押出機による混練技術の基礎と応用

熱可塑性樹脂を混練機により溶融混練するとき、熱可塑性樹脂のガラス転移温度、融点、結晶化温度、加工温度、分解温度がなぜ重要かを解説する。また、熱可塑性樹脂の溶融粘度が混練性・品質に与える影響を解説する。 　混練機の分類において、バッチミキサーと連続式混練機の混練の違い、平行軸二軸押出機の分類と混練の違い、単軸押出機の圧縮比・混練スクリュの違いについて解説する。 　二軸押出機において、押出機の設備、トラブルおよびその対策、スケールアップの考え方について解説し、また、二軸押出機の5つの混練要素 (充満率、圧力、樹脂温度、分散混合、分配混合) は理論的な考え方と実験データから解説する。 　応用事例では、スクリュデザイン (スクリュ構成) の設計の考え方、粉体材料の混練技術、ポリマーアロイプロセス等について解説する。

1. 樹脂コンパウンド (材料編)
   1. 樹脂の複合化技術
   2. 熱可塑性樹脂のコンパウンドに必要な樹脂の知識
      • Tg
      • Tm
      • Tc
      • Tp
      • Td
   3. コポリマーの種類とTgについて
   4. 分子量がコンパウンドに与える影響
2. 混練機の概要
   1. 混練機の種類
   2. 連続式とバッチ式コンパウンド工程例
   3. 二軸押出機の種類
   4. 単軸押出機
      • 単軸押出機のレイアウト
      • 単軸押出機の圧縮比とスクリュ構成
      • 単軸押出機の混練スクリュの種類
      • ブレークアップ現象の問題
      • バリアスクリュの活用
3. 二軸押出機とその周辺設備の基礎
   1. 二軸押出機の概要 代表的プロセス例
   2. 各種原料供給機
      1. 各種原料供給機の特徴
      2. 各社粉体原料のブロッキング防止
      3. 多種原料の供給方法
         • マルチフィーダー
         • 縦型ミキサー
         • 横型ミキサー
   3. 二軸押出機の開発の歴史
   4. 二軸押出機のモーター特性
   5. 二軸押出機 標準スクリュエレメントと特殊スクリュエレメント
   6. 二軸スクリュの5つの混練要素
      • 押出機運転シミュレーション
      • 充満率
        • 計算方法
        • 計算値と実測値の比較
      • 押出機内滞留時間分布測定方法、スクリュ構成と滞留時間分布について
      • 樹脂圧力
        • 各種スクリュエレメントの無次元圧力勾配値
        • 流動解析解析値と実測値の比較
      • 樹脂温度
        • 押出機内樹脂温度の計算方法
        • 計算値と実測値の比較
      • 分配混合・分散混合
        • 考え方
        • 各種スクリュエレメントの分配混合
        • 分散混合の強さの比較
      • 三次元流動解析ソフトによる各種スクリュエレメントの解析
      • 各種スクリュエレメントの分散混合の強さの比較、溝深さ方向の剪断速度分布の比較
      • ニーディングディスクと分散混合の強いスクリュの溝深さ方向の剪断速度分布の比較
      • ニーディングディスクの角度による分散混合と溝深さ方向の剪断速度分布の比較
      • フライトスクリュのリード長さ、ニーディングディスク長さによる分散混合と溝深さ方向の剪断速度分布の比較
   7. バレルの種類、バレル構成の基本
   8. サイドフィーダーの種類 (ガス抜き技術装置等) 、サイドフィーダーでのガス抜き技術
   9. ガス抜きインサート、種類、ベントアップ発生個所とその要因及び対策、ベントアップ検知技術、ベントアップ防止技術及び装置
   10. ダイ圧と計量ゾーンの充満長さと最適なスクリュ種
   11. ダイ部の技術
       • スーパープレートを付けて濾過面積UP
       • ダイ両端部のストランド流れの適正化
   12. スクリューメッシュの種類、その使い方
   13. メヤニ発生防止技術、除去技術
   14. 二軸押出機のスケールアップ計算方法
       • 二軸押出機のスケールアップ時の課題
       • 二軸押出機のスケールアップ例
4. 応用事例
   1. 基本的なスクリュデザイン (スクリュ構成) の組み方
   2. 粉体材料の混練技術
      • 粉体について
      • 貯蔵タンク、移動ホッパーや供給機での粉体トラブルと対策
      • 供給機ホッパー形状による粉体のブロッキング防止
      • 粉体のブロッキング防止用供給機
      • 供給機のフラッシング防止
      • ホッパー内壁における粉体付着防止技術
      • 二軸押出機のガス抜き技術
      • 微粉体の高搬送スクリュ構成技術
      • 各種搬送スクリュエレメントの粉体の搬送能力
      • 粉体樹脂用スクリュ構成
      • 各種ニーディングディスクの粉体の搬送能力
      • 固体搬送ゾーンのガス抜き技術
      • 粉体材料をサイドから供給のガス抜き技術
      • サイドフィード時のガス抜き基本技術
      • サイドフィードバレルのガス抜き形状 (粉体の飛散防止)
      • サイドフィーダーにおける各種ガス抜き技術
      • サイドフィーダーによる嵩密度が低いリサイクル原料の供給技術 (番外編)
      • ペレット/微粉フィラーのスクリュ構成
      • ペレット/微粉フィラーのスクリュ構成 (全量Top供給)
      • 粉体フィラーの供給技術 (Pellets/Fillerの混合物)
      • 粉体フィラーのサイドから供給する方法
   3. PA/PPE製法例
   4. PP/EPDM架橋製法例
   5. スクリュ構成による液状添加技術
   6. 溶融粘度の異なる樹脂同士のコンパウンド
   7. 溶剤を含む樹脂の脱気押出のバレル構成
   8. 無水マレイン酸グラフト反応用押出機
   9. 木粉のコンパウンド用押出機
   10. AIを使った混練技術の紹介