樹脂のレオロジー特性の考え方、成形加工時における流動解析の進め方

プラスチック成形に用いられる樹脂は目的に応じて多くの種類が存在し、機能向上のために各種フィラーを含有させたり発泡構造にしたりします。また、高品質の製品を安定供給するために成形法も進歩しています。このような状況下で樹脂の選定、新製品の設計や製造プロセスの最適化を合理的に行うためにプラスチック成形工程におけるシミュレーションの必要性は益々高くなっています。シミュレーションとは擬似的に製造プロセスを再現する手法であり、所定の時間内に結果を出すために樹脂特性や計算手法には色々の仮定とモデル式が用いられます。計算結果を正しく判定するためには、用いているモデル式の構成と前提条件、輸送方程式の簡略化方式などを理解しておく必要があります。 　本セミナーではまず、樹脂特有の挙動であるレオロジー特性を表す各種モデルを、粘弾性、剪断/伸長流動、反応の進行、フィラー含有状態などの観点から詳説します。そして、このようなモデル式中のパラメータを自動最適化するExcel実習を行います。このExcelはお渡ししますので、新規材料のパラメータを決めていく際にも有効なツールとなります。そして、樹脂特性測定法では原理とともに誤差の補正法という大切な項目の説明をします。樹脂流動の計算では輸送方程式の基礎と簡略法について述べます。最後に射出成形、熱硬化性樹脂のCAE手法の実際とポリウレタン発泡流動CAEの最近の動向調査結果について説明します。

1. 樹脂の概要
   1. 樹脂の種類
   2. 樹脂の成形法
2. レオロジー特性
   1. レオロジーの基礎
   2. 粘弾性モデル
      1. 応力緩和とクリープ
      2. MaxwellモデルとVoigtモデル
      3. 一般化Maxwellモデル
      4. Die Swellへの適用例
   3. 粘度モデル
      1. 流体の特性と分類
      2. 擬塑性流体用モデル
         • 指数則モデル
         • Crossモデル
         • Modified Crossモデル
         • Carreauモデル
         • Carreau-Yasudaモデル
         • Herschel-Bulkelyモデル
      3. 温度依存モデル
         • アンドレードの式
         • WLF式
      4. その他のモデル
         • ダイラタント流体
         • ビンガム流体
         • 拡張オストワルド流体
   4. 熱硬化性樹脂用モデル
      1. 物性値の変化と反応速度、粘度の取り扱い方
      2. Kamalの反応速度モデル
      3. Castro – Macosko粘度モデル
   5. 粘弾性体の積分型流動モデル
      1. 伸長流動とは
      2. K – BKZモデルによる一軸伸長粘度の計算
   6. フィラー配合系の取り扱い
      1. フィラー含有量と粘度の関係
      2. 繊維配向について
      3. 繊維配向後の計算モデル
3. Excelによる樹脂パラメータ自動最適化実習
   1. Excelでの最適化ソルバーの種類と原理
   2. ソルバーアドイン手続き
   3. 最適化手順例
   4. 実習: 最適化する係数
      • 粘弾性体の緩和スペクトル値
      • 擬塑性流体用各種粘度式中の係数
      • 反応速度式中の係数
      • 熱硬化性樹脂用粘度式中の係数
4. 樹脂特性測定法
   1. 動的粘弾性測定装置
   2. 剪断粘度の測定法と誤差の補正法
   3. 伸長粘度の測定法
5. 樹脂流動の計算
   1. 連続の式
   2. 運動方程式
   3. エネルギー方程式
   4. 管内流動の簡易計算
   5. 熱可塑性樹脂の金型内流動解析法
6. 射出成形CAE手法
   1. 充填解析
   2. 保圧解析
   3. 冷却解析
   4. そり、変形解析
7. 解析事例のご紹介
   1. 熱硬化性樹脂3次元流動解析
   2. ポリウレタンなどの発泡流動シミュレーション
   3. ナノフィラーの凝集・分散解析
• 質疑応答