カテゴリー「身近なものの仕組み」の73件の記事

2024年6月10日 (月)

窓付き封筒の特許取得(1902年6月10日)

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 窓付き封筒は中に入っている手紙に書いてある宛名が見える封筒でビジネスで良く使われています。

 この窓付き封筒は昔からありますが米国イリノイ州シカゴのアメリカス・F・キャラハンが発明したものです。キャラハンは発明した窓付き封筒を「アウトルック封筒」(Outlook Envelope)と名づけ1901年12月9日に特許を申請、1902年6月10日に特許を取得しました(米国特許番号701839)。キャラハンは特許をマサチューセッツ州のエンベロープ社に貸与、同社は1902年7月に製造を開始した。

窓付き封筒(米国特許番号701839)
窓付き封筒(米国特許番号701839)

 窓就く封筒の登場により封筒内の手紙の宛先を郵便の受取人の宛先にも使用できるようになったことから宛名を封筒に印刷する必要がなくなりました。開発当時は文字はタイプライターで打っていましたので手間や打ち間違いなくなりインクの節約にもなりました。一方で窓の部分を切り抜きグラシン紙を取り付けた封筒の製造には手間がかかりましたが封筒に宛名を書かないで済むことの方が便利だったようです。また当時は紙も貴重品であり封筒に使う紙を印刷ができない品質のものを選べるようになりました。第二次世界大戦中、イギリスでは紙不足で新聞紙の封筒が使われたこともあるようです。

 長らくの間、窓の素材にはグラシン紙が使われましたがプラスチックのフィルムが使われるようになったのは20世紀の終わり頃からです。

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2024年5月 8日 (水)

コカ・コーラの発売開始(1886年5月8日)

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 かつて炭酸水には健康に何らかの効能があると考えられていました。炭酸水の原点はレモネードに重曹(炭酸水素ナトリウム)を加え、レモンのクエン酸と重曹を反応させて炭酸ガスを発生させたものです。1769年にイギリスの化学者ジョゼフ・プリーストリーが二酸化炭素を水に溶かす炭酸水の製造方法を考案しました。炭酸水が工業生産されるようになったのは1800年代です。炭酸水の工業生産が始まると薬効を謳う炭酸水が販売されるようになりました。

 19世紀末、医師が不足していた米国では自然療法や民間療法や万能薬が流行していました。ジョージア州アトランタで自然療法を行っていたジョン・スティス・ペンバートンは南北戦争の負傷でモルヒネ中毒になっていました。ペンバートンは薬物依存症を治療する目的でコカインを使った薬用酒を製造販売を考えました。しかし、既に類似の薬用酒がたくさん存在していたためワインとコカインをコーラのエキスを調合し精力増強や頭痛緩和に効果があるとする薬用酒「フレンチ・ワイン・コカ」として1885年に販売を開始しました。

ジョン・スティス・ペンバートンとフランク・メイソン・ロビンソン
ジョン・スティス・ペンバートンとフランク・メイソン・ロビンソン

 この「フレンチ・ワイン・コカ」は人気となりましたがコカインによる依存症があることが問題となりました。また米国では1920年に施行された禁酒法に向かって禁酒運動が盛んになり薬用酒が販売できない可能性が高まりました。そこでペンバートンはワインの代わりに炭酸水を使った炭酸飲料を開発しました。ベンバートンと一緒にビジネスをはじめたフランク・メイソン・ロビンソンはこの炭酸飲料を「コカ・コーラ」と名付けました。かくして1886年5月8日に「コカ・コーラ」が発売開始されたのです。

コカ・コーラのロゴ
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2024年1月14日 (日)

図解入門よくわかる最新プラスチックの仕組みとはたらき[第4版]

図解入門よくわかる最新プラスチックの仕組みとはたらき[第4版]

秀和システム 桑嶋幹・木原伸浩・工藤保広

 久しぶりに書籍の紹介です。この本は書籍としては新刊ですが、初版2005年7月、第2版2011年9月、第3版2019年9月と内容が更新され続けています。今回出版されたのは第4版です。

 ここ数年でプラスチックを取り巻く環境は大きく変化しています。プラスチックの自然環境や資源問題への影響が注目され、新たな法整備も進みました。

 この本はプラスチックの基礎(第1章)・合成(第2章)・用途(第3章、第4章)・新技術(第5章)・環境問題(第6章)について最新の情報が網羅されている入門書です。プラスチックの合成方法の解説では難しい化学式を使わずに様々な重合を解説しています。プラスチックの利用や環境問題に関わる統計データも最新のものに更新されています。

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 私たちの身の回りには、日用品や家電品、自動車や飛行機などプラスチックが使われているものがたくさんあります。ところがプラスチックをどうやって作るのかなどその詳細は、あまり知られていません。本書は、プラスチック(合成樹脂)の種類や特性、用途などをやさしく解説した入門書の第4版です。新しく施行された「プラスチック資源循環促進法」やSDGsに対応した、新しい生産・分解技術についての解説を追加しました。


目次

はじめに

第1章 プラスチックとは何か

1-01 プラスチックを探してみよう
1-02 そもそもプラスチックとは
1-03 人類とプラスチックの関わり合い
1-04 プラスチックの発展(合成樹脂の利用)
1-05 プラスチックはどのような物質か
1-06 プラスチックの種類と性質
1-07 プラスチックの見分け方(用途や品質表示)
1-08 プラスチックの見分け方(化学分析)
1-09 広がるプラスチックの利用

第2章プラスチックができるまで

2-01 プラスチックのもと(モノマーとポリマー)
2-02 手をつなぎ変えながら伸びていく重合(付加重合) 
2-03 手をつないで伸びていく重合(縮合重合)
2-04 どうすれば長くなるか
2-05 プラスチックの性質を決める(分子間相互作用の重要性)
2-06 2種類以上のモノマーやポリマーを使う(共重合とポリマーアロイ)
2-07 プラスチックに形を与える(成型)
2-08 熱による成型方法いろいろ
2-09 融けないプラスチックを作る(架橋)
2-10 ゴムとエラストマー
2-11 樹脂
2-12 プラスチックの大部分はプラスチックではない!
2-13 発泡体

第3章 私たちの暮らしとプラスチック

3-01 家庭用品には汎用樹脂が活躍
3-02 文具では用途に合わせて様々な素材が活躍
3-03 家電製品はメンテナンスが少なくてすむ素材が活躍
3-04 包装はプラスチックの最も大きな利用先 
3-05 衣料には適度な強度と肌触りが大事(合成繊維)
3-06 軽くて高機能なメガネ、コンタクトレンズ
3-07 錆びない材料で維持しやすい住居
3-08 スポーツ、レジャーでは軽くて強い素材が活躍
3-09 子どもが安心して遊べる素材を
3-10 携帯電話、スマホ、タブレットにもプラスチックを幅広く活用

第4章 産業で活躍するプラスチック

4-01 自動車では内装からエンジンルームまで幅広く使用
4-02 鉄道車両とプラスチック
4-03 駆体は鋼板から繊維強化プラスチックへ(船舶、航空機)
4-04 スポーツ施設で活躍するプラスチック
4-05 実は軽くて強い発泡スチロール(土木) 
4-06 季節に関わらず様々な食材を得るために(農業、水産業)
4-07 風雨などから素材を守る(塗料)
4-08 飛行機の構造材から付箋紙まで様々なものを結ぶ(接着剤)
4-09 自然エネルギー利用で活躍するプラスチック(風力発電、太陽光発電)
4-10 電子回路を使用した製品で活躍するプラスチック
4-11 医療用器具で幅広く使用されるプラスチック

第5章 進化するプラスチック

5-01 光とプラスチック(透明性と光応答性)
5-02 音とプラスチック(防音と発音)
5-03 包装を変えたプラスチック(食品はもう腐らない)
5-04 医療を変えたプラスチック(衛生と生体適合性)
5-05 微生物や光で分解するプラスチック(分解性材料)
5-06 プラスチックによる構造材料(強力なだけではなく)
5-07 電気と磁気とエネルギーとプラスチック
5-08 薄皮 1 枚で分ける(膜分離)
5-09 プラスチックを印刷する(3D プリンター)

第6章 プラスチックの課題と私たちの生活

6-01 プラスチックがもたらすもの
6-02 プラスチックの安全性
6-03 プラスチックと資源問題
6-04 プラスチックと環境問題
6-05 プラスチックとごみ問題
6-06 プラスチックのリサイクル
6-07 容器包装リサイクル法とは
6-08 ペットボトルのリサイクル
6-09 科学と技術でプラスチックの課題を解決することができるか 
6-10 持続可能な社会とは
6-11 心豊かで快適な暮らしを続けるために

索引 
参考文献

コラム

・目的によって作り出される複合材料
・高分子の概念を提唱したヘルマン・シュタウディンガー
・レゾール型とノボラック型のフェノール樹脂
・赤外分光法 
・超高分子量ポリエチレンとゲル紡糸法
・ポリマーアロイがもたらしたエンジニアリングプラスチック、PPE
・アクリルとは
・架橋と紙おむつ
・フッ素樹脂で加工した調理器具
・プラスチックと金属の表面の違い
・不織布マスクにもプラスチックが活用されています
・プラスチックボディの車?旧東ドイツのトラバント 
・接着剤による接着の仕組み
・太陽電池(PN 接合型太陽電池と色素増感太陽電池)
・高分子圧電材料
・プラスチックによる電線の被覆
・インテリジェント材料
・レジ袋に使われている原油の量
・洗濯バサミがバラバラに崩れる理由は?
・二酸化炭素からプラスチックの合成
・ゴミ収集車
・有害廃棄物の国境を越える移動及びその処分の規制に関するバーゼル条約 
・生分解性プラスチックは環境にやさしいと言えるか? 

出版社 :秀和システム; 第4版 (2022/8/31)
発売日 :2022/8/31
言語  :日本語
単行本 :318ページ
ISBN-10:4798068292
ISBN-13:978-4798068299
寸法  :14.8 x 2.3 x 21 cm

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2023年10月22日 (日)

繊維のおはなし

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 繊維とは狭義では布や紐を作るための糸の原料となる細長いひも状の素材のことです。羊毛や絹糸などのように動物の毛から作られるもの、綿や麻などのように植物の組織から作られるもの、ナイロンやレーヨンなどのように化学反応で合成されるものがあります。こうした多くの繊維はセルロース、タンパク質、合成樹脂などの有機物できています。

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 また、繊維には炭素、ガラス、金属、鉱物などの無機物から作られたものもあります。これらの繊維は強度が高く耐熱性や耐薬品性などがあるため産業において様々な用途で使われている。

 ガラス繊維や炭素繊維をプラスチックに加えると強度を高めた繊維強化プラスチックという複合材料を作ることができます。繊維強化プラスチックはテニスラケット、ゴルフクラブ、レーシングカー、航空機、宇宙関連機器などに使われています。

 金属繊維はスチール繊維とも呼ばれ、ステンレス、鉄、銅、アルミニウムなどの金属を引き延ばして作られたものです。金属繊維は強靱でロープやワイヤの原料となります。また、伝導性の高い金属繊維からは電線が作られます。金属の性質を活かした複合材料の原料としても使われる。最近では衣服に使われる場合もあります。

 鉱物繊維は鉱物を繊維状にしたものです。石綿、アスベストは耐久性、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などに優れているため様々な用途で用いられてきましたが人体に悪影響を及ぼすことから使用が禁止されました。

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2023年7月27日 (木)

納豆の起源は弥生時代

 納豆の原料である大豆は世界各地で古くから栽培されています。我が国においては縄文時代には存在したと考えられ、古事記にも大豆が登場します。縄文時代の日本人は雑穀類、芋、豆を食べていました。その中にはヤマイモやサトイモのように糸を引く食べ物もありましたが、納豆が縄文時代から存在していたという有力な手がかりはありません。弥生時代になると稲作など農作物の栽培が盛んに行われるようになり、収穫した農作物は保管されるようになりました。

 納豆を作るには水に一晩つけた大豆を蒸し煮し藁で包みます。その藁を40~42℃で保温すると藁中の納豆菌が繁殖し大豆が納豆になります。こうした加工食品である納豆の製法を弥生時代の人々が自ら編み出したとは考えられません。

藁納豆
藁納豆

 さて、弥生時代の住居は竪穴式住居で床には藁が敷かれていました。住居の中には炉やかまどがあり、部屋の中は適度な温度に暖められていました。こうした住居の中で煮豆が床に落ちて藁の中の納豆菌で発酵することもあったことでしょう。ヤマイモやサトイモを食べていた人々にとって納豆のネバネバは受け入れられたでしょうし、納豆は保存も利き美味しかったはずです。 やがて煮豆を藁に包んで保温すると納豆ができることに気が付き納豆が意図的に作られるようになったはずです。こうして納豆はその後何千年も続く日本の食文化のひとつとなったのです。

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2023年7月18日 (火)

月並みに平凡の意味を加えた正岡子規

 「月並み」とは平凡や陳腐なことを表す言葉ですが、本来は「毎月」や「月ごと」や「月に一度」などを意味する言葉でした。夜空に美しく輝やいて見える大きな月がどうして平凡や陳腐という意味になってしまったのでしょうか。

 町人文化が発展した文化年間(江戸時代、1804~1818年)に俳句が人気となり「月並句合」(つきなみくあわせ)と呼ばれる行事が行われるようになりました。「月並句合」は俳諧の宗匠が月ごとにお題を出して句会を開き優れたな作品をまとめて出版するものでした。手引き書なども出版され明治時代に入っても盛んに開催されていました。

 「月並句合」は毎月行事ですからやがて多くの優秀作品はありきたりなものとなりました。明治中期に活躍した正岡子規は「月並句合」で作られたありきたりの俳句を「月並調」と呼び批判しました。写生を基軸とする俳句や短歌の革新を進めていた正岡子規は「月並調」の俳句を平凡でつまらないと言い放ったのです。

 この正岡子規の批判の言葉から「月並」という言葉に「平凡」「ありきたり」「陳腐」などの否定的な意味が加えらることになったのです。

正岡子規
正岡子規

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2023年5月20日 (土)

キログラムが新定義となった日(2018年5月20日)

 2018年5月20日は質量キログラムが新しい定義となった日です。この定義はアルベルト・アインシュタインとマックス・プランクが導き出した理論で成り立っており、それまで原器の質量で定義されていたキログラムが物理量で定義すことができるようになりました。

アルベルト・アインシュタインとマックス・プランク
アルベルト・アインシュタイン(左)とマックス・プランク(右)

 かつての1キログラムの定義は0℃における蒸留水1立方デシメートル(=1リットル)の質量でした。これはフランスで導入されたメートル法で1793年に定められた質量の単位グレーブに由来します。この定義は1795年に「大気圧下で氷の溶けつつある温度における水」とされましたが、水の体積が温度に依存することから「最大密度における蒸留水1立方デシメートル(=1リットル)の質量」と再定義されました。

 しかし、水の体積は厳密には気圧にも依存し密度が変化します。そして気圧の単位には質量が含まれていることから、水の質量によるキログラムの定義は本質的な定義が成立しない循環定義となります。そこで1799年に白金製のキログラム原器が製作され、キログラムの定義にキログラム原器が使われるようになりました。このキログラム原器はアルシーヴ原器と呼ばれ、その質量は4°Cの蒸留水1立方デシメートル(=1リットル)の質量に相当します。1889年には1879年に製作された新しいキログラム原器を国際キログラム原器とすることが定められました。この国崎キログラム原器は2018年までキログラムの定義として使用されました。

 1983年にメートルの定義がメートル原器から光速度基準になると原器を使った定義はキログラムのみとなりました。原器は経年変化で値が不安定なためキログラムも普遍的な物理量で定義することが検討されるようになりましたそして、国際度量衡委員会 (CIPM) はSI基本単位の定義の改訂を提案し、2018年11月16日に開催された第26回国際度量衡総会 (CGPM) で承認されました。これによってキログラムは原器を使わずに次のようにプランク定数から定義されることになりました。

 キログラムは周波数が {(299792458)2/6.62606957}× 1034 ヘルツの光子のエネルギーに等価な質量である

 この関係がどのように求められるのか考えてみましょう。アインシュタインの特殊相対性理論の E = mc2 とマックス・プランクのプランクの法則の E= hν の関係から mc2 = hν となります。この式から ν = mc2/ h となり、質量 m = 1 kg、プランク定数 h= 6.62607015×10-34 J⋅s、真空中の光の速度 c =  2.99792458×108 m/sを代入すると周波数を求めることができます。結果としてキログラムは上述のように定義されます。

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2023年4月18日 (火)

「本わさび」と「生わさび」の違い

 ワサビ(山葵)は日本原産のアブラナ科ワサビ属の植物です。ワサビは清水が流れる渓流や湿地に生息します。春になると白い小さな花を咲かせます。根茎や葉は独特の強い刺激性の香味を持ち薬味や調味料として使われます。

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 ワサビは古くから利用され飛鳥時代の遺跡から発掘された木簡に「委佐俾三升(わさびさんしょう)」というワサビを示す言葉がシルされています。ワサビが本格的に栽培されるようになったのは江戸時代です。今から400年以上前に安倍郡大河内村有東木(現:静岡市葵区有東木)のワサビが征夷大将軍を退いて駿府城で大御所となった徳川家康に献上されました。家康はその独特の風味を絶賛し、また山葵が徳川家家紋の「葵」に通じることからワサビを保護しました。これによって静岡県でワサビの栽培が発展し江戸にも送られるようになり、寿司や蕎麦の普及に相まって一般にも広がりました。

 さて現在ワサビと言えば缶入りの粉わさびやチューブ入りの練りわさびがよく使われています。

 粉ワサビを発明したのは静岡の茶仲買人の小長谷与七です。大正3年に製茶の技術を参考にワサビを粉末にすることに成功しました。しかしながら希少価値の高いワサビを使った粉ワサビは価格も高く量産もできないことから、ワサビの粉にカラシの粉を混ぜて製造するようになりました。昭和13年(1938年)には北海道に自生する岡わさび(セイヨウワサビ、ホースラディッシュ )が粉ワサビの原料として使われるようになりました。現在、粉わさびと言えば「西洋わさびを乾燥し、粉末化したものを主体とし加工したもの」と定義されています。

 練りわさびは昭和46年(1971年)に袋入りのものが発売され、翌昭和47年(1972年)にチューブ入りのものが発売されました。練りわさびは粉わさびに油脂や食塩や砂糖などを加えて水で練り込んたものです。ですから練りわさびの主原料もセイヨウワサビでした。

 ところが近年になって練りわさびの需要が増え市場競争が激しくなると、他社との差別化のため「生わさび」と表記されたものが販売されるようになりました。「生わさび」とは種類を問わず生のワサビをすりおろしたもののことです。ですから「生わさび」と記された練りわさびの原料は粉わさびではなく生のワサビをすりおろしたものです。単に「生わさび」と記されているものはセイイウワサビが主原料です。

 「生わさび」には「本わさび入り」と表記されたものもあります。また最近では「本わさび」と表記されたものもあります。「本わさび入り」は日本原産のワサビを50%未満使用しているもの、50%以上使用しているものは「本わさび使用」と表記されいます。セイヨウワサビを使用せず日本原産のワサビを100%利用したものもあります。この場合、「生本わさび」のような表記になっています。

 美味しい刺身、寿司、蕎麦、ステーキなどを食べる場合は本物の生のワサビをすったものが一番ですが、練りわさびを使う場合には商品の成分表示を見て日本原産のワサビを100%のものを選ぶと良いでしょう。価格も高いのですが上手に使い分けると良いでしょう。

 なお練りわさびの「本わさび」に使われている日本原産のワサビは日本産ではないものがほとんどです。外国産でも「本わさび」であれば同じ種類のワサビです。

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2023年1月28日 (土)

プラスチックの語源|塑性と弾性の違い

 日本語でプラスチックというと、多くの場合はプラスチック材料やプラスチックで作られたもののことです。ところが英語のプラスチックplasticには日本語と同じ名詞としてのプラスチックという意味の他に形容詞としての「形を作ることができる」という意味があります。もともとplasticはギリシャ語で塑造という意味をもつplastikos という単語に由来しています。塑造とは粘土などの柔らかな材料で像などを造ることです。

塑造
塑造

 プラスチックが意味する「形を作ることができる」という性質のことを可塑性または塑性といいます。可塑性とは「外から力を加えると形を変えることができ、力を取り除いても元の形に戻らない性質」です。例えば、粘土の固まりは力を加えると変形しますが力を取り除いても元の固まりに戻ることはありません。またゴムのように「外から力を加えると形を変えることができ加えた力を取り除くと元の形に戻る性質」を弾性といいます。

>塑性と弾性の違い
塑性と弾性の違い

 プラスチックは合成樹脂とも呼ばれます。樹脂は松ヤニや漆などのように樹液が固まったもので、自然由来の樹脂のことを天然樹脂といいます。私たち人類は古代から天然樹脂を利用してきましたが、天然樹脂は採れる量が少ないうえに取り扱いが面倒という問題がありました。そのため、人類にとって天然樹脂に代わる材料を手に入れることは積年の夢でした。

 やがて天然樹脂によく似た性質を持つ物質が人工的に作り出されると、それらの物質のことを合成樹脂と呼ぶようになりました。今日では、合成樹脂というと原料や素材、プラスチックというと成型品を意味することが多いようですが言葉の使い分けに厳密な区別はありません。

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2022年12月11日 (日)

百円玉が登場(1957年12月11日)

 昭和32年(1957年)12月11日、臨時通貨法により臨時補助貨幣として百円硬貨が初めて発行されました。この百円硬貨は銀60%、銅30%、亜鉛10%の銀を主成分とする合金の銀貨でした。表面には鳳凰の絵に日本国と百円の文字、裏面には桜の花の絵に100YENと製造年が彫られています。直径は22.6 mm、重さは4.8 g、周囲にはギザがあります。百円硬貨は当時としては最高額面の硬貨でした。当時は壱万円札はまだなく最高額面の紙幣は五千円でした。

初めて発行された100円硬貨(昭和32年 1957年)
初めて発行された100円硬貨(昭和32年 1957年)

 この百円硬貨は2年後の昭和34年(1959年)に表裏の図柄のみが変更されました。表面は稲穂の絵になり、裏面には中心部に大きな100の数字が表示されました。昭和39年(1964年)には東京オリンピックの記念硬貨が発行されました。

 その後、高度経済成長や自動販売機の普及により百円硬貨の需要は高まりましたが、保有する銀量の不足および諸工業における銀の需要増によって世界的に銀貨が使われなくなりました。日本も銀貨の使用をやめることになり昭和42年(1967年)2月1日に銅75%、ニッケル25%の白銅の百円硬貨が発行されました。この百円硬貨が現在まで使われている百円玉ものです。

 自分が子どもの頃は100円玉もありましたが板垣退助の百円札(B号券)が使われていました。この百円札は愛着もありましたが昭和41年(1966年)に廃止が決まり、昭和47年(1972年)に製造終了、昭和49年(1974年)に出回らなくなりました。

 大人になってから米国に行って1ドル札がよく使われていることを知りました。チップなどの文化の違いもあると思いますが百円札も五百円札を残しておいても良かったのではないかと思った次第です。

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