていない項目があったり、また一般の教科書とは少し説明の視点が変わっているのはそのためです。
例えば、靱性については線形破壊力学の説明を採用している教科書もありますが、本セミナーのテキストでは、あえて材料のライフのデータ（古いゴムの耐久寿命のデータです）を用いて説明しています。
これは、実務で耐久寿命は重要なパラメーターですが、靱性と無関係として扱いがちなので、注意を喚起する目的でセミナーのような説明にしております。
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ここでは、株式会社ケンシューの活動内容やお役立ち情報などを発信していきます。
随時更新していく予定ですのでご期待ください。
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