留学日記
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研究のまとめ
その①
研究も２年目に入り忙しくなってきた。レジ袋やゴミ袋、食品包装用フィルムとして使用しているインフレーション成形の実験を行い、まとめる時期になった。以前に書いた分と重複をするかもしれないが、一年目に行った実験のことを書きたいと思う。
レジ袋はその当時日本での開発が最初であり、技術的なノウハウも先行していたし、特許での優先権ももっていた技術であり、勤務している会社でも、かなり事業的にも収益の良い分野であった。
プラスチックは熱をかけて流動しやすい状態にして形作り、その後冷却し、製品にする工程で行われる。その成形中の挙動を数々の測定機器を組み合わせ変形する過程を解析することを繰り返した。
風速計、非接触赤外温度計、内圧測定器、張力計、高速ビデオカメラなどをすべて使用し、ひとつの実験条件でのデータをとります。
高速カメラの機器、張力計は大学にお願いし購入、また風速計や温度計は会社から航空便で送ってもらったけれど、実験は一人ではできないため、実験助手はＴＯＭＯ（配偶者）でした。そうした実験を繰り返すことにより、その成形する工程での成形品への力のかかり方、応力変化、温度の変化と変形挙動などが、種々な実験を通じて明らかになり、フィルムの生産性、品質で重要な物性との関係を把握することができてきた。
この実験およびその解析の労力が、今思ってもかなりすごい実験のかたまりだったと思う。
担当教授であるＷｈｉｔｅ教授も、当初は私の英語の問題や基礎知識の欠如などで、かなりイライラされていたようでもあったが、成果がでてきはじめ、かなり突っ込んだディスカションをするようになった。
一週間に一度の先生との個別討論はかなりつらいものがあった。一週間に一日は郊外の湖に出かけたが、それ以外は実験と解析を行う日々が続いた。その最初の一年の成果をまとめ、アメリカの雑誌Polymer Engineering & Scienceに投稿した。
２年目はその現象を理論的解析により予測し、物性、品質、連続生産性を決めている主因子を定量的に把握し、各種樹脂や成形条件にも適用可能な技術に作り上げることであった。
そのためには理論解析するための理論式、コンピューターソフトを作る言語の知識、プログラム化の知識とコンピュータを動かす知識が不可欠であった。コンピューターソフトは大学時代にやった少しばかりの知識しか持ち合わせていなかった。英語の本だけでは読む速度が遅く、理解も浅くなってしまう心配から、当時コンピュータを専門にしていた兄からFORTRAN言語のプログラミングの本を数冊日本から送ってもらった。また、大学のコンピュータはその頃ちょうど入力形式がキーパンチしたカード式からＣＲＴ画面上から入力できる方式に変更されてきた時期あった。テネシー大学のメインコンピュータもＤＥＣ１０のＣＲＴ入力方式に関する授業に参加し、理解を深めた。ただし、実際に動かすにはかなりわからないことが多く、当時同室の研究員もポーランド人から台湾人の湯（タン）さんに代わっており、当時ドクターコースのこの学生にコンピュータの操作方法をかなり教えてもらいました。
その②
実験から理論解析に主流が移ったこともあり、体を使ってデータを出す時期から、一日１６時間以上、理論式、実験結果の理論的解釈、新しい理論式の構築、結晶化式の導入、ソフトの構築との戦いで、頭を使って考える研究に移っていった。
なかなか良いアイディアが思い浮ばず、大学のオフィスから出て、キャンパスの中やそばにあるテネシー川沿いに歩いたりした。
大学は日本の大学の広さとはおおよそ比較にならない広大さがあり、大学の学生は３万人が在籍していて、医学、農学なども含め、ほぼ全学科があり、オフィスのそばのフットボール競技場は１０万人弱が収容できる大きなものだった。理論解析開始からの初めの２ヶ月はいろいろな内容を習得する時期、その次３－４ヶ月はプログラムなどの作成で少しずつ見える形で進んでいったが、その後はなかなか研究進捗は上がらず、この研究の難しさを実感しました。
この分野の理論解析は世界的に、まだ充分に実際の系に適用可能な応用技術にはなっておらず、かなりの困難な理論解析技術でもあった。また、計算速度も遅く、今では家庭用ＰＣでもすぐに解いてしまう計算ではあるのだが、当時は大型コンピュータでも２時間くらいかかる計算であり、計算を入力し、しばらくたってから結果をまたチェックしにいく方法をとっていた。
最も簡単なプログラム、つまり今までの文献で出ている研究範囲のプログラム化はその年の1１月頃に出来てはいたが、新規な研究分野である実践で使える技術に仕上げ、さらにプラスチックの性質である結晶化を組みこむことに、悩み始めた。日本帰国まで、あと三ヶ月に迫った頃の１２月は最も苦労していた時期でもあった。
図書館にも足しげく通ったのですが、ある数値計算の本を大学の生協で見つけ、その本の一部に解析解を収束させるためのヒントが記載されてあった。もう一方の結晶化の考慮は実験から一定の法則を見つけ、その結果と理論式の関連をつけ、理論の構成方程式に入れ込んだ。すぐに、うまくはいかないものではあったが、１ヶ月間コンピュータのある計算機センターとオフィスとを行き来し、試行錯誤をした結果、なんとか結果が計算でき始めた。
それなりの解析結果がでたときは本当にやってきた苦労が報われたと思った。これが出来始めると、いままでの苦労から逆に計算し、改良することが非常に楽しくなっていった。
次にこのデータをいれたらどうなるだろうか。今までの実験でやって得られた現象の疑問が解けていくことの面白さを感じ、いろいろなアイディアが次々と出てきた。
帰国を翌月に控えた２月は寒い日が続き、大学と家の歩くのにー２０℃くらいに下がる日は何日かあったが、ダウンジャケットを着て、毎日思いコンピュータの計算結果ファイルを抱えて通った。かなりの計算結果がではじめ、残り少ない３月にかけて、まとめに入った。ここでの成果は後に英文雑誌３報、日本の雑誌４報に投稿した。また、Ｓociety of Plastics EngineeringのChicagoで開催された国際学会にも発表した。
２年間の成果も含め、その後、日本の繊維学会から論文賞をいただくことにもなりました。
