Ｎ先生は、ゴム会社の基礎研究で業績をあげられアカデミアへ転身された経歴である。そのようなキャリアなので実務も基礎科学も高分子分野においてすべてに精通されている先生だ。また誠実で真摯でもある。その先生は、最初にある書籍を紹介してくださった。
その著書は、ウトラッキーの書かれた書籍の翻訳だった。中身はあまり良くないが、巻末の表は大変役に立つ、とＮ先生は言われた。早い話が、実務を進めるに当たって、高分子材料技術について調査する方法とそのまとめ方を伝授してくださったのだ。
そして、高分子物理はこれからどんどん進歩するので学会での勉強が欠かせないとのアドバイスがあった。写真会社で２０年実務を担当したが、まさにそのアドバイスに従い実行して肌身でその正しさを感じ取った。
肌身で感じ取った、と言う意味は、難しくて頭で理解はできなかったが、多くの教科書が書き直されたりしなければいけないという感覚を学ぶことができた、ということだ。
これは大切な感覚で、現場で目にしたことを単純に教科書どおりに眺めていてはいけない、という意味でもある。Ｎ先生は、”自分の出した結果以外信じられない段階の技術だ”、とも表現された。Ｎ先生はアカデミアに席を置かれているのでＫＫＤも重要とは言いにくかったのだろう。
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何を学ぶかは大切だが、世の中には学ぶべき事柄は多く、おそらくそれらすべてを一生かかって学び上げることは不可能だろう。現代は情報がほぼ無限といえるぐらい存在し、社会に知識が溢れている時代である。
この溢れる知識を一つづつ学ぶ作業について論じることは大量の論文を書く作業と等しいが、その学び方であれば、共通点が存在し、そこに焦点をしぼり手短に論じることができると思う。
写真会社に転職し担当したフィルム成形とその表面加工技術には「高分子材料技術」の知識が不可欠だった。そしてその知識の大半はゴム材料技術の知識とは遠い関係にあった。
セラミックスについては、高純度ＳｉＣの合成法を開発したときに専門家としてやっていけるだけの知識を身につけていた。どのようなセラミックス材料でもあるいはどのようなプロセシングでも開発できる自信があった。
それらの知識獲得に社会で公開されていた教科書は役に立たなかった。無機材質研究所で専門家から直接教育された知識だけが当時のセラミックスフィーバーの時代に唯一役に立つ知識、という経験をした。
この経験故に転職直後には迷わず東大の赤門をくぐり、高分子の一流の専門家に知識の伝授をお願いする行動をとった。技術について基礎知識を得たいならば、学歴とは無関係にまずアカデミアの門を叩く、という行動は大切である。
アカデミアの敷居が高いならば弊社のような会社にまず相談する、という行動は知識を獲得するために良い方法である。弊社ではセラミックスから高分子技術まで材料すべてについてご相談頂いた内容に対して適切な回答を出すことが可能です。
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ロール混練機で常用できるのは、せいぜい２５０℃までだ。２００℃が限界というロール混練機も存在する。ロール混練機については小平製作所に問い合わせていただきたいが、単純な二本のロールで混練が可能なこの装置について仕様を決めるにも高分子のことが理解されていないと使い物にならない場合が希にある。
また、温度仕様により、値段が大きく変わる場合がある。ロールの駆動部分に使われるシール材が変わるからであり、単純な構造であるにもかかわらず、混練温度という因子に対して、見かけ以上にやっかいな装置である。小平製作所がロール混練で事業を開始した、という話もこのようなことが分かっていないと、単なる根津の中小企業と誤解してしまう。
二軸混練機などの多軸混練機は、その目的が樹脂の混練で考案されたので、３００℃前後まで加温できる設備が一般的である。たいていは３５０℃が最高温度のようだが、４００℃まで使用できる二軸混練機も存在する。
ところで高分子の混練温度は溶融温度以上だと考えている研究者や技術者が多い。特に樹脂を扱っている技術者は、高分子の溶融温度以下で混練する、というと混練技術を知らない、と決めつけてくる。
このような技術者はゴムの混練が溶融温度以下でも行われている、という常識が無く、樹脂だけの経験ですべての混練技術に精通している、という井の中の蛙状態だ。このため樹脂を溶融温度以下で混練する剪断混練技術についてはあまり知られていない。詳細は弊社に問い合わせていただきたい。
当方は中国ローカル企業を指導するときに、この剪断混練の技を教えている。過去に日本で笑われた経験があるので、日本ではお客様の顔色をうかがいながらこの技を説明するかどうか決めている。溶融温度以下で樹脂を混練可能であることを知らない技術者もいる。
（注）オープンロールの設計において３００℃以上にロールを加熱する技術は存在する。しかし、３００℃以上に加熱できるロールが普及していないのは、オープンロールによる混練を３００℃で行った時に高分子や添加剤が酸化される問題がある。すなわちロール混練に提供されるロールが３００℃以上に加熱可能な仕様になっていないのは、ロール作業が空気雰囲気で行われ高分子の酸化という問題があるためと思われる。
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会社は休みにしたが、この欄は休みなく書き続けます。今日は混練の話題を思いつきましたので混練温度について書いてみます。
ポリマーブレンドを製造するときに混練機を用いる。混練機にはバッチ式と連続式があり、バッチ式にはロール混練機やバンバリーミキサー、ニーダーミキサーが、連続式には一軸混練機や二軸混練機などがある。
混練機がどのような機能を発揮するのかは、料理の経験があれば実物をみると容易に想像がつく。しかし想像された内容だけでは使いこなすことができず、教科書を探すことになるが、良い教科書がない。
困るのは装置メーカーも操作方法を教えてくれるが、それは基本操作だけであり、応用操作を教えてくれない。実は混練機の使い方にも進歩があり、掟破りと言ってもよいような使われ方もしている。
例えばロール混練機は一般にゴムの混練機として知られており、設備を扱っている業者もその目的で販売している。しかし、樹脂もロール混練機で混練できるのだ。ただロール混練機は高温度にできる機種が無いのでゴムの混練機として使われているだけだ。
なぜロール混練機では混練温度を高めることができないのかは、オープンロールという構造で開放空間で混練を行うからだ。また、一般にオイル循環させてロール温度を均一に保っているので、最高温度が加温するために使用しているオイルで制限される。
例えば二軸混練機では容易に実現出来る３００℃という温度の混練は、一般のロール混練機を用いて実現出来ない。教科書にはこのようなことも書かれていないが、混練装置を考えるときにこれは重要なことだ。
同じ高分子を様々な混練機で混練した経験を持つ当方は、依頼があれば研究用の面白い混練機を試作したいと思っている。
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微粒子が分散している溶液の物性測定は難しい。すなわち微粒子がその溶液全体に均一に分散しているかどうかが保証されていない時には溶液物性がばらつくからである。
1ｌほどのメスシリンダーに10％酸化スズゾル水溶液（アンモニア水）を入れて放置すると、上部からサンプリングした溶液と底部の溶液で粘度の周波数依存性が大きく異なる。
しかし、このような状態になっても、微粒子濃度は、熱分析装置で測定した残渣から計算される値で、大きな偏差は生じない。アンモニアの揮発量が上部と底部で大きく異なっていないからだ。
レオロジー特性は異なっていても微粒子濃度に変化がないという現象に接した時に最初は驚いた。また、ｐHも試験紙で観察した限りでは変化がない。ただしｐH計では差が現れる。これには困った。
ｐH系の結果は電離の状態が異なるために差が大きく出たのだが、微粒子分散溶液を生産に使用するときにこの偏差をどのように管理するのかが問題になる。
ここから先はノウハウになるが、このような管理の厄介な微粒子分散溶液では、工程で生じうる現象をすべて書き上げて対策を行うFMEAが有効である。
科学的に対応しようとすると痛い目に合う。泥臭く書き上げた項目について机上の検証と必要に応じて実験を組み合わせ対策をとらなければいけない。
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一般の微粒子は、粒度分布があり、そのサイズにより扱いやすさが異なる。ここで問題となるのは、粒度分布の測定方法で、多くの方法では、適当な溶媒に微粒子を分散させて粒度分布計で測定する。
多くは水に界面活性剤を添加した溶媒を用いる。すなわち粒度分布の測定では、溶媒の中で微粒子が一粒ずつ分離し、分散していることを仮定している。これを忘れている人が多い。
細かい問題を問わなければ、多少凝集粒子が存在したとしても、その統計的分布は大きな影響を受けないので得られたデータをそのまま活用できる。
しかし、粒度分布には、これ以外に測定装置の影響も無視できない場合がある。測定装置の影響は粒度分布測定装置の営業マンも売込みトークとして用いる場合もあるのでご存知の方も多いと思うが、測定時に溶媒の中で微粒子が単離しているかどうかは、どの測定装置でも存在する。
ゆえに微粒子の粒径測定において、必ず電子顕微鏡観察との併用が重要になってくる。この時の観察では、少なくとも3視野以上みておく必要がある。
もし電子顕微鏡写真で求めた粒径分布と粒度分布系で求めた分布とが異なった結果であれば、粒度分布測定時に溶媒中で粒子がクラスターを形成している可能性がある。ただし、電子顕微鏡では狭い視野の範囲における粒度分布である点を忘れてはいけない。ゆえに少なくとも3視野以上観察する必要がある。
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燃焼時の熱でボロンホスフェートを合成し、基材の高分子を難燃化するアイデアは、当時として画期的であった。しかし、貯蔵安定性にすぐれたホウ酸エステルの分子設計が問題となった。すなわち、簡単な構造のジオールとホウ酸から合成されるホウ酸エステルでは耐水性が無いので、工場で使用できない。
しかし、この問題はたまたま実験室にジエタノールアミンがあったので、簡単に解決できた。もっともポリウレタンの研究開発を行う部門だったので、ジオール類は一通りそろっていた、という好条件が幸いした。運が良かったのだ。
ホウ酸とジエタノールアミンとの反応は簡単だった。両者を混合し、100℃で1時間程度攪拌するだけで合成された。水が副生するが、軟質ポリウレタンフォームでは発泡剤として水を使用するので脱水する必要は無かった。
面白いのは、脱水しなくてもホウ酸エステルの構造で安定に存在している現象だった。マススペクトルで、６ケ月経過後のホウ酸エステルを評価しても合成直後と変わらなかった。また、ポリウレタンの反応にもジエタノールアミンの効果を考慮すれば、影響がないと結論できた。
ホウ酸エステルとリン酸エステルを併用して軟質ポリウレタンに添加したところ、期待通りの高い難燃効果が得られ、燃焼後の残渣には材料設計通りボロンホスフェートが残っていた。
指導社員の指示で、市販の主だったリン酸エステルとの組み合わせについて実験を行った。50配合程度評価したので、その燃焼結果を多変量解析した。その結果、統計学的にもホウ素とリンとの交互効果が確認された。リン酸エステルについて主成分分析を行い、化合物の分類をしてはいたが、残渣分析の結果からは、リン酸エステルの構造の影響はほとんど無かった。
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始末書を書くことになったホスファゼン変性軟質ポリウレタンの開発により、炭化促進型難燃化システム（インツメッセント系の難燃化システム）の設計法を見出した。その設計法が汎用的な考え方かどうか確認するために、ホウ酸エステルとリン酸エステルとの併用系の難燃化システムを研究開発した。
そもそもリン系の難燃剤では、燃焼時の熱と酸素でオルソリン酸が生成し、240℃以上で揮発する。リン酸のユニットが脱水と炭化反応の触媒作用を発揮しているのだが、燃焼時には炭化反応に寄与するやいなや揮発している。
リン酸エステル系難燃剤を添加し、難燃化した軟質ポリウレタンフォームの燃焼試験を行うとそのことを確認できる。すなわち、燃焼時のガスの中にはリン酸成分が観察されるし、燃焼後の炭化物について分析するとほとんどリンのユニットが残っていない。
ところがホスファゼン変性軟質ポリウレタンフォームの燃焼試験をして驚いた。まず煤の発生がほとんどなく（注）、ガス分析を行ってもリン成分が燃焼ガスに観察されない（注）。燃焼後の炭化物を分析するとホスファゼン分解物が添加量に相当する量で残っていた。
そこで燃焼時にリンを含む単位を揮発しないように固定化するアイデアを考案した。すなわちホウ酸エステルと反応させてボロンホスフェートの形態にすることを提案した。始末書に書かれたこのコンセプトは主任研究員に大うけした。始末書としては0点だったかもしれないが、とりあえずこのアイデアでご機嫌を取ることができた。
（注１）煤は不完全燃焼で発生する。しかし、煤として飛散するまえにチャー（燃焼面にできる炭化物のことをこのように呼ぶ）に変化させる機能がホスファゼンには（リンのユニットには）触媒作用として存在する。ホスファゼンでは、その耐熱性のある骨格で触媒作用を示すリンのユニットが揮発しない。一般的なリン酸エステルでは、熱分解してオルソリン酸に変化する。エクソリットのような金属イオンが存在したリン酸エステルでは、ホスファゼン同様にリンのユニットが揮発しにくい。
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ホスファゼンのポリマーには、P=Nを線状につないだポリマーと、環状のまま重合させたタイプとがある。ホスファゼン変性軟質ポリウレタンでは、ホスファゼン環（ジアミノ体）とイソシアネート系化合物を反応させて、有機無機ハイブリッドポリマーを合成している。
このハイブリッドポリマーに含まれるホスファゼンブロックは、難燃機能以外にポリマーの可塑化機能も有している。ポリエーテル系軟質ポリウレタンでは、ポリエーテル部分がエラストマーの機能を発揮するので、ホスファゼンブロックの可塑化効果は大きく表れない。
既存商品のスペックと同等の軟質ポリウレタンを開発する必要から、ホスファゼンブロックをポリエーテルセグメントに入らないように分子設計した。その結果、Tgも含め諸物性は未変性品とほとんど変わらない軟質ポリウレタンを合成できた。
社会に出て初めて学生時代に学んだ知識を仕事に適用したのだが、力学物性のコントロールには、この仕事を担当する前の3ケ月間に学んだ知識が活用された。ホスファゼンについては、大学院を修了し、就職までの二週間の春休み期間中に大学院で在籍した講座の先生に許しを得て、少し研究していた。
今時の学生は、社会人前に卒業旅行というのが定番のようだが、ドラッカーが愛読書だった当方は、社会に出る前に少しでも知識を詰め込んでおこうと努力していた。春休みの二週間では、一日２４時間しかないのでいくら頑張ってもホスファゼンの精製と各種ジアミノ体の合成程度しかできなかったが、ショートコミュニケーションにまとめられる程度の実験データが得られた（注）。
ホスファゼン誘導体について当時の状況を一言で書くと、ファイアーストーン社でエラストマーの実用化が発表され、新素材として注目を浴びつつある時代だった。当方がゴム会社に就職したのもこの情報の影響を少し受けた。
ホスファゼン変性軟質ポリウレタンフォームの開発では、春休みに合成したホスファゼンが使われた。教授から記念品としていただいたのだが、35年ほど前にはこのあたりの管理はゆるかった。始末書を書きながら反省していた記憶がある。しかし、小保方氏の「あの日」を読み今でも管理がゆるい研究組織が存在していることに驚いた。
（注）ゴム会社に就職して１０月までは新入社員研修だった。この期間に、報文を二報ほどまとめ大学の先生に提出している。ホスファゼンを頂いたお礼である。ホスファゼンの原料は安価だが、ホスファゼンは日本で市販されたばかりで高価だった。ご指導してくださった先生は少しユニークで、バケツで大量に合成する方法を教えてくださった。数百円程度の原料で、数キログラム合成できたので購入するよりも安価だった。ファイアーストーンで研究しているなら同じような＊＊ストーンという名前の会社も研究するだろうと、餞別がわりにその先生が精製物をガラスに封管してプレゼントしてくださった。これがホスファゼン変性軟質ポリウレタンフォームに活かされた。４０年ほど前の思い出である。卒業旅行も楽しいかもしれないが、夢をみながらの研究も楽しい。
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創業から5年たち、いろいろな業務を経験することができました。その中で高分子の難燃化技術は、ゴム会社へ入社1年後から3年間担当した業務でした。ホスファゼン変性ポリウレタンやホウ酸エステル変性ポリウレタン、ケイ酸変性フェノール樹脂など燃焼時にリン酸ユニットを系内に保持する炭化促進型コンセプトで開発した技術は、40年ほど前では斬新な考え方で、学会の招待講演などでも高い評価を得ました。
その後、イントメッセント系難燃剤などが注目され、現在に至っておりますが、燃焼時にリン酸ユニットを固定し、炭化促進を行う難燃化手法は、三酸化アンチモンとハロゲンの組み合わせによる難燃化手法と同様現在でも主要な難燃化技術（イントメッセント系難燃剤も同様のコンセプトの発展形）として採用されております。
今回、この難燃化技術にさらに磨きをかけるため、新素材を開発いたしました。まだ特許出願中のため素材の詳細を開示できませんが、基本コンセプトについてわかりやすく解説する講演会を開催いたします。弊社へお申込みいただければ、新素材を開発した企業のご紹介等特典がございます。
なお、11月には科学にとらわれない思考法をベースにした問題解決法の講演会を予定しております。本講演会では、従来の科学的な問題解決法をおさらいし、そこに潜む問題点を明らかにし、新たな技術を創造するための誰でもできる発想法と当方がこれまで用いてきて有効だったノウハウを伝授いたします。
１．機能性高分子の難燃化技術とその応用
（１）日時 10月4日 10時30－17時30分まで
（２）場所：東京・西新宿
（３）参加費：48,600円
（注）評価技術に力点を置き、高分子物性を創りこむノウハウもご説明致します。
https://www.j-techno.co.jp/seminar/ID57NLFEZ15/%E6%A9%9F%E8%83%BD%E6%80%A7%E9%AB%98%E5%88%86%E5%AD%90%E6%9D%90%E6%96%99%E3%81%AE%E9%9B%A3%E7%87%83%E5%8C%96%E6%8A%80%E8%A1%93%E3%81%A8%E3%81%9D%E3%81%AE%E5%BF%9C%E7%94%A8/
２.高分子難燃化技術の実務
（１）日時 10月27日 10時30－16時30分まで
（２）場所：江東区産業会館第一会議室
（３）参加費：49,980円
（注）難燃性と力学物性、さらに要求される機能性をどのようにバランスさせ品質として創り込むのか、という視点で解説致します。
https://www.rdsc.co.jp/seminar/161026
3.11月度開催予定の講演会は下記
https://www.rdsc.co.jp/seminar/161116
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