JPH03288620A - 2軸押出機内樹脂流路の熱流動解析方法 - Google Patents

2軸押出機内樹脂流路の熱流動解析方法

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JPH03288620A
JPH03288620A JP2091222A JP9122290A JPH03288620A JP H03288620 A JPH03288620 A JP H03288620A JP 2091222 A JP2091222 A JP 2091222A JP 9122290 A JP9122290 A JP 9122290A JP H03288620 A JPH03288620 A JP H03288620A
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JP
Japan
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flow path
resin flow
thermal fluid
analysis
mesh
Prior art date
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Pending
Application number
JP2091222A
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English (en)
Inventor
Takehisa Sugaya
武久 菅谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication of JPH03288620A publication Critical patent/JPH03288620A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/251Design of extruder parts, e.g. by modelling based on mathematical theories or experiments
    • B29C48/2517Design of extruder parts, e.g. by modelling based on mathematical theories or experiments of intermeshing screws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/30Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/30Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/726Measuring properties of mixture, e.g. temperature or density

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、2軸押出機における樹脂流動状態の解析方法
に関するものである。
(従来の技術) 一般に、押出機の内部で2種類以上の樹脂を反応させな
がら混練して押し出す、いわゆる反応押出が行われてい
る。この場合、押出機内の樹脂の流れや、押出機のどこ
の部分で急激な反応が起こるのか等、押出機の内部の挙
動を把握して押出機を制御しなければならない。そこで
、押出機の樹脂流路の樹脂流動状態を定量化して解析す
ることが提案されている。従来より、このような解析方
法としては、樹脂流路内のバレル内およびスクリュの形
状を1次元でモデル化し、このモデル化した流路形状に
基づいて、入力データによる数値解析を行うようになさ
れている。特に、第8回に示すように、2軸押出機につ
いて樹脂流動状態を解析する場合、樹脂流路内で2本の
スクリュが互いに噛合した状態で回転するので、流路形
状をモデル化するに際し、樹脂流路を、噛合箇所aと噛
合しない箇所すとに分けて流路形状のモデル化を行って
いた。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上記従来の2軸押出機の樹脂流路の解析では、
噛合箇所aと噛合しない箇所すとに分けて流路形状のモ
デル化を行わなければならないため、樹脂流路の流線形
状の接続が完全に行えない。
そのため、実際の押出機内の樹脂挙動を表現していると
は言いがたく、各分布、樹脂の熱履歴等の定量化を確実
に行えないといった不都合があった。
また、解析結果が数値として与えられるため、結果の判
断に時間を要するといった不都合を生じる。
本発明は、係る実情に鑑みてなされたもので、押出機内
部の状態を把握して図化出力することができる2軸押用
機の熱流動解析方法を提供することを目的としている。
(課題を解決するための手段) 本発明の2軸押用機内樹脂流路の熱流動解析方法は、バ
レル内に平行する2本のスクリュが設けられ、このスク
リュの回転によってバレル内の樹脂が押し出されるよう
になされた2軸押用機において、樹脂流路を微小要素に
分割し、この分割によって得られたメツシュデータに基
づいて、樹脂温度、押出圧力等の入力データによる数値
解析を行うとともに、この解析結果を図化出力するもの
である。
(作用) 本発明の解析方法は、樹脂流路を微小要素に分割し、こ
の分割によって得られたメソシュデータに基づいて、樹
脂温度、押出圧力等の入力データによる数値解析を行う
ので、樹脂流路内を途切れることなく3次元に流線接続
した状態で解析を行うことができる。また、この結果を
図化出力することで、樹脂流路内の状態を目視によって
把握することができる。
〈実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、2軸押用機内樹脂流路の熱流動解析方法を実
行するためのシステムの全体構成を示している。
すなわち、このシステムは、メッシュデータ作成プログ
ラム、熱流動解析プログラムおよび図化出力プログラム
を具備している。
メツシュデータ作成プログラムでは、メツシュ生成用入
力データに基づいてメッシュデータを作成するようにな
されている。このメツシュデータの作成は、次のように
して行われる。
すなわち、第3図に示すように、まず、2軸押用機内の
樹脂流路を微小要素に分割し、6面体ソリッド要素の集
合体とする。この分割は、フライトZ方向分割数(NW
OB) 、溝部Z方向分割数(N讐CI+)、溝部X方
向分割数(NHC)I)、バレル部X方向分割数(NH
BA)、スクリュ非噛合部周方向分割数(NNC)、ス
クリュ噛合部周方向分割数(NC)を決定するとともに
、スクリュ内半径(R1)、スクリュ外半径(RO)、
バレル内半径(RB)、スクリュ軸間距離(R1、)、
フライトピンチ(PICH)、フライト項中(八)、圧
力角(ALF)、基本ブロック数(NBBN)、フライ
ト条数(ISN)を設定することによって行われる。
次に、表1に示すように、これに対応するメソシュ生成
用入力データを決定する。そして、このメソシュ生成用
入力データをメッシュデータ作成プログラムで処理する
ことによってメソシュデータが得られる。
表 (以下余白) 熱流動解析プログラムでは、2軸押出機の圧力、温度、
流速等の初期条件を入力し、この初期条件と、上記メッ
シュデータ作成プログラムで得られたメッシュデータと
に基づいて熱流動解析を行う。
この解析は、流動解析部、温度解析部の収束計算により
、全体が安定段階に入るまで繰り返し行われる。
図化出力プログラムでは、上記メソシュデ〜りおよび熱
流動解析結果を取りまとめて、必要に応じた情報を図化
出力するようになされている。すなわち、第4図に示す
ように、メソシュデータに基づいて樹脂流路が図化され
た状態で出力される。
そして、この図化出力されたメソシュデータ上に、それ
ぞれ、流速(第5図参照)、圧力(第6図参照)、温度
(第7図参照)等の熱流動解析結果が分布図として図化
出力される。
次に、この熱流動解析方法の全体の流れについて説明す
る。
第2図に示すように、まず、定数の設定を行い(ステッ
プ■)、コントロールデータを読み込む(ステップ■)
。これらのデータをプリントアウトするとともにエコー
チエツクする(ステップ■)。
こうして得られたメソシュデータの読み込みを判断しく
ステップ■)、読み込む場合は磁気ディスクに入力しく
ステップ■)、読み込まない場合はそのままメッシュデ
ータを生成する(ステップ■)。
そして、データエラーが判断され(ステップ■)、デー
タエラーがある場合にはエラーがリストされ(ステップ
■)、処理が停止する。エラーがない場合にはりスター
ト計算するか否かを判断しくステップ■)、リスタート
計算する場合にはりスタートファイルに読み込む(ステ
ップ[相])。リスタート計算しない場合には流速、温
度、圧力等の初期値をセットしくステップ■)、セル体
積を計算する(ステップ@)。次に、各ブロックの計算
を継続するか否かを判断しくステップ@)、m続する場
合は結合部にデータを読み込んで行き(ステップ■)、
継続しない場合は熱流動計算に移る(ステップ[相])
。そして、この熱流動計算の結果を出力するとともに(
ステップ[相])、結合部のデータを出力しくステップ
O)、その後、CPUタイムおよび正常異常終了等の情
報を出力しくステップ@l)、処理を完了する。
このようにして得られた解析結果から、押出機の実際の
流れを定量化でき、その事によって樹脂が押出機樹脂溶
融部に入ったところから出口までの各変量(温度、粘度
、剪断速度、剪断応力等)の履歴が明確になる。例えば
、押出機の内部で2つ以上の樹脂を反応させる反応押出
を行う場合、押出機のどの部分で急激な反応が起こるの
か、またどの部分の制御を強化すべきか等を解析結果に
よって明確にできる。また、押出機の型によって、どの
組み合わせの樹脂を反応押出できるのか等の指針を与え
ることができる。
また、押出機内部の履歴と、先端での分布を定量化する
ことにより、混練度を明確にできる。すなわち、この混
練度によって、外観品質を解析によってシュミレーショ
ンでき、新規材料の押出操業条件およびスクリュー形状
の最適化をシュミレーション上で行える。また、既存の
材料、設備においても上記の最適化により、プロセスの
高機能化、高生産性化を実現できる。
さらに、メソシュデータ上に、解析結果を図化出力する
ことができるので、解析結果の評価をスムーズにかつ詳
細に行える。すなわち、解析について深い知識を持たな
い人に対しても、解析結果を簡単に理解してもらうこと
ができ、その事で、広い分野の技術者の意見を解析に反
映して行える。
さらに、解析結果と製品の外観品質を関連づけてデータ
ベース化することで、押出機の制御システムを制度アン
プできる。
(発明の効果) 以上述べたように、本発明によると、樹脂流路内を途切
れることなく3次元に流線接続した状態で解析を行うこ
とができるので、各変量(温度、粘度、剪断速度、剪断
応力等)の履歴が明確になり、押出成形の条件決定に指
針を与えることができる。また、解析結果を図化出力す
ることで、樹脂流路内の状態を目視によって把握するこ
とができるので、解析について深い知識を持たない人に
対しても、解析結果を簡単に理解してもらうことができ
、その事で、広い分野の技術者の意見を解析に反映して
行える。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明に係る図面であって、第1
図は2軸押量機内樹脂流路の熱流動解析方法を実行する
ためのシステム構成図、第2図は同熱流動解析方法の概
略フロー図、第3図(a)および第3図(blは2軸押
出機内の樹脂流路を微小要素に分割するための各形状パ
ラメータを示す分割図、第4図は樹脂流路のメッシュデ
ータ図、第5図Ta)および第5図(blは樹脂流路の
速度解析結果を示す流速ベクトル図、第6図は樹脂流路
の圧力解析結果を示す圧力等高線図、第7図は樹脂流路
の温度解析結果を示す温度等高線図、第8図は2軸押出
機の樹脂流路を示す断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)バレル内に平行する2本のスクリュが設けられ、こ
    のスクリュの回転によってバレル内の樹脂が押し出され
    るようになされた2軸押出機において、 樹脂流路を微小要素に分割し、この分割に よって得られたメッシュデータに基づいて、樹脂温度、
    押出圧力等の入力データによる数値解析を行うとともに
    、この解析結果を図化出力することを特徴とする2軸押
    出機内樹脂流路の熱流動解析方法。
JP2091222A 1990-04-05 1990-04-05 2軸押出機内樹脂流路の熱流動解析方法 Pending JPH03288620A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006103316A (ja) * 2004-09-10 2006-04-20 Toyo Seiki Seisakusho:Kk 成形加工性評価システム及びその方法
JP2013514205A (ja) * 2009-12-18 2013-04-25 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング スクリュー押出機または押出過程を予測し,最適化するためのデータに基づくモデル
EP3020530A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-18 The Japan Steel Works, Ltd. Simulation apparatus, simulation method and simulation program

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