JP7407893B1 - Composition proposal device - Google Patents
Composition proposal device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7407893B1 JP7407893B1 JP2022181255A JP2022181255A JP7407893B1 JP 7407893 B1 JP7407893 B1 JP 7407893B1 JP 2022181255 A JP2022181255 A JP 2022181255A JP 2022181255 A JP2022181255 A JP 2022181255A JP 7407893 B1 JP7407893 B1 JP 7407893B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite material
- polymer composite
- virtual
- polymer
- descriptor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 229
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 719
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 603
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims abstract description 200
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 160
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 142
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 81
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 65
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 52
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 50
- 229920006124 polyolefin elastomer Polymers 0.000 claims description 42
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 25
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 15
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 13
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 13
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 64
- 239000000463 material Substances 0.000 description 48
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 43
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 27
- -1 pentadienyl ring Chemical group 0.000 description 24
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 22
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 21
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 19
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 17
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 17
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 13
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N tetralin Chemical compound C1=CC=C2CCCCC2=C1 CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 8
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 7
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 7
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 6
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 description 6
- 229920005653 propylene-ethylene copolymer Polymers 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 5
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 5
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 1-decene Chemical compound CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 4
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 4
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 3
- 241000512668 Eunectes Species 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 3
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 3
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 2
- 238000002790 cross-validation Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 2
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002978 Vinylon Polymers 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002981 blocking agent Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000012662 bulk polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- GBAOBIBJACZTNA-UHFFFAOYSA-L calcium sulfite Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])=O GBAOBIBJACZTNA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 235000010261 calcium sulphite Nutrition 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 229910001748 carbonate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- SQZFVNSRRPRBQP-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclobutane Chemical compound C=CC1CCC1 SQZFVNSRRPRBQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YIWFBNMYFYINAD-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclopropane Chemical compound C=CC1CC1 YIWFBNMYFYINAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012685 gas phase polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 238000007477 logistic regression Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012968 metallocene catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N oxobarium;oxo(oxoferriooxy)iron Chemical compound [Ba]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010238 partial least squares regression Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000007637 random forest analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【課題】所望の特性を有する高分子複合材料のパラメータを提案する組成提案装置を提供する。【解決手段】本発明に係る組成提案装置は、高分子複合材料に構成成分として含まれる、一種の高分子と、一種の高分子以外の成分との種類と質量比率とを提案する装置であって、仮想の高分子複合材料の物性の目標値を設定する設定部と、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと高分子複合材料の物性とが対応するように学習された学習済みモデルに、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、パラメータを変更する最適化部とを有し、最適化部は、仮想の高分子複合材料の物性が予測される毎に、パラメータを変更することで、仮想の高分子複合材料に構成成分として含まれる、一種の高分子と一種の高分子以外の成分の種類と質量比率とを最適化する。【選択図】図4The present invention provides a composition proposal device that proposes parameters for a polymer composite material having desired properties. [Solution] A composition proposal device according to the present invention is a device that proposes the type and mass ratio of a type of polymer and a type of component other than the polymer, which are included as constituent components in a polymer composite material. A setting section that sets target values for the physical properties of a virtual polymer composite material, and a trained model that has been trained so that parameters including descriptors of the polymer composite material correspond to physical properties of the polymer composite material. , an optimization unit that changes the parameters so that the physical properties of the virtual polymer composite material, which are predicted by inputting parameters including descriptors of the virtual polymer composite material, approach target values. , the optimization unit changes the parameters each time the physical properties of the virtual polymer composite material are predicted, thereby determining the type of polymer and the type of polymer contained in the virtual polymer composite material as constituent components. Optimize the types and mass ratios of other components. [Selection diagram] Figure 4
Description
本発明は、組成提案装置に関する。 The present invention relates to a composition proposal device.
複数の高分子材料を含む組成物から形成される高分子複合材料は、自動車部品、家電製品、食品・医療容器、建材・土木産業材等の材料として広く使用されている。高分子複合材料として、例えば、プロピレン系重合体を含むプロピレン系樹脂組成物が用いられる。 Polymer composite materials formed from compositions containing multiple polymeric materials are widely used as materials for automobile parts, home appliances, food and medical containers, building materials and civil engineering materials, and the like. As the polymer composite material, for example, a propylene resin composition containing a propylene polymer is used.
プロピレン系樹脂組成物として、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外の単量体とのランダム共重合体、又はヘテロファジックプロピレン重合材料を含むプロピレン系重合体と、エチレン-α-オレフィン共重合体とを含むプロピレン樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Examples of the propylene resin composition include a propylene homopolymer, a random copolymer of propylene and a monomer other than propylene, or a propylene polymer containing a heterophasic propylene polymer material and an ethylene-α-olefin copolymer. A propylene resin composition containing a polymer has been disclosed (see, for example, Patent Document 1).
ここで、高分子複合材料を製造する際、高分子複合材料の用途等に応じて、高分子複合材料等の任意の特性を満たすように、高分子複合材料の製造に用いる高分子の種類及び高分子複合材料の組成等を決める必要がある。高分子の種類及び高分子複合材料の組成等の決定には、実際に、実験で、種々の高分子を含む組成物を用いて高分子複合材料を製造してその物性を測定したり、最適な物性を有する高分子複合材料の組成を探したりする必要があるため、非常に多くの労力を要すると共に、原料や装置の準備が必要であった。そのため、高分子複合材料の選定の際に生じるエネルギー効率の向上を図る観点から、高分子複合材料の組成や構造等のパラメータから効率的に高分子複合材料の物性を提案できる方法が求められている。 Here, when manufacturing a polymer composite material, the type of polymer used for manufacturing the polymer composite material and It is necessary to determine the composition of the polymer composite material. In order to determine the type of polymer and the composition of the polymer composite material, we actually conduct experiments to manufacture polymer composite materials using compositions containing various polymers and measure their physical properties. Since it is necessary to search for the composition of a polymer composite material with specific physical properties, it requires a great deal of effort and preparation of raw materials and equipment. Therefore, from the viewpoint of improving the energy efficiency that occurs when selecting polymer composite materials, there is a need for a method that can efficiently suggest the physical properties of polymer composite materials from parameters such as composition and structure of polymer composite materials. There is.
さらに、本発明の一態様は、所望の特性を有する高分子複合材料のパラメータを提案する組成提案装置を提供することを目的とする。 Furthermore, one aspect of the present invention aims to provide a composition proposal device that proposes parameters for a polymer composite material having desired properties.
本発明の一態様は、
高分子複合材料に構成成分として含まれる、一種の高分子と前記一種の高分子以外の成分の種類と質量比率とを提案する組成提案装置であって、
仮想の高分子複合材料の物性の目標値を設定する設定部と、
前記高分子複合材料の記述子を含むパラメータと前記高分子複合材料の物性とが対応付けられた学習用データセットを用いて学習された学習済みモデルに、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、前記仮想の高分子複合材料の物性が、前記目標値に近づくように、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する最適化部と、
を有し、
前記最適化部は、前記仮想の高分子複合材料の物性が予測される毎に、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更することで、前記仮想の高分子複合材料に前記構成成分として含まれる、前記一種の高分子と前記一種の高分子以外の成分の種類と質量比率とを最適化する組成提案装置である。
One aspect of the present invention is
A composition proposal device that proposes the types and mass ratios of a type of polymer and components other than the type of polymer contained as constituent components in a polymer composite material, comprising:
a setting section for setting target values of physical properties of a virtual polymer composite material;
The descriptor of the virtual polymer composite material is added to a trained model trained using a training data set in which parameters including the descriptor of the polymer composite material are associated with physical properties of the polymer composite material. an optimization unit that changes parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material so that physical properties of the virtual polymer composite material predicted by inputting parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material approach the target value; and,
has
The optimization unit changes the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material each time the physical properties of the virtual polymer composite material are predicted. This is a composition proposal device that optimizes the types and mass ratios of the above-mentioned one type of polymer and components other than the above-mentioned one type of polymer, which are included as constituent components.
本発明の一態様は、所望の特性を有する高分子複合材料のパラメータを提案する組成提案装置を提供できる。 One aspect of the present invention can provide a composition proposal device that proposes parameters for a polymer composite material having desired properties.
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、本実施形態において数値範囲を示す「~」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. In order to facilitate understanding of the explanation, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted. Furthermore, in the present embodiment, "~" indicating a numerical range means that the lower and upper limits include the numerical values written before and after it, unless otherwise specified.
本実施形態に係る組成提案装置について説明する。図1は、高分子複合材料の物性から高分子複合材料の組成及び高分子複合材料に含まれる高分子材料(以下、単に、高分子ともいう。)等の構成成分の構造等の組み合わせを提案することを示す説明図である。 A composition proposal device according to this embodiment will be explained. Figure 1 proposes combinations of the composition of polymer composite materials and the structures of constituent components such as polymer materials (hereinafter simply referred to as polymers) contained in polymer composite materials based on the physical properties of polymer composite materials. FIG.
図1に示すように、本実施形態に係る組成提案装置は、組成物の組成、構造等の記述子を含むパラメータに関する情報を学習済みモデルに入力して得られる高分子複合材料の物性が、高分子複合材料の物性の所望の目標値に近づくように、組成物の組成、構造等の記述子を含むパラメータを最適化して提案する。 As shown in FIG. 1, the composition proposal device according to the present embodiment calculates the physical properties of a polymer composite material obtained by inputting information regarding parameters including descriptors such as the composition and structure of the composition into a trained model. We optimize and propose parameters including descriptors such as the composition and structure of the composition so that the physical properties of the polymer composite material approach the desired target values.
本実施形態において、高分子複合材料は、高分子を構成成分として含む組成物である。また、高分子複合材料は、その用途等に応じて所定の形状に成形された成形物でもよい。本実施形態では、高分子複合材料が、プロピレン系重合体を含むプロピレン系樹脂組成物である場合について説明する。 In this embodiment, the polymer composite material is a composition containing a polymer as a component. Further, the polymer composite material may be a molded product formed into a predetermined shape depending on its use. In this embodiment, a case will be described in which the polymer composite material is a propylene-based resin composition containing a propylene-based polymer.
本実施形態に係る組成提案装置を説明するに当たり、高分子複合材料について説明する。なお、高分子複合材料は、プロピレン系樹脂組成物に限定されず、高分子を構成成分として含む組成物であればよい。 In explaining the composition proposing device according to this embodiment, a polymer composite material will be explained. Note that the polymer composite material is not limited to a propylene-based resin composition, but may be any composition containing a polymer as a constituent component.
<プロピレン系樹脂組成物>
プロピレン系樹脂組成物は、少なくとも1つのプロピレン系重合体(A)を含む。
<Propylene resin composition>
The propylene resin composition contains at least one propylene polymer (A).
[プロピレン系重合体(A)]
プロピレン系重合体(A)は、プロピレンに由来する単量体単位を有する重合体である。プロピレン系重合体(A)としては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンとプロピレン以外の単量体とのランダム共重合体、及びヘテロファジックプロピレン重合材料等が挙げられる。プロピレン系樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)を1種のみ含有してもよく、2種以上含有してもよい。プロピレン系重合体(A)は、プロピレン系樹脂組成物の成形体の剛性と耐衝撃性との観点から、プロピレン単独重合体及びヘテロファジックプロピレン重合材料からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
[Propylene polymer (A)]
The propylene polymer (A) is a polymer having monomer units derived from propylene. Examples of the propylene polymer (A) include propylene homopolymers, random copolymers of propylene and monomers other than propylene, and heterophasic propylene polymer materials. The propylene-based resin composition may contain only one type of propylene-based polymer (A), or may contain two or more types of propylene-based polymers (A). The propylene polymer (A) should contain at least one member selected from the group consisting of a propylene homopolymer and a heterophasic propylene polymer material from the viewpoint of the rigidity and impact resistance of the molded article of the propylene resin composition. is preferred.
(プロピレン単独重合体)
プロピレン系重合体(A)がプロピレン単独重合体を含む場合、当該プロピレン単独重合体の極限粘度数(η)は、プロピレン系樹脂組成物の溶融時の流動性と、プロピレン系組成物の成形体の靭性との観点から、0.10dL/g~2.00dL/gであることが好ましい。
(Propylene homopolymer)
When the propylene polymer (A) contains a propylene homopolymer, the intrinsic viscosity (η) of the propylene homopolymer depends on the fluidity of the propylene resin composition when melted and the molded product of the propylene composition. From the viewpoint of toughness, it is preferably 0.10 dL/g to 2.00 dL/g.
なお、本実施形態において、極限粘度数(単位:dL/g)は、以下の方法によって、テトラリンを溶媒として用いて、温度135℃で測定される値である。 In addition, in this embodiment, the intrinsic viscosity number (unit: dL/g) is a value measured at a temperature of 135° C. using tetralin as a solvent by the following method.
ウベローデ型粘度計を用いて濃度0.1g/dL、0.2g/dL及び0.5g/dLの3点について還元粘度を測定する。還元粘度を濃度に対しプロットし、濃度をゼロに外挿する外挿法により、極限粘度数を求める。外挿法による極限粘度数の計算方法は、例えば、「高分子溶液、高分子実験学11」(1982年共立出版株式会社刊)第491頁に記載されている。 Using an Ubbelohde viscometer, the reduced viscosity is measured at three concentrations: 0.1 g/dL, 0.2 g/dL, and 0.5 g/dL. The limiting viscosity number is determined by an extrapolation method in which the reduced viscosity is plotted against the concentration and the concentration is extrapolated to zero. A method for calculating the limiting viscosity by extrapolation is described, for example, in "Polymer Solution, Polymer Experimental Science 11" (Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., 1982), page 491.
上記プロピレン単独重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、3.0以上であることが好ましい。プロピレン系重合体(A)の分子量分布は、3.0~30.0であることが好ましい。 The molecular weight distribution (Mw/Mn) of the propylene homopolymer is preferably 3.0 or more. The molecular weight distribution of the propylene polymer (A) is preferably 3.0 to 30.0.
本実施形態において、分子量分布は、下記条件のゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)で測定される重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を用いて算出される、数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)をいう。
((条件))
装置:東ソー株式会社製 HLC-8121 GPC/HT
分離カラム:東ソー株式会社製 GMHHR-H(S)HT 3本
測定温度:140℃
キャリア:オルトジクロロベンゼン
流量:1.0mL/分
試料濃度:約1mg/mL
試料注入量:400μL
検出器:示差屈折
検量線作成方法:標準ポリスチレンを使用
In this embodiment, the molecular weight distribution is calculated using the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions. It refers to the ratio (Mw/Mn) of weight average molecular weight (Mw) to Mn).
((conditions))
Equipment: Tosoh Corporation HLC-8121 GPC/HT
Separation column: 3 GMHHR-H(S)HT manufactured by Tosoh Corporation Measurement temperature: 140°C
Carrier: Orthodichlorobenzene Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: Approximately 1 mg/mL
Sample injection volume: 400μL
Detector: Differential refraction calibration curve creation method: Use standard polystyrene
プロピレン単独重合体は、例えば、重合触媒を用いて、プロピレンを重合することにより製造できる。 A propylene homopolymer can be produced, for example, by polymerizing propylene using a polymerization catalyst.
重合触媒としては、例えば、チーグラー型触媒;チーグラー・ナッタ型触媒;シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属の化合物とアルキルアルミノキサンとからなる触媒;シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属の化合物、当該遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成する化合物及び有機アルミニウム化合物からなる触媒;並びに無機粒子(シリカ、粘土鉱物等)に、触媒成分(シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属の化合物、イオン性の錯体を形成する化合物、有機アルミニウム化合物等)を担持して、変性させた触媒が挙げられる。
Examples of the polymerization catalyst include Ziegler type catalysts; Ziegler-Natta type catalysts; catalysts consisting of a compound of transition metal of
重合方法としては、例えば、バルク重合、溶液重合及び気相重合が挙げられる。 Examples of polymerization methods include bulk polymerization, solution polymerization, and gas phase polymerization.
重合方式としては、例えば、バッチ式、連続式及びこれらの組み合わせが挙げられる。重合方式は、複数の重合反応槽を直列に連結させた多段式であってもよい。 Examples of the polymerization method include a batch method, a continuous method, and a combination thereof. The polymerization method may be a multistage method in which a plurality of polymerization reactors are connected in series.
重合工程における各種条件(重合温度、重合圧力、単量体濃度、触媒投入量、重合時間等)は、目的とする重合体の分子構造に応じて、適宜決定すればよい。 Various conditions (polymerization temperature, polymerization pressure, monomer concentration, catalyst input amount, polymerization time, etc.) in the polymerization step may be appropriately determined depending on the molecular structure of the target polymer.
重合工程の後、重合体中に含まれる残留溶媒、製造時に副生する超低分子量のオリゴマー等を除去するために、必要に応じて重合体を、重合体が融解する温度以下の温度で乾燥してもよい。 After the polymerization process, the polymer is dried at a temperature below the melting temperature of the polymer, if necessary, in order to remove residual solvent contained in the polymer and ultra-low molecular weight oligomers produced as by-products during manufacturing. You may.
(プロピレンとプロピレン以外の単量体とのランダム共重合体)
プロピレンとプロピレン以外の単量体とのランダム共重合体は、プロピレンに由来する単量体単位とプロピレン以外の単量体に由来する単量体単位とを含有するものである。ランダム共重合体は、ランダム共重合体の質量を基準として、プロピレン以外の単量体に由来する単量体単位を0.01質量%~20質量%含有することが好ましい。
(Random copolymer of propylene and a monomer other than propylene)
A random copolymer of propylene and a monomer other than propylene contains a monomer unit derived from propylene and a monomer unit derived from a monomer other than propylene. The random copolymer preferably contains 0.01% by mass to 20% by mass of monomer units derived from monomers other than propylene, based on the mass of the random copolymer.
プロピレン以外の単量体としては、例えば、エチレン及び炭素数4~12のα-オレフィンが挙げられる。中でも、エチレン及び炭素数4~10のα-オレフィンから選択される少なくとも一種が好ましく、エチレン、1-ブテン、1-ヘキセン及び1-オクテンからなる群より選択される少なくとも一種がより好ましい。 Examples of monomers other than propylene include ethylene and α-olefins having 4 to 12 carbon atoms. Among these, at least one selected from ethylene and α-olefin having 4 to 10 carbon atoms is preferred, and at least one selected from the group consisting of ethylene, 1-butene, 1-hexene, and 1-octene is more preferred.
なお、「α-オレフィン」とは、α位に炭素-炭素不飽和二重結合を有する脂肪族不飽和炭化水素を意味する。 Note that "α-olefin" means an aliphatic unsaturated hydrocarbon having a carbon-carbon unsaturated double bond at the α position.
ランダム共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレンランダム共重合体、プロピレン-1-ブテンランダム共重合体、プロピレン-1-ヘキセンランダム共重合体、プロピレン-1-オクテンランダム共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテンランダム共重合体、プロピレン-エチレン-1-ヘキセンランダム共重合体及びプロピレン-エチレン-1-オクテンランダム共重合体が挙げられる。 Examples of the random copolymer include propylene-ethylene random copolymer, propylene-1-butene random copolymer, propylene-1-hexene random copolymer, propylene-1-octene random copolymer, and propylene-ethylene random copolymer. -1-butene random copolymer, propylene-ethylene-1-hexene random copolymer, and propylene-ethylene-1-octene random copolymer.
プロピレン系重合体(A)がプロピレンとプロピレン以外の単量体とのランダム共重合体を含む場合、前記ランダム共重合体の極限粘度数(η)は、プロピレン系樹脂組成物の溶融時の流動性の観点から、例えば、1.00dL/g~10.00dL/gであることが好ましい。 When the propylene polymer (A) includes a random copolymer of propylene and a monomer other than propylene, the intrinsic viscosity (η) of the random copolymer is determined by the flow rate when the propylene resin composition is melted. From the viewpoint of performance, for example, it is preferably 1.00 dL/g to 10.00 dL/g.
ランダム共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、3.0~30.0であることが好ましい。 The random copolymer preferably has a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 3.0 to 30.0.
ランダム共重合体は、例えば、プロピレン単独重合体の製造において使用できる重合触媒、重合方法、重合方式に従って、プロピレン及びプロピレン以外の単量体を重合することにより製造できる。 The random copolymer can be produced, for example, by polymerizing propylene and a monomer other than propylene according to a polymerization catalyst, a polymerization method, and a polymerization system that can be used in the production of a propylene homopolymer.
(ヘテロファジックプロピレン重合材料)
ヘテロファジックプロピレン重合材料は、プロピレンに由来する単量体単位を80質量%以上含有する重合体(I)(但し、重合体(I)の全質量を100質量%とする。)と、エチレン及び炭素数4~12のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンに由来する単量体単位とプロピレンに由来する単量体単位とを含有する重合体(II)を含む。ヘテロファジックプロピレン重合材料は、重合体(I)のマトリックスの中で、重合体(II)が分散した構造を有する混合物を意味する。
(Heterophagic propylene polymer material)
The heterophasic propylene polymer material consists of a polymer (I) containing 80% by mass or more of monomer units derived from propylene (however, the total mass of the polymer (I) is 100% by mass), and ethylene. and a polymer (II) containing a monomer unit derived from at least one α-olefin selected from the group consisting of α-olefins having 4 to 12 carbon atoms and a monomer unit derived from propylene. . Heterophasic propylene polymeric material means a mixture having a structure in which polymer (II) is dispersed in a matrix of polymer (I).
ヘテロファジックプロピレン重合材料は、例えば、重合体(I)を形成する第1の重合工程と、重合体(II)を形成する第2の重合工程を行うことにより製造できる。これらの重合工程において採用される、重合触媒、重合方法及び重合方式の例示は、上記と同様である。 The heterophasic propylene polymer material can be produced, for example, by performing a first polymerization step to form polymer (I) and a second polymerization step to form polymer (II). Examples of the polymerization catalyst, polymerization method, and polymerization system employed in these polymerization steps are the same as those described above.
重合体(I)は、例えば、プロピレン単独重合体であってもよく、プロピレン以外の単量体に由来する単量体単位を含んでいてもよい。重合体(I)が、プロピレン以外の単量体に由来する単量体単位を含む場合、この含有量は、重合体(I)の全質量を基準として、例えば、0.01質量%以上20質量%未満であってもよい。 Polymer (I) may be, for example, a propylene homopolymer, or may contain monomer units derived from monomers other than propylene. When the polymer (I) contains a monomer unit derived from a monomer other than propylene, this content is, for example, 0.01% by mass or more and 20% by mass based on the total mass of the polymer (I). It may be less than % by mass.
プロピレン以外の単量体としては、例えば、エチレン及び炭素数4以上のα-オレフィンが挙げられる。中でも、エチレン及び炭素数4~10のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、エチレン、1-ブテン、1-ヘキセン及び1-オクテンからなる群より選択される少なくとも一種がより好ましい。 Examples of monomers other than propylene include ethylene and α-olefins having 4 or more carbon atoms. Among these, at least one selected from the group consisting of ethylene and α-olefins having 4 to 10 carbon atoms is preferred, and at least one selected from the group consisting of ethylene, 1-butene, 1-hexene, and 1-octene is more preferred. .
プロピレン以外の単量体に由来する単量体単位を含む重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-1-オクテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ヘキセン共重合体及びプロピレン-エチレン-1-オクテン共重合体が挙げられる。 Examples of polymers containing monomer units derived from monomers other than propylene include propylene-ethylene copolymer, propylene-1-butene copolymer, propylene-1-hexene copolymer, propylene-1 -octene copolymer, propylene-ethylene-1-butene copolymer, propylene-ethylene-1-hexene copolymer and propylene-ethylene-1-octene copolymer.
重合体(I)は、プロピレン系樹脂組成物の成形体の寸法安定性の観点から、プロピレン単独重合体、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体が好ましく、プロピレン単独重合体がより好ましい。 Polymer (I) is a propylene homopolymer, a propylene-ethylene copolymer, a propylene-1-butene copolymer, a propylene-ethylene-1- Butene copolymers are preferred, and propylene homopolymers are more preferred.
重合体(I)の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対して、50質量%~99質量%であることが好ましい。 The content of polymer (I) is preferably 50% by mass to 99% by mass based on the total mass of the heterophasic propylene polymer material.
重合体(II)は、エチレン及び炭素数4~12のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンに由来する単量体単位を40質量%以上含有し、かつ、プロピレンに由来する単量体単位を含有することが好ましい。 Polymer (II) contains 40% by mass or more of monomer units derived from at least one α-olefin selected from the group consisting of ethylene and α-olefins having 4 to 12 carbon atoms, and It is preferable to contain monomer units derived from the above.
重合体(II)において、エチレン及び炭素数4~12のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンに由来する単量体単位の含有量は、40~70質量%であってよく、45質量%~60質量%であってもよい。 In the polymer (II), the content of monomer units derived from at least one α-olefin selected from the group consisting of ethylene and α-olefins having 4 to 12 carbon atoms is 40 to 70% by mass. It may be 45% to 60% by mass.
重合体(II)において、エチレン及び炭素数4~12のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種のα-オレフィンとしては、エチレン及び炭素数4~10のα-オレフィンからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、エチレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン及び1-デセンからなる群より選択される少なくとも一種がより好ましく、エチレン及び1-ブテンからなる群より選択される少なくとも一種が更に好ましい。 In the polymer (II), at least one α-olefin selected from the group consisting of ethylene and α-olefins having 4 to 12 carbon atoms is selected from the group consisting of ethylene and α-olefins having 4 to 10 carbon atoms. At least one selected from the group consisting of ethylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene and 1-decene is more preferable, and at least one selected from the group consisting of ethylene and 1-butene is preferable. One type is more preferable.
重合体(II)としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-エチレン-1-オクテン共重合体、プロピレン-エチレン-1-デセン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、プロピレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-1-オクテン共重合体及びプロピレン-1-デセン共重合体が挙げられる。中でも、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体及びプロピレン-エチレン-1-ブテン共重合体が好ましく、プロピレン-エチレン共重合体がより好ましい。 Examples of the polymer (II) include propylene-ethylene copolymer, propylene-ethylene-1-butene copolymer, propylene-ethylene-1-hexene copolymer, propylene-ethylene-1-octene copolymer, Examples include propylene-ethylene-1-decene copolymer, propylene-1-butene copolymer, propylene-1-hexene copolymer, propylene-1-octene copolymer and propylene-1-decene copolymer. Among these, propylene-ethylene copolymer, propylene-1-butene copolymer and propylene-ethylene-1-butene copolymer are preferred, and propylene-ethylene copolymer is more preferred.
重合体(II)の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量を基準として、1質量%~50質量%であることが好ましい。 The content of polymer (II) is preferably 1% by mass to 50% by mass based on the total mass of the heterophasic propylene polymer material.
ヘテロファジックプロピレン重合材料は、キシレン不溶(CXIS)成分及びキシレン可溶(CXS)成分を含んでよい。 The heterophasic propylene polymeric material may include a xylene insoluble (CXIS) component and a xylene soluble (CXS) component.
ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXIS成分の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対して、50質量%~99質量%であることが好ましい。 The content of the CXIS component in the heterophasic propylene polymer material is preferably 50% by weight to 99% by weight based on the total weight of the heterophasic propylene polymer material.
ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXS成分の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対して、1質量%~50質量%であることが好ましい。 The content of the CXS component in the heterophasic propylene polymer material is preferably 1% by mass to 50% by mass based on the total mass of the heterophasic propylene polymer material.
本実施形態においては、ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXIS成分は、主として重合体(I)から構成され、ヘテロファジックプロピレン重合材料中のCXS成分は、主として重合体(II)から構成されると考えられる。 In this embodiment, the CXIS component in the heterophasic propylene polymeric material is mainly composed of polymer (I), and the CXS component in the heterophasic propylene polymeric material is mainly composed of polymer (II). it is conceivable that.
ヘテロファジックプロピレン重合材料としては、例えば、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-エチレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-エチレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-エチレン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-エチレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-ブテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-1-ブテン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-ヘキセン)-(プロピレン-1-ヘキセン)重合材料、(プロピレン-1-ヘキセン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、(プロピレン-1-ヘキセン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料、(プロピレン-1-オクテン)-(プロピレン-1-オクテン)重合材料、及び(プロピレン-1-オクテン)-(プロピレン-1-デセン)重合材料が挙げられる。 Examples of the heterophasic propylene polymer material include (propylene)-(propylene-ethylene) polymer material, (propylene)-(propylene-ethylene-1-butene) polymer material, (propylene)-(propylene-ethylene-1- hexene) polymeric material, (propylene)-(propylene-ethylene-1-octene) polymeric material, (propylene)-(propylene-1-butene) polymeric material, (propylene)-(propylene-1-hexene) polymeric material, ( (propylene)-(propylene-1-octene) polymeric material, (propylene)-(propylene-1-decene) polymeric material, (propylene-ethylene)-(propylene-ethylene) polymeric material, (propylene-ethylene)-(propylene- (ethylene-1-butene) polymeric material, (propylene-ethylene)-(propylene-ethylene-1-hexene) polymeric material, (propylene-ethylene)-(propylene-ethylene-1-octene) polymeric material, (propylene-ethylene) -(Propylene-ethylene-1-decene) polymeric material, (propylene-ethylene)-(propylene-1-butene) polymeric material, (propylene-ethylene)-(propylene-1-hexene) polymeric material, (propylene-ethylene) -(Propylene-1-octene) polymeric material, (propylene-ethylene)-(propylene-1-decene) polymeric material, (propylene-1-butene)-(propylene-ethylene) polymeric material, (propylene-1-butene) -(Propylene-ethylene-1-butene) polymeric material, (propylene-1-butene)-(propylene-ethylene-1-hexene) polymeric material, (propylene-1-butene)-(propylene-ethylene-1-octene) Polymerized material, (propylene-1-butene)-(propylene-ethylene-1-decene) polymerized material, (propylene-1-butene)-(propylene-1-butene) polymerized material, (propylene-1-butene)-( Propylene-1-hexene) polymeric material, (propylene-1-butene)-(propylene-1-octene) polymeric material, (propylene-1-butene)-(propylene-1-decene) polymeric material, (propylene-1-butene)-(propylene-1-decene) polymeric material, hexene)-(propylene-1-hexene) polymeric material, (propylene-1-hexene)-(propylene-1-octene) polymeric material, (propylene-1-hexene)-(propylene-1-decene) polymeric material, ( Examples include propylene-1-octene)-(propylene-1-octene) polymeric materials and (propylene-1-octene)-(propylene-1-decene) polymeric materials.
なお、「(プロピレン)-(プロピレン-エチレン)重合材料」とは、「重合体(I)がプロピレン単独重合体であり、重合体(II)がプロピレン-エチレン共重合体であるヘテロファジックプロピレン重合材料」を意味する。他の類似の表現においても同様である。 Note that "(propylene)-(propylene-ethylene) polymer material" refers to "heterophasic propylene in which polymer (I) is a propylene homopolymer and polymer (II) is a propylene-ethylene copolymer. "polymerized material". The same applies to other similar expressions.
重合体(I)の極限粘度数(ηI)は、例えば、0.10dL/g~2.00dL/gであることが好ましい。 The intrinsic viscosity (ηI) of the polymer (I) is preferably from 0.10 dL/g to 2.00 dL/g, for example.
重合体(II)の極限粘度数(ηII)は、1.00dL/g~10.00dL/gであることが好ましい。 The intrinsic viscosity (ηII) of the polymer (II) is preferably 1.00 dL/g to 10.00 dL/g.
重合体(I)の極限粘度数(ηI)に対する重合体(II)の極限粘度数(ηII)の比([η]II/[η]I)は、1~20であることが好ましい。 The ratio of the intrinsic viscosity number (ηII) of the polymer (II) to the intrinsic viscosity number (ηI) of the polymer (I) ([η]II/[η]I) is preferably from 1 to 20.
重合体(I)の極限粘度数(ηI)の測定方法としては、例えば、重合体(I)を形成した後に、重合体の極限粘度数を測定する方法が挙げられる。 Examples of the method for measuring the intrinsic viscosity (ηI) of the polymer (I) include a method of forming the polymer (I) and then measuring the intrinsic viscosity of the polymer.
重合体(II)の極限粘度数(ηII)は、例えば、ヘテロファジックプロピレン重合材料の極限粘度数(ηTotal)、重合体(I)の極限粘度数(ηI)並びに重合体(II)及び重合体(I)の含有量を用いて、下記式(I)により算出できる。
ηII=(ηTotal-ηI×XI)/XII ・・・(I)
The intrinsic viscosity number (ηII) of the polymer (II) is, for example, the intrinsic viscosity number (ηTotal) of the heterophasic propylene polymer material, the intrinsic viscosity number (ηI) of the polymer (I), and the intrinsic viscosity number (ηI) of the polymer (II) and the polymer. It can be calculated by the following formula (I) using the content of the combined substance (I).
ηII=(ηTotal-ηI×XI)/XII...(I)
なお、式(I)中、ηTotal、ηI、XI及びXIIは、それぞれ、以下の意味である。
ηTotal:ヘテロファジックプロピレン重合材料の極限粘度数(dL/g)
ηI:重合体(I)の極限粘度数(dL/g)
XI:ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対する重合体(I)の質量の比(重合体(I)の質量/ヘテロファジックプロピレン重合材料の質量)
XII:ヘテロファジックプロピレン重合材料の全質量に対する重合体(II)の質量の比(重合体(II)の質量/ヘテロファジックプロピレン重合材料の質量)
In addition, in formula (I), ηTotal, ηI, XI, and XII each have the following meanings.
ηTotal: Intrinsic viscosity number (dL/g) of heterophasic propylene polymer material
ηI: Intrinsic viscosity number (dL/g) of polymer (I)
XI: Ratio of the mass of polymer (I) to the total mass of heterophasic propylene polymer material (mass of polymer (I)/mass of heterophasic propylene polymer material)
XII: Ratio of mass of polymer (II) to total mass of heterophasic propylene polymer material (mass of polymer (II)/mass of heterophasic propylene polymer material)
ここで、XI、XIIは、重合時の物質収支から求めることができる。 Here, XI and XII can be determined from the mass balance during polymerization.
なお、XIIは、重合体(I)の融解熱量及びヘテロファジックプロピレン重合材料の融解熱量を測定し、下記式(II)を用いて算出してもよい。
XII=1-(ΔHf)T/(ΔHf)P ・・・(II)
Note that XII may be calculated by measuring the heat of fusion of the polymer (I) and the heat of fusion of the heterophasic propylene polymer material, and using the following formula (II).
XII=1-(ΔHf)T/(ΔHf)P...(II)
式(II)中、ΔHfT、ΔHfPは、以下の意味である。
ΔHfT:ヘテロファジックプロピレン重合材料の融解熱量(J/g)
ΔHfP:重合体(I)の融解熱量(J/g)
In formula (II), ΔHfT and ΔHfP have the following meanings.
ΔHfT: Heat of fusion of heterophasic propylene polymer material (J/g)
ΔHfP: Heat of fusion of polymer (I) (J/g)
CXIS成分の極限粘度数(ηCXIS)は、0.10dL/g~2.00dL/gであることが好ましい。 The intrinsic viscosity (ηCXIS) of the CXIS component is preferably 0.10 dL/g to 2.00 dL/g.
CXS成分の極限粘度数(ηCXS)は、1.00dL/g~10.00dL/gであることが好ましい。 The intrinsic viscosity (ηCXS) of the CXS component is preferably 1.00 dL/g to 10.00 dL/g.
CXIS成分の極限粘度数(ηCXIS)に対するCXS成分の極限粘度数(ηCXS)の比(ηCXS/ηCXIS)は、1~20であることが好ましい。 The ratio of the limiting viscosity number (ηCXS) of the CXS component to the limiting viscosity number (ηCXIS) of the CXIS component (ηCXS/ηCXIS) is preferably from 1 to 20.
重合体(I)の分子量分布(Mw(I)/Mn(I))は、3.0以上であることが好ましい。 The molecular weight distribution (Mw(I)/Mn(I)) of the polymer (I) is preferably 3.0 or more.
CXIS成分の分子量分布(Mw(CXIS)/Mn(CXIS))は、3.0以上であることが好ましい。 The molecular weight distribution (Mw(CXIS)/Mn(CXIS)) of the CXIS component is preferably 3.0 or more.
プロピレン系重合体(A)の温度230℃、荷重2.16kgfでのメルトフローレート(MFR)は、プロピレン系樹脂組成物の成形加工性の観点から、5g/10分~300g/10分であることが好ましい。 The melt flow rate (MFR) of the propylene polymer (A) at a temperature of 230°C and a load of 2.16 kgf is 5 g/10 minutes to 300 g/10 minutes from the viewpoint of moldability of the propylene resin composition. It is preferable.
なお、本実施形態において、MFRは、JIS K7210に準拠して測定される値をいう。 Note that in this embodiment, MFR refers to a value measured in accordance with JIS K7210.
[ポリオレフィンエラストマー(B)]
プロピレン系樹脂組成物はポリオレフィンエラストマー(B)を含んでもよい。ポリオレフィンエラストマー(B)は、ポリオレフィンエラストマー(B)の全質量を100質量%として、ポリオレフィンエラストマー(B)に含まれるエチレンに由来する単量体単位の含有量と炭素数4以上のα-オレフィンに由来する単量体単位の含有量との合計が100質量%であってよい。
[Polyolefin elastomer (B)]
The propylene resin composition may also contain a polyolefin elastomer (B). The polyolefin elastomer (B) is based on the content of monomer units derived from ethylene contained in the polyolefin elastomer (B) and the α-olefin having 4 or more carbon atoms, with the total mass of the polyolefin elastomer (B) being 100% by mass. The total content of the derived monomer units may be 100% by mass.
炭素数が4以上のα-オレフィンとしては、例えば、炭素数4~12のα-オレフィンが挙げられる。炭素数が4~12のα-オレフィンとしては、例えば、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン及び1-デセンが挙げられる。中でも、1-ブテン、1-ヘキセン、及び1-オクテンが好ましい。上記α-オレフィンは、ビニルシクロプロパン、ビニルシクロブタン等の環状構造を有するα-オレフィンであってよい。 Examples of α-olefins having 4 or more carbon atoms include α-olefins having 4 to 12 carbon atoms. Examples of α-olefins having 4 to 12 carbon atoms include 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, and 1-decene. Among them, 1-butene, 1-hexene, and 1-octene are preferred. The above α-olefin may be an α-olefin having a cyclic structure such as vinylcyclopropane and vinylcyclobutane.
ポリオレフィンエラストマー(B)としては、例えば、エチレン-1-ブテン共重合体、エチレン-1-ヘキセン共重合体、エチレン-1-オクテン共重合体、エチレン-1-デセン共重合体、エチレン-(3-メチル-1-ブテン)共重合体、及びエチレンと環状構造を有するα-オレフィンとの共重合体(エチレン-α-オレフィン共重合体)が挙げられる。 Examples of the polyolefin elastomer (B) include ethylene-1-butene copolymer, ethylene-1-hexene copolymer, ethylene-1-octene copolymer, ethylene-1-decene copolymer, ethylene-(3 -methyl-1-butene) copolymer, and a copolymer of ethylene and an α-olefin having a cyclic structure (ethylene-α-olefin copolymer).
なお、エチレン-α-オレフィン共重合体は、エチレンに由来する単量体単位と、炭素数4以上のα-オレフィンに由来する単量体単位とを含有する共重合体であり、プロピレンに由来する単量体単位を含まないものを意味する。 The ethylene-α-olefin copolymer is a copolymer containing a monomer unit derived from ethylene and a monomer unit derived from an α-olefin having 4 or more carbon atoms. This means that it does not contain any monomeric units.
ポリオレフィンエラストマー(B)において、炭素数が4以上のα-オレフィンに由来する単量体単位の含有量は、ポリオレフィンエラストマー(B)の全質量を基準として、1質量%~49質量%であることが好ましい。 In the polyolefin elastomer (B), the content of monomer units derived from α-olefin having 4 or more carbon atoms is 1% by mass to 49% by mass based on the total mass of the polyolefin elastomer (B). is preferred.
ポリオレフィンエラストマー(B)の温度190℃、荷重2.16kgfでのMFRは、0.1g/10分~80g/10分であることが好ましい。 The MFR of the polyolefin elastomer (B) at a temperature of 190° C. and a load of 2.16 kgf is preferably 0.1 g/10 minutes to 80 g/10 minutes.
ポリオレフィンエラストマー(B)の密度は、プロピレン系樹脂組成物の成形体の耐衝撃性の観点から、0.850g/cm3~0.890g/cm3であることが好ましい。 The density of the polyolefin elastomer (B) is preferably 0.850 g/cm 3 to 0.890 g/cm 3 from the viewpoint of impact resistance of the molded article of the propylene resin composition.
ポリオレフィンエラストマー(B)は、重合触媒を用いて、エチレン及び炭素数4以上のα-オレフィンを重合することにより製造できる。 The polyolefin elastomer (B) can be produced by polymerizing ethylene and an α-olefin having 4 or more carbon atoms using a polymerization catalyst.
重合触媒としては、例えば、メタロセン触媒に代表される均一系触媒、及びチーグラー・ナッタ型触媒が挙げられる。 Examples of the polymerization catalyst include homogeneous catalysts represented by metallocene catalysts, and Ziegler-Natta type catalysts.
均一系触媒としては、例えば、シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属の化合物とアルキルアルミノキサンとからなる触媒;シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属の化合物、当該遷移金属化合物と反応してイオン性の錯体を形成する化合物及び有機アルミニウム化合物からなる触媒;並びに無機粒子(シリカ、粘土鉱物等)に、触媒成分(シクロペンタジエニル環を有する周期表第4族の遷移金属の化合物、イオン性の錯体を形成する化合物、有機アルミニウム化合物等)を担持して変性させた触媒が挙げられる。
As a homogeneous catalyst, for example, a catalyst consisting of a compound of a transition metal of
チーグラー・ナッタ型触媒としては、例えば、チタン含有固体状遷移金属成分と有機金属成分とを組み合わせた触媒が挙げられる。 Examples of Ziegler-Natta type catalysts include catalysts in which a titanium-containing solid transition metal component and an organic metal component are combined.
ポリオレフィンエラストマー(B)としては、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、ダウ・ケミカル日本株式会社製エンゲージ(登録商標)、三井化学株式会社製タフマー(登録商標)、株式会社プライムポリマー製ネオゼックス(登録商標)、ウルトゼックス(登録商標)、住友化学株式会社製エクセレンFX(登録商標)、スミカセン(登録商標)、及びエスプレンSPO(登録商標)が挙げられる。 A commercially available product may be used as the polyolefin elastomer (B). Commercially available products include, for example, Engage (registered trademark) manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd., Tafmer (registered trademark) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., Neozex (registered trademark) manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., Urtozex (registered trademark), Sumitomo Examples include Excelen FX (registered trademark), Sumikasen (registered trademark), and Espren SPO (registered trademark) manufactured by Kagaku Co., Ltd.
[充填材(C)]
プロピレン系樹脂組成物は、充填材(C)を含んでもよい。プロピレン系樹脂組成物に含まれる充填材(C)は、例えば、プロピレン系樹脂組成物の成形体の寸法安定性を高める機能を有する。充填材(C)としては、無機充填材及び有機充填材が挙げられる。プロピレン系樹脂組成物は、充填材(C)を1種のみ含有してもよく、2種以上含有してもよい。
[Filler (C)]
The propylene resin composition may also contain a filler (C). The filler (C) contained in the propylene resin composition has, for example, a function of increasing the dimensional stability of a molded article of the propylene resin composition. Examples of the filler (C) include inorganic fillers and organic fillers. The propylene resin composition may contain only one type of filler (C), or may contain two or more types of filler (C).
無機充填材としては、ガラス、ケイ酸塩鉱物、アルミナ、シリカ、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、バリウム・フェライト、ストロンチウム・フェライト、酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸塩鉱物、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、塩基性硫酸マグネシウム、亜硫酸カルシウム、カーボンブラック及び硫化カドミウムが挙げられる。 Inorganic fillers include glass, silicate minerals, alumina, silica, silicon dioxide, titanium oxide, iron oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, antimony oxide, barium ferrite, strontium ferrite, beryllium oxide, magnesium hydroxide, Mention may be made of aluminum hydroxide, basic magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, carbonate minerals, calcium sulfate, magnesium sulfate, basic magnesium sulfate, calcium sulfite, carbon black and cadmium sulfide.
有機充填材としては、ポリエステル、芳香族ポリアミド、セルロース及びビニロンが挙げられる。 Organic fillers include polyester, aromatic polyamide, cellulose and vinylon.
充填材(C)は、成形体の剛性、耐衝撃性及び寸法安定性の観点から、無機充填材が好ましく、板状ケイ酸塩鉱物であるタルクがより好ましい。 The filler (C) is preferably an inorganic filler from the viewpoint of the rigidity, impact resistance, and dimensional stability of the molded article, and more preferably talc, which is a plate-like silicate mineral.
充填材の形状は、板状であってよく、針状であってよく、繊維状であってよい。 The shape of the filler may be plate-like, needle-like, or fibrous.
充填材(C)の平均粒子径D50は、成形体の剛性、耐衝撃性及び寸法安定性の観点から、例えば、0.5μm~20.0μmとしてよい。 The average particle diameter D 50 of the filler (C) may be, for example, 0.5 μm to 20.0 μm from the viewpoint of the rigidity, impact resistance, and dimensional stability of the molded article.
なお、平均粒子径D50は、JIS R1629に規定された方法に従い、レーザー回析法又は遠心沈降法により測定された体積基準の粒子径分布測定データに基づいて決定されるものであり、該粒子径分布測定データにおいて、粒子径が小さい側からの粒子数の累積が50%に達したときの粒子径(50%相当粒子径)を意味する。このように定義される粒子径は、一般に「50%相当粒子径」と称され、「D50」で表記される。 The average particle diameter D50 is determined based on volume-based particle diameter distribution measurement data measured by laser diffraction or centrifugal sedimentation according to the method specified in JIS R1629. In the diameter distribution measurement data, it means the particle diameter when the cumulative number of particles from the smaller particle diameter side reaches 50% (50% equivalent particle diameter). The particle diameter defined in this way is generally referred to as a "50% equivalent particle diameter" and is expressed as "D50."
充填材(C)の含有量は、プロピレン系樹脂組成物の成形体の寸法安定性の観点から、プロピレン系重合体(A)及びポリオレフィンエラストマー(B)の合計100質量部に対して、10質量部~60質量部であってよい。 The content of the filler (C) is 10 parts by mass based on a total of 100 parts by mass of the propylene polymer (A) and the polyolefin elastomer (B), from the viewpoint of dimensional stability of the molded article of the propylene resin composition. parts to 60 parts by weight.
プロピレン系樹脂組成物は、上記以外の成分を含んでもよい。このような成分としては、例えば、中和剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、造核剤、滑剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、加工助剤、有機系過酸化物、着色剤(無機顔料、有機顔料、顔料分散剤等)、発泡剤、発泡核剤、可塑剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、高輝度化剤、抗菌剤及び光拡散剤が挙げられる。プロピレン系樹脂組成物は、これらの成分を1種のみ含有してもよく、2種以上含有してもよい。 The propylene resin composition may also contain components other than those mentioned above. Examples of such components include neutralizing agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, nucleating agents, lubricants, antistatic agents, anti-blocking agents, processing aids, organic peroxides, colorants (inorganic pigments, , organic pigments, pigment dispersants, etc.), foaming agents, foaming nucleating agents, plasticizers, flame retardants, crosslinking agents, crosslinking aids, brightness agents, antibacterial agents, and light diffusing agents. The propylene resin composition may contain only one type of these components, or may contain two or more types of these components.
本実施形態に係る組成提案装置を説明するに当たり、学習装置及び予測装置について説明する。 In explaining the composition proposal device according to this embodiment, a learning device and a prediction device will be explained.
<学習装置>
学習装置について説明する。なお、ここでは、高分子複合材料に含まれるプロピレン系重合体(A)が、ヘテロファジックプロピレン重合材料であるとする。
<Learning device>
The learning device will be explained. Here, it is assumed that the propylene polymer (A) contained in the polymer composite material is a heterophasic propylene polymer material.
図2は、学習装置の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、学習装置1は、取得部11、前処理部12、学習用データセット作成部13、学習部14及び表示部15を備える。学習装置1は、高分子を含む高分子複合材料の物性を予測する学習済みモデルM1を生成する。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the learning device. As shown in FIG. 2, the learning device 1 includes an
取得部11は、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを説明変数として取得すると共に、高分子複合材料の物性を目的変数として取得する。
The
高分子複合材料の記述子としては、高分子複合材料に含まれる構成成分の質量比率、構成成分の種類毎の特性値及び構造値等が挙げられる。 Descriptors of polymer composite materials include mass ratios of constituent components contained in the polymer composite material, characteristic values and structural values for each type of constituent components, and the like.
高分子複合材料の記述子は、高分子複合材料に含まれる構成成分の質量比率と、構成成分の種類毎の特性値及び構造値の少なくとも一方を含む。 The descriptor of a polymer composite material includes the mass ratio of constituent components included in the polymer composite material, and at least one of a characteristic value and a structural value for each type of constituent component.
構成成分は、一種の高分子を必須成分として含み、一種の高分子以外の成分を任意成分として含んでもよい。一種の高分子と、一種の高分子以外の成分は、いずれも複数含んでもよい。構成成分は、一種の高分子を含むため、構成成分の種類毎の特性値及び構造値は、一種の高分子の特性値及び構造値であってよい。 The constituent components include one type of polymer as an essential component, and may also include components other than the one type of polymer as optional components. A plurality of one kind of polymer and a plurality of components other than one kind of polymer may be included. Since the constituent components include one kind of polymer, the characteristic values and structural values for each type of constituent component may be the characteristic values and structural values of one kind of polymer.
構成成分の質量比率は、構成成分の組成とその比率である。例えば、高分子複合材料に含まれる、ヘテロファジックプロピレン重合材料、ポリオレフィンエラストマー(B)及び充填材(C)のそれぞれの比率である。 The mass ratio of the constituent components is the composition of the constituent components and their ratio. For example, the ratios of the heterophasic propylene polymer material, the polyolefin elastomer (B), and the filler (C) contained in the polymer composite material.
構成成分の種類毎の特性値は、構成成分の極限粘度、MFR等が挙げられる。 Characteristic values for each type of component include the intrinsic viscosity and MFR of the component.
構成成分の極限粘度は、高分子複合材料に含まれる、少なくとも一種の高分子の極限粘度を含む。構成成分の極限粘度は、例えば、高分子複合材料に含まれる、ヘテロファジックプロピレン重合材料及びポリオレフィンエラストマー(B)の極限粘度である。 The intrinsic viscosity of the constituent components includes the intrinsic viscosity of at least one type of polymer contained in the polymer composite material. The intrinsic viscosity of the constituent components is, for example, the intrinsic viscosity of the heterophasic propylene polymer material and the polyolefin elastomer (B) contained in the polymer composite material.
ヘテロファジックプロピレン重合材料の極限粘度は、ヘテロファジックプロピレン重合材料を構成する重合体(I)及び重合体(II)の少なくとも一方の極限粘度であり、重合体(I)及び重合体(II)の両方の極限粘度でもよい。 The intrinsic viscosity of the heterophasic propylene polymer material is the intrinsic viscosity of at least one of polymer (I) and polymer (II) constituting the heterophasic propylene polymer material. ) may be both of the limiting viscosity.
構成成分の種類毎の構造値は、構成成分の分子量、構成成分の含有量、構成成分に含まれる共重合体の組成の比率、共重合体の単量体単位比率等である。 The structural values for each type of component include the molecular weight of the component, the content of the component, the composition ratio of the copolymer contained in the component, and the monomer unit ratio of the copolymer.
構造値は、構成成分の含有量及び構成成分に含まれる共重合体の単量体単位比率の少なくとも一方を含むことが好ましい。共重合体の単量体単位比率は、エチレンに由来する単量体単位を含む共重合体(例えば、ヘテロファジックプロピレン重合材料及びポリオレフィンエラストマー(B)等)における共重合体の単量体単位比率でもよい。 It is preferable that the structural value includes at least one of the content of the constituent components and the monomer unit ratio of the copolymer contained in the constituent components. The monomer unit ratio of the copolymer is the monomer unit ratio of the copolymer in a copolymer containing a monomer unit derived from ethylene (for example, a heterophasic propylene polymer material and a polyolefin elastomer (B), etc.). It can also be a ratio.
構成成分の分子量は、高分子の分子量を含む。構成成分の分子量は、例えば、高分子複合材料に含まれる、ヘテロファジックプロピレン重合材料及びポリオレフィンエラストマー(B)等の分子量である。 The molecular weight of the constituent components includes the molecular weight of the polymer. The molecular weight of the component is, for example, the molecular weight of the heterophasic propylene polymer material, polyolefin elastomer (B), etc. contained in the polymer composite material.
ヘテロファジックプロピレン重合材料の分子量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれる重合体(I)及び重合体(II)の少なくとも一方の分子量であり、重合体(I)及び重合体(II)の両方の分子量でもよいし、重合体(I)又は重合体(II)の分子量としてよい。 The molecular weight of the heterophasic propylene polymer material is the molecular weight of at least one of the polymer (I) and the polymer (II) contained in the heterophasic propylene polymer material, and the molecular weight of the polymer (I) and the polymer (II) contained in the heterophasic propylene polymer material. The molecular weight may be both, or the molecular weight of polymer (I) or polymer (II).
構成成分の含有量は、高分子の含有量を含む。構成成分の含有量は、例えば、高分子複合材料に含まれる、ヘテロファジックプロピレン重合材料、ポリオレフィンエラストマー(B)及び充填材(C)の含有量である。 The content of the constituent components includes the content of polymer. The content of the constituent components is, for example, the content of the heterophasic propylene polymer material, the polyolefin elastomer (B), and the filler (C) contained in the polymer composite material.
ヘテロファジックプロピレン重合材料の含有量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料を構成する重合体(I)及び重合体(II)の少なくとも一方の含有量であり、重合体(II)の含有量のみでもよい。 The content of the heterophasic propylene polymer material is the content of at least one of polymer (I) and polymer (II) that constitute the heterophasic propylene polymer material, and even the content of polymer (II) alone good.
構成成分に含まれる共重合体の単量体単位比率は、例えば、高分子複合材料に含まれるヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれるエチレン量、ポリオレフィンエラストマー(B)に含まれるエチレン量である。なお、エチレン量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料及びポリオレフィンエラストマー(B)等のエチレンに由来する単量体単位を含む共重合体における、共重合体の単量体単位比率である。 The monomer unit ratio of the copolymer contained in the constituent components is, for example, the amount of ethylene contained in the heterophasic propylene polymer material contained in the polymer composite material, and the amount of ethylene contained in the polyolefin elastomer (B). The amount of ethylene is the ratio of monomer units in a copolymer containing a monomer unit derived from ethylene, such as a heterophasic propylene polymer material and a polyolefin elastomer (B).
ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれるエチレン量は、ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれる重合体(I)及び重合体(II)の少なくとも一方に含まれるエチレンに由来する構造単位の含有量であり、重合体(II)に含まれるエチレンに由来する構造単位の含有量のみでもよい。 The amount of ethylene contained in the heterophasic propylene polymer material is the content of structural units derived from ethylene contained in at least one of polymer (I) and polymer (II) contained in the heterophasic propylene polymer material. , the content of structural units derived from ethylene contained in the polymer (II) may be sufficient.
構成成分に含まれる共重合体の組成の比率は、高分子複合材料に含まれる、ヘテロファジックプロピレン重合材料及びポリオレフィンエラストマー(B)等に含まれる共重合体の組成の比率である。ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれる共重合体の組成の比率は、重合体(I)と重合体(II)との比率としてもよい。 The composition ratio of the copolymer contained in the constituent components is the composition ratio of the copolymer contained in the heterophasic propylene polymer material, the polyolefin elastomer (B), etc. contained in the polymer composite material. The composition ratio of the copolymer contained in the heterophasic propylene polymer material may be the ratio of polymer (I) to polymer (II).
構成成分の種類毎の特性値及び構造値は、構成成分が高分子である場合、高分子の特性又は構造を示すパラメータを含むことが好ましい。そのため、特性値及び構造値は、高分子であるテロファジックプロピレン重合材料及びポリオレフィンエラストマー(B)等の特性又は構造を示すパラメータとして、例えば、これらの分子量及び共重合体の単量体単位比率と相関するパラメータ等を含んでよい。 When the component is a polymer, the characteristic values and structure values for each type of component preferably include parameters indicating the characteristics or structure of the polymer. Therefore, the characteristic values and structural values are parameters indicating the characteristics or structure of the polymeric telophasic propylene polymer material and polyolefin elastomer (B), such as the molecular weight and monomer unit ratio of the copolymer. It may include parameters etc. that are correlated with.
分子量と相関するパラメータとして、例えば、極限粘度及びメルトフローレート(MFR)等が挙げられる。 Examples of parameters correlated with molecular weight include intrinsic viscosity and melt flow rate (MFR).
共重合体の単量体単位比率と相関するパラメータとして、例えば、密度及びガラス転移温度等が挙げられる。 Examples of parameters correlated with the monomer unit ratio of the copolymer include density and glass transition temperature.
構成成分の特性値及び構造値の少なくとも一方は、構成成分の種類毎の平均値を含むことが好ましく、構成成分の種類毎の特性値は、平均特性値を含み、構成成分の種類毎の構造値は、平均構造値を含むことが好ましい。 It is preferable that at least one of the characteristic value and the structure value of the component includes an average value for each type of component, and the characteristic value for each type of component preferably includes the average characteristic value and the structure value for each type of component. Preferably, the values include average structural values.
即ち、構成成分の分子量、構成成分の含有量、構成成分の極限粘度、構成成分に含まれる共重合体の単量体単位比率、共重合体の組成の比率は、それぞれ、構成成分の平均分子量、構成成分の平均含有量、構成成分の平均極限粘度、構成成分に含まれる共重合体の平均単量体単位比率、共重合体の組成の平均比率としてよい。 That is, the molecular weight of the component, the content of the component, the intrinsic viscosity of the component, the monomer unit ratio of the copolymer contained in the component, and the composition ratio of the copolymer are each determined by the average molecular weight of the component. , the average content of the constituent components, the average intrinsic viscosity of the constituent components, the average monomer unit ratio of the copolymer contained in the constituent components, and the average ratio of the composition of the copolymer.
特性値及び構造値の平均値を用いると、高分子複合材料の構成成分として1つの高分子を含む場合と、2つ以上の高分子を含む場合とで、学習に用いる高分子複合材料の記述子を含むパラメータの数を揃えることができるため、学習済みモデルM1の予測精度が向上する場合がある。例えば、学習用データセットに2つのプロピレン材料を含む高分子複合材料が存在し、第1の成分の特性値及び構造値と、第2の成分の特性値及び構造値を高分子複合材料の記述子を含むパラメータとして用いる。この場合、他の学習用データセットに1つのプロピレン材料を含む高分子複合材料が存在する場合には、該材料の第2の成分は存在しないので、第2の成分の特性値及び構造値は欠損データとなる。学習に用いる高分子複合材料の記述子を含むパラメータに欠損データがある場合、得られる学習済みモデルの予測精度は低下する。このような場合、高分子複合材料の記述子を含むパラメータとして各成分毎の特性値及び構造値の平均値を用いる。これにより、2つのプロピレン材料を含む高分子複合材料と、1つのプロピレン材料を含む高分子複合材料とで、対応する記述子を含むパラメータの数を揃えることができ、学習データに欠損を生じないため、学習済みモデルの予測精度が向上する。 By using the average values of property values and structural values, it is possible to describe the polymer composite material used for learning whether it contains one polymer as a component or two or more polymers. Since the number of parameters including children can be made uniform, the prediction accuracy of the learned model M1 may be improved. For example, if there is a polymer composite material containing two propylene materials in the learning dataset, the characteristic values and structural values of the first component and the characteristic values and structural values of the second component are used to describe the polymer composite material. Used as a parameter that includes children. In this case, if a polymer composite material containing one propylene material exists in another training dataset, the second component of the material does not exist, so the property values and structural values of the second component are This results in missing data. If there is missing data in parameters including descriptors of polymer composite materials used for learning, the prediction accuracy of the obtained trained model will decrease. In such a case, the average value of the characteristic values and structural values of each component is used as a parameter including a descriptor of the polymer composite material. As a result, the number of parameters including corresponding descriptors can be made the same for a polymer composite material containing two propylene materials and a polymer composite material containing one propylene material, and no loss will occur in the learning data. Therefore, the prediction accuracy of the trained model improves.
高分子複合材料の記述子は、追加の記述子として、算出した上記の各成分の特性値又は構造値(平均特性値又は平均構造値)と質量比率との交差項を含んでよい。なお、各成分の特性値又は構造値は、これらの平均特性値又は平均構造値でもよい。即ち、高分子複合材料の記述子は、追加の記述子として、算出した上記の各成分の特性値又は構造値と質量比率との積を合算した値を含んでよい。 The descriptor of the polymer composite material may include, as an additional descriptor, the cross term between the calculated characteristic value or structural value (average characteristic value or average structural value) of each of the above components and the mass ratio. Note that the characteristic value or structural value of each component may be their average characteristic value or average structural value. That is, the descriptor of the polymer composite material may include, as an additional descriptor, a value that is the sum of the products of the calculated characteristic values or structural values of each component and the mass ratio.
なお、交差項は、説明変数である、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ同士の間の交互作用(いわゆる相乗効果)を表現するのに有効である。非線形モデルを用いる場合は必ずしも含める必要はないが、学習データセット内のデータ数が少ない場合には、精度向上に寄与する場合があるため、交差項を用いることが好ましい。交差項を作る高分子複合材料の記述子は、目的変数である高分子複合材料の物性に対して効くと思われる記述子の組み合わせを適宜選択してもよいし、全てのパターンを試して予測精度が高い組み合わせを選択してもよい。 Note that the cross term is effective for expressing the interaction (so-called synergistic effect) between parameters including descriptors of the polymer composite material, which are explanatory variables. Although it is not necessarily necessary to include a cross term when using a nonlinear model, it is preferable to use a cross term because it may contribute to improving accuracy when the number of data in the learning data set is small. For the descriptors of polymer composite materials that create cross terms, you can select a combination of descriptors that is considered to be effective for the physical properties of the polymer composite material, which is the target variable, or you can try all patterns and make predictions. A combination with high accuracy may be selected.
高分子複合材料の物性としては、成形性(流動性)、剛性、耐衝撃性、光沢性等が挙げられる。なお、成形性は、高分子複合材料のMFR等で評価できる。耐衝撃性は、常温又は低温におけるIZOD衝撃強度で評価できる。 Physical properties of polymer composite materials include moldability (fluidity), rigidity, impact resistance, gloss, and the like. Note that the moldability can be evaluated by MFR of the polymer composite material. Impact resistance can be evaluated by IZOD impact strength at room temperature or low temperature.
前処理部12は、取得した高分子複合材料の記述子を含むパラメータ(説明変数)及び高分子複合材料の物性(目的変数)の前処理を行う。なお、学習装置1は、取得部11で、予め前処理された、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ及び高分子複合材料の物性が取得される場合、前処理部12を備えなくてもよい。
The preprocessing
前処理部12は、取得部11で取得した高分子複合材料が重複する場合、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ及び高分子複合材料の物性の重複する値は、平均値(中央値)を算出してよい。
When the polymer composite materials acquired by the
前処理部12は、高分子複合材料の記述子を含むパラメータとして、高分子複合材料の種類毎の特性値及び構造値の平均値を算出してよい。
The preprocessing
学習用データセット作成部13は、前処理された、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを説明変数として、高分子複合材料の物性を目的変数として、それぞれ抽出して、学習用データセットに加える。学習用データセット作成部13は、入力された、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと高分子複合材料の物性を紐付けて、学習用データセットを作成する。
The learning data
なお、前処理部12で、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと高分子複合材料の物性の前処理が行われない場合には、学習用データセット作成部13は、取得部11で取得した、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ(説明変数)と高分子複合材料の物性(目的変数)をそれぞれ抽出して、学習用データセットに加えてよい。
Note that if the
学習部14は、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ(説明変数)と、高分子複合材料の物性(目的変数)とが対応付けられた学習用データセットを用いて学習することで、学習済みモデルM1を生成する。
The
学習済みモデルM1は、不図示の記憶部に記憶されている学習用データセット(学習用データテーブル)を利用して予め機械学習が行われた学習済みモデルであり、記憶部に記憶されている学習用データセットを利用して機械学習が行われることで得られる、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ(説明変数)と高分子複合材料の物性(目的変数)との対応関係の学習結果が適用される。学習済みモデルM1は、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを説明変数として入力データとし、高分子複合材料の物性を目的変数として出力データとし、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと高分子複合材料の物性との入出力関係をモデル化するためのプログラムである。なお、学習済みモデルM1は、関数等の数式で表してもよい。 The trained model M1 is a trained model that has undergone machine learning in advance using a learning data set (learning data table) stored in a storage unit (not shown), and is stored in the storage unit. Learning results of the correspondence between parameters (explanatory variables) including descriptors of polymer composite materials and physical properties of polymer composite materials (objective variables), obtained by performing machine learning using a training dataset. applies. The trained model M1 uses parameters including the descriptor of the polymer composite material as input data as explanatory variables, output data as the physical properties of the polymer composite material as the objective variable, and inputs the parameters including the descriptor of the polymer composite material and the polymer This is a program for modeling the input-output relationship with the physical properties of molecular composite materials. Note that the trained model M1 may be expressed by a mathematical expression such as a function.
学習済みモデルM1は、機械学習の中でも、教師あり学習のアルゴリズムを適用することが好ましい。教師あり学習として、例えば、線形回帰(Linear regression)、正則化回帰(Regularized Regression)、部分的最小二乗回帰、多項式回帰、カーネル回帰(Kernel Regression)、ロジスティック回帰(Logistic regression)、ランダムフォレスト(Random Forest)、勾配ブースティング回帰木(Gradient Boosting Regression Tree)、サポートベクターマシン(Support Vector Machine、SVM)、ニューラルネットワーク(Neural Network)等が挙げられる。ニューラルネットワークは、ニューラルネットワークを3層よりも多層にした深層学習(ディープラーニング)を用いることができる。ニューラルネットワークの種類としては、例えば、畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network、CNN)、回帰型(再帰型)ニューラルネットワーク(Recurrent Neural Network、RNN)及び一般回帰ニューラルネットワーク(General Regression Neural Network)等を用いることができる。 Among machine learning, it is preferable to apply a supervised learning algorithm to the trained model M1. Examples of supervised learning include linear regression, regularized regression, partial least squares regression, polynomial regression, kernel regression, logistic regression, and random forest. ), Gradient Boosting Regression Tree, Support Vector Machine (SVM), Neural Network, etc. As the neural network, deep learning in which the neural network has more layers than three layers can be used. Examples of the types of neural networks that can be used include a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), and a general regression neural network (General Regression Neural Network). Can be done.
表示部15は、学習済みモデルM1の学習において用いられる学習用データセットの情報と、学習済みモデルM1に関する情報等を表示する。
The
学習装置1は、1つの学習済みモデルM1で高分子複合材料の1つの特性を出力する。このため、学習装置1は、出力する高分子複合材料の物性毎に、それぞれの高分子複合材料の物性に応じた学習済みモデルM1を有することが好ましい。 The learning device 1 outputs one characteristic of the polymer composite material using one learned model M1. For this reason, it is preferable that the learning device 1 has a learned model M1 corresponding to the physical properties of each polymer composite material for each physical property of the polymer composite material to be output.
このように、学習装置1は、学習部14を備えるため、高分子複合材料の物性を予測する学習済みモデルM1を生成できる。学習装置1により生成される学習済みモデルM1は、入力される、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから、高分子複合材料の物性を予測する。
In this way, since the learning device 1 includes the
また、学習装置1は、学習済みモデルM1を生成できるため、学習装置1を用いることで、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから高分子複合材料の物性の予測に要する負担の軽減及び時間の削減を図ることができる。即ち、高分子複合材料を製造する際、高分子複合材料の用途等に応じて、成形性等の任意の特性を満たす高分子複合材料を製造するために、実際に、実験で、様々な高分子を含む高分子複合材料を製造してその物性の測定等が行われる。こうした工程が行われることで、高分子複合材料の製造に有効な高分子の種類及び組成物の組成等が決定されるため、非常に多くの労力を要すると共に、様々な材料の準備のため、費用の負担が大きかった。本実施形態に係る学習装置1は、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから高分子複合材料の物性を予測するために用いることで、高分子複合材料の物性の予測を、負担を減らしつつ効率的に行うことができる。よって、学習装置1は、高分子複合材料の物性を予測する際のエネルギー消費の低減を図ることができる。 In addition, since the learning device 1 can generate a trained model M1, using the learning device 1 can reduce the burden and time required to predict the physical properties of a polymer composite material from parameters including descriptors of the polymer composite material. It is possible to reduce the amount of In other words, when manufacturing a polymer composite material, various polymers are actually used in experiments in order to manufacture a polymer composite material that satisfies arbitrary properties such as formability depending on the application of the polymer composite material. Polymer composite materials containing molecules are manufactured and their physical properties are measured. By performing these steps, the type of polymer and composition of the composition that are effective for manufacturing the polymer composite material are determined, which requires a great deal of labor and requires a lot of effort to prepare various materials. The cost burden was large. The learning device 1 according to the present embodiment is used to predict the physical properties of a polymer composite material from parameters including descriptors of the polymer composite material, thereby reducing the burden on the prediction of the physical properties of the polymer composite material. It can be done efficiently. Therefore, the learning device 1 can reduce energy consumption when predicting the physical properties of a polymer composite material.
<予測装置>
予測装置について説明する。図3は、予測装置の構成を示すシステム構成図である。図3に示すように、予測装置2は、取得部21、前処理部22、学習済みモデルM2、予測部23及び表示部24を備える。予測装置2は、高分子を含む高分子複合材料の物性を予測する。
<Prediction device>
The prediction device will be explained. FIG. 3 is a system configuration diagram showing the configuration of the prediction device. As shown in FIG. 3, the
取得部21は、予測対象の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを説明変数として取得する。高分子複合材料の記述子を含むパラメータは、上述の学習装置1で取得する高分子複合材料の記述子を含むパラメータと同様であるため、説明は省略する。
The
前処理部22は、学習装置1の前処理部12と同様であるため、説明は省略する。
The preprocessing
学習済みモデルM2は、予め準備した、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ(説明変数)と、高分子複合材料の物性(目的変数)とが対応付けられた学習用データセットを用いて学習されたものである。学習済みモデルM2は、上記の学習装置1で生成した学習済みモデルM1を用いることができる。 The trained model M2 is trained using a training data set prepared in advance in which parameters (explanatory variables) including descriptors of polymer composite materials are associated with physical properties of polymer composite materials (objective variables). It is what was done. The trained model M1 generated by the learning device 1 described above can be used as the trained model M2.
予測部23は、学習済みモデルM2に、取得部21により取得された予測対象の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで、学習済みモデルM2により予測された、予測対象の高分子複合材料の物性を出力する。即ち、予測部23は、1つの学習済みモデルM2から、予測対象の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに対応した、予測対象の高分子複合材料の1種類の物性を予測する。
The
また、予測部23は、複数の学習済みモデルM2を用いることにより、予測対象の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに対応した、予測対象の高分子複合材料の物性を含む群を予測してよい。例えば、予測部23は、予測対象の高分子複合材料の質量比率、特性値及び構造値等に対応した、予測対象の高分子複合材料の複数の物性の予測値を予測してよい。ここでは、同一の記述子を含むパラメータを入力として、それぞれの学習済みモデルからそれぞれの物性の予測値を得ても良く、同一の予測対象の高分子複合材料から、各学習済みモデルに対応した個別の前処理部を経由してもよい。
Furthermore, by using the plurality of trained models M2, the
また、予測部23は、複数の、予測対象の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに対応した、予測対象の高分子複合材料の物性を含む群を予測してよい。
Further, the
表示部24は、学習済みモデルM2により予測された、高分子複合材料の物性を目的変数として表示する。
The
このように、予測装置2は、予測部23を備え、予測部23において、学習済みモデルM2により、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから、高分子複合材料の物性を予測できる。よって、予測装置2は、入力される、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから、高分子複合材料の物性を予測できる。
In this way, the
また、予測装置2は、予測部23を備えることで、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから高分子複合材料の物性の予測に要する負担の軽減及び時間の削減を図りつつ、高分子複合材料の物性を予測できる。よって、予測装置2は、高分子複合材料の物性を効率的に予測できるため、高分子複合材料の物性を予測する際のエネルギー消費の低減を図ることができる。
Furthermore, by including the
<組成提案装置>
本実施形態に係る組成提案装置について説明する。図4は、本実施形態に係る組成提案装置の構成を示すブロック図である。図4に示すように、組成提案装置3は、取得部31、前処理部32、予測部33、学習済みモデルM3、設定部34、比較部35、判定部36、最適化部37及び表示部38を備える。組成提案装置3は、少なくとも高分子を構成成分として含む組成物から形成される高分子複合材料の組成を提案する。
<Composition proposal device>
A composition proposal device according to this embodiment will be explained. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the composition proposal device according to this embodiment. As shown in FIG. 4, the
取得部31は、仮想の高分子複合材料の記述子を、仮想的に設定した記述子(仮想記述子)として含むパラメータを説明変数として取得する。
The
取得部31に最初に入力される仮想記述子は、ランダムに取得された記述子でよく、例えば、高分子複合材料に含まれる構成成分の、ランダムに取得された、質量比率、特性値及び構造値等を用いてよい。また、最初に入力される仮想記述子は、複数の、仮想の高分子複合材料に対応して、複数の群があってよい。
The virtual descriptor first input to the
高分子複合材料の記述子は、上述の学習装置1で取得する高分子複合材料の記述子と同様であるため、説明は省略する。 The descriptor of the polymer composite material is the same as the descriptor of the polymer composite material acquired by the learning device 1 described above, so the description thereof will be omitted.
前処理部32は、取得部31で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの前処理を行う。なお、組成提案装置3は、取得部31で、予め前処理された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを取得する場合、前処理部32を備えなくてもよい。
The preprocessing
前処理部32は、取得部31で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータが重複する場合、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの重複する値は平均値(中央値)を算出してよい。
When the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material acquired by the
前処理部32は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータとして、高分子複合材料の種類毎の特性値及び構造値の平均値を算出してよい。
The preprocessing
予測部33は、学習済みモデルM3に、前処理部32で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力して、仮想の高分子複合材料の物性を予測する。
The
予測部33は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに対応した、仮想の高分子複合材料の物性の予測値を含む群を予測してよい。仮想の高分子複合材料の物性を含む群は、複数の学習済みモデルM3により予測される、仮想の高分子複合材料の物性の予測値の群である。例えば、予測部33は、複数の学習済みモデルM3により、仮想の高分子複合材料の質量比率、特性値及び構造値等に対応した、仮想の高分子複合材料の物性の予測値の群を予測してよい。
The
学習済みモデルM3は、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと高分子複合材料の物性とが対応付けられた学習用データセットを用いて学習された学習済みモデルであり、学習済みモデルM1と同様であるため、詳細は省略する。 The trained model M3 is a trained model that is trained using a training data set in which parameters including a descriptor of a polymer composite material are associated with physical properties of the polymer composite material, and is different from the trained model M1. Since they are similar, details will be omitted.
設定部34は、仮想の高分子複合材料の物性の目標値を設定する。
The setting
目標値は、高分子複合材料の用途等に応じて適宜設定される。 The target value is appropriately set depending on the use of the polymer composite material, etc.
比較部35は、予測部33で予測された、仮想の高分子複合材料の物性を、仮想の高分子複合材料の物性の目標値と比較する。
The
判定部36は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する必要があるか否かを判定する。
The determining
判定部36は、繰り返しの最適化が所定の回数行われたか否かを判定する。
The
所定の回数は、用いる高分子複合材料の種類、組成等に応じて適宜設定されてよい。 The predetermined number of times may be set as appropriate depending on the type, composition, etc. of the polymer composite material used.
また、判定部36は、同時に、予測部33で予測された、仮想の高分子複合材料の物性と、仮想の高分子複合材料の物性の目標値との差が所定の範囲内であるかを判定してもよい。
Further, the
なお、所定の範囲は、用いる高分子複合材料の種類、組成等に応じて適宜設定してよい。例えば、所定の範囲は、仮想の高分子複合材料の物性が目標値と同一でもよいし、仮想の高分子複合材料の物性の目標値との誤差が数%以下の範囲でもよい。また、仮想の高分子複合材料の物性が複数ある場合、仮想の高分子複合材料の物性の少なくとも一つと目標値との誤差が数%以下の範囲でもよい。 Note that the predetermined range may be set as appropriate depending on the type, composition, etc. of the polymer composite material used. For example, the predetermined range may be a range in which the physical properties of the virtual polymer composite material are the same as the target values, or a range in which the error between the physical properties of the virtual polymer composite material and the target value is several percent or less. Furthermore, when there are a plurality of physical properties of the virtual polymer composite material, the error between at least one of the physical properties of the virtual polymer composite material and the target value may be within a range of several percent or less.
最適化部37は、予測部33において予測された、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子(例えば、質量比率、特性値及び構造値等)を含むパラメータを変更して最適化する。最適化部37は、仮想の高分子複合材料の物性が予測される毎に、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更することで、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。
The
即ち、最適化部37は、仮想の高分子複合材料の物性が望ましい方向に変更するように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。
That is, the
構成成分は、上述の通り、高分子を必須成分として含み、高分子以外の成分を任意成分として含んでもよく、高分子と、高分子以外の成分は、いずれも、1つ以上含んでもよい。高分子複合材料の記述子として、例えば、高分子複合材料に含まれる構成成分の種類、構成成分の質量比率が最適化される際、高分子複合材料に構成成分として含まれるプロピレン系重合体及びポリオレフィンエラストマーの種類と、プロピレン系重合体、ポリオレフィンエラストマー及びその他の構成成分の質量比率を最適化されることが好ましい。 As described above, the constituent components include a polymer as an essential component, and may include a component other than the polymer as an optional component, and may include one or more of both the polymer and the component other than the polymer. As a descriptor of a polymer composite material, for example, when optimizing the types of constituent components contained in a polymer composite material and the mass ratio of the constituent components, propylene-based polymers and It is preferable to optimize the type of polyolefin elastomer and the mass ratio of the propylene polymer, polyolefin elastomer, and other constituent components.
最適化部37は、最適化された、仮想の高分子複合材料の記述子を、再度、仮想記述子として、取得部31に入力する。
The
最適化部37は、例えば、米国Anaconda社から配布されているソフトウェアであるAnaconda(登録商標)に含まれるライブラリを用いてよい。Anaconda(登録商標)には、Python(登録商標)及び機械学習で使用されるライブラリ群が含まれている。最適化部37は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化のため、PythonライブラリであるOptuna(登録商標)を用いて、良好な物性を有する仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。
The
即ち、最適化部37は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと、仮想の高分子複合材料の物性の予測値から、最適化した際の仮想の高分子複合材料の望ましい質量比率、特性値及び構造値等を含む記述子を、PythonライブラリであるOptuna(登録商標)を用いて提案できる。
That is, the
最適化部37は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを、学習用データセットに記録されている、高分子複合材料の記述子を含むパラメータに変更することに限定されない。最適化部37は、学習用データセットに記録されていない、高分子複合材料の記述子を含むパラメータに変更してもよい。
The
即ち、最適化部37は、予測部33で予測された、仮想の高分子複合材料の物性に基づいて、仮想の高分子複合材料の記述子を、学習用データセットに記録されている高分子複合材料の質量比率、特性値及び構造値等に変更してもよいし、学習用データセットに記録されていない高分子複合材料の質量比率、特性値及び構造値等に変更してもよい。
That is, the
また、最適化部37は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを、学習用データセットに記録されているか否かに関わらず、特定の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを回避するように変更してもよい。
The
即ち、最適化部37は、学習用データセットに記録されているか否かに関わらず、特定の高分子複合材料の記述子として、高分子複合材料の特定の質量比率、特性値及び構造値等を回避するように変更してもよい。
That is, the
最適化部37は、最適化した際の仮想の高分子複合材料の望ましい質量比率、特性値及び構造値等を含む記述子を含むパラメータを実現するための、仮想の高分子複合材料の記述子を、アルゴリズムを用いて最適化して提案することが好ましい。
The
アルゴリズムとしては、ランダムサーチ及び数理最適化処理等が挙げられるが、中でも、より効率的に最適化を行う点から、数理最適化処理が好ましい。 Examples of algorithms include random search, mathematical optimization processing, etc., but among them, mathematical optimization processing is preferable because it performs optimization more efficiently.
数理最適化処理として、遺伝的アルゴリズム、ベイス最適化及びTPE(Tree-structured Parzen Estimator)等を用いることができる。これらの中でも、1回の処理当たりの計算速度と高分子複合材料の特性の予測値の最適化効率のバランスの点から、遺伝的アルゴリズムが好ましい。 As the mathematical optimization process, a genetic algorithm, base optimization, TPE (Tree-structured Parzen Estimator), etc. can be used. Among these, the genetic algorithm is preferable from the viewpoint of the balance between the calculation speed per processing and the efficiency of optimizing the predicted values of the properties of the polymer composite material.
最適化部37は、予測部33で予測された、仮想の高分子複合材料の物性の予測値から、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化した際、最適化された仮想の高分子複合材料の組成の群(パレート最適解)を提案してよい。即ち、最適化部37は、予測部33で予測された、仮想の高分子複合材料の物性から、仮想の高分子複合材料の組成の組合せを複数提案してよい。
The
高分子複合材料の物性が2つ以上である場合でも、最適化部37は、2つ以上の物性についての高分子複合材料の組成の群(パレート最適解)を提案してよい。
Even when the polymer composite material has two or more physical properties, the
仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する方法として、以下の方法がある。 The following method is available as a method for optimizing parameters including descriptors of a virtual polymer composite material.
一つ目の最適化の方法として、仮想の高分子複合材料の物性を望ましい方向に最大化又は最小化するように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化させ、高分子複合材料の記述子の群を提案する方法がある。 The first optimization method is to optimize parameters including descriptors of a virtual polymer composite material so as to maximize or minimize the physical properties of the virtual polymer composite material in the desired direction. There are methods that propose a set of descriptors for composite materials.
この最適化する方法は、仮想の高分子複合材料の物性を望ましい方向に最大化するように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化させることが好ましい。 This optimization method preferably optimizes parameters including descriptors of the virtual polymer composite material so as to maximize the physical properties of the virtual polymer composite material in a desired direction.
この最適化する方法では、最適化部37は、最適化の対象となる高分子複合材料の物性の項目と、最適化の方向(最大化又は最小化)を指定することで、高分子複合材料の物性が良好となるように、高分子複合材料の記述子を最適化することができる。
In this optimization method, the
例えば、最適化部37は、提案された高分子複合材料の組成Rから、取得部31、前処理部32、予測部33を経由して、組成Rに対応する高分子複合材料の物性の予測値の群Pを得る。このとき、最適化部37は、上記操作を繰り返すことにより、高分子複合材料の仮想的な組成Rj(j=1、2・・・n)と、高分子複合材料の組成に対応する高分子複合材料の物性の予測値の群Pj(j=1、2・・・n)との対が得られる。そして、最適化部37は、得られた高分子複合材料の仮想的な組成Rjと、組成に対応する高分子複合材料の物性の予測値の群Pjとの対から、高分子複合材料の物性の予測値が良好となる高分子複合材料の組成の群を選択できる。
For example, the
例えば、数理最適化処理として遺伝的アルゴリズムを用いる。この場合、取得部31に、初めに(ランダムに)入力される複数の仮想的な組成Rj(j=1、2・・・n)と、対応する物性の予測値の群Pj(j=1、2・・・n)との対を第一世代とする。そして、予測値の群Pjの値が望ましい(即ち、望ましい方向に最大化又は最小化されている)仮想組成Rjの部分集合から、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを仮想組成間で組み替える交叉操作と、高分子複合材料の記述子を含むパラメータの一部をランダムに置き換える突然変異操作を行う。これにより、最適化部37は、高分子複合材料の物性の予測値が良好となる高分子複合材料の組成の群が得られる。こうして得られた組成の群と対応する予測値の群の対を第二世代として、上記操作を繰り返す。これにより、更に高分子複合材料の物性の予測値が良好となる高分子複合材料の組成の群が得られる。
For example, a genetic algorithm is used as the mathematical optimization process. In this case, the
最適化部37は、上記の方法により、高分子複合材料の物性が望ましい方向に最大又は最小である高分子複合材料の記述子の群を仮想記述子の群として提案できる。
Using the above method, the
よって、最適化部37は、上記の方法により、多数の組み合わせが考えられる高分子複合材料の中で、高分子複合材料の物性が望ましい方向に最大化又は最小化された高分子複合材料の記述子の群を提案できる。
Therefore, the
二つ目の最適化する方法として、仮想の高分子複合材料の物性を望ましい値に近づけるように、高分子複合材料の記述子の群を提案する方法がある。 The second optimization method is to propose a group of descriptors for a virtual polymer composite material so that the physical properties of the virtual polymer composite material approach desired values.
この最適化する方法では、最適化部37は、最適化のための目的関数として、最適化の対象となる、高分子複合材料の物性の項目と、その目標値を指定することで、高分子複合材料の物性が良好となるように、高分子複合材料の組成を最適化することができる。
In this optimization method, the
最適化部37は、高分子複合材料の物性kの目標値をOk、高分子複合材料の組成Rjに対応する高分子複合材料の物性の予測値をPk,jとした時、最適化のための目的関数fkは、下記式(1)により求められる。
fk=|Ok-Pk,j|/|Ok| ・・・(1)
When the target value of the physical property k of the polymer composite material is Ok and the predicted value of the physical property of the polymer composite material corresponding to the composition Rj of the polymer composite material is Pk,j, the
fk=|Ok-Pk,j|/|Ok| ...(1)
そして、最適化部37は、上記の、第一の最適化する方法と同様の方法によって、目的関数fkを最小化するように組成を最適化する。
Then, the
最適化部37は、上記の方法により、高分子複合材料の物性を望ましい値(目標値)に近づけるような高分子複合材料の記述子の群を仮想記述子の群として提案できる。
Using the method described above, the
高分子複合材料の物性が2つ以上である場合でも、最適化部37は、上記と同様に、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する方法を用い、高分子複合材料の記述子の群を提案できる。
Even when the polymer composite material has two or more physical properties, the
即ち、最適化部37は、高分子複合材料の2つ以上の物性それぞれについて、学習済みモデルM3に、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータをそれぞれ入力することで予測される、仮想の高分子複合材料の2つ以上の物性が、それぞれ最大化又は最小化するように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化させ、高分子複合材料の記述子の群を提案してよい。
That is, the
また、最適化部37は、高分子複合材料の2つ以上の物性それぞれについて、学習済みモデルM3に、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータをそれぞれ入力することで予測される、仮想の高分子複合材料の2つ以上の物性が、2つ以上の物性のそれぞれの目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化させ、高分子複合材料の記述子の群を提案してよい。
The
表示部38は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに関する情報を表示する。高分子複合材料の記述子は、1回以上、最適化部37により提案されて判定部36で再度判定された、高分子複合材料の記述子でもよいし、最適化部37により最適化されていない、高分子複合材料の記述子でもよい。判定部36において、予測部33で予測された高分子複合材料の物性が、目標値の所定の範囲内である場合、最初に取得部31で取得された、高分子複合材料の記述子を表示してよい。
The
表示部38は、例えば、最適化部37により提案された、高分子複合材料の記述子の群を、マップ、ランキング形式、最適な組み合わせ順等、高分子複合材料の記述子のリストで表示してよい。
The
このように、組成提案装置3は、予測部33、設定部34、比較部35、判定部36及び最適化部37を備える。組成提案装置3は、比較部35において、予測部33で予測された仮想の高分子複合材料の物性を設定部34で設定された目標値と比較して、判定部36において、仮想の高分子複合材料の物性が目標値の所定の範囲内にあるかと判定する。組成提案装置3は、最適化部37において、学習済みモデルM3に仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。
In this way, the
組成提案装置3は、判定部36において、予測部33で得られた仮想の高分子複合材料の物性が目標値の所定の範囲内にあると判定されるまで、最適化部37において、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する操作を繰り返すことができる。
The
これにより、組成提案装置3は、仮想の高分子複合材料の物性から高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。よって、組成提案装置3は、設定される、高分子複合材料の所望の特性が得られる、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。
Thereby, the
また、組成提案装置3は、最適化部37を備えることで、仮想の高分子複合材料の記述子を、仮想の高分子複合材料の所望の特性を満たすように最適化する際に要する負担の軽減及び時間の削減を図ることができる。よって、組成提案装置3は、所望の特性を満たす高分子複合材料の記述子を含むパラメータを効率良く提案できるため、高分子複合材料の選定に要するエネルギー消費の低減を図ることができる。
Furthermore, by including the
(組成提案装置の他の態様)
本実施形態に係る組成提案装置の他の態様について説明する。図5は、本実施形態に係る組成提案装置の他の構成を示すブロック図である。図5に示すように、組成提案装置4は、図4に示す組成提案装置3において、学習済みモデルM3を用いずに高分子複合材料の組成を提案する装置である。即ち、組成提案装置4は、取得部41、前処理部42、設定部43、比較部44、判定部45、最適化部46及び表示部47を備える。
(Other aspects of composition proposal device)
Other aspects of the composition proposal device according to this embodiment will be described. FIG. 5 is a block diagram showing another configuration of the composition proposal device according to this embodiment. As shown in FIG. 5, the
取得部41は、仮想の高分子複合材料の記述子を、仮想的に設定した記述子(仮想記述子)として含むパラメータを説明変数として取得する。高分子複合材料の記述子は、上記の組成提案装置3の取得部31で取得する高分子複合材料の記述子と同様であるため、詳細は省略する。
The
前処理部42は、取得部41で取得した、仮想記述子を含むパラメータの前処理を行う。なお、組成提案装置3は、取得部41で、予め前処理された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを取得する場合、前処理部42を備えなくてもよい。前処理部42は、上記の組成提案装置3の前処理部42と同様であるため、詳細は省略する。
The preprocessing
設定部43は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの目標値を設定する。
The setting
目標値は、高分子複合材料の用途等に応じて適宜設定される。 The target value is appropriately set depending on the use of the polymer composite material, etc.
比較部44は、前処理部32で取得された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを、設定部43で設定された高分子複合材料の記述子を含むパラメータの目標値と比較する。
The
判定部45は、前処理部32で取得された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと、設定部43で設定された目標値との差が所定の範囲内であるか判定する。判定方法は、上記の組成提案装置3の判定部36における判定方法と同様に行うことができる。
The
最適化部46は、前処理部32で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子(例えば、質量比率、特性値及び構造値等)を含むパラメータと、設定部43で設定された目標値とから、仮想の高分子複合材料の記述子が目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更して最適化する。
The
最適化部46は、前処理部32で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと、設定部43で設定された目標値とから、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化した際、最適化された仮想の高分子複合材料の組成の群(パレート最適解)を提案してよい。
The
最適化の方法は、上記の組成提案装置3の最適化部37で行う最適化の方法と同様に行うことができるため、詳細は省略する。
The optimization method can be performed in the same way as the optimization method performed by the
最適化部46は、最適化された、仮想の高分子複合材料の記述子を、再度、仮想記述子として、取得部41に入力する。
The
表示部47は、仮想の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータに関する情報を表示する。高分子複合材料の記述子は、1回以上、最適化部46により提案されて判定部45で再度判定された、高分子複合材料の記述子でもよいし、最適化部46により最適化されていない、高分子複合材料の記述子でもよい。判定部45において、比較部44で比較された高分子複合材料の物性が、目標値の所定の範囲内である場合、最初に取得部41で取得された、仮想の高分子複合材料の記述子を表示してよい。表示部47は、上記の組成提案装置3の表示部38と同様の方法で表示してよい。
The
このように、組成提案装置4は、設定部43、設定部43、判定部45及び最適化部46を備える。組成提案装置4は、設定部43において、仮想の高分子複合材料の記述子を設定部43で設定された目標値と比較して、判定部45において、仮想の高分子複合材料の記述子が目標値の所定の範囲内にあるかと判定する。組成提案装置4は、最適化部46において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化を行うことで、仮想の高分子複合材料の記述子が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。
In this way, the
組成提案装置4は、判定部45において、仮想の高分子複合材料の記述子が目標値の所定の範囲内にあると判定されるまで、最適化部46において、仮想の高分子複合材料の記述子が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する操作を繰り返すことができる。これにより、組成提案装置4は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。
The
高分子複合材料の記述子を含むパラメータが、設定される目標値と略同等であれば、仮想の高分子複合材料は、目標値として設定される高分子複合材料と略同等の物性を有することができる。よって、組成提案装置4は、目的とする所望の物性を有する、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。
If the parameters including the descriptor of the polymer composite material are approximately equivalent to the set target value, the virtual polymer composite material has physical properties that are approximately equivalent to the polymer composite material set as the target value. Can be done. Therefore, the
また、組成提案装置4は、最適化部46を備えることで、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する際に要する負担の軽減及び時間の削減を図ることができる。よって、組成提案装置4は、所望の特性を満たす高分子複合材料の記述子を含むパラメータと略同等の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを効率良く提案できるため、高分子複合材料の選定に要するエネルギー消費の低減を図ることができる。
Further, by including the
なお、上記の学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4は、学習システム、予測システム及び組成提案システムとして構成されてもよい。即ち、学習装置1は、各構成を装置内に備えた、PC(Personal Computer)等の単独の装置としているが、各構成の1つ以上は装置の外側に配置してネットワークを介して接続されてもよい。
Note that the learning device 1,
例えば、学習用データセットはクラウド上に設けられてもよい。この場合、学習装置1は、ネットワークを介して接続される学習用データセットにより学習システムとして構成される。 For example, the training data set may be provided on the cloud. In this case, the learning device 1 is configured as a learning system by a learning data set connected via a network.
同様に、予測装置2も、各構成の1つ以上は装置の外側に配置してネットワークを介して接続されてもよい。
Similarly, in the
同様に、組成提案装置3及び4も、各構成の1つ以上は装置の外側に配置してネットワークを介して接続されてもよい。例えば、組成提案用データセットはクラウド上に設けられてもよい。この場合、組成提案装置3は、ネットワークを介して接続される組成提案用データセットにより組成提案システムとして構成される。
Similarly, in the
<組成提案装置のハードウェア構成>
次に、学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4のハードウェア構成の一例について説明する。図5は、学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4のハードウェア構成を示すブロック図である。図6に示すように、学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4は、情報処理装置(コンピュータ)で構成され、物理的には、演算処理部であるCPU(Central Processing Unit:プロセッサ)101、主記憶装置であるRAM(Random Access Memory)102及びROM(Read Only Memory)103、入力デバイスである入力装置104、出力装置105、通信モジュール106並びにハードディスク等の補助記憶装置107等を含むコンピュータシステムとして構成することができる。これらは、バス108で相互に接続されている。なお、出力装置105及び補助記憶装置107は、外部に設けられていてもよい。
<Hardware configuration of composition proposal device>
Next, an example of the hardware configuration of the learning device 1, the
CPU101は、学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4の全体の動作を制御し、各種の情報処理を行う。CPU101は、ROM103又は補助記憶装置107に格納された、例えば後述する学習方法、予測方法及び組成提案方法、又は学習プログラム、予測プログラム及び組成提案プログラムを実行して、学習、予測及び組成提案を行うことができる。
The
RAM102は、CPU101のワークエリアとして用いられ、主要な制御パラメータや情報を記憶する不揮発RAMを含んでもよい。
The
ROM103は、基本入出力プログラム等を記憶する。触媒の選択プログラムはROM103に保存されてもよい。
The
入力装置104は、キーボード、マウス、操作ボタン、タッチパネル、表示画面等の入力デバイスであり、使用者に入力された情報を指示信号として受け付け、その指示信号をCPU101に出力する。
The
出力装置105は、モニタディスプレイ等の表示装置、スピーカー、プリンタ等の印刷装置等である。出力装置105では、例えば、モニタディスプレイ等の表示装置に触媒の選択結果等の情報が表示され、入力装置104や通信モジュール106を介した入力操作に応じて表示する画面が更新される。
The
通信モジュール106は、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスであり、外部のデータ収録サーバ等からの情報を取り込み、他の電子機器に解析情報を出力する通信インタフェースとして機能する。
The
補助記憶装置107は、SSD(Solid State Drive)、及びHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置であり、例えば、学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4の動作に必要な各種のデータ、ファイル等を格納する。
The
学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4の各機能は、RAM102等の主記憶装置又は補助記憶装置107から所定のコンピュータソフトウェア(触媒の選択プログラムを含む)を読み込ませ、CPU101により実行することで、RAM102等の主記憶装置又は及び補助記憶装置107等におけるデータの読み出し及び書き込みを行うと共に、入力装置104、出力装置105及び通信モジュール106を動作させることで実現される。
Each function of the learning device 1, the
よって、図2~4に示す、学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4の各部は、学習装置1、予測装置2及び組成提案装置3、4を備えたコンピュータにおいて、プロセッサが予め記憶されている所定のコンピュータソフトウェア(学習プログラム、予測プログラム及び組成提案プログラムを含む)を実行することで、ソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。
Therefore, each part of the learning device 1, the
学習プログラム、予測プログラム及び組成提案プログラムは、例えばコンピュータが備える主記憶装置又は補助記憶装置107内に格納させておくことができる。また、学習プログラム、予測プログラム及び組成提案プログラムは、インターネット等の通信回線に接続されたコンピュータ上に格納し、触媒の選択プログラムの一部又は全部を通信回線を介してダウンロードさせることで提供してもよい。さらに、学習プログラム、予測プログラム及び組成提案プログラムは、通信回線を介して提供又は配布するように構成してもよい。
The learning program, prediction program, and composition proposal program can be stored, for example, in the main storage device or
学習プログラム、予測プログラム及び組成提案プログラムは、その一部又は全部が、CD-ROM及びDVD-ROM等の光ディスク、フラッシュメモリ等の半導体メモリ等、持ち運び可能な記憶媒体に格納された状態から、コンピュータ内に記録(インストールを含む)してもよい。 The learning program, the prediction program, and the composition proposal program are stored in part or in whole in a portable storage medium such as an optical disk such as a CD-ROM or a DVD-ROM, or a semiconductor memory such as a flash memory, and are then stored in a computer. It may be recorded (including installation) within.
<学習方法>
次に、学習方法について説明する。学習方法は、図2に示すような構成を有する学習装置1において、高分子複合材料の記述子を含むパラメータ(説明変数)と高分子複合材料の物性(目的変数)とが対応付けられた学習用データセットを用いて、高分子を含む高分子複合材料の物性を予測する学習済みモデルを生成する方法である。
<Learning method>
Next, the learning method will be explained. The learning method is a learning method in which parameters (explanatory variables) including descriptors of polymer composite materials are associated with physical properties of polymer composite materials (objective variables) in a learning device 1 having a configuration as shown in FIG. This is a method of generating a trained model that predicts the physical properties of a polymer composite material containing polymers using a dataset of
図7は、学習方法を説明するフローチャートである。図7に示すように、取得部11により、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを説明変数として取得すると共に、高分子複合材料の物性を目的変数として取得する(取得工程:ステップS11)。
FIG. 7 is a flowchart explaining the learning method. As shown in FIG. 7, the
次に、前処理部12により、取得した高分子複合材料の記述子を含むパラメータ及び高分子複合材料の物性の前処理を行う(前処理工程:ステップS12)。
Next, the preprocessing
次に、学習用データセット作成部13により、前処理された、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを説明変数とし、高分子複合材料の物性を目的変数としてとして、それぞれ抽出して、学習用データセットに加える(学習用データセットの作成工程:ステップS13)。
Next, the learning data
学習用データセット作成部13は、入力された、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと高分子複合材料の物性を紐付けて、学習用データセットを作成する。
The learning data
次に、学習部14により、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと高分子複合材料の物性とが対応付けられた学習用データセットを用いて、学習済みモデルM1を生成する(学習工程:ステップS14)。
Next, the
学習部14は、学習用データセットに含まれる、高分子複合材料の記述子を含むパラメータの入力に応じて、高分子複合材料の記述子を含むパラメータに紐付けられた高分子複合材料の物性と合致した出力となるように、学習済みモデルM1を生成する。
The
次に、表示部15により、学習済みモデルM1の学習において用いられる学習用データの情報と、学習済みモデルM1に関する情報とが表示される(表示工程:ステップS15)。
Next, the
学習方法は、学習工程(ステップS13)を含むことで、高分子複合材料の物性を予測する学習済みモデルM1を生成できる。よって、本実施形態に係る学習方法は、学習工程(ステップS13)において生成した学習済みモデルM1を用いることで、入力される、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから、高分子複合材料の物性を予測するように学習させることができる。 By including the learning step (step S13), the learning method can generate a trained model M1 that predicts the physical properties of the polymer composite material. Therefore, the learning method according to the present embodiment uses the trained model M1 generated in the learning process (step S13) to determine the polymer composite material from the input parameters including the polymer composite descriptor. It can be trained to predict physical properties.
また、学習方法は、学習工程(ステップS13)を含み、学習工程(ステップS13)において、学習済みモデルM1を生成できる。このため、本実施形態に係る学習方法を用いれば、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから高分子複合材料の物性を予測するために用いることで、高分子複合材料の物性の予測に要する負担の軽減及び時間の削減を図ることができる。よって、本実施形態に係る学習方法を用いれば、高分子複合材料の物性を予測する際のエネルギー消費の低減を図ることができる。 Further, the learning method includes a learning step (step S13), and a learned model M1 can be generated in the learning step (step S13). Therefore, if the learning method according to the present embodiment is used, the parameters including the descriptors of the polymer composite material can be used to predict the physical properties of the polymer composite material, and the learning method required for predicting the physical properties of the polymer composite material can be It is possible to reduce the burden and time. Therefore, by using the learning method according to this embodiment, it is possible to reduce energy consumption when predicting the physical properties of a polymer composite material.
<予測方法>
次に、予測方法について説明する。予測方法は、図3に示すような構成を有する予測装置2において、学習済みモデルM2により、予測対象の高分子複合材料の物性を予測する方法である。
<Prediction method>
Next, a prediction method will be explained. The prediction method is a method in which the physical properties of the polymer composite material to be predicted are predicted using the learned model M2 in the
図8は、予測方法を説明するフローチャートである。図8に示すように、取得部21により、予測対象の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを説明変数として取得する(取得工程:ステップS21)。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the prediction method. As shown in FIG. 8, the
次に、前処理部12により、取得した高分子複合材料の記述子を含むパラメータの前処理を行う(前処理工程:ステップS22)。
Next, the preprocessing
次に、予測部23により、学習済みモデルM2に、前処理された、予測対象の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで、学習済みモデルM2により予測された、予測対象の高分子複合材料の物性を出力する(予測工程:ステップS24)。
Next, the
次に、表示部24により、予測工程S23において、学習済みモデルM2により予測された、高分子複合材料の物性に関する情報が表示される(表示工程:ステップS24)。
Next, the
予測方法は、予測工程(ステップS24)を含むことで、学習済みモデルM2により、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから、高分子複合材料の物性を目的変数として予測できる。よって、本実施形態に係る予測方法は、入力される、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから、高分子複合材料の物性を予測できる。 The prediction method includes a prediction step (step S24), so that the learned model M2 can predict the physical properties of the polymer composite material as a target variable from parameters including the descriptor of the polymer composite material. Therefore, the prediction method according to the present embodiment can predict the physical properties of a polymer composite material from input parameters including a descriptor of the polymer composite material.
また、予測方法は、予測工程(ステップS24)を含むことで、高分子複合材料の記述子を含むパラメータから高分子複合材料の物性の予測に要する負担の軽減及び時間の削減を図りつつ、高分子複合材料の物性を予測できる。よって、本実施形態に係る学習方法は、高分子複合材料の物性を効率的に予測できるため、高分子複合材料の物性を予測する際のエネルギー消費の低減を図ることができる。 Furthermore, by including the prediction step (step S24), the prediction method reduces the burden and time required for predicting the physical properties of a polymer composite material from parameters including descriptors of the polymer composite material. The physical properties of molecular composite materials can be predicted. Therefore, since the learning method according to the present embodiment can efficiently predict the physical properties of a polymer composite material, it is possible to reduce energy consumption when predicting the physical properties of a polymer composite material.
<組成提案方法>
次に、本実施形態に係る組成提案方法について説明する。本実施形態に係る組成提案方法は、図4に示すような構成を有する組成提案装置3において、学習済みモデルM3により、高分子複合材料の組成を提案する方法である。
<Composition proposal method>
Next, a composition proposal method according to this embodiment will be explained. The composition proposal method according to this embodiment is a method of proposing a composition of a polymer composite material using a trained model M3 in a
図9は、本実施形態に係る組成提案方法を説明するフローチャートである。図9に示すように、取得部31により、仮想の高分子複合材料の記述子を、仮想的に設定した記述子(仮想記述子)として含むパラメータを説明変数として取得する(取得工程:ステップS31)。
FIG. 9 is a flowchart illustrating the composition proposal method according to this embodiment. As shown in FIG. 9, the
ヘテロファジックプロピレン重合材料を含む高分子複合材料について、使用可能な原料リストの中から、ヘテロファジックプロピレン重合材料、ポリオレフィンエラストマー及び充填材(例えば、タルク等)等をそれぞれランダムに選択すると共に、高分子複合材料に含まれる構成成分の質量比率をランダムに設定する。これにより、仮想の高分子複合材料の記述子(例えば、仮想的な質量比率、特性値及び構造値等)R1を得る。但し、記述子が質量比率を含む場合、質量比率中の各構成成分の合計量は100質量部としてよい。このとき、それぞれの構成成分は、1種類でもよいし、複数種類でもよい。 For a polymer composite material containing a heterophasic propylene polymer material, a heterophasic propylene polymer material, a polyolefin elastomer, a filler (for example, talc, etc.), etc. are each randomly selected from a list of usable raw materials, and The mass ratio of the constituent components contained in the polymer composite material is randomly set. As a result, a descriptor (eg, virtual mass ratio, characteristic value, structural value, etc.) R1 of the virtual polymer composite material is obtained. However, when the descriptor includes a mass ratio, the total amount of each component in the mass ratio may be 100 parts by mass. At this time, each component may be of one type or may be of multiple types.
次に、前処理部32により、取得工程(ステップS31)で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの前処理を行う(前処理工程:ステップS32)。なお、前処理工程(ステップS32)は、必要に応じて行えばよい。
Next, the preprocessing
次に、予測部33により、学習済みモデルM3に、前処理工程(ステップS32)において前処理された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力して、仮想の高分子複合材料の物性を目的変数として予測する(予測工程:ステップS33)。
Next, the
予測工程(ステップS33)では、複数の学習済みモデルM3を用いて、仮想の高分子複合材料の記述子R1を含むパラメータに対応した、高分子複合材料の物性の予測値の群P1を予測してよい。 In the prediction step (step S33), a group P1 of predicted values of physical properties of the polymer composite material corresponding to parameters including the descriptor R1 of the virtual polymer composite material is predicted using the plurality of trained models M3. It's fine.
次に、設定部34により、仮想の高分子複合材料の物性の目標値を設定する(物性の目標値設定工程:ステップS34)。
Next, the setting
目標値は、上述の通り、高分子複合材料の用途等に応じて適宜設定される。 As mentioned above, the target value is appropriately set depending on the use of the polymer composite material, etc.
次に、比較部35により、予測工程(ステップS33)において予測された、仮想の高分子複合材料の物性を、物性の目標値設定工程(ステップS34)において設定した、仮想の高分子複合材料の物性の目標値と比較する(比較工程:ステップS35)。
Next, the
次に、判定部36により、取得工程(ステップS31)で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われたか否かを判定する(第1判定工程:ステップS36)。
Next, the
仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われた場合(ステップS36:Yes)、判定部36は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する必要がないと判断する。
If optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material has been performed a predetermined number of times (step S36: Yes), the
次に、判定部36により、仮想の高分子複合材料の物性と目標値との差が所定の範囲内であるか否かは判定する(第2判定工程:ステップS37)。なお、図9に示す本実施形態に係る組成提案方法では、判定部36により、第1判定工程(ステップS36)及び第2判定工程(ステップS37)が行われているが、第2判定工程(ステップS37)は省略してもよい。
Next, the
仮想の高分子複合材料の物性と目標値との差が所定の範囲内である場合(ステップS37:Yes)、判定部36は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する必要がないと判断する。
If the difference between the physical properties of the virtual polymer composite material and the target value is within a predetermined range (step S37: Yes), the
取得工程(ステップS31)において取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータは変更されず、維持される。 The parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material acquired in the acquisition step (step S31) are not changed and are maintained.
次に、表示部38により、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに関する情報が表示される(表示工程:ステップS38)。
Next, the
一方、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われていない場合(ステップS36:No)、又は仮想の高分子複合材料の物性が目標値との差が所定の範囲内でない場合(ステップS37:No)、判定部36は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する必要があると判断する。
On the other hand, if the optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material has not been performed the predetermined number of times (step S36: No), or if the physical properties of the virtual polymer composite material differ from the target values by a predetermined value. If it is not within the range (step S37: No), the
次に、最適化部37により、予測工程(ステップS32)において予測された、仮想の高分子複合材料の物性が、物性の目標値設定工程(ステップS33)において設定した目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子(例えば、質量比率、特性値及び構造値等)を含むパラメータを最適なパラメータになるように変更して最適化する(最適化工程:ステップS39)。
Next, the
最適化工程(ステップS39)では、最適化部37により、取得工程(ステップS31)において取得した、仮想の高分子複合材料の記述子と、予測工程(ステップS33)において予測された、仮想の高分子複合材料の物性の予測値とから、仮想の高分子複合材料の物性が望ましい方向(目標値に近づく方向)に変更するように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。
In the optimization process (step S39), the
最適化工程(ステップS39)では、最適化した際の仮想の高分子複合材料の望ましい記述子(目標値から所定の範囲内)を含むパラメータを実現するために、仮想の高分子複合材料の記述子を、ランダムサーチ及び数理最適化手法等のアルゴリズムを用いて最適化することが好ましい。 In the optimization process (step S39), a description of the virtual polymer composite material is created in order to realize parameters including desirable descriptors (within a predetermined range from the target value) of the virtual polymer composite material when optimized. Preferably, the children are optimized using algorithms such as random search and mathematical optimization techniques.
最適化工程(ステップS39)では、予測工程(ステップS33)において予測された、仮想の高分子複合材料の物性の予測値から、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化した際、最適化された仮想の高分子複合材料の組成の群(パレート最適解)を提案してよい。 In the optimization process (step S39), parameters including descriptors of the virtual polymer composite material are optimized from the predicted values of the physical properties of the virtual polymer composite material predicted in the prediction process (step S33). , a group of optimized virtual polymer composite compositions (Pareto-optimal solutions) may be proposed.
高分子複合材料の物性が2つ以上である場合でも、最適化部37により、2つ以上の物性についての高分子複合材料の組成の群(パレート最適解)を提案してよい。
Even when the polymer composite material has two or more physical properties, the
最適化工程(ステップS39)では、最適化部37により、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する方法として、仮想の高分子複合材料の物性を望ましい方向に最大化又は最小化するように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化させ、高分子複合材料の記述子の群を提案する方法を用いてよい。また、他の最適化する方法として、仮想の高分子複合材料の物性を望ましい値に近づけるように、高分子複合材料の記述子の群を提案する方法を用いてよい。
In the optimization step (step S39), the
最適化工程(ステップS39)において、最適化部37により、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化した後、再度、取得工程(ステップS31)に移行する。そして、取得部31により、最適化された、仮想の高分子複合材料の記述子を、仮想記述子として含むパラメータを説明変数として取得部31に入力し、上記と同様の工程を行う。
In the optimization step (step S39), the
そして、第1判定工程(ステップS36)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われ、第2判定工程(ステップS37)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと目標値との差が所定の範囲内と判定されるまで、最適化工程(ステップS39)において、仮想の高分子複合材料の記述子の最適化を繰り返し行われる。 Then, in the first determination step (step S36), optimization of parameters including descriptors of the virtual polymer composite material is performed a predetermined number of times, and in the second determination step (step S37), optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material is performed. In the optimization step (step S39), optimization of the descriptor of the virtual polymer composite material is repeated until it is determined that the difference between the parameter including the descriptor and the target value is within a predetermined range.
最終的に、第1判定工程(ステップS36)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われ、第2判定工程(ステップS37)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと目標値との差が所定の範囲内と判定された後、上述の通り、表示部38により、最適化工程(ステップS39)において、提案された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに関する情報が表示される(表示工程:ステップS38)。
Finally, in the first determination step (step S36), optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material is performed a predetermined number of times, and in the second determination step (step S37), the optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material is After it is determined that the difference between the parameter including the descriptor of the composite material and the target value is within a predetermined range, the
本実施形態に係る組成提案方法は、予測工程(ステップS33)、特性の目標値設定工程(ステップS34)、比較工程(ステップS35)、第1判定工程(ステップS35)、第2判定工程(ステップS37)及び最適化工程(ステップS39)を含む。組成提案方法は、第1判定工程(ステップS36)において、取得工程(ステップS31)で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われたか否かを判定する。組成提案方法は、最適化工程(ステップS39)において、学習済みモデルM3に仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。 The composition proposal method according to the present embodiment includes a prediction step (step S33), a characteristic target value setting step (step S34), a comparison step (step S35), a first determination step (step S35), and a second determination step (step S37) and an optimization step (step S39). In the composition proposal method, in the first determination step (step S36), it is determined whether or not the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material acquired in the acquisition step (step S31) have been optimized a predetermined number of times. judge. In the composition proposal method, in the optimization step (step S39), the physical properties of the virtual polymer composite material predicted by inputting parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material into the trained model M3 are as follows. Parameters including descriptors of the virtual polymer composite are optimized to approach the target values.
組成提案方法は、第1判定工程(ステップS35)において、予測工程(ステップS32)で得られた仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われたと判定されるまで、最適化工程(ステップS39)において、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する操作を繰り返すことができる。 In the composition proposal method, in the first determination step (step S35), it is determined that optimization of parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material obtained in the prediction step (step S32) has been performed a predetermined number of times. In the optimization step (step S39), the operation of optimizing the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material can be repeated so that the physical properties of the virtual polymer composite material approach the target values. .
また、組成提案方法は、比較工程(ステップS35)において、予測工程(ステップS32)で予測された仮想の高分子複合材料の物性を特性の目標値設定工程(ステップS33)で設定された目標値と比較して、第2判定工程(ステップS37)において、仮想の高分子複合材料の物性が目標値の所定の範囲内にあるかと判定できる。組成提案方法は、最適化工程(ステップS39)において、学習済みモデルM3に仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。 In addition, in the composition proposal method, in the comparison step (step S35), the physical properties of the virtual polymer composite material predicted in the prediction step (step S32) are compared to the target values set in the characteristic target value setting step (step S33). In comparison, in the second determination step (step S37), it can be determined whether the physical properties of the virtual polymer composite material are within a predetermined range of target values. In the composition proposal method, in the optimization step (step S39), the physical properties of the virtual polymer composite material predicted by inputting parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material into the trained model M3 are as follows. Parameters including descriptors of the virtual polymer composite are optimized to approach the target values.
組成提案方法は、第2判定工程(ステップS37)において、予測工程(ステップS32)で得られた仮想の高分子複合材料の物性が目標値の所定の範囲内にあると判定されるまで、最適化工程(ステップS39)において、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する操作を繰り返すことができる。 In the composition proposal method, in the second determination step (step S37), the optimal In the step S39, an operation for optimizing parameters including descriptors of the virtual polymer composite material can be repeated so that the physical properties of the virtual polymer composite material approach target values.
これにより、本実施形態に係る組成提案方法は、仮想の高分子複合材料の物性から高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。よって、本実施形態に係る組成提案方法は、設定される、高分子複合材料の所望の特性が得られる、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。 Thereby, the composition proposal method according to the present embodiment can propose parameters including a descriptor of the polymer composite material from the physical properties of the virtual polymer composite material. Therefore, the composition proposal method according to the present embodiment can propose parameters including a descriptor of the polymer composite material that can be set and obtain the desired properties of the polymer composite material.
また、本実施形態に係る組成提案方法は、最適化工程(ステップS39)を含むことで、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを仮想の高分子複合材料の所望の特性を満たすように変更する際に要する負担の軽減及び時間の削減を図ることができる。よって、本実施形態に係る組成提案方法は、所望の特性を満たす高分子複合材料の記述子を含むパラメータを効率良く提案できるため、高分子複合材料の選定に要するエネルギー消費の低減を図ることができる。 In addition, the composition proposal method according to the present embodiment includes an optimization step (step S39), so that the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material are adjusted to satisfy the desired characteristics of the virtual polymer composite material. It is possible to reduce the burden and time required when changing to Therefore, the composition proposal method according to the present embodiment can efficiently propose parameters including descriptors of polymer composite materials that satisfy desired characteristics, thereby reducing energy consumption required for selecting polymer composite materials. can.
次に、本実施形態に係る組成提案方法の他の一例について説明する。本実施形態に係る組成提案方法は、図5に示すような構成を有する組成提案装置4において、学習済みモデルM3を用いずに、高分子複合材料の組成を提案する方法である。
Next, another example of the composition proposal method according to this embodiment will be described. The composition proposal method according to this embodiment is a method for proposing the composition of a polymer composite material without using the learned model M3 in the
図10は、本実施形態に係る組成提案方法を説明する他のフローチャートである。図10に示すように、取得部41により、仮想の、高分子複合材料の記述子を、仮想的に設定した記述子(仮想記述子)として含むパラメータを説明変数として取得する(取得工程:ステップS41)。取得工程(ステップS41)は、図9に示す組成提案方法の取得工程(ステップS31)と同様である。
FIG. 10 is another flowchart illustrating the composition proposal method according to this embodiment. As shown in FIG. 10, the
次に、前処理部42により、取得工程(ステップS41)で取得した仮想の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータの前処理を行う(前処理工程:ステップS42)。前処理工程(ステップS42)は、図9に示す組成提案方法の前処理工程(ステップS32)と同様である。なお、前処理工程(ステップS42)は、必要に応じて行えばよい。
Next, the preprocessing
次に、設定部43により、仮想の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータの目標値を設定する(パラメータの目標値設定工程:ステップS43)。
Next, the setting
次に、設定部43により、前処理工程(ステップS42)において前処理された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを、パラメータの目標値設定工程(ステップS43)において設定した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの目標値と比較する(比較工程:ステップS44)。
Next, the setting
次に、判定部45により、取得工程(ステップS41)で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われたか否かを判定する(第1判定工程:ステップS45)。
Next, the
仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われた場合(ステップS45:Yes)、判定部45は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する必要がないと判断する。
If optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material has been performed a predetermined number of times (step S45: Yes), the
次に、判定部45により、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと目標値との差が所定の範囲内であるか否かは判定する(第2判定工程:ステップS46)。なお、図10に示す本実施形態に係る組成提案方法では、判定部45により、第1判定工程(ステップS45)及び第2判定工程(ステップS46)が行われているが、第2判定工程(ステップS46)は省略してもよい。
Next, the
仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータとパラメータの目標値との差が所定の範囲内である場合(ステップS46:Yes)、判定部45は、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する必要がないと判断する。
If the difference between the parameter including the descriptor of the virtual polymer composite material and the target value of the parameter is within the predetermined range (step S46: Yes), the
取得工程(ステップS41)において取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータは変更されず、維持される。 The parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material acquired in the acquisition step (step S41) are not changed and are maintained.
次に、表示部47により、仮想の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータに関する情報が表示される(表示工程:ステップS47)。
Next, the
一方、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われていない場合(ステップS45:No)、又は仮想の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータと目標値との差が所定の範囲内でない場合(ステップS46:No)、判定部45は、仮想の、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する必要があると判断する。
On the other hand, if the parameter including the descriptor of the virtual polymer composite material has not been optimized a predetermined number of times (step S45: No), or the parameter including the descriptor of the virtual polymer composite material and the target value If the difference is not within the predetermined range (step S46: No), the
次に、最適化部46により、前処理工程(ステップS42)において前処理された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータが、パラメータの目標値設定工程(ステップS43)において設定した目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子(例えば、質量比率、特性値及び構造値等)を含むパラメータを最適なパラメータになるように変更して最適化する(最適化工程:ステップS48)。
Next, the
最適化工程(ステップS48)では、最適化部46により、取得工程(ステップS41)において取得した、仮想の高分子複合材料の記述子と、パラメータの目標値設定工程(ステップS43)において設定した目標値とから、仮想の高分子複合材料の物性が望ましい方向(目標値に近づく方向)に変更するように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。
In the optimization process (step S48), the
最適化工程(ステップS48)で用いる最適化の方法は、図9に示す組成提案方法の最適化工程(ステップS39)で用いる最適化の方法と同様であるため、詳細は省略する。 The optimization method used in the optimization step (step S48) is the same as the optimization method used in the optimization step (step S39) of the composition proposal method shown in FIG. 9, so the details will be omitted.
最適化工程(ステップS48)において、最適化部46により、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化した後、再度、取得工程(ステップS41)に移行する。そして、取得部41により、最適化された、仮想の高分子複合材料の記述子を、仮想記述子として含むパラメータを説明変数として取得部41に入力し、上記と同様の工程を行う。
In the optimization step (step S48), the
そして、第1判定工程(ステップS45)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われ、第2判定工程(ステップS46)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと目標値との差が所定の範囲内と判定されるまで、最適化工程(ステップS48)において、仮想の高分子複合材料の記述子の最適化を繰り返し行われる。 Then, in the first determination step (step S45), optimization of parameters including descriptors of the virtual polymer composite material is performed a predetermined number of times, and in the second determination step (step S46), optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material is performed. In the optimization step (step S48), optimization of the descriptor of the virtual polymer composite material is repeated until it is determined that the difference between the parameter including the descriptor and the target value is within a predetermined range.
最終的に、第1判定工程(ステップS45)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われ、第2判定工程(ステップS46)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと目標値との差が所定の範囲内と判定された後、上述の通り、表示部47により、最適化工程(ステップS48)において、提案された、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータに関する情報が表示される(表示工程:ステップS47)。
Finally, in the first determination step (step S45), optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material is performed a predetermined number of times, and in the second determination step (step S46), the optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material is After it is determined that the difference between the parameter including the descriptor of the composite material and the target value is within a predetermined range, the
本実施形態に係る組成提案方法は、パラメータの目標値設定工程(ステップS42)、比較工程(ステップS43)、第1判定工程(ステップS44)、第2判定工程(ステップS46)及び最適化工程(ステップS48)を含む。組成提案方法は、第1判定工程(ステップS45)において、取得工程(ステップS41)で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われたか否かを判定する。組成提案方法は、最適化工程(ステップS48)において、学習済みモデルM3に仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。 The composition proposal method according to the present embodiment includes a parameter target value setting step (step S42), a comparison step (step S43), a first determination step (step S44), a second determination step (step S46), and an optimization step ( step S48). In the composition proposal method, in the first determination step (step S45), it is determined whether the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material acquired in the acquisition step (step S41) have been optimized a predetermined number of times. judge. In the composition proposal method, in the optimization step (step S48), the physical properties of the virtual polymer composite material predicted by inputting parameters including descriptors of the virtual polymer composite material into the learned model M3 are as follows. Parameters including descriptors of the virtual polymer composite are optimized to approach the target values.
組成提案方法は、第1判定工程(ステップS44)において、取得工程(ステップS41)で取得した、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータの最適化が所定の回数行われたと判定されるまで、最適化工程(ステップS48)において、仮想の高分子複合材料の物性が、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する操作を繰り返すことができる。 In the composition proposal method, in the first determination step (step S44), it is determined that optimization of the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material acquired in the acquisition step (step S41) has been performed a predetermined number of times. In the optimization process (step S48), it is possible to repeat the operation of optimizing the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material so that the physical properties of the virtual polymer composite material approach the target values. .
また、組成提案方法は、比較工程(ステップS43)において、取得工程(ステップS41)において取得した、仮想の高分子複合材料の記述子をパラメータの目標値設定工程(ステップS42)で設定された目標値と比較して、第2判定工程(ステップS46)において、仮想の高分子複合材料の記述子が目標値の所定の範囲内にあるかと判定できる。組成提案方法は、最適化工程(ステップS48)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータが、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する。 In addition, in the comparison step (step S43), the composition proposal method uses the descriptor of the virtual polymer composite material acquired in the acquisition step (step S41) to the target value set in the parameter target value setting step (step S42). In the second determination step (step S46), it can be determined whether the descriptor of the virtual polymer composite material is within a predetermined range of the target value. In the composition proposal method, in the optimization step (step S48), the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material are optimized so that the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material approach the target values. do.
組成提案方法は、第2判定工程(ステップS46)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータが目標値の所定の範囲内にあると判定されるまで、最適化工程(ステップS48)において、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータが、目標値に近づくように、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する操作を繰り返すことができる。 The composition proposal method continues through the optimization step (step S48) until it is determined in the second determination step (step S46) that the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material are within a predetermined range of target values. In this step, the operation of optimizing the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material can be repeated so that the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material approach the target values.
これにより、本実施形態に係る組成提案方法は、高分子複合材料の記述子を含むパラメータは、設定される目標値と略同等にできる。仮想の高分子複合材料は、目標値として設定される高分子複合材料と略同等の物性を有することができる。よって、本実施形態に係る組成提案方法は、所望の特性を有する高分子複合材料が得られる、高分子複合材料の記述子を含むパラメータを提案できる。 As a result, the composition proposal method according to the present embodiment can make the parameters including the descriptor of the polymer composite material substantially equivalent to the set target value. The virtual polymer composite material can have substantially the same physical properties as the polymer composite material set as the target value. Therefore, the composition proposal method according to the present embodiment can propose parameters including a descriptor of a polymer composite material that will yield a polymer composite material having desired characteristics.
また、本実施形態に係る組成提案方法は、最適化工程(ステップS48)を含むことで、仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する際に要する負担の軽減及び時間の削減を図ることができる。よって、本実施形態に係る組成提案方法は、所望の特性を満たす高分子複合材料の記述子を含むパラメータと略同等の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを効率良く提案できるため、高分子複合材料の選定の際のエネルギー消費の低減を図ることができる。 Furthermore, the composition proposal method according to the present embodiment includes an optimization step (step S48), thereby reducing the burden and time required when optimizing parameters including descriptors of a virtual polymer composite material. can be achieved. Therefore, the composition proposal method according to the present embodiment can efficiently propose parameters including a descriptor of a polymer composite material that is approximately equivalent to a parameter including a descriptor of a polymer composite material that satisfies desired characteristics. It is possible to reduce energy consumption when selecting composite materials.
以下、実施例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。 Hereinafter, the embodiments will be described in more detail with reference to Examples, but the embodiments are not limited to these Examples and Comparative Examples.
<実施例1>
(1)学習用データセットの生成
後述する学習装置で用いる学習用データセットを以下の手順により生成した。なお、本実施例では、高分子複合材料に含まれるプロピレン系重合体(A)として、ヘテロファジックプロピレン重合材料を用いた。
<Example 1>
(1) Generation of learning data set A learning data set used in a learning device to be described later was generated by the following procedure. In this example, a heterophasic propylene polymer material was used as the propylene polymer (A) contained in the polymer composite material.
(ポリプロピレン原料の特性の取得)
学習用データセットに用いるポリプロピレン原料の特性である、ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれる重合体(I)の極限粘度(以下、「P部極限粘度」という)と、ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれる重合体(II)の極限粘度(以下、「EP部極限粘度」という)と、ヘテロファジックプロピレン重合材料100質量%におけるヘテロファジックプロピレン重合材料中の重合体(II)の含有量(以下、「EP含量」という)(単位:質量%)と、重合体(II)100質量%における重合体(II)に含まれるエチレンに由来する構造単位の含有量(以下、「EP中のエチレン量」という。)(単位:質量%)について、それぞれ、下記のように、測定した。また、ポリオレフィンエラストマーの特性である、極限粘度について、下記のように測定した。
(Obtaining properties of polypropylene raw materials)
The intrinsic viscosity of the polymer (I) contained in the heterophasic propylene polymer material (hereinafter referred to as "P part intrinsic viscosity"), which is a characteristic of the polypropylene raw material used in the training dataset, and the characteristic of the heterophasic propylene polymer material The intrinsic viscosity of the contained polymer (II) (hereinafter referred to as "EP part intrinsic viscosity") and the content of the polymer (II) in the heterophasic propylene polymer material in 100% by mass of the heterophasic propylene polymer material ( (hereinafter referred to as "EP content") (unit: mass %) and the content of structural units derived from ethylene contained in polymer (II) in 100 mass% of polymer (II) (hereinafter referred to as "EP content") (unit: mass %) ) (unit: mass %) was measured as follows. In addition, the intrinsic viscosity, which is a characteristic of polyolefin elastomers, was measured as follows.
(極限粘度η(単位:dL/g))
試料(ヘテロファジックプロピレン重合材料、及び、ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれる重合体(I))であるプロピレン重合パウダーのテトラリン溶液(濃度:0.1g/dL、0.2g/dL、0.5g/dLの3種類)を調製した後、ウベローデ型粘度計を用いて、135℃で、テトラリン溶液の還元粘度を測定した。オレフィン重合体の極限粘度は、「高分子溶液、高分子実験学11」(1982年共立出版株式会社刊)第491頁に記載の計算方法にしたがい、還元粘度を濃度に対しプロットし、濃度をゼロに外挿する外挿法によって求めた。
(Intrinsic viscosity η (unit: dL/g))
Tetralin solution of propylene polymer powder (concentration: 0.1 g/dL, 0.2 g/dL, 0 After preparing three types of tetralin solutions (3 types of .5 g/dL), the reduced viscosity of the tetralin solution was measured at 135° C. using an Ubbelohde viscometer. The intrinsic viscosity of an olefin polymer can be calculated by plotting the reduced viscosity against the concentration according to the calculation method described in "Polymer Solutions,
EP部極限粘度は、以下の方法により求めた。
上述の方法で実測したP部極限粘度を[η]Iとした。ヘテロファジックプロピレン重合材料の極限粘度を[η]Totalとした。後述の方法で算出したEP含量をXIIとした。EP部極限粘度[η]IIは、下記式から計算して求めた。
[η]II=100{[η]Total-[η]I(100-XII)/100}/XII
The EP part intrinsic viscosity was determined by the following method.
The intrinsic viscosity of the P portion actually measured by the above method was defined as [η] I . The intrinsic viscosity of the heterophasic propylene polymer material was defined as [η] Total . The EP content calculated by the method described below was defined as X II . The EP part intrinsic viscosity [η] II was calculated from the following formula.
[η] II =100 {[η] Total - [η] I (100-X II )/100}/X II
(EP含量)
EP含量XIIは下記式により求めた。
XII=100{(1-(ΔHf)Total)/(ΔHf)I}
ただし、重合体(I)の融解熱量(J/g)を(ΔHf)Iとし、ヘテロファジックプロピレン重合材料の融解熱量(J/g)を(ΔHf)Totalとする。
(EP content)
The EP content X II was determined by the following formula.
X II = 100 {(1-(ΔHf) Total )/(ΔHf) I }
However, the heat of fusion (J/g) of the polymer (I) is (ΔHf) I , and the heat of fusion (J/g) of the heterophasic propylene polymer material is (ΔHf) Total .
(EP中のエチレン量)
赤外線吸収スペクトル法によりヘテロファジックプロピレン重合材料中のエチレン量(C2)Total(単位:質量%)を求めた。EP中のエチレン量は下記式から計算して求めた。
EP中のエチレン量=100(C2)Total/XII
(Amount of ethylene in EP)
The amount of ethylene (C 2 ) Total (unit: mass %) in the heterophasic propylene polymer material was determined by infrared absorption spectroscopy. The amount of ethylene in EP was calculated using the following formula.
Amount of ethylene in EP = 100 (C 2 ) Total /X II
(高分子複合材料の記述子の算出)
高分子複合材料の記述子として、高分子複合材料の原料の種類毎の平均構造値、質量比率、平均構造値と質量比率との積をそれぞれ下記に従って算出した。
(Calculation of descriptors for polymer composite materials)
As a descriptor of the polymer composite material, the average structure value, mass ratio, and product of the average structure value and the mass ratio for each type of raw material of the polymer composite material were calculated as follows.
((ヘテロファジックプロピレン重合材料に関する記述子))
ヘテロファジックプロピレン重合材料A-i(i=1、2・・・n)のそれぞれの特性値に、P部含量Pcont、P部極限粘度ηp,i、EP部極限粘度ηep,i、EP含量EPcont,i、EP部のエチレン量C2EP,iの5つの記述子を用いた。
((Descriptor for heterophasic propylene polymeric material))
The respective characteristic values of the heterophasic propylene polymer material A-i (i = 1, 2...n) include the P part content Pcont, the P part intrinsic viscosity ηp,i, the EP part intrinsic viscosity ηep,i, and the EP content. Five descriptors were used: EPcont,i, and the amount of ethylene in the EP portion C2EP,i.
((ポリオレフィンエラストマーに関する記述子))
ポリオレフィンエラストマーB-i(i=1、2・・・n)のそれぞれの特性値に、極限粘度ηpoe,i、対数化MFRlogMFRpoe,iの3つの記述子を用いた。
((Descriptor regarding polyolefin elastomer))
Three descriptors of intrinsic viscosity ηpoe,i and logarithmization MFRlogMFRpoe,i were used for each characteristic value of polyolefin elastomer B-i (i=1, 2...n).
((その他の成分の質量比率の合計値に関する記述子))
無機充填材、造核剤、過酸化物のそれぞれについて、質量比率の合計値を算出した。
((Descriptor regarding the sum of the mass ratios of other components))
The total value of the mass ratio was calculated for each of the inorganic filler, nucleating agent, and peroxide.
(平均構造値の算出)
((ヘテロファジックプロピレン重合材料に関する記述子の平均構造値))
ヘテロファジックプロピレン重合材料A-i(i=1、2・・・n)の特性値として用いた5つの記述子の平均構造値は、下記に示す通り算出した。
・av.Pcont=Σ_i(100-EPcont,i)×XAi/100
・av.EPcont=Σ_iEPcont,i×XAi/100
・av.ηp={Σ_iηp,i×(100-EPcont,i)×XAi/100}/av.Pcont
・av.ηep={Σ_i ηep,i×EPcont,i×XAi/100}/av.EPcont
・av.C2EP={Σ_i C2EP,i×EPcont,i×XAi/100}/av.EPcont
(Calculation of average structure value)
((Average structural values of descriptors for heterophasic propylene polymeric materials))
The average structural values of the five descriptors used as characteristic values of the heterophasic propylene polymer material A-i (i=1, 2...n) were calculated as shown below.
・av. Pcont=Σ_i(100-EPcont,i)×XAi/100
・av. EPcont=Σ_iEPcont, i×XAi/100
・av. ηp={Σ_iηp, i×(100−EPcont,i)×XAi/100}/av. Pcont
・av. ηep={Σ_i ηep, i×EPcont, i×XAi/100}/av. EPcont
・av. C2EP={Σ_i C2EP, i×EPcont,i×XAi/100}/av. EPcont
((ポリオレフィンエラストマーに関する記述子の平均構造値))
ポリオレフィンエラストマーB-i(i=1、2・・・n)のそれぞれの特性値として用いた3つの記述子の平均構造値を算出した。
・av.POEcont=Σ_iXBi
・av.ηpoe={Σ_iηpoe,i×POEcont,i×XBi/100}/av.POEcont
・av.logMFRpoe={Σ_i logMFRpoe,i×POEcont,i×XBi/100}/av.POEcont
((Average structure value of descriptors for polyolefin elastomers))
The average structural value of the three descriptors used as the respective characteristic values of the polyolefin elastomer Bi (i=1, 2...n) was calculated.
・av. POEcont=Σ_iXBi
・av. ηpoe={Σ_iηpoe, i×POEcont, i×XBi/100}/av. POEcont
・av. logMFRpoe={Σ_i logMFRpoe, i×POEcont, i×XBi/100}/av. POEcont
((組成物中のゴム成分の量))
組成物中のゴム成分の量(av.RubberCont)を、下記式より、算出した。
av.RubberCont=av.EPcont+av.POEcont
((Amount of rubber component in the composition))
The amount of rubber component (av.RubberCont) in the composition was calculated from the following formula.
av. RubberCont=av. EPcont+av. POEcont
(交差項)
追加の記述子として、算出した上記の各成分の平均構造値と質量比率との積を、下記式の通り算出した。
av.ηp×Pcont、av.ηep×EPcont、av.C2EP×EPcont、av.ηpoe×POEcont、av.logMFRpoe×POEcont
(cross term)
As an additional descriptor, the product of the calculated average structural value of each component and the mass ratio was calculated according to the following formula.
av. ηp×Pcont, av. ηep×EPcont, av. C2EP×EPcont, av. ηpoe×POEcont, av. logMFRpoe×POEcont
(高分子複合材料の記述子の計算)
用いた高分子複合材料の記述子の計算結果を示す。高分子複合材料として、ヘテロファジックプロピレン重合材料A-1、ヘテロファジックプロピレン重合材料A-2、ポリオレフィンエラストマーB-1、ポリオレフィンエラストマーB-2、無機充填材であるタルクC、造核剤D及び過酸化物Eからなり、それぞれの重量比がA-1:A-2:B-1:B-2:C:D:E=25:25:15:15:20:0.1:0.15である組成物の記述子を算出した。但し、A~Cの合計を100質量部とした。それぞれの原料の特性は、それぞれ下記の通りとした。
A-1:ηp=1.0、ηep=2.0、EP含量=30%、C2'/EP=50%
A-2:ηp=1.2、ηep=6.0、EP含量=10%、C2'/EP=30%
B-1:ηpoe=1.0、logMFR=1.00
B-2:ηpoe=1.2、logMFR=0.58
(Calculation of descriptors for polymer composite materials)
The calculation results of the descriptor of the polymer composite material used are shown. The polymer composite materials include heterophasic propylene polymer material A-1, heterophasic propylene polymer material A-2, polyolefin elastomer B-1, polyolefin elastomer B-2, talc C as an inorganic filler, and nucleating agent D. and peroxide E, the weight ratio of which is A-1:A-2:B-1:B-2:C:D:E=25:25:15:15:20:0.1:0 The composition descriptor was calculated to be .15. However, the total of A to C was 100 parts by mass. The characteristics of each raw material were as follows.
A-1: ηp = 1.0, ηep = 2.0, EP content = 30%, C2'/EP = 50%
A-2: ηp = 1.2, ηep = 6.0, EP content = 10%, C2'/EP = 30%
B-1: ηpoe=1.0, logMFR=1.00
B-2: ηpoe=1.2, logMFR=0.58
まず、下記に示す12種類の記述子を算出した。
(A).ヘテロファジックプロピレン重合材料について(A~Cの合計を100質量部とした。)
(A-1).組成物中のP部の含量av.Pcont=(100-30)×25/100+(100-10)×25/100=40.0
(A-2).組成物中のEP部の含量av.EPcont=30×25/100+10×25/100=10.0
(A-3).P部の平均極限粘度av.ηp={1.0×(100-30)×25/100+1.2×(100-10)×25/100}/40.0=1.1125
(A-4).EP部の平均極限粘度av.ηep={2.0×30×25/100+6.0×10×25/100}/10.0=3.0
(A-5).EP部の平均C2'/EP av.C2EP={50×30×25/100+30×10×25/100}/10.0=45.0
(B).ポリオレフィンエラストマーについて(A~Cの合計を100質量部とした。)
(B-1).組成物中のポリオレフィンエラストマーの含量av.POEcont=15+15=30.0
(B-2).ポリオレフィンエラストマーの平均極限粘度av.ηpoe=(1.0×15+1.2×15)/30=1.1
(B-3).ポリオレフィンエラストマーの平均対数MFR av.logMFRpoe=((B-1のlogMFR)×15+(B-2のlogMFR)×15)/30=0.79
(C).無機充填材について
組成物中の無機充填材の含量fillerCont=20
(D).造核剤について
組成物中の造核剤の含量NuCont=0.1
(E).過酸化物について
組成物中の過酸化物の含量NuCont=0.15
(F).組成物中のゴム成分について
組成物中のゴム成分の含量RubberCont=10.0+30.0=40.0
First, 12 types of descriptors shown below were calculated.
(A). Regarding the heterophasic propylene polymer material (the total of A to C was 100 parts by mass)
(A-1). Content of part P in the composition av. Pcont=(100-30)×25/100+(100-10)×25/100=40.0
(A-2). The content of EP part in the composition av. EPcont=30×25/100+10×25/100=10.0
(A-3). Average intrinsic viscosity of part P av. ηp={1.0×(100-30)×25/100+1.2×(100-10)×25/100}/40.0=1.1125
(A-4). Average intrinsic viscosity of the EP part av. ηep={2.0×30×25/100+6.0×10×25/100}/10.0=3.0
(A-5). Average C2'/EP av. C2EP={50×30×25/100+30×10×25/100}/10.0=45.0
(B). Regarding the polyolefin elastomer (the total of A to C was 100 parts by mass)
(B-1). Content of polyolefin elastomer in the composition av. POEcont=15+15=30.0
(B-2). Average intrinsic viscosity of polyolefin elastomer av. ηpoe=(1.0×15+1.2×15)/30=1.1
(B-3). Average log MFR of polyolefin elastomer av. logMFRpoe=((logMFR of B-1)×15+(logMFR of B-2)×15)/30=0.79
(C). Regarding the inorganic filler Content of inorganic filler in the composition fillerCont=20
(D). Regarding the nucleating agent, the content of the nucleating agent in the composition NuCont=0.1
(E). Content of peroxide in the composition NuCont=0.15 for peroxide
(F). Regarding the rubber component in the composition: Content of rubber component in the composition RubberCont=10.0+30.0=40.0
続いて、追加の記述子として、組成物中の含量と平均構造値の積からなる5種類の交差項を下記の通り算出した。
(A).av.ηp×Pcont=1.1125×40=44.5
(B).av.ηep×EPcont=3.0×10=30
(C).av.C2EP×EPcont=45.0×10=450
(D).av.ηpoe×POEcont=1.1×30=33
(E).av.logMFRpoe×POEcont=0.79×30=23.7
Subsequently, as additional descriptors, five types of cross terms consisting of the product of the content in the composition and the average structure value were calculated as follows.
(A). av. ηp×Pcont=1.1125×40=44.5
(B). av. ηep×EPcont=3.0×10=30
(C). av. C2EP×EPcont=45.0×10=450
(D). av. ηpoe×POEcont=1.1×30=33
(E). av. logMFRpoe×POEcont=0.79×30=23.7
(高分子複合材料の物性の取得)
WO2020/149284に記載の方法に従って、高分子複合材料を2軸押出することによって高分子複合材料を得た。高分子複合材料の物性値として、射出成型品の曲げ弾性率、常温におけるIZOD衝撃強度(常温IZOD衝撃強度)及び低温におけるIZOD衝撃強度(低温IZOD衝撃強度)と、複合材料のMFRを測定した。
(Obtaining physical properties of polymer composite materials)
A polymer composite material was obtained by twin-screw extrusion of the polymer composite material according to the method described in WO2020/149284. As physical property values of the polymer composite material, the flexural modulus of the injection molded product, IZOD impact strength at room temperature (normal temperature IZOD impact strength), IZOD impact strength at low temperature (low temperature IZOD impact strength), and MFR of the composite material were measured.
(学習用データセットの作成)
算出した高分子複合材料の記述子を含むパラメータと、高分子複合材料の物性である、曲げ弾性率、常温IZOD衝撃強度、低温IZOD衝撃強度及びMFRとを対応付けて、学習用データセットを作成した。
(Creation of training dataset)
A learning data set is created by associating the parameters including the calculated descriptor of the polymer composite with the physical properties of the polymer composite, such as flexural modulus, room temperature IZOD impact strength, low temperature IZOD impact strength, and MFR. did.
(学習済みモデルの生成)
そして、図2に示した学習装置1を用いて、学習済みモデルM1を生成した。
(Generation of trained model)
Then, a learned model M1 was generated using the learning device 1 shown in FIG.
(2)学習装置
(2-1)前処理部
生成した学習用データセットにおいて、複合材料の記述子を含むパラメータが重複するデータについて、複合材料の物性値の中央値を代表値として用い、複合材料の記述子を含むパラメータがそれぞれ相異なるデータを有するデータセットへと変換した。続いて、下記に示す標準化処理を行った。
(2) Learning device (2-1) Preprocessing unit In the generated learning data set, for data with duplicate parameters including composite material descriptors, the median value of the physical property values of the composite material is used as a representative value, and the Parameters including material descriptors were transformed into datasets with different data. Subsequently, the following standardization process was performed.
(2-2)学習部
前処理部で前処理を行った学習用データセットを用いて、学習部において学習し、学習済みモデルを生成した(学習工程)。
(2-2) Learning section Using the learning dataset preprocessed by the preprocessing section, learning was performed in the learning section to generate a trained model (learning step).
学習済みモデルとして、高分子複合材料の、曲げ弾性率予測用の学習済みモデルと、常温IZOD衝撃強度予測用の学習済みモデルと、低温IZOD衝撃強度予測用の学習済みモデルと、MFR予測用の学習済みモデルとを生成した。 The trained models include a trained model for predicting flexural modulus of polymer composite materials, a trained model for predicting room temperature IZOD impact strength, a trained model for predicting low temperature IZOD impact strength, and a trained model for predicting MFR. A trained model was generated.
(曲げ弾性率予測用の学習済みモデルの生成)
表1に示す個数の学習用データセットについて、前処理部で標準化処理を行い、5×5二重交差検証法によってデータセットを学習用データセット・検証用データセットに分割し、ハイパーパラメータの最適化と学習済みモデルの予測精度の検証を行った。
(Generation of trained model for bending elastic modulus prediction)
The preprocessing unit performs standardization processing on the number of training datasets shown in Table 1, divides the dataset into training dataset and validation dataset using the 5x5 double cross-validation method, and optimizes hyperparameters. We verified the prediction accuracy of the trained model.
そして、回帰式構築用データを用い、サポートベクトル回帰(Support Vector Regression;SVR)により学習済みモデルを構築した。カーネル関数は動径基底関数を用いた。生成した学習済みモデルには、学習プログラムが含まれており、学習プログラムにはPython(登録商標)をプログラム言語として用いた。また、機械学習ライブラリであるScikit-learnを用いた。 Then, a trained model was constructed by support vector regression (SVR) using the regression equation construction data. A radial basis function was used as the kernel function. The generated trained model includes a learning program, and Python (registered trademark) was used as the programming language for the learning program. Additionally, the machine learning library Scikit-learn was used.
図11に、実際の曲げ弾性率の実測値(単位:MPa)と、検証用データを用いて、回帰式構築用データで構築された学習済みモデルにより予測された曲げ弾性率の予測値(単位:MPa)との関係を表す。なお、実際の曲げ弾性率と予測された曲げ弾性率との間の決定係数R2=0.96であった。決定係数R2は、5×5二重交差検証法によって得た。実際の極限粘度(η)と予測された極限粘度(η)との間の平均絶対誤差RMSE(Root Mean Square Error)は、90MPaであり、最適ハイパーパラメータは、Cが73であり、εが0.07であり、γが0.009であった。ここで、Cは正則化パラメータであり、εはサポートベクトル回帰の不感帯の幅を示すパラメータであり、γは動径基底関数カーネルにおける広がりを示すパラメータである。 Figure 11 shows the predicted value (unit: MPa) of the bending elastic modulus predicted by the learned model constructed using the regression formula construction data using the actual measured value (unit: MPa) of the bending elastic modulus and the verification data. : MPa). Note that the determination coefficient R 2 between the actual bending elastic modulus and the predicted bending elastic modulus was 0.96. The coefficient of determination R2 was obtained by a 5x5 double cross-validation method. The root mean square error (RMSE) between the actual and predicted intrinsic viscosity (η) is 90 MPa, and the optimal hyperparameters are C = 73 and ε = 0. .07, and γ was 0.009. Here, C is a regularization parameter, ε is a parameter indicating the width of the dead zone of support vector regression, and γ is a parameter indicating the spread in the radial basis function kernel.
(常温IZOD衝撃強度用、低温IZOD衝撃強度用及びMFR用の学習済みモデルの生成と、常温IZOD衝撃強度、低温IZOD衝撃強度及びMFRの予測)
常温IZOD衝撃強度、低温IZOD衝撃強度及びMFRについても、曲げ弾性率と同様に計算した。それぞれの予測結果を図12~図14に示す。
(Generation of trained models for room temperature IZOD impact strength, low temperature IZOD impact strength and MFR, and prediction of room temperature IZOD impact strength, low temperature IZOD impact strength and MFR)
Room temperature IZOD impact strength, low temperature IZOD impact strength, and MFR were also calculated in the same manner as the flexural modulus. The respective prediction results are shown in FIGS. 12 to 14.
図12に、実際の常温IZOD衝撃強度の実測値(単位:kJ/m2)と、検証用データを用いて、回帰式構築用データで構築された学習済みモデルにより予測された常温IZOD衝撃強度の予測値(単位:kJ/m2)との関係を表す。決定係数R2は、0.72であり、RMSEは、8.9kJ/m2であり、最適ハイパーパラメータは、Cが16であり、εが0.06であり、γが0.01であった。 Figure 12 shows the actual measured value of the room temperature IZOD impact strength (unit: kJ/m 2 ) and the room temperature IZOD impact strength predicted by the trained model constructed using the regression formula construction data using the verification data. represents the relationship with the predicted value (unit: kJ/m 2 ). The coefficient of determination R 2 is 0.72, the RMSE is 8.9 kJ/m 2 , and the optimal hyperparameters are C 16, ε 0.06, and γ 0.01. Ta.
図13に、実際の低温IZOD衝撃強度の実測値(単位:kJ/m2)と、検証用データを用いて、回帰式構築用データで構築された学習済みモデルにより予測された低温IZOD衝撃強度の予測値(単位:kJ/m2)との関係を表す。決定係数R2は、0.77であり、RMSEは、0.6kJ/m2であり、最適ハイパーパラメータは、Cが7であり、εが0.04であり、γが0.08であった。
Figure 13 shows the actual measured value of low-temperature IZOD impact strength (unit: kJ/m 2 ) and the low-temperature IZOD impact strength predicted by the trained model constructed using the regression formula construction data using the verification data. represents the relationship with the predicted value (unit: kJ/m 2 ). The coefficient of determination R 2 is 0.77, the RMSE is 0.6 kJ/m 2 , and the optimal hyperparameters are
図14に、実際のMFRの実測値と、検証用データを用いて、回帰式構築用データで構築された学習済みモデルにより予測されたMFRの予測値との関係を表す。なお、MFRは、対数化して、logMFRとして出力した。決定係数R2は、0.95であり、RMSEは、0.05であり、最適ハイパーパラメータは、Cが17であり、εが0.002であり、γが0.05であった。 FIG. 14 shows the relationship between the actual measured value of MFR and the predicted value of MFR predicted by a learned model constructed using regression formula construction data using verification data. Note that the MFR was logarithmized and output as logMFR. The coefficient of determination R 2 was 0.95, the RMSE was 0.05, and the optimal hyperparameters were C 17, ε 0.002, and γ 0.05.
図11~図14より、曲げ弾性率、常温IZOD衝撃強度、低温IZOD衝撃強度及びMFRについて、精度の良い学習済みモデルが得られていることが確認できた。 From FIGS. 11 to 14, it was confirmed that highly accurate trained models were obtained for the bending elastic modulus, room temperature IZOD impact strength, low temperature IZOD impact strength, and MFR.
(3)予測装置
図2に示す学習装置1で生成した学習済みモデルを用いて、図3に示す予測装置2を作製した。作製した予測装置により高分子複合材料の物性を予測した。予測結果と比較するため、対応する高分子複合材料を用いて成形体を作製し、評価した。実験的に高分子複合材料の合成及び評価を行った例を合成例として、既述の学習済みモデルを用いて高分子複合材料の物性の予測を行った例を利用例とした。
(3) Prediction device Using the learned model generated by the learning device 1 shown in FIG. 2, the
(3-1)合成例1及び利用例1
(合成例1)高分子複合材料の合成
次に示す原料からなる高分子複合材料を実際に合成し、その物性を測定した。高分子複合材料の合成及び物性測定はWO2020/149284に記載の方法に従った。
A-3(58質量部):ηp=0.79、ηep=7.0、EP含量=11%、C2'/EP=32%
B-3(19質量部):ηpoe=2.1、logMFR=-0.70
B-4(8質量部):ηpoe=1.5、logMFR=0.04
C-1(15質量部):タルク MW-UPN-TT-H(林化成)
造核剤(0.1質量部):アデカスタブNA-25(アデカ)
物性は、下記のとおりであった。
曲げ弾性率:1440MPa
常温IZOD衝撃強度:39kJ/m2
低温IZOD衝撃強度:5.8kJ/m2
対数化MFR:1.35(対数化前の実測値:22.4g/10分)
(3-1) Synthesis example 1 and usage example 1
(Synthesis Example 1) Synthesis of polymer composite material A polymer composite material made of the following raw materials was actually synthesized, and its physical properties were measured. The synthesis and physical property measurements of the polymer composite material followed the method described in WO2020/149284.
A-3 (58 parts by mass): ηp = 0.79, ηep = 7.0, EP content = 11%, C2'/EP = 32%
B-3 (19 parts by mass): ηpoe=2.1, logMFR=-0.70
B-4 (8 parts by mass): ηpoe=1.5, logMFR=0.04
C-1 (15 parts by mass): Talc MW-UPN-TT-H (Hayashi Kasei)
Nucleating agent (0.1 part by mass): Adekastab NA-25 (Adeka)
The physical properties were as follows.
Flexural modulus: 1440MPa
Room temperature IZOD impact strength: 39kJ/ m2
Low temperature IZOD impact strength: 5.8kJ/ m2
Logarithmization MFR: 1.35 (actual value before logarithmization: 22.4g/10 minutes)
(利用例1)高分子複合材料の特性の予測
既述の予測装置を用いて、高分子複合材料の物性値として、曲げ弾性率、常温IZOD衝撃強度、低温IZOD衝撃強度及びMFRを予測した。曲げ弾性率の予測値は、1480MPaであり、常温IZOD衝撃強度の予測値は、44kJ/m2であり、低温IZOD衝撃強度の予測値は、5.5kJ/m2であり、対数化MFRの予測値は、1.40(実測値換算:25.1g/10分)であった。
(Usage Example 1) Prediction of Properties of Polymer Composite Material Using the prediction device described above, the flexural modulus, normal temperature IZOD impact strength, low temperature IZOD impact strength, and MFR were predicted as physical property values of the polymer composite material. The predicted value of the flexural modulus is 1480 MPa, the predicted value of the room temperature IZOD impact strength is 44 kJ/ m2 , the predicted value of the low temperature IZOD impact strength is 5.5 kJ/ m2 , and the predicted value of the logarithmic MFR. The predicted value was 1.40 (actual value conversion: 25.1 g/10 minutes).
なお、学習済みモデルには、予測対象となる高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力しており、高分子複合材料の記述子を含むパラメータは、学習済みモデルを生成する際の高分子複合材料の記述子を含むパラメータと同様にして算出した。 Note that parameters including descriptors of polymer composite materials to be predicted are input to the trained model, and parameters including descriptors of polymer composite materials are input to the trained model. It was calculated in the same way as the parameters including composite material descriptors.
<実施例2>
(1)学習用データセットの生成
上記の実施例1と同様にして行った。
(2)学習装置
上記の実施例1と同様にして行った。
(3)予測装置
上記の実施例1と同様にして行った。
(4)組成提案装置
最適化のためのPythonライブラリであるOptuna(登録商標)を用いて、良好な特性を有する高分子複合材料の組成を提案した。以下、高分子複合材料の物性を望ましい方向に最大化又は最小化するような組成の群を提案した例(実施例2-1)と、高分子複合材料の物性を望ましい値に近づけるような組成の群を提案した例(実施例2-2)を示す。
<Example 2>
(1) Generation of training dataset This was performed in the same manner as in Example 1 above.
(2) Learning device It was conducted in the same manner as in Example 1 above.
(3) Prediction device It was performed in the same manner as in Example 1 above.
(4) Composition Proposal Device Using Optuna (registered trademark), a Python library for optimization, a composition of a polymer composite material with good properties was proposed. Below is an example (Example 2-1) in which a group of compositions that maximize or minimize the physical properties of a polymer composite material in a desirable direction is proposed, and a composition that brings the physical properties of a polymer composite material close to desirable values. An example (Example 2-2) in which a group of is proposed is shown below.
(実施例2-1)高分子複合材料の物性を望ましい値に最大化又は最小化するような組成の群の提案方法
仮想的な組成Rj(j=1、2・・・n)と、組成に対応する複合材料の特性の予測値の群Pj(j=1、2・・・n)との対を、以下のように得た。
ヘテロファジックプロピレン重合材料、ポリオレフィンエラストマー及びタルクを含む組成物について、使用可能な原料リストの中から、ヘテロファジックプロピレン重合材料A、ポリオレフィンエラストマーB、タルクCをそれぞれランダムに選択すると共に質量比率をランダムに設定することによって、初期組成R1を得た。但し、R1中のヘテロファジックプロピレン重合材料A、ポリオレフィンエラストマーB及びタルクCの合計を100質量部とした。このとき、それぞれの原料は、1種類又は複数種類とした。
上記の学習装置に記載の方法と同様の方法によって、初期組成R1の記述子を含むパラメータを算出し、上記の予測装置を用いて、組成R1に対応した特性の予測値の群P1を得た。P1は設定した学習済みモデルに対応する特性の予測値の群である。
仮想組成R1と、特性の予測値の群P1から、望ましい特性を有する組成R2を、最適化ライブラリOptunaを用いて提案した。提案のためのアルゴリズムには、遺伝的アルゴリズムを用いた。
(Example 2-1) Method for proposing a group of compositions that maximizes or minimizes the physical properties of polymer composite materials to desired values Hypothetical composition Rj (j=1, 2...n) and composition A pair of predicted values of properties of the composite material corresponding to the group Pj (j=1, 2...n) was obtained as follows.
For a composition containing a heterophasic propylene polymer material, a polyolefin elastomer, and talc, heterophasic propylene polymer material A, polyolefin elastomer B, and talc C are each randomly selected from the list of available raw materials, and the mass ratio is determined. By setting randomly, an initial composition R1 was obtained. However, the total of heterophasic propylene polymer material A, polyolefin elastomer B, and talc C in R1 was 100 parts by mass. At this time, each raw material was one type or multiple types.
Parameters including descriptors for the initial composition R1 were calculated using a method similar to the method described in the above learning device, and a group P1 of predicted values of characteristics corresponding to the composition R1 was obtained using the above prediction device. . P1 is a group of predicted values of characteristics corresponding to the set trained model.
From the virtual composition R1 and the group P1 of predicted values of properties, a composition R2 having desirable properties was proposed using the optimization library Optuna. A genetic algorithm was used as the algorithm for the proposal.
最適化のための目的関数としては、最適化の対象となる特性項目と、最適化の方向(最大化又は最小化)を指定することで、複数の特性値が良好となるように組成を最適化した。 As an objective function for optimization, by specifying the property item to be optimized and the direction of optimization (maximization or minimization), the composition can be optimized so that multiple property values are good. It became.
提案された組成R2から、対応する複合材料の特性の予測値の群P2を得た。 From the proposed composition R2, a group P2 of predicted values of the properties of the corresponding composite material was obtained.
以下、繰り返すことにより、仮想的な組成Rj(j=1,2・・・n)と、組成に対応する複合材料の特性の予測値の群Pj(j=1,2・・・n)との対を得た。 By repeating the following, a virtual composition Rj (j=1, 2...n), a group of predicted values of composite material properties corresponding to the composition Pj (j=1, 2...n), and I got a pair of
得られた仮想的な組成Rj(j=1,2・・・n)と、組成に対応する複合材料の特性の予測値の群Pj(j=1,2・・・n)との対から、特性の予測値が良好となる組成の群を選択した。 From the pair of the obtained virtual composition Rj (j=1, 2...n) and the group Pj (j=1, 2...n) of predicted values of the properties of the composite material corresponding to the composition , a group of compositions with good predicted properties were selected.
ヘテロファジックプロピレン重合材料、1種類又は2種類のポリオレフィンエラストマー及びタルクを含む組成物について、遺伝的アルゴリズムを用いて、曲げ弾性率(単位:MPa)と常温IZOD衝撃強度(単位:kJ/m2)とからなる複数の特性が、ともに最大化方向となるように最適化された組成の群を提案した結果を、図14に示す。図14に示すように、曲げ弾性率と常温IZOD衝撃強度とがともに最大化方向となるように最適化された組成の群(パレート最適解、図14中、白丸)が得られた。 For compositions containing a heterophasic propylene polymer material, one or two polyolefin elastomers, and talc, a genetic algorithm was used to determine the flexural modulus (unit: MPa) and room temperature IZOD impact strength (unit: kJ/m2 ) . FIG. 14 shows the results of proposing a group of compositions that are optimized so that a plurality of properties consisting of As shown in FIG. 14, a group of compositions (Pareto optimal solutions, white circles in FIG. 14) were obtained that were optimized so that both the flexural modulus and the room-temperature IZOD impact strength were maximized.
よって、組成提案装置は、多数の組み合わせが考えられる組成物の中で、特性が望ましい方向に最大化された組成の群(パレート最適解)を効率よく提案できることが確認された。 Therefore, it has been confirmed that the composition proposal device can efficiently propose a group of compositions (Pareto optimal solutions) whose properties are maximized in the desired direction among compositions for which many combinations are possible.
(実施例2-2)複合材料の特性を望ましい値に近づけるような組成の群の提案方法
高分子複合材料の物性kの目標値をOk、組成Rjに対応する高分子複合材料の物性の予測値をPk,jとした時に、最適化のための目的関数fkを、下記式(1)のように定めた。
fk=|Ok-Pk,j|/|Ok| ・・・(1)
(式中、|Ok-Pk,j|及び|Ok|は、それぞれ、Ok-Pk,j及びOkの絶対値を示す。)
(Example 2-2) Method for proposing a group of compositions that bring the properties of a composite material closer to desired values Setting the target value of the physical property k of the polymer composite material to Ok, predicting the physical properties of the polymer composite material corresponding to the composition Rj When the value is Pk,j, the objective function fk for optimization is determined as shown in the following equation (1).
fk=|Ok-Pk,j|/|Ok| ...(1)
(In the formula, |Ok-Pk,j| and |Ok| indicate the absolute values of Ok-Pk,j and Ok, respectively.)
上記の(2-1)に記載の方法と同様の方法によって、最適化のための目的関数fkを最小化するように組成を最適化することによって、高分子複合材料の物性を望ましい値に近づけるような、高分子複合材料の組成の群を提案できることが確認された。 By optimizing the composition to minimize the objective function fk for optimization using a method similar to the method described in (2-1) above, the physical properties of the polymer composite material are brought closer to desired values. It was confirmed that it is possible to propose a group of compositions for polymer composite materials.
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments have been described as above, the embodiments are presented as examples, and the present invention is not limited to the embodiments described above. The embodiments described above can be implemented in various other forms, and various combinations, omissions, substitutions, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
なお、本発明の実施形態の態様は、例えば、以下の通りである。
<1> 高分子複合材料に構成成分として含まれる、一種の高分子と前記一種の高分子以外の成分の種類と質量比率とを提案する組成提案装置であって、
仮想の高分子複合材料の物性の目標値を設定する設定部と、
前記高分子複合材料の記述子を含むパラメータと前記高分子複合材料の物性とが対応付けられた学習用データセットを用いて学習された学習済みモデルに、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、前記仮想の高分子複合材料の物性が、前記目標値に近づくように、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する最適化部と、
を有し、
前記最適化部は、前記仮想の高分子複合材料の物性が予測される毎に、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更することで、前記仮想の高分子複合材料に前記構成成分として含まれる、前記一種の高分子と前記一種の高分子以外の成分の種類と質量比率とを最適化する組成提案装置。
<2> 前記最適化部は、特定の、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを回避するように変更する<1>に記載の組成提案装置。
<3> 前記最適化部は、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを実現するための、前記仮想の高分子複合材料に前記構成成分として含まれる、前記一種の高分子と前記一種の高分子以外の成分の種類と質量比率とを、数理最適化処理を行うことで提案する<1>又は<2>に記載の組成提案装置。
<4> 前記数理最適化処理が、遺伝的アルゴリズム、ベイス最適化及びTPEの何れかである<3>に記載の組成提案装置。
<5> 前記最適化部は、前記仮想の高分子複合材料の物性が望ましい方向に最大化するように前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化する<1>~<4>の何れか一つに記載の組成提案装置。
<6> 前記最適化部は、前記高分子複合材料に前記構成成分として含まれる、前記一種の高分子と前記一種の高分子以外の成分の種類と質量比率の組合せを複数提案する<3>~<5>の何れか一つに記載の組成提案装置。
<7> 前記最適化部は、高分子複合材料の2つ以上の特性それぞれについて生成された前記学習済みモデルに、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータをそれぞれ入力することで予測される、前記仮想の高分子複合材料の前記2つ以上の特性それぞれが、前記2つ以上の特性それぞれの前記目標値に近づくように、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する<1>~<6>の何れか一つに記載の組成提案装置。
<8> 前記最適化部は、前記2つ以上の特性についてパレート解を提案する<7>に記載の組成提案装置。
<9> 前記質量比率が、前記構成成分の種類毎の平均値を含む<1>~<8>の何れか一つに記載の組成提案装置。
<10> 前記高分子が、二種類以上の単量体単位を含む共重合体を含む<1>~<9>の何れか一つに記載の組成提案装置。
<11> 前記高分子複合材料が、プロピレン系重合体と、ポリオレフィンエラストマーとを含む<1>~<10>の何れか一つに記載の組成提案装置。
<12> 前記プロピレン系重合体が、プロピレンに由来する単量体単位とエチレンに由来する単量体単位とを含む共重合体を含む<11>に記載の組成提案装置。
Note that aspects of the embodiment of the present invention are, for example, as follows.
<1> A composition proposal device that proposes the types and mass ratios of a type of polymer and components other than the type of polymer contained as constituent components in a polymer composite material,
a setting section for setting target values of physical properties of a virtual polymer composite material;
The descriptor of the virtual polymer composite material is added to a trained model trained using a training data set in which parameters including the descriptor of the polymer composite material are associated with physical properties of the polymer composite material. an optimization unit that changes parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material so that physical properties of the virtual polymer composite material predicted by inputting parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material approach the target value; and,
has
The optimization unit changes the parameters including the descriptor of the virtual polymer composite material each time the physical properties of the virtual polymer composite material are predicted. A composition proposal device that optimizes the type and mass ratio of the above-mentioned one type of polymer and components other than the above-mentioned one type of polymer, which are included as constituent components.
<2> The composition proposing device according to <1>, wherein the optimization unit changes so as to avoid a specific descriptor of the virtual polymer composite material.
<3> The optimization unit is configured to combine the one kind of polymer and the one contained in the virtual polymer composite material as the constituent components in order to realize parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material. The composition proposal device according to <1> or <2>, which proposes the type and mass ratio of components other than a type of polymer by performing mathematical optimization processing.
<4> The composition proposing device according to <3>, wherein the mathematical optimization process is any one of a genetic algorithm, a base optimization, and a TPE.
<5> The optimization unit optimizes parameters including descriptors of the virtual polymer composite material so that physical properties of the virtual polymer composite material are maximized in a desired direction <1> to <4 >The composition proposal device according to any one of >.
<6> The optimization unit proposes a plurality of combinations of types and mass ratios of the one kind of polymer and components other than the one kind of polymer, which are included as the constituent components in the polymer composite material. <3> ~The composition proposal device according to any one of <5>.
<7> The optimization unit performs prediction by inputting parameters including descriptors of the virtual polymer composite material into the trained model generated for each of two or more properties of the polymer composite material. parameters including descriptors of the virtual polymer composite material such that each of the two or more properties of the virtual polymer composite material approaches the target value of each of the two or more properties. The composition proposal device according to any one of <1> to <6>, which is changed.
<8> The composition proposal device according to <7>, wherein the optimization unit proposes a Pareto solution for the two or more characteristics.
<9> The composition proposal device according to any one of <1> to <8>, wherein the mass ratio includes an average value for each type of the constituent components.
<10> The composition proposing device according to any one of <1> to <9>, wherein the polymer includes a copolymer containing two or more types of monomer units.
<11> The composition proposing device according to any one of <1> to <10>, wherein the polymer composite material includes a propylene polymer and a polyolefin elastomer.
<12> The composition proposing device according to <11>, wherein the propylene-based polymer includes a copolymer containing a monomer unit derived from propylene and a monomer unit derived from ethylene.
1 学習装置
2 予測装置
3 組成提案装置
11、21、31、41 取得部
12、22、32、42 前処理部
13 学習用データセット作成部
14 学習部
15、24、38、47 表示部
23、33 予測部
34、43 設定部
35、44 比較部
36、45 判定部
37、46 最適化部
M1、M2、M3 学習済みモデル
1
Claims (14)
仮想の高分子複合材料の物性の目標値を設定する設定部と、
前記高分子複合材料の記述子を含むパラメータと前記高分子複合材料の物性とが対応付けられた学習用データセットを用いて学習された学習済みモデルに、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、前記仮想の高分子複合材料の物性が、前記目標値に近づくように、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する最適化部と、
を有し、
前記最適化部は、前記仮想の高分子複合材料の物性が予測される毎に、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更することで、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを実現するための、前記仮想の高分子複合材料に前記構成成分として含まれる、前記一種の高分子と前記一種の高分子以外の成分の種類と質量比率とを、遺伝的アルゴリズムを行うことで最適化し、
前記仮想の高分子複合材料の記述子が、前記仮想の高分子複合材料に含まれる前記構成成分の、質量比率、特性値及び構造値を含み、
前記特性値及び前記構造値が、前記構成成分の種類毎の平均値であり、
前記構造値が、前記構成成分の含有量、前記構成成分に含まれる共重合体の組成の比率、及び、前記共重合体の単量体単位比率からなる群より選ばれる少なくとも一つである組成提案装置。 A composition proposal device that proposes the types and mass ratios of a type of polymer and components other than the type of polymer contained as constituent components in a polymer composite material, comprising:
a setting section for setting target values of physical properties of a virtual polymer composite material;
The descriptor of the virtual polymer composite material is added to a trained model trained using a training data set in which parameters including the descriptor of the polymer composite material are associated with physical properties of the polymer composite material. an optimization unit that changes parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material so that physical properties of the virtual polymer composite material predicted by inputting parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material approach the target value; and,
has
The optimization unit is configured to describe the virtual polymer composite material by changing parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material each time the physical properties of the virtual polymer composite material are predicted. Genetic algorithm calculates the types and mass ratios of the type of polymer and components other than the type of polymer, which are included as the constituent components of the virtual polymer composite material, in order to realize parameters including children. Optimize by doing
The descriptor of the virtual polymer composite material includes a mass ratio, a characteristic value, and a structural value of the constituent components contained in the virtual polymer composite material,
The characteristic value and the structural value are average values for each type of the constituent component,
A composition in which the structural value is at least one selected from the group consisting of the content of the constituent components, the composition ratio of a copolymer contained in the constituent components, and the monomer unit ratio of the copolymer. Proposed device.
仮想の高分子複合材料の物性の目標値を設定する設定部と、
前記高分子複合材料の記述子を含むパラメータと前記高分子複合材料の物性とが対応付けられた学習用データセットを用いて学習された学習済みモデルに、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを入力することで予測される、前記仮想の高分子複合材料の物性が、前記目標値に近づくように、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更する最適化部と、
を有し、
前記最適化部は、前記仮想の高分子複合材料の物性が予測される毎に、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを変更することで、前記仮想の高分子複合材料の記述子を含むパラメータを最適化し、
前記仮想の高分子複合材料の記述子が、前記仮想の高分子複合材料に含まれる前記構成成分の、質量比率、特性値及び構造値を含み、
前記特性値及び前記構造値が、前記構成成分の種類毎の平均値であり、
前記構造値が、前記構成成分の含有量、前記構成成分に含まれる共重合体の組成の比率、及び、前記共重合体の単量体単位比率からなる群より選ばれる少なくとも一つである組成提案装置。 A composition proposal device that proposes the types and mass ratios of a type of polymer and components other than the type of polymer contained as constituent components in a polymer composite material, comprising:
a setting section for setting target values of physical properties of a virtual polymer composite material;
The descriptor of the virtual polymer composite material is added to a trained model trained using a training data set in which parameters including the descriptor of the polymer composite material are associated with physical properties of the polymer composite material. an optimization unit that changes parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material so that physical properties of the virtual polymer composite material predicted by inputting parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material approach the target value; and,
has
The optimization unit is configured to describe the virtual polymer composite material by changing parameters including a descriptor of the virtual polymer composite material each time the physical properties of the virtual polymer composite material are predicted. Optimize parameters including children,
The descriptor of the virtual polymer composite material includes a mass ratio, a characteristic value, and a structural value of the constituent components contained in the virtual polymer composite material,
The characteristic value and the structural value are average values for each type of the constituent component,
A composition in which the structural value is at least one selected from the group consisting of the content of the constituent components, the composition ratio of a copolymer contained in the constituent components, and the monomer unit ratio of the copolymer. Proposed device.
14. The composition proposing device according to claim 13 , wherein the propylene-based polymer includes a copolymer containing a monomer unit derived from propylene and a monomer unit derived from ethylene.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022181255A JP7407893B1 (en) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | Composition proposal device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022181255A JP7407893B1 (en) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | Composition proposal device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7407893B1 true JP7407893B1 (en) | 2024-01-04 |
JP2024070636A JP2024070636A (en) | 2024-05-23 |
Family
ID=89377152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022181255A Active JP7407893B1 (en) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | Composition proposal device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7407893B1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002527581A (en) | 1998-10-08 | 2002-08-27 | オーピーピー ペトロクイミカ ソシエダッド アノニマ | On-line control method for polypropylene plant |
JP2003058582A (en) | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Bridgestone Corp | Simulation system of design/combination |
WO2004039883A1 (en) | 2002-10-29 | 2004-05-13 | Daikin Industries, Ltd. | Fluororesin composition, molded fluororesin articles, fluororesin laminates and use of the laminates |
WO2004101679A1 (en) | 2003-05-13 | 2004-11-25 | Mitsui Chemicals, Inc. | Solvent dispersion of composite resin and uses thereof |
JP2010198561A (en) | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Hitachi Chem Co Ltd | Material action composition analysis mechanism |
WO2021045058A1 (en) | 2019-09-06 | 2021-03-11 | 昭和電工株式会社 | Material design device, material design method, and material design program |
JP2022088015A (en) | 2020-12-02 | 2022-06-14 | 住友ゴム工業株式会社 | Physical property prediction system, physical property prediction device, and physical property prediction method |
-
2022
- 2022-11-11 JP JP2022181255A patent/JP7407893B1/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002527581A (en) | 1998-10-08 | 2002-08-27 | オーピーピー ペトロクイミカ ソシエダッド アノニマ | On-line control method for polypropylene plant |
JP2003058582A (en) | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Bridgestone Corp | Simulation system of design/combination |
WO2004039883A1 (en) | 2002-10-29 | 2004-05-13 | Daikin Industries, Ltd. | Fluororesin composition, molded fluororesin articles, fluororesin laminates and use of the laminates |
WO2004101679A1 (en) | 2003-05-13 | 2004-11-25 | Mitsui Chemicals, Inc. | Solvent dispersion of composite resin and uses thereof |
JP2010198561A (en) | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Hitachi Chem Co Ltd | Material action composition analysis mechanism |
WO2021045058A1 (en) | 2019-09-06 | 2021-03-11 | 昭和電工株式会社 | Material design device, material design method, and material design program |
JP2022088015A (en) | 2020-12-02 | 2022-06-14 | 住友ゴム工業株式会社 | Physical property prediction system, physical property prediction device, and physical property prediction method |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
中西 崇文,人工知能の導入による生産性、効率性の向上、新製品開発への活用,第1版,日本,株式会社技術情報協会 高薄 一弘,2019年03月27日,pp.107,338-343,ISBN:978-4-86104-755-8 |
金子 弘昌,化学のためのPythonによるデータ解析・機械学習入門,第1版,日本,株式会社オーム社 村上 和夫,2019年10月25日,pp.117,125,126,ISBN:978-4-274-22441-6 |
門脇 大輔,Kaggleで勝つデータ分析の技術,第1版,日本,株式会社技術評論社 片岡 巌,pp.311-315,ISBN:978-4-297-10843-4 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2024070636A (en) | 2024-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102145077B1 (en) | Controlling melt fracture in bimodal resin pipe | |
US7524897B2 (en) | Film with high impact strength | |
CN102869717B (en) | Moulding composition | |
Zhang et al. | Preparation of comb-shaped polyolefin elastomers having ethylene/1-octene copolymer backbone and long chain polyethylene branches via a tandem metallocene catalyst system | |
Hernández‐Ortiz et al. | Modeling the reaction event history and microstructure of individual macrospecies in postpolymerization modification | |
US20170107364A1 (en) | Process For Producing High Density Polyethylene Composition Having High Environmental Stress Crack Resistance From Post Consumer Plastic and Articles Made of Said Composition | |
D'hooge | In silico tracking of individual species accelerating progress in macromolecular engineering and design | |
Agrawal et al. | Design stage optimization of an industrial low-density polyethylene tubular reactor for multiple objectives using NSGA-II and its jumping gene adaptations | |
JP7407893B1 (en) | Composition proposal device | |
Aydemir et al. | Mechanical, thermal and morphological properties of heat-treated wood-polypropylene composites and comparison of the composites with PROMETHEE method | |
JP7397949B1 (en) | Learning device and prediction device | |
AlFaraj et al. | A Model Ensemble Approach Enables Data-Driven Property Prediction for Chemically Deconstructable Thermosets in the Low-Data Regime | |
CN105705524A (en) | High temperature resistance suitable for pipe applications and polyethylene composition with high flexibility | |
Kuo et al. | Property modification and process parameter optimization design of polylactic acid composite materials. Part I: polylactic acid toughening and photo-degradation modification and optimized parameter design | |
JP7426531B1 (en) | Recycled polymer composite material | |
dos Santos et al. | Effect of domestic compatabilizer on the performance of polypropylene-sawdust composites | |
Atashrouz et al. | Kinetic prediction of molecular weight distribution in bimodal polyethylene from heterogeneous post-metallocene catalysis | |
McLoughlin et al. | Thermomechanical Properties of Cross-Linked EVA: A Holistic Approach | |
CN108727688A (en) | Propylene resin composition and moulded products | |
JP2024127708A (en) | Manufacturing method for recycled polymer composite materials | |
JP2024127709A (en) | Recycled Polymer Composites | |
JP2024127096A (en) | Composition proposal system | |
Mehdiabadi et al. | Production of long‐chain branched polyolefins with two single‐site catalysts: comparing cstr and semi‐batch performance | |
DesLauriers et al. | Mapping the Structure–Property Space of Bimodal Polyethylenes Using Response Surface Methods. Part 1: Digital Data Investigation | |
Benedikt | Metallocene technology in commercial applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221115 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20221115 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230324 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230620 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230920 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231219 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7407893 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |