インフレーション成形の理論とトラブル対策

第1部 成形加工におけるトラブルとレオロジー

(2019年12月13日 10:00〜12:00)

　高分子溶融体の流動と変形を取り扱うレオロジーについて、その概要を説明するとともに、各レオロジー特性が成形加工性とどのように結び付けられるのかについて解説する。

1. レオロジーの概念
   1. 弾性と粘性の本質 – 粘弾性の基本法則を理解する -
   2. 緩和時間 – 緩和現象を定性的に理解する -
   3. デボラ数 – 成形加工で最も重要なパラメータ トラブルシューティングの基礎 -
2. 線形粘弾性の基礎
   1. ボルツマンの重ね合わせの原理 – レオロジーは足し算だけで大丈夫 -
   2. 動的粘弾性 – 難しい数式を使わずにG’やG”を理解する -
   3. 緩和スペクトル – 線形粘弾性測定の目的を理解する -
   4. 測定装置 – 動的粘弾性の測定方法 -
   5. 周波数依存性と温度依存性 – 材料特性の評価方法 -
   6. 合成曲線 – 構造変化の確認手法、測定できない領域の情報を得る -
   7. 高分子液体の特性値 – 粘性と弾性の指標 -
3. 成形加工に必要なレオロジー特性
   1. 牽引流と圧力流 – 剪断流動の与え方 -
   2. 定常流剪断粘度の剪断速度依存性 – フローカーブの重要性 -
   3. 法線応力差の意味とその評価方法 – 高分子液体は弾性を示す -
   4. 毛管流動における粘度測定 – ダイでの剪断速度を計算する -
   5. MFRの落とし穴 – MFRで樹脂選びをすると失敗するかも -
   6. 非線形粘弾性 – 成形加工は非線形領域で行います -
   7. 伸長流動下のレオロジー特性 – 伸長粘度の測定方法と加工性への影響 -
4. トラブルシューティングとレオロジー
   1. 剪断粘度と伸長粘度 – 成形法と流動モード -
   2. Tダイ成形 – ネックイン、レゾナンス -
   3. メルトフラクチャー – 発生機構とその対策 -
   4. インフレーション成形 – 外部ヘイズ、バブルの安定性 -
   5. 目ヤニ、フィッシュアイ – 発生機構と解析方法、対策 -
   6. 伸長粘度の制御方法 – 伸長粘度を制御する手法の紹介 -
• 質疑応答

第2部 押出ブロー、インフレーション成形の原理、工程とトラブル対策

(2019年12月13日 12:40〜14:00)

1. ブロー成形の原理
2. ブロー成形法の分類
3. 押出ブロー成形法
4. 多層ブロー成形法
5. 押出ブロー成形工程の不良現象と対策
6. 共押出ブロー成形における諸問題
• 質疑応答

第3部 インフレーション装置の性能評価を目的とした実用的数値シミュレーション

(2019年12月13日 14:10〜15:30)

　インフレーション装置では、上流側にスパイラルマンドレルダイが配置されます。スパイラルマンドレルダイ内では、スパイラルチャネルを通過する主流と側面部に漏洩する漏洩流の適切な流量配分バランスを採ることが重要です。また、ダイ流出後のインフレーションバブルの形態は、フィルム引き取り速度や引き取り応力、押出量、ブロー圧力など様々な因子に支配されて変化します。 　これらの複雑な成形現象を理論的に把握するために、本講座では、初心者を対象として、インフレーション装置の性能評価を目的とした実用的数値シミュレーション技術の理論背景、運用方法、適用事例について平易に解説します。 また、インフレーション装置専用のCAEシステムの運用デモを通じて、インフレーション装置の解析作業の手順の実際をご紹介します。

1. はじめに
   1. 主流/漏洩流れの流量配分バランス
      (スパイラルマンドレルダイ最適設定のキーポイント)
   2. インフレーションバブル形態に影響を及ぼす因子
      (ブロー圧力、熱伝達係数、draw ratio がどのように形態を決定するのか?)
   3. 多層流動の取り扱い (単層と多層流動の大きな相違点について)
2. 成形現象の理論的定量化法
   1. 解析モデルの作成法 (テンプレートを利用した容易な作成方法)
   2. 材料物性の表現
      • Carreau
      • Cross
      • Power law など
   3. 2.5D FEM (薄肉有限要素法)
   4. 多層流動の定量化モデル (新規特許技術)
   5. インフレーションバブル形態の定量化モデル
      (これまで実用化されている解析モデルの紹介)
3. インフレーション装置の解析例
   1. 単層スパイラルマンドレルダイ内の樹脂熱流動解析
      • 主流/漏洩流
      • 滞留時間
      • ダイ流出流量変動の計算例
   2. 多層スパイラルマンドレルダイ内の樹脂熱流動解析
      • 多層界面の形成状態の計算例
   3. インフレーションバブル形態の予測解析
      • 様々な影響因子に対するケーススタディ結果
4. インフレーション装置用CAEシステムデモンストレーション
   1. プリプロセッシング
      1. 解析モデルの作成 (どのように解析モデルを作成するか?)
      2. 材料物性のモデリング (どのように粘度物性を表現するか?)
   2. アナリシス (解析の具体的な手順について解悦&実際に解析)
   3. ポストプロセッシング
      1. 各種コンター図の作画
         • 流速
         • 圧力
         • 温度
         • 滞留時間の可視化例
      2. 各種グラフ図の作画
         • ダイ流出口の流動変動や圧力分布のグラフ作画例
      3. 粒子運動シミュレーション
         • 成形上問題視されるウェルドライン表現
5. おわりに
   1. まとめ (現状できること)
   2. 今後の課題 (現状未解決で今後解消すべき問題点)
• 質疑応答

第4部 インフレーション成形機の構造、条件設定と不具合対策

(2019年12月13日 15:40〜17:00)

1. フイルム成形概要 (Tダイ法とサーキュラー法)
2. 上向きインフレーション成形装置概要
3. 下向きインフレーション成形装置概要
4. チューブラー二軸延伸装置概要
5. 各種設備の要点と不具合対策
   • 押出機
   • 金型
   • エアーリング 等
• 質疑応答