押出機・混練機内の高分子材料の輸送・溶融と混練技術

単軸・二軸スクリュ押出機やバッチ式・連続混練機を用いて高分子材料の混練および押出しがなされている。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・計測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、技術者が材料挙動・混練に関する基本的な理論 (ノウハウや試行錯誤ではなく) を理解し、実験・計算結果を妥当に解釈できることが、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、高分子材料の固体輸送、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、その理論に基づく装置設計と不良現象のメカニズムの事例を紹介する。また、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、現状の方法と課題を理論的に説明する。

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・計測技術の研究例
   3. 各種手法の特徴と注意点
3. 固体輸送メカニズム
   1. 輸送メカニズムと不良現象
   2. スクリュ設計の基礎
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と溶融理論
   2. スクリュ設計の基礎
   3. 溶融不良への対応
   4. 溶融部での構造形成
5. 溶融混練部の輸送・混練メカニズム
   1. 溶融体輸送メカニズム
   2. 分配混合と分散混合
   3. 伸長流動の重要性
   4. ポリマーブレンド・コンポジットの混練理論
6. 単軸スクリュ押出機内の溶融混練
   1. スクリュ設計の基礎
   2. 溶融混練理論と混練エレメントの関係
7. 二軸スクリュ押出機内の溶融混練
   1. 溶融混練理論と混練エレメントの関係
   2. 溶融混練に付随する問題と対策
8. 計算機シミュレーションによる材料挙動の予測
   1. シミュレーション手法の分類と特徴
   2. 混練予測のモデリングと問題点
9. シミュレーションによる混練評価
   1. 混練評価指標とその考え方
   2. 検証実験とその考え方
   3. シミュレーションと実験を用いた研究例
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
    • まとめ
12. 質疑応答