伸長流動の基礎、メカニズムと混練技術への応用

熱可塑性樹脂の機械的特性の改善や機能性の付与を目的に、機能性繊維・フィラーを複合化の検討や、種々のポリマーのブレンドを検討する上で、溶融混練技術は必要不可欠な技術である。生産性を確保する上で、連続式噛み合い式二軸押出機が用いられるが、混練中の流動場は剪断流動が支配的となり、場合によってはフィラーの破壊やポリマーの熱劣化等を引き起こし、目的とする特性が得られないことがある。特に、近年ではナノフィラーの均一分散化やナノアロイ化を可能とするコンパウンド技術の開発が望まれており、従来の剪断流動による混練とは異なる伸長流動による混練技術に注目が集まっている。 　本講演では、二軸押出や混練の基礎、従来の混練技術の解説から、変形やレオロジー的な観点からの伸長流動の基礎及びメカニズムや、講演者がこれまで取り組んできた伸長流動を用いた混練技術について解説・紹介を行う。

1. 混練・押出機と混練技術の基礎
   1. 混練機・二軸押出機の機構
   2. 混練とは何か? (混練方式)
   3. 主なスクリュセグメント形状とその混練の特徴
   4. 二軸押出機のセグメント開発動向
2. ナノフィラーの分散技術の基礎
   1. ナノコンポジットの定義とフィラーの種類
   2. ナノフィラーの分散方法
   3. 溶融混練法における課題と既往の研究の紹介
   4. 二軸押出機を用いたナノフィラーの特殊混練方法の紹介
3. 伸長流動を用いた混練技術の概要
   1. 伸長流動とは何か?伸長流動の種類
   2. 従来の二軸押出機の流動場から見る伸長流動
   3. ポリマーブレンド系における伸長流動のメリット
   4. フィラー分散系における伸長流動のメリット
   5. 伸長流動を用いた二軸混練技術の紹介
4. 伸長変形と剪断変形について
   1. 材料力学で見る伸長変形・剪断変形
   2. テンソルで見る伸長変形・剪断変形
   3. 伸長流動・変形の理論
   4. 剪断粘度の測定方法
   5. 伸長粘度の測定方法
5. 単純伸長流動場におけるカーボンナノチューブ (CNT) の分散
   1. 単純伸長流動場を引き起こすには?実験方法の構築
   2. ナノフィラーの分散評価手法
   3. 伸長流動場におけるCNTの分散状態について
6. 多貫通孔における伸長流動場とCNTの分散状態
   1. 多貫通孔セグメントの形状
   2. 多貫通孔セグメント用分散評価基礎装置の紹介
   3. 形状因子とCNTの分散状態の関係
7. 二軸押出機のための新規伸長流動セグメントの開発
   1. 従来型多貫通孔セグメントの二軸押出機への適応事例
   2. 従来型セグメントの課題と新規セグメントXBDの開発 (特許取得済)
   3. 二軸押出における新規セグメントの流動特性
   4. 二軸押出のプロセスパラメーターと新規セグメントの混練特性