押出機内の樹脂挙動および溶融混練の基礎と最適化

二軸押出機・混練機やミキシングエレメントを有する単軸押出機を用いて高分子材料の混練がなされている。 　押出・混練過程でのトラブル回避や,装置・プロセス設計の最適化のためには,まず装置内で何が起きているのかを把握することが最も重要である。そのために,材料挙動の可視化やシミュレーション技術が利用され効果を上げているが,技術者が押出・混練機内の材料挙動に関する基本的な理屈 (ノウハウではなく) を理解しておくことが,検討結果を実効的に成果へ結びつける最も確実な方法である。 　本講では,固体輸送,溶融,溶融体輸送と混練に関して基礎理論をわかりやすく解説するとともに,それに基づく実験およびシミュレーションを用いた混練評価およびスケールアップについて現状と課題を概説する。

1. 背景
   1. 押出機・混練機の概要と特徴
2. 実験による可視化・計測
   1. 既往の可視化・計測の例
   2. 最近の可視化・計測の研究例
   3. 各種実験の利点と問題点
3. 固体輸送メカニズム
4. 溶融部における高分子材料の溶融メカニズム
   1. 溶融プロセスの可視化
   2. 溶融理論
   3. 溶融不良への対応
   4. 溶融部での構造形成
5. 溶融混練部の混練メカニズム
   1. 分配混合と分散混合
   2. 伸長流動の重要性
   3. ポリマーブレンド・コンポジットの混練理論
   4. 押出機・混練機と溶融混練理論の関係
6. 単軸スクリュ押出機内の溶融混練
   1. 溶融混練理論とミキシングスクリュの関係
7. 二軸混練機・二軸スクリュ押出機内の溶融混練
   1. 溶融混練理論と二軸混練機・スクリュ押出機の関係
   2. 溶融混練に付随する問題と対策
   3. 脱揮操作とメカニズム
8. 計算機シミュレーションによる材料挙動の予測
   1. 計算機シミュレーションの利点と問題点
   2. 固体輸送部のシミュレーション
   3. 溶融部のシミュレーション
   4. 溶融体輸送部のシミュレーション
9. シミュレーションによる溶融混練評価
   1. 分配混合指標とその考え方
   2. 分散混合指標とその考え方
   3. 各種評価指標を用いた研究例
   4. 検証実験の難しさ
10. スケールアップとシミュレーション
    1. スケールアップの一般論
    2. シミュレーションによるスケールアップの研究例
11. 今後の課題