理系ライターが行く!vol.6『ハードな機械づくりにソフトな化学の知識を活かす』 #大人の社会見学

編集部:ゆう
2020/11/18
仕事を知る
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理系ライターXがすべての大学生に贈る、企業見学レポート連載! 持ち前の「理系知識」を駆使し、様々な企業に取材! 企業の知られざる一面や、想像もしなかった"あたらしい働き方"が見つかるかもしれないぞ。

神戸製鋼所に取材してきたぞ

神戸製鋼所が創立されたのは1905年、今では全世界に100を超える拠点を構え、従業員数は4万名を超える。

展開する事業は、素材系、機械系、電力の3分野にわたり、国内トップシェアや世界シェアが5割を超える製品がいくつもある。発電に関しては今年度の新規稼働分を加えると、発電規模で沖縄電力を超えるなど、今や決して鉄鋼だけを扱う企業ではない。

そんな神戸製鋼所の技術開発本部機械研究所に所属する渡邉詩織さん、担当する業務は、プラスチックやゴム製品づくりで重要な役割を果たす機械だ。

大学院では分析化学を研究していた渡邉さんに、研究所で担当している業務内容や、機械づくりにおける化学の知識の活用法などを伺った。

細かな粉を、混ぜて溶かして粒にする機械

技術開発本部には、約380名の研究員が在籍している。研究員は材料研究所、生産システム研究所、応用物理研究所、ソリューション技術センター、プロセス技術センター、AI推進プロジェクト部、そして渡邉さんが所属する機械研究所のいずれかに所属し、神戸製鋼グループが展開する多種多様な事業の基礎研究に取り組んでいる。

機械研究所では、構造強度、振動音響、流熱技術、化学技術、資源プロセスの5つの領域において、製品の高性能化や製造プロセスの改良、新製品・新技術の開発などに関わる研究が行われている。

「私が主に担当しているのは化学技術、なかでも有機/高分子材料の界面/構造制御技術です。こうした技術を必要とする製品は、プラスチックやゴムなどの混練機です。混練つまり、材料を混ぜて練り合わせ均一の状態にするための機械です」

たとえばプラスチックなら、プラスチックメーカーで製造されるのは粉体、つまり微細な粉である。そのままだと原料として扱いにくいため、一回溶かして粒状のペレットに仕上げて出荷される。この工程で使われる機械が樹脂混練機である。混練機に求められるのは、粉体を均一に混ぜる機能であり、その際に必要なエネルギーの抑制だ。

「混練機の性能を左右するのが、粉を混ぜる羽根の形です。お好み焼きやホットケーキをつくる様子を思い浮かべてほしいのですが、ボールに粉を入れて泡立て器で混ぜますね。このときしっかり均一に混ぜないと“ダマ”ができるじゃないですか。これと同じイメージで、粉状のプラスチックを均一に混ぜるためには、羽根の形や材質を工夫する必要があるのです」

もちろんペレットづくりのプロセスでは、材料の粉を混ぜるだけでなく、熱を加えたり、最終的にペレットの形状を決めて押し出すなどの工程もある。プロセスごとで最適な条件を詰めていき、さらにトータルなバランスを考慮してはじめて、理想的な混練機が完成する。

※技術開発本部内には、各研究所が保有する技術を紹介するコーナーがある。渡邉さんが関わっているのは、熱・流動解析技術である。

矛盾する要求を実現する化学の知識

「たとえば羽根の形は、粉にかかる力や粉の温度に影響します。羽根を回す際の回転速度なども同様です。研究室での実験では、粉に加わる力なども計測しながら、変化を確認しています」

粉状のプラスチック原料を混ぜて溶かして、最終的に粒状のペレットに仕上げる。一連のプロセスをきめ細かく解析するためには、化学の知識が欠かせない。

化学的な観点から得られたデータを元に、混練機のメカニズムづくりを担当する工学系メンバーとディスカッションを繰り返しながらものづくりを進めていく。異なるバックグラウンドを持つプロたちが、同じゴールに向かって進める共同作業に「ワクワクし、すごくやりがいを感じる」と渡邉さんは語る。

神戸製鋼所は、自動車用のタイヤ製造に使われるゴム混練機において世界シェア40%を誇る。このゴム混練機にも渡邉さんは関わっている。

「タイヤが黒いのは、カーボンブラックという補強材がゴムに練り込まれているからです。この補強材のおかげでタイヤのグリップ性能が高まります。一方で低燃費性も強く求められるので、低燃費性とグリップ性を両立するためにシリカを配合します」

ここで問題が起こる。ゴムとカーボンブラックは、どちらも疎水性である。疎水性同士は相性がよいためよく混ざる。ところがシリカは親水性である。仮にシリカをそのままゴムの中に入れると、シリカがうまく混ざらずダマになってしまうのだ。

「そこで表面処理材のシランカップリングとシリカを混ぜて化学反応を起こさせることで、ゴムのなかに均一に分散させます。分散状況を左右するのは混練するときの温度や混ぜ方で、やはり羽根の形が重要な役割を果たします。羽根の形と化学反応の関係を実験で明らかにすることで、矛盾する要求を実現できるのです」

実際に製品としてタイヤメーカーの工場に設置される混練機は、巨大なサイズになる。研究室ではラボサイズの小さな混練機で実験を行うが、サイズが異なると温度の分散状況などさまざまな条件が変わってくる。そこで実験の精度を高めるため、ラボサイズと量産機の中間サイズに相当するパイロットマシンを使った実験も繰り返しながら、羽根の形を理想に近づけていく。地味で根気の必要な作業である。

鉄鋼そしてラグビー、イメージは男社会だが?

渡邉さんが大学院で研究対象としていたのは、タンパク質などの生体材料であり、ゴツゴツした鉄鋼などとはかなり感覚が異なる。ただ就職のタイミングが悪く、ちょうどリーマン・ショックで企業が一斉に採用を控えていた。渡邉さんもバイオ系だから、当初は製薬企業や食品関連などを漠然と第一志望としていた。ところが就活を進めるうち、状況の厳しさを身を以て感じるようになった。

「そこで合わないかもしれないとは思いながらも、電子機器や機械系などのメーカーも候補として考えるようになりました。けれども視野を広げてみると、一見畑違いの分野で化学の知見を活かせたら、面白い仕事をできるのではないかと気づいたのです」

そして選んだ神戸製鋼所といえば、世間的には社会人ラグビー強豪チーム・神戸製鋼コベルコスティーラーズで知られている。ラグビー、そして鉄鋼というイメージから想像されるのは、いかにも男性中心の企業だ。そこに女性として入ることに心配はなかったのだろうか。

「正直なところものすごい体育会系だったら、ちょっと引くかもとは思っていました。ところが、そんな心配は完全に杞憂に終わりました。職場の雰囲気はフラットそのもので、体育会系特有の上下関係などはまったく感じません。新入社員歓迎の催しなどもたくさん開いてもらいましたが、それも強制参加という感じではなかったし、むしろ自由さに驚いたほどです」

現在は技術開発本部で働く研究員、スタッフのうち約2割が女性で、その数はここ数年上昇傾向にあるという。

次のチャレンジは社会人ドクター

「仕事中に男女を意識することは、まったくないですね」と渡邉さんは語る。仕事を進める上では誰もが平等、性別など関係なくやるべきことをきちんとやるだけだ。渡邉さんの部署では、約20人の研究員のうち6名が女性である。

ただ女性の働きやすさには、しっかり配慮されていて、管理職はもとより室長に女性が就いている部署もある。出産して産休を取り、その後職場に復帰するのも至極当然のことであり、そのためのサポート体制は万全だ。個人のチャレンジも積極的に後押ししてくれる職場で、渡邉さんは社会人ドクター取得を狙っている。

「現在関わっている製品では海外のお客さまも多いため、国際的な学会に参加させてもらうケースが増えています。そこで感じるのがPh.D.の力なんです。Ph.D.を持っている人の話だと、みんな前のめりになって聞いている。そうした情景を目の当たりにして、私も博士号を取りたいと強く思うようになりました」

社員に学ぶ意欲があれば、全面的に支援してくれる社風であり、実際に渡邉さんも新しく仕事に必要な知識は、社内講師に教わったり社外のセミナーに参加して学んだ。

「私が大学院で専攻した分析化学は、実はものづくりのさまざまな場面で活用できる分野です。化学専攻だからといって純粋な化学系の企業に就職するよりもむしろ、一見化学とは関係のなさそうな職場でこそ、化学の知識を活かせるのではないでしょうか。いま所属している機械研究所のメンバーと一緒に仕事をしていると、多種多彩な能力のかけ算が、画期的な製品開発に結びつくように思えます」

世の中のタイヤのゴムの多くに、神戸製鋼所のゴム混練機が関わっている。目の前を通り過ぎるクルマ、そのタイヤの原料をつくったのは渡邉さんが開発に携わった混練機かもしれない。

株式会社神戸製鋼所
技術開発本部 機械研究所 化学技術研究室
渡邉 詩織(わたなべ しおり)

大阪大学大学院理学研究科化学専攻博士前期課程修了。修士論文のタイトルは「液液界面におけるインシュリンのアミロイド形成機構」、分析化学の知識を、工学系のものづくりに活用している。

※記事内容及び社員の所属は取材当時のものです。

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文:竹林篤実
イラスト:TOA
編集:ゆう

編集部:ゆう

家族との時間がなにより一番大事!!お酒と音楽とオーディオが大好きな、もうすぐアラフィフおじさん(気分はお兄さん)です。

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