高分子材料の製品で購入してから１年以上経つとべたべたしてくるトラブルがある。昔は、塩ビ製のバッグでこのような製品が多かった。
最初は部分的にベタベタしているだけなので汚れだと思いふき取っていたら、全体がべたべたし、気持ち悪くなって捨てた、という体験は無いだろうか。
コンピューターのマウスで高級品には手触りが良いようにラバーがついていたりするが、これがべたべたしてきてホコリがつき、汚くなってドブネズミになった体験がある。
無線で玉無しで使いやすかったのだが、手触り感が悪く２年も使えなかった。ブリードアウトは高級品でも起きるのである。高分子材料には製品に求められる機能に合わせ添加剤が処方されるが、これが染み出してくる現象であり、どの高分子材料でも起きるトラブルである。
室温で液状の添加剤を大量に用いると必ず起きるので、材料設計段階で添加量の調整とSP値の検討がなされる。室温で固体でも融点が室温付近にあると起きる場合がある。
ブリードアウトの対策では、SP値の選択と量の最適化以外にブリードアウトしてもべたべたしないようにごまかす対策がとられる。マトリックスの高分子に反応させる方法もあるが、マトリックスにより制約がある。
３月に技術情報協会主催のゴムとプラスチックのトラブル対策に関するセミナーがあり、このあたりも少しお話しする。講演者割引があるので問い合わせていただきたい。
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高分子材料の分析手法として熱分析は簡便に高分子材料の問題を知ることができるので重要なスキルである。これが身についているかどうかで高分子のプロセシング技術やトラブル対策で差が出てくる。
DSCやTGA,TMAは３種の神器として揃えておきたい。１台３００万円前後であり、今時の大衆車１台分の価格より少し高い程度である。３種揃えると割引のある会社の装置を購入すると良い。
１９６０年代に盛んに研究され、１９７０年代に普及が始まり、真空理工（現在は社名が変わっている）などのベンチャー企業が登場している。
１９９０年代になり、ほぼ普及が一巡したところで事業を辞めるところも出てきた。真空理工は２００５年には名前が変わっておりびっくりした。それでも真空理工の技術が好きで、特殊ＴＭＡを発注している。
既製品の熱分析装置はもう事業になりそうもないということで、すべてが特注品となっていた。特注品なので高価でデザインも悪いのだが、使いやすいのである。
某社の熱分析装置は、デザインが良いのだが、不調になった時に自分で修理ができない問題がある。真空理工の装置はよく考えられていて故障が少ない。故障しても自分で修理できる可能性が高い。
学位論文には、真空理工と共同開発した２０００℃まで昇温するのに１分もかからない超高速熱天秤を使ったＳｉＣの反応速度論について１章書かれている。
熱分析は、ゴム会社に入社した時の分析グループの主任研究員が詳しかったので配属された時に興味を持った。よく知っている人に最初に指導を受けるとツボを心得た内容を教えていただける。弊社のセミナーでもツボの２つ３つを必ず話題にしている。
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デンソーなどによると、燃料を吸い上げるための「インペラ」（樹脂製羽根車）という部品を作る金型を変更したところ、樹脂の密度が低いものが生産されてしまったという。広報担当者は「製造後、車両に搭載するまでの環境なども複雑に絡んでいるとみており、複数の要因についてさらに調査している」と話した。 これまで7回のリコールを届け出たホンダの分析によると、樹脂密度が低いインペラが長期間倉庫に置かれるなどして、車両に搭載されるまでの間に表面が乾いてしまい、樹脂が収縮することで細かな亀裂が入ってしまうものがあるという。 （1月27日版朝日新聞デジタル記事より抜粋）
ホンダ車のリコールに関する記事で、1月27日に原因が細かく記載された記事を見つけた。おそらく樹脂はPPSだろうと推測され、燃料ポンプのインペラーについては、東レが特許を取得していた（10年間特許年金が支払われたが年金不払いで権利消滅）のを見つけた。
朝日新聞デジタルとこの東レ特許を読むと、トラブルの原因が見えてくる。2月度(昨日の本欄参照)に高分子のトラブルに関するセミナーを開催予定ですのでご参加ください。少し解説いたします。
また、本セミナーにつきましては、3月にゴムタイムズ社で、4月に技術情報協会でも開催されます。弊社で開催されますセミナーは若干お得な価格設定にしておりますので是非ご利用ください。
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ロール混練ではカオス混合が起きているという。数㎜の間隔で表面が平滑な二本のロールが対向で回転しているところへゴムを投入すると早い回転のロールにゴムが巻き付き、混練が進行する。
初めてロール混練を体験した時にこの様子に感動している。指導社員は天然ゴムだけ混練されているところへ数粒カーボンを添加し、それがあっという間に分散して真っ黒に変わる現象を前に、伸長流動とリップで起きている剪断流動をよく観察するように言われた。
見るとロールの下に手鏡が置かれ、ロールの真下の様子を観察できるように用意されていた。指導社員がロールで起きている天然ゴムの流動を当方に説明するために手鏡だけでなく、数種類のカーボンまでTEM写真とともに用意されていた。
カーボンのストラクチャーによりカーボンの分散状態が微妙に変化した。そして、疑問に思ったらこの実験をやるようにとのアドバイスをされたのである。
レオロジーの難しい理論ではなく、実際の現象で観察することにより、混練の機構を学ぶ方法を指導してくれた指導社員は、大学院でレオロジーを研究し、ダッシュポットとバネのモデルから導かれた常微分方程式を関数電卓で解くような技術者だった。
餅つきやパイ生地練り、ロール混練で発生している効率の良い練り、カオス混合についても研究されていた。そして、当時イノベーションが起きていた二軸混練機でカオス混合ができるようにするのが当方の宿題となった。
ただ、指導社員と出会って３か月で職場異動となる。宿題はしばらくペンディングとなり、リアクティブブレンドのプロセシングを学ばなければいけなくなった。高速剪断のこの世界はロール混練とは異なり、剪断流動でナノオーダーの混合が進行するとんでもない世界だった。
それから２５年経ってカオス混合の宿題を仕上げなければいけない事態になった。２００５年８月に単身赴任し、ＰＰＳ／６ナイロン／カーボンというシンプルな配合で歩留まりが１０％前後で低迷していた半導体無端ベルトの押出成形を半年間で歩留まり１００％にしなければいけないテーマを担当したのである。
日本のトップメーカーのコンパウンドだから必ずできると言われ前任者から引き継いだのだが、そのトップメーカーの技術サービスから「素人は黙っとれ、勝手に自分で工場を作ってコンパウンドを製造してみろ」と言われた。
仕方が無いので、中古機を集め子会社の敷地を間借りして粗末な建屋の中に先端のカオス混合ラインを３か月で立ち上げた。このラインから製造されたコンパウンドで半導体無端ベルトの押出成形歩留まりは１００％となった。
ただし、押出成形プロセス条件を従来の条件から何も変更していない。押出成形は「行ってこい、の世界だから」というゴム会社で実習した時の現場の職長（ゴムの押出成形を４０年担当していた）から教えられた教訓を守っただけである。
これは実話である。この時行ったパーコレーションの制御技術を題材にパーコレーション転移プログラムを作成しながら学ぶPythonセミナーを２月に行います。明日目次と日程を公開します。1/26に申し込まれますとプログラム付５０００円で参加できるだけでなく、２月のご希望の日を指定できます。お問い合わせください。
お申込みを希望される方は下記フォームから希望する日付を入力してください。
送信時に不具合等が起きる場合はinfo@kensyu323.comまでご連絡ください。
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ホンダ車のリコールが発表され、部品を供給しているデンソーからは、故障原因と謝罪の説明があった。以前にも書いたが、材料系の品質問題が起きた時の部品供給側と自動車メーカーとの阿吽の呼吸のようなものを感じる今回の発表である。
すでにこの問題で1名死亡事故が起きているので迅速なリコール対応となったのかもしれないが、できれば品質管理技術を向上しリコールの撲滅を目指すのがあるべき姿だろう。
この点に関しては、1月に開催される日刊工業新聞のセミナーで弊社のコンサルティングの姿勢も含めてお話ししたい。弊社では、研究開発（注）あるいは開発設計段階から品質管理を徹底する指導を心掛けています。
https://corp.nikkan.co.jp/seminars/view/6917
さて、このリコール問題について特許を調べたところ、PPSで製造されていた部品をフェノール樹脂で置き換える発明がデンソーから2017年に出願されている（特開2017-82116）。この発明は住友ベークライトとの共同出願となっている。
もし、今回のリコールの原因となった燃料ポンプのインペラーがフェノール樹脂で作られていたならば、この発明が技術に用いられており、住友ベークライトが部品供給先と思われる。
インペラーの材料はPPS製も考えられる。しかし、東レからPPS製インペラーの発明が単独出願され権利化されているが、年金の支払いが2021年以降無く権利が消滅している。
このような特許の状況から推定されるのは、PPSの高価な部品を安価なフェノール樹脂製の部品で置き換えて、そしてその品質管理に失敗し今回の事故が起きた、というシナリオが見えてくる。
ただし、当方は、今回のリコール対象部品がPPSなのかフェノール樹脂なのか知らないので、このシナリオは「妄想です」とコメントを残しておきたい。
注意しなければいけないのは、フェノール樹脂とPPSでは、故障の原因となるメカニズムが少し異なるところである。前者は架橋型の樹脂であり、後者は熱可塑性樹脂だ。
この両者で耐久性を議論する時に注意しなければいけない点（例えばフェノール樹脂にはOH基があり、これは親水性なので耐久試験を行う時にガソリンに含まれるわずかな水をどのように考えるのかーーー。）があり、1月のセミナーではそこを詳しく説明予定である。ご興味のあるかたは、弊社へお問い合わせください。
なお、過去に当方が講師を務めるこのセミナーですでに時間温度換算則の問題や自由体積その他を説明しているので、熱可塑性樹脂と架橋タイプの樹脂で異なる点について今回の事故原因を気がつかれたと思います。今回のクレームがどちらの樹脂でおきているのかは不明だが、これまで樹脂部品を使ってきて問題が起きていなかった、と過去情報に書かれている。
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表題に関して日刊工業新聞主催のWEBセミナーが１月に開催されます。弊社にお申込みいただければ割引サービスいたしますのでお問い合わせください。
https://corp.nikkan.co.jp/seminars/view/6917
高分子材料の破壊につきましては、セラミックスや金属と異なりトランスサイエンスであり、他の材料では行われている非破壊検査も困難な状況です。
本セミナーでは事例により、高分子の破壊と耐久劣化の問題について、現象の解説だけでなく品質管理の手法や解析方法を解説いたします。
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高分子の破壊と劣化のWEBセミナーを来年1月12日に開催予定で準備をしております。このセミナーは、20年ほど講師として招聘され講演してきました。
10年ほど前から一人で一日講演しているのですが、毎回講演内容の見直しを行っている、当方にとりまして効率の悪いセミナーです。理由は、1日でも時間が足りないためです。
先月大阪でこのセミナー講師を務めさせていただいて、はじめて全員からわかりやすかった、というご評価を頂きました。内容を１日におさまるように１０年検討してきて初めてのことです。
今後この内容を基準にして、できるだけ多くの情報を詰め込めるように検討してみようと思っています。この分野は形式知が体系化されていないのでわかりやすく説明するのは難しい。
全員からわかりやすかった、というご評価を頂けたのは１０年間の努力が実った結果と捉えています。
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今年度開催されました混練技術のセミナーの内容を一部見直し、来月１２月２０日１０：００－１６：００の予定で無料WEBセミナーを開催いたします。内容につきましては今週公開予定にしております。
昨年の法律の施行で再生材の活用が活発になり、高分子材料のプロセシングに興味が集まっております。混練プロセスが成形体に及ぼす影響について新たに加える予定でおります。
なお、テキストとセミナーの中で紹介しましたPythonプログラムにつきましては、有償（１００００円）となります。テキストは電子ブック形式で提供いたします。
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１０年ほど前になるが、南京にあるコペリオン社とそこから独立した技術者が立ち上げたA社を見学した。A社ではコペリオン社と類似した商品を１－２割ほど安価な価格で販売している。さらにきめ細かなオプションも用意されており、売り上げが伸びているのも納得できる。
この２社の見学は、当方が企画したのではなく、中国で新たなコンパウンド工場を建設したい、という顧客に案内されてのことである。
さて、新たに開発した難燃性再生材PC/ABSの原料をコペリオン社とA社に持ち込み、同等機種でスクリューセグメントも類似構成にしてコンパウンディングを行ったところ驚くような結果となった。
コペリオン社の二軸混練機でコンパウンディングしたペレットの成形体では、実験室データを再現したが、A社の二軸混練機により製造されたペレットでは実験データを再現しなかったのだ。
ザ・ピーナッツのほくろの位置の違いのような話ではない。力学物性の差異はわずかであったが、難燃性について合格と不合格の大きな違いとなった。
難燃剤の添加量は、コストと物性を考慮し最適化されているが、ザ・ピーナッツと同じくらいのよく似た二軸混練機でこのような差が出ることに驚いた。
ザ・ピーナッツでも性格が違うので、A社とコペリオン社のそっくりの機械でもその差が出た、と説明すれば納得してもらえると思い、当方の顧客に説明したら、ザ・ピーナッツをご存知ない方だったので意味不明となった。
困ったのは、A社が価格を３割下げると言い出したことである。南京に宿泊し、A社の機械で少し検討してみたが、難燃剤を増量する必要があった。力学物性は目標値を満たしていたが難燃性の問題解決に配合を変更する必要があった。
A社の二軸混練機でも使えないわけではないが、難燃剤をわずかに増量する必要があり、３割の値引きがあっても結局高い買い物になると思い、顧客にコンパウンドの原価アップを理由にコペリオン社の二軸混練機を購入するように勧めた。
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樹脂の混練には二軸混練機が多く使われている。しかし、タイヤのような厳しい条件で使用されるゴムのコンパウンドの混練では、未だにバッチ式混練技術が用いられている。
タイヤ業界でも生産性の高い二軸混練機が検討されたこともあったが、バンバリーとロール混練の組み合わせが良質なコンパウンド生産に必要で、未だにバッチ式がタイヤ業界で用いられている。
この事実の重要性をよくご存じない研究者は、どのような樹脂コンパウンドでも良好な射出成形を可能にする技術を夢見て、射出成形技術の研究が２０世紀活発に行われた。
金型内の樹脂流動を見える化し、徹底した研究も行われたが、未だに射出成形におけるクレームは０とならない。最近再生材の使用が盛んになり、過去と異なる問題が出てきて、空洞のついた二軸混練機を用いるとコンパウンド物性が改良される、という成果が注目されている。
学問というものをどのように身に着けたらよいのか、という教育を義務教育で行われていないので、たまたま良い結果が出ると、それがすべてのような錯覚に陥る研究者がいるのは残念である。
高分子の融体に関する研究は２０世紀末から活発に行われるようになった分野である。その成果で、ようやく高分子のコンパウンドがプロセスの履歴を成形体に持ち込む厄介な材料であるとの認識が生まれた。
すなわち、混練プロセスで十分な混練が行われていないと射出成形プロセスでいくら努力しても実現できない現象があるのだ。
換言すれば、再生材にしてもバージン材にしても設計通りの成形体を得るためには、パーフェクトな混練プロセス条件を見出すことができるかどうかに依存するが、詳細は弊社にご相談ください。
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