靱性の向上手段としてコアシェルラテックスが科学的に考え出されたのだから、それを開発することこそ近道、という考え方が当時主流を占めていた。これは一つの戦術であって他の戦術も検討すべきだ、といっても言葉の遊びとして片付けられた。
担当者を集めて戦略から再検討させてみた。目標仮説は、シリカが凝集すること無く分散し、ラテックスも同様に分散している構造を有するゼラチンが高靱性になる、ということで一致した。しかし、その実現方法となるとコアシェルラテックス以外アイデアが出てこない。
ホワイトボードに目標仮説の図を書いてみた。担当者の一人がコアシェルラテックスの合成に失敗したときに、そのイメージどおりのものができている可能性があると発言した。さっそくその実験を再現し、そこへゼラチンを添加して薄膜を作製してみた。すると驚くべきことにコアシェルラテックスで補強したゼラチンよりも靱性が高いゼラチン膜ができた。
実際にはコーチングプロセスにもう少し時間をかけたが概要は上記であった。高靱性ゼラチン膜ができたとき、皆半信半疑だった。当方は可能性を信じていたのでコーチングで担当者を成功へ導くことができた。
コロイド科学の観点から否定される図を書いたところ、それに触発されて実験の失敗例を思い出し、それを追試したところゴールにたどり着いたのである。この問題解決プロセスは科学的ではない。
さらに、ホワイトボードに書かれたシリカとラテックスが凝集しないで分散している状態は、ゼータ電位の不安定性を考えると、科学的にナンセンスな図である。しかし、この科学的にナンセンスな図が、科学的に取り組んでいては絶対に発想できない新しいアイデアを生みだし開発を成功に導いたのである。
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問題を抱えている現象があったとしよう。その問題が困った現象を引き起こしている事が明確ならば、すぐにその問題を解決しはじめる。しかし、意思決定された目標があり、その目標に至る過程でその問題を含む現象を避けて通ることができるならば、迂回路を探す問題を新しい問題として解いても良い。
目の前の問題を解決するのか、迂回路を探すのか、これは戦術論である。多少の問題については目をつぶるという戦略であれば、戦術として迂回路を探す問題に精力を注ぐことになる。ドラッカーが言うところの「何が問題か」という問いに正しく答えるためには、戦略がまず必要である。
写真会社へ転職したときのテーマに超迅速処理技術というのがあった。これは感材の現像処理時間を短くする技術である。現像処理時間を短くするためには、フィルムを早く搬送する必要がある。また湿式現像では、素早い乾燥技術も重要になってくる。いずれもバインダーに使われている脆い材料、ゼラチンにとって厳しい課題である。
脆い物性を改善する技術として、シリカをコアにしてラテックスを殻のようにシリカのまわりに合成する技術、コアシェルラテックス技術が登場した。シリカのまわりを柔らかいラテックスで覆っているので、シリカが凝集すること無く、硬さと靱性を増すことができる技術と言われた。但し問題は多数の特許がライバル会社から出ていたことだ。
このような状況で技術者は、どのように特許を回避し新しいコアシェルラテックスを開発するのか、という問題を取り上げがちである。しかし目標は脆くないゼラチン、靱性が向上したゼラチンを開発することである。
戦略としてシリカとラテックスを用いて脆くないゼラチンを創り出すことが決まっているのであって、コアシェルラテックスを開発することが戦略として決まっているのではない、ということに気がつく必要がある。
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科学的に商品のスペックを記述し、それを用いて商品の品質管理を行う事が難しい場合がある。高分子の難燃性もその一つである。ゆえに高分子の難燃性という機能の品質管理では、それぞれの業界で推奨される方法、各種難燃性評価規格が決まっている。
世の中すべて科学で厳密に構築されている、あるいは世界を科学一色で記述できると信じている人は、このあたりの状況を理解できない。そもそも科学が生まれる以前にも技術の進歩があった事を知らない人が多い。科学の歴史よりも技術の発展の歴史のほうが比べものにならないくらい長いのである。それぞれの問題解決プロセスは www.miragiken.com で一例を示して説明している。
高分子の難燃化は技術で行うので、高分子の難燃化技術という言葉をよく聞くが、高分子の難燃化科学とか高分子の難燃化の科学とはあまり言わない。せいぜい「難燃化への科学的アプローチ」という言葉を使うのが２１世紀の今日でも精一杯の状況である。アプローチはできても科学的な唯一の真理としての万能な方法の開発は困難である。
科学は真理を追究し、技術は機能を追究する、という弊社の考え方では、高分子の難燃化を技術として解くときに、「システムの機能」をコンセプトにして技術開発の目標を設定する。
このときよく用いるコンセプトには、「炭化促進型の難燃化」と「溶融型による難燃化」である。前者は狭義にはイントメッセント系の難燃化技術であるが、この両者で基本機能の扱いは異なる。
詳細はコンサルティング内容になるので、個別に問い合わせて頂きたい。また、今月号の雑誌「ポリファイル」に掲載された当方の論文で、このあたりのことを少し説明している。
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高分子の難燃化を行うに当たりシステムが複雑である、と昨日述べたが、その時のシステムの考え方について弊社のお問い合わせからメールで質問を頂いた。質問者及び質問内容の詳細は省略するが、要点は高分子の難燃化を行うに当たり、その基本機能の考え方である。
高分子の燃焼は急激な酸化反応で進行するので、それを唯一の真理として記述することは難しい。すなわち科学的に１００％解析することは困難だろう。しかし、燃焼という現象の部分的な情報については科学的に解明されている。
例えば分子の酸化で過酸化物が生じ、ラジカルが生成することなどは４０年以上前に論文発表されている。そして燃焼がラジカル反応で進む「らしい」ことも３０年前には科学的に確定している。
ただ、一般の火災現象を科学で１００％記述することに成功していない。科学の世界で火災については現在でも「群盲像をなでる」状態である。コーンカロリメーターが火災現象を再現するのに便利な評価装置であり、建築関係でも活用されているが、それでもまだ不十分である。
火災という現象が科学的に１００％解明されていない状態で、科学的に高分子を難燃化する技術を開発できるか、というと難しい。しかし、現場では技術でこれを解決し商品開発しなければならない。
技術で高分子を難燃化するとは、高分子を燃えにくくする機能あるいは燃焼しても継続燃焼が難しく火が消える機能、着火しにくくする機能などを付与すれば良い。用途によっては、いずれか一つの機能があれば火災を防ぐことが可能になる場合もある。（明日に続く）
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特公昭３５－６６１６（以下特公昭３５）を軸に特許戦略を立案し、実験計画を立てた。タイミング良くパーコレーション転移のシミュレーションソフトウェアーも完成した。産学連携で進めた研究結果では、特公昭３５の実施例に記載された酸化スズゾルの体積固有抵抗は、２０年近く前ライバル会社から出願された特許に書かれていたような絶縁体に近い物性ではなく、１０の３乗Ωｃｍという導電体レベルの導電性で電子伝導性の材料だった。
それでは、なぜライバル会社や転職した写真会社でこの材料の導電性が悪いとされたのか？学術論文では高純度酸化スズの導電性は絶縁体と結論されていた。しかしこれは「結晶性」高純度酸化スズの場合である。
非晶性酸化スズの場合はどうか。学術論文が発表されていない。そもそもまともな研究論文は見当たらず特許程度に記載された情報だけである。産学連携で進めた実験結果が学術としては世界で初めての実験結果であった。この実験結果は日本化学会で発表されたが、非晶性材料における導電機構が問題にされた。
学術では導電機構が重要であるが、技術では電子伝導性で１０の３乗Ωｃｍという導電体レベルの材料である、という結果、すなわち機能の存在を示す結果が重要である。幸いなことに世間は学術と技術の違いを認識していない、ということも分かってきた。
産学連携で見つかった導電体の機能がどうして特許や転職した写真会社では否定されているのか。それはパーコレーション転移という現象が存在するためだ。公開された技術情報や転職した会社の実験結果では、塗布膜の電気物性を評価している。バインダーに酸化スズゾルを分散し塗布するとパーコレーション転移が生じる。
また添加率を上げてゆくとひび割れしやすくなる。クラックは異方性が大きいので電気抵抗を高める方向に機能し、これもパーコレーション転移を生じる。すなわち導電性粒子のパーコレーション転移とバインダーの微小クラックが原因で導電性が低くなっていたのに酸化スズゾルに導電性機能が無いと結論していたのだ。
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高分子の難燃化技術から半導体にも用いることが可能な高純度ＳｉＣを合成できる技術シーズが生まれた話は、、ゴム会社の５０周年記念論文への投稿がきっかけである。
この５０周年記念論文の募集は、高分子の難燃化技術のテーマを遂行していた時の行事である。担当業務との関係から記念論文に書く内容は、ゴム会社の売り上げの３割弱しかなかった化工品事業と決めていた。
また社長方針にはファインセラミックス事業を起業する、という内容が含まれていたので、半導体用高純度ＳｉＣの事業は社長方針にも沿っており、５０周年記念論文のテーマとして適切である、と思った。
しかし、審査員は社外の大学の先生だったので、同期の友人が指摘したとおり社長方針とは無関係の視点で記念論文は選ばれ、高純度ＳｉＣの論文はボツになった。記念論文がボツになっただけでなく、無機材質研究所留学中に行われた昇進試験でも、新規事業について述べよ、という作文テーマでも０点がつけられた。
この作文テーマでは、翌年同じ内容で１００点となるのだが、このあたりの事情についてゴム会社の昇進試験の内容に関わるので詳しくかけないが、とにかく高純度ＳｉＣの研究テーマは、一度会社からダメだしを頂いていた状況である。
しかし、高分子難燃化技術の企画で始末書を経験していた当方にとって、大した事では無かった。また、技術内容については無機材質研究所のお墨付きもあった。ＳＴＡＰ細胞のようなできるかどうか分からないような研究ではなく、誰がやっても再現可能な世界初の有機高分子と無機高分子の均一混合という画期的な技術という自信があった。
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高分子プリカーサー法による半導体用高純度ＳｉＣの合成技術では、科学的に説明できない電気炉の暴走という現象が起きたため、たった一回の実験でベストのプロセスが見つかった。真摯に努力してきた結果神様が幸運を届けてくれた、と素直に信じている。
ドラッカーの言葉であるが、知識労働者が誠実で真摯に努力することの重要性を示す体験に、高分子分野でも遭遇した。それは定年退職前の５年間単身赴任して担当した中間転写ベルトの開発の時である。
ＰＰＳと６ナイロン、カーボンの３成分を混練したコンパウンドを外部のコンパウンドメーカーから購入し、押出成形で半導体ベルトを製造する技術を開発していたテーマを途中から引き継いだ。１０の９乗Ωcmという高抵抗を導電性の高いカーボンで実現するという難易度の高い技術である。
パーコレーション転移という現象をどのように制御するのか、という大きな問題である。６ナイロンが邪魔であったが、処方はすでに決まっていたので、変更することができない。全体の方針も処方も決まっており、専門家の誰がみてもほとんどうまくいかないと思われるテーマを途中で引き継ぐ意味をサラリーマンならご理解頂けると思うが、その様な状況でも真摯に努力した。
その結果PPSと６ナイロンの相容を実現できるプロセシングを開発することができた。このプロセスで起きている現象は、フローリー・ハギンズ理論では説明できない。しかし、真摯に開発の努力をした結果、技術で実現できた。
３０年近い研究開発経験から、技術で実現できるかもしれない、という予感はしていた。最初は外部のコンパウンドメーカーにお願いしてその技術を開発して頂くつもりでいたが、技術サービスの方に素人は黙っとれ、と言われた。仕方がないので、休日一人で実験し、可能性を探った。
成功する感触を得たので中古の二軸混練機を購入し、プラントを立ち上げた。この時定年間際の職人と、転職してきたばかりの若い研究者の協力が得られ、短期間にプロセスを立ち上げることができた。科学では否定される現象を扱った技術であったが、実現できる自信があれば、真摯な努力を続けると成功できる。技術とはそういうものだ。
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多くの犠牲者を出した御嶽山の噴火は予知できなかったという。今どき信じられない話だが、地球物理学の進歩がその程度なのだろう。一方今回の噴火については、なぜ休日に起きなければいけなかったのか、という疑問が残る。確率として２／７という低率である。
かつて無機材質研究所（現在の物質材料研究機構）へ留学中に不思議な出来事があった。ゴム会社から留学して半年後に昇進試験があった。昇進試験は論文形式であり、新規事業について答える問題だった。
社長方針として、メカトロニクスと電池、ファインセラミックスを新事業の三本の柱として育てる戦略が出されていたので、半導体用高純度ＳｉＣの事業について、独自の新規製造方法を開発し、市場参入したいという解答を書いた。答案は０点だったそうだ（しかし、当時始めた事業は今でも続いている）。
当時留学先の上司にあたる総合研究官Ｉ先生がその結果を心配されて、１週間だけ無機材質研究所で自由に研究して良い、と許可をくださった。会社から推薦されて留学してきたエリートが昇進試験に落ちたのである。大変心配してくださったことに感謝し落ち込んでいた気分も少し晴れ、留学を終えたら研究しようと思っていた高分子プリカーサー法による高純度ＳｉＣの新合成法を１週間で完成させることにした。
この新合成法は、高分子プリカーサーの出来不出来により、生成するＳｉＣの純度が変化する、と予想されていた。しかし、その後の研究でＳｉＣ化の条件の寄与も３０％程度あることが分かったが、当時はそのような情報は、特許にも論文にも書かれておらず公知では無かった。
１週間という短い研究期間ではＳｉＣ化の条件まで検討する時間は無く、論文に書かれた典型的な条件で電気炉の温調器のプログラムを組んで運転した。実験中は、電気炉の前で八百万の神にお祈りをしていたら、突然電気炉が暴走した。あわてて安全スイッチを切ったところ温度が下がり始めたので、あわててメインスイッチを入れたがまた少し設定温度よりも上がったため切断し、実験を終えた。
独特な温度パターンでプリカーサーがＳｉＣ化されたわけだが、翌日電気炉の中を見て驚いた。真黄色のＳｉＣが得られていたのである。慌ててＩ先生をお呼びしたところＩ先生も一発で高純度ＳｉＣができたことを驚かれ、プリカーサー法の威力に感心された。
プリカーサーには、化学量論比でシリカと炭素が含まれていたが、その後ＳｉＣ化の反応条件を検討したところ、この時の条件がベストであった。この時得られた高純度ＳｉＣの粉末を社長にお見せし、２億４千万円の先行投資を頂いたのだが、何故電気炉が暴走したのか、科学的に説明できていない。
２０世紀に科学は著しく進歩した。しかし、未だに科学では説明できない現象が存在する。その中で人類は生活している、という謙虚さを忘れてはいけないのだろう。かつて民主党時代にいつ起きるのか分からないことにお金を使うより、という発言(注)があったらしい。
しかし、その様な状態だからお金をかけて研究しなければいけない、という発想にはならないのだろうか。原子力発電の再開の方向でもあるので地球物理学の研究に力をいれても良いように思う。この問題は、www.miragiken.com でも取り上げてみたい。
(注)火山の観測に使われた予算が減らされたことについて、民主党時代の仕分けが話題になっている。発言の趣旨は異なる、という言い訳もされているようだが、有名な「二番ではダメですか」という科学技術行政に対する無知な発言もあったので、疑われても仕方がないだろう。政治家は官僚よりも勉強できる立場にあるのだから、科学についてもよく勉強して欲しい。
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フェノール樹脂天井材は実用化されたが、その検討過程でエチルシリケートとフェノール樹脂をうまく混合できなかったことが気がかりだった。周囲の有識者は、フローリーハギンズ理論から当たり前だという。
確かにエチルシリケートとフェノール樹脂とではＳＰ値が大きく異なり、χは極めて大きくなる。ただ、軟質ポリウレタンフォームや、硬質ポリウレタンフォームのようなリアクティブブレンドを経験した感覚から、リアクティブブレンドならばフローリーハギンズ理論に無関係で高分子を均一分散できる、と思っていた。
教科書どおりにχを信じる限りにおいては、ポリエチルシリケートとフェノール樹脂との混合は、検討してもムダである。しかし、リアクティブブレンドであればχとは無関係に二種の高分子を均一混合できるはずである。
すでに活動報告でこの後の行動を書いたが、プロジェクトが解散した後のフェノール樹脂の処分を一人で担当して、この問題を考えた。高分子の難燃化技術から高純度ＳｉＣの技術シーズがその後誕生している。
フェノール樹脂天井材の開発を終えて無機材質研究所へ留学することになるのだが、高分子の研究から全く畑違いのセラミックスの研究にもかかわらず、技術の視点で材料を開発してきた影響で違和感は無かった。
科学分野で専門的に研究されている方の多くは、専門分野が変わることに躊躇される方が多い。例えば有機化学からセラミックス分野への専門の変更は、ほとんど受け入れられないだろう。
しかし、技術者は材料技術や電気電子技術といった専門分けはあるけれど、どのような技術でも担当できるケースが多い。また、材料技術者が電気電子部品の会社に勤めたならば、昨今の御時世では、それができなければリストラの対象となるだろう。
科学分野は真理を追究するためにロジックが中心となり、厳密なロジックを構築するには専門性に秀でた人が有利である。対して技術開発は、ヒューマンプロセスの占める領域が多く、専門性よりも幅広い問題解決力の秀でていることが求められる。このあたりについては、www.miragiken.com の最初の部分で少し議論しています。
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ポリエチルシリケートとフェノール樹脂の混合は難しかった。見かけ上うまくいったように見えても、析出したシリカ微粒子が大きくなり、シリカゾルを分散した方が良い結果となった。
この原因は、当時公開されたデータからポリエチルシリケートの加水分解速度が酸触媒で加速されるためとわかっていた。水ガラスから抽出されたケイ酸を混合する条件との違いは、エチルシリケートが加水分解したときにエタノールを生成する点である。
水ガラス抽出物はジオキサン－ＴＨＦ混合溶媒に分散して用いているが、両者はフェノール樹脂にとっても良溶媒だった。ケイ酸の抽出は大変だったが、目標仮説を証明するための実験としては大した検討も不要で便利だった。
水ガラス抽出物とフェノール樹脂の混合物でも高純度ＳｉＣの前駆体になるが、ポリエチルシリケートを用いたときよりもコストが不利になる。さらにすでに水ガラスとフェノール樹脂の組み合わせ特許が出願されていた。
種々の条件を検討した結果、シリカゾルの分散を検討することになったが、ポリエチルシリケートとフェノール樹脂の混合がうまくゆかないことが気がかりだった。
さらに特許を調べてみても、カーボンブラックとエチルシリケートとの組み合わせ、あるいはフェノール樹脂とエチルシリケートとの組み合わせ特許が存在したが、ポリエチルシリケートとフェノール樹脂の組み合わせ特許は存在しなかったので、成功すれば世界初の事例として特許出願できる可能性があった。
たかが二種類の物質を混合するだけの技術であったが、そこには科学的な制約が存在した。フローリー・ハギンズ理論である。
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