JPH04364921A - 押出機内樹脂流路の熱流動解析方法 - Google Patents
押出機内樹脂流路の熱流動解析方法Info
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- JPH04364921A JPH04364921A JP3141719A JP14171991A JPH04364921A JP H04364921 A JPH04364921 A JP H04364921A JP 3141719 A JP3141719 A JP 3141719A JP 14171991 A JP14171991 A JP 14171991A JP H04364921 A JPH04364921 A JP H04364921A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
- B29B7/48—Mixing; 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
- B29B7/726—Measuring properties of mixture, e.g. temperature or density
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/251—Design of extruder parts, e.g. by modelling based on mathematical theories or experiments
- B29C48/2517—Design of extruder parts, e.g. by modelling based on mathematical theories or experiments of intermeshing screws
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、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。
動状態の解析方法に関するものである。
【０００２】
【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。
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。
【０００３】このような解析方法として、従来はバレル
内の樹脂流路を１次元又は２次元でモデル化し、このモ
デル化した流路形状を、入力データに基づいて数値解析
を行うようになっている。すなわち、樹脂流路形状及び
熱流動を支配する方程式の取り扱いは、従来１次元又は
２次元の簡略化されたものであった。
内の樹脂流路を１次元又は２次元でモデル化し、このモ
デル化した流路形状を、入力データに基づいて数値解析
を行うようになっている。すなわち、樹脂流路形状及び
熱流動を支配する方程式の取り扱いは、従来１次元又は
２次元の簡略化されたものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の樹
脂流動解析では、バレル内の樹脂流路を１次元又は２次
元でモデル化することから、種々の仮定、モデル化が含
まれており、押出プロセスの高速化、高機能化に対応す
るためには不十分なものであった。つまり、１次元又は
２次元のモデル化による平均量としての取り扱いでは、
押出プロセスのバラツキや局所的な現象は取り扱えない
といった不都合があった。
脂流動解析では、バレル内の樹脂流路を１次元又は２次
元でモデル化することから、種々の仮定、モデル化が含
まれており、押出プロセスの高速化、高機能化に対応す
るためには不十分なものであった。つまり、１次元又は
２次元のモデル化による平均量としての取り扱いでは、
押出プロセスのバラツキや局所的な現象は取り扱えない
といった不都合があった。
【０００５】本発明はかかる実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、押出機内のミクロな３次元樹脂流動状
態の定量化が可能な押出機内樹脂流路の熱流動解析方法
を提供することにある。
で、その目的は、押出機内のミクロな３次元樹脂流動状
態の定量化が可能な押出機内樹脂流路の熱流動解析方法
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明に係わる押出機内樹脂流路の熱流動解析方法は
、バレル内に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混練溶融されて押し出される
ように形成された押出機において、前記バレル内の樹脂
流路を６面体セル要素で空間的に３次元微小要素に分割
したメッシュデータに基づき、熱流動を支配する各方程
式を全て３次元で取り扱うとともに、実際の現象に則し
た各種の境界条件によって数値解析を行い離散化するも
のである。
、本発明に係わる押出機内樹脂流路の熱流動解析方法は
、バレル内に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混練溶融されて押し出される
ように形成された押出機において、前記バレル内の樹脂
流路を６面体セル要素で空間的に３次元微小要素に分割
したメッシュデータに基づき、熱流動を支配する各方程
式を全て３次元で取り扱うとともに、実際の現象に則し
た各種の境界条件によって数値解析を行い離散化するも
のである。
【０００７】また、数値解析によって離散化された流速
に基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、温度、剪
断速度、粘度等の物理量履歴を定量化するものである。
に基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、温度、剪
断速度、粘度等の物理量履歴を定量化するものである。
【０００８】また、バレル内の樹脂流路を複数の領域に
分割し、各領域毎に微小要素に分割し、各領域間では互
いに境界条件の受け渡し処理を行って数値解析を行い離
散化するものである。
分割し、各領域毎に微小要素に分割し、各領域間では互
いに境界条件の受け渡し処理を行って数値解析を行い離
散化するものである。
【０００９】また、バレル内の樹脂流路を６面体セル要
素で空間的に３次元微小要素に分割したメッシュデータ
に基づき、熱流動を支配する各方程式を全て３次元で取
り扱うとともに、実際の現象に則した各種の境界条件に
よって数値解析を行い離散化する際に、前記樹脂流路を
複数の領域に分割し、各領域毎に微小要素に分割し、各
領域間では互いに境界条件の受け渡し処理を行って数値
解析を行い、この数値解析によって離散化された流速に
基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、温度、剪断
速度、粘度等の物理量履歴を定量化するものである。
素で空間的に３次元微小要素に分割したメッシュデータ
に基づき、熱流動を支配する各方程式を全て３次元で取
り扱うとともに、実際の現象に則した各種の境界条件に
よって数値解析を行い離散化する際に、前記樹脂流路を
複数の領域に分割し、各領域毎に微小要素に分割し、各
領域間では互いに境界条件の受け渡し処理を行って数値
解析を行い、この数値解析によって離散化された流速に
基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、温度、剪断
速度、粘度等の物理量履歴を定量化するものである。
【００１０】
【作用】バレル内の樹脂流路を６面体セル要素で空間的
に３次元微小要素に分割したメッシュデータに基づき、
熱流動を支配する各方程式（連続の式、運動方程式、エ
ネルギー方程式、構成方程式）を全て３次元で取り扱う
とともに、実際の現象に則した各種の境界条件（スクリ
ュ回転周速、壁面温度、流入量等）によって数値解析を
行い離散化する。これにより、種々の仮定、モデル化の
無い実際の現象に則した樹脂挙動の定量化が行える。
に３次元微小要素に分割したメッシュデータに基づき、
熱流動を支配する各方程式（連続の式、運動方程式、エ
ネルギー方程式、構成方程式）を全て３次元で取り扱う
とともに、実際の現象に則した各種の境界条件（スクリ
ュ回転周速、壁面温度、流入量等）によって数値解析を
行い離散化する。これにより、種々の仮定、モデル化の
無い実際の現象に則した樹脂挙動の定量化が行える。
【００１１】また、数値解析によって離散化された流速
に基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、明確化す
ることで、押出機内の樹脂履歴を把握することができる
。
に基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、明確化す
ることで、押出機内の樹脂履歴を把握することができる
。
【００１２】また、バレル内の樹脂流路を複数の領域（
３次元メッシュデータ）に分割し、各領域毎に微小要素
に分割し、各領域間では互いに境界条件の受け渡し処理
を行って数値解析を行い離散化する。これにより、複雑
な形状であっても各種のモデル化を行うこと無く押出機
内の樹脂流れ、各物理量の分布を把握できる。
３次元メッシュデータ）に分割し、各領域毎に微小要素
に分割し、各領域間では互いに境界条件の受け渡し処理
を行って数値解析を行い離散化する。これにより、複雑
な形状であっても各種のモデル化を行うこと無く押出機
内の樹脂流れ、各物理量の分布を把握できる。
【００１３】また、バレル内の樹脂流路を６面体セル要
素で空間的に３次元微小要素に分割したメッシュデータ
に基づき、熱流動を支配する各方程式を全て３次元で取
り扱うとともに、実際の現象に則した各種の境界条件に
よって数値解析を行い離散化する際に、前記樹脂流路を
複数の領域に分割し、各領域毎に微小要素に分割し、各
領域間では互いに境界条件の受け渡し処理を行って数値
解析を行い、この数値解析によって離散化された流速に
基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、温度、剪断
速度、粘度等の物理量履歴を定量化する。これにより、
解析対象全体の樹脂履歴を把握できる。
素で空間的に３次元微小要素に分割したメッシュデータ
に基づき、熱流動を支配する各方程式を全て３次元で取
り扱うとともに、実際の現象に則した各種の境界条件に
よって数値解析を行い離散化する際に、前記樹脂流路を
複数の領域に分割し、各領域毎に微小要素に分割し、各
領域間では互いに境界条件の受け渡し処理を行って数値
解析を行い、この数値解析によって離散化された流速に
基づいて解析対象領域内の流跡線を表示し、温度、剪断
速度、粘度等の物理量履歴を定量化する。これにより、
解析対象全体の樹脂履歴を把握できる。
【００１４】
【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。
明する。
【００１５】図１は、押出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を示している。
法を実行するためのシステム構成を示している。
【００１６】このシステムは、押出機内樹脂流路を６面
体セル要素で３次元的に分割して熱流動解析を行うため
のメッシュデータを作成するプリプロセッサ（メッシュ
ジェネレータ）１１、作成したメッシュデータと実際の
現象により規定される種々の境界条件を用いて流動場と
温度場とを繰り返し計算するアナリシスプログラムを備
えた熱流動計算部１２、熱流動計算部１２のアナリシス
プログラムにより３次元に離散化された各物理量をメッ
シュデータ上に図化しかつ各要素の流速を用いて樹脂の
流線を表示するポストプロセッサ１３によって構成され
ている。
体セル要素で３次元的に分割して熱流動解析を行うため
のメッシュデータを作成するプリプロセッサ（メッシュ
ジェネレータ）１１、作成したメッシュデータと実際の
現象により規定される種々の境界条件を用いて流動場と
温度場とを繰り返し計算するアナリシスプログラムを備
えた熱流動計算部１２、熱流動計算部１２のアナリシス
プログラムにより３次元に離散化された各物理量をメッ
シュデータ上に図化しかつ各要素の流速を用いて樹脂の
流線を表示するポストプロセッサ１３によって構成され
ている。
【００１７】プリプロセッサ１１では、押出機内の樹脂
流路を特徴付ける主要なパラメータと、３次元の各方向
への分割数とを規定した入力データに基づいて、メッシ
ュデータを作成する。作成されたメッシュデータは、メ
ッシュ情報として出力されるとともに、メッシュデータ
ファイルに蓄積される。
流路を特徴付ける主要なパラメータと、３次元の各方向
への分割数とを規定した入力データに基づいて、メッシ
ュデータを作成する。作成されたメッシュデータは、メ
ッシュ情報として出力されるとともに、メッシュデータ
ファイルに蓄積される。
【００１８】図２乃至図４に、２軸異方向回転押出機に
対する入力パラメータを示す。ここで、図２中、図３中
、及び図４の表中に示された各変数は次の通りである。
対する入力パラメータを示す。ここで、図２中、図３中
、及び図４の表中に示された各変数は次の通りである。
【００１９】すなわち、ＮＷＯＢ（フライトＺ方向分割
数）、ＮＷＣＨ（溝部Ｚ方向分割数）、ＮＨＣＨ（溝部
Ｘ方向分割数）、ＮＨＢＡ（バレル部Ｘ方向分割数）、
ＮＢＢＮ（基本ブロック数）、ＮＮＣ（スクリュ非噛合
部周方向分割数）、ＮＣ（スクリュ噛合部周方向分割数
）、ＩＳＮ（フライト条数）、ＲＩ（スクリュ内半径）
、ＲＯ（スクリュ外半径）、ＲＢ（バレル内半径）、Ｒ
Ｌ（スクリュ軸間距離）、ＰＩＣＨ（フライトピッチ）
、Ａ（フライト頂巾）、ＡＬＦ（圧力角）。
数）、ＮＷＣＨ（溝部Ｚ方向分割数）、ＮＨＣＨ（溝部
Ｘ方向分割数）、ＮＨＢＡ（バレル部Ｘ方向分割数）、
ＮＢＢＮ（基本ブロック数）、ＮＮＣ（スクリュ非噛合
部周方向分割数）、ＮＣ（スクリュ噛合部周方向分割数
）、ＩＳＮ（フライト条数）、ＲＩ（スクリュ内半径）
、ＲＯ（スクリュ外半径）、ＲＢ（バレル内半径）、Ｒ
Ｌ（スクリュ軸間距離）、ＰＩＣＨ（フライトピッチ）
、Ａ（フライト頂巾）、ＡＬＦ（圧力角）。
【００２０】図５に、図３に示す表の数値を用いてメッ
シュ生成したときのメッシュ図の一例を示している。た
だし、このメッシュ図は、その構成を理解し易いように
セル要素の分割数を少なくした簡略化した表現となって
いるが、実際にはこれよりも微小なセル要素に分割して
いる。
シュ生成したときのメッシュ図の一例を示している。た
だし、このメッシュ図は、その構成を理解し易いように
セル要素の分割数を少なくした簡略化した表現となって
いるが、実際にはこれよりも微小なセル要素に分割して
いる。
【００２１】次に、熱流動計算部１２の動作を、図６及
び図７に示すアナリシスプログラムの全体の流れ図を参
照して説明する。
び図７に示すアナリシスプログラムの全体の流れ図を参
照して説明する。
【００２２】まず、定数の設定を行い、コントロールデ
ータの読み込みを行う（ステップＳ１，Ｓ２）。この後
、これらのデータを出力ファイルに書き出す（ステップ
Ｓ３）。
ータの読み込みを行う（ステップＳ１，Ｓ２）。この後
、これらのデータを出力ファイルに書き出す（ステップ
Ｓ３）。
【００２３】次に、メッシュデータの読み込みの有無を
判断し、読み込む場合には磁気ディスク等の記憶媒体に
メッシュデータを記憶する（ステップＳ４，Ｓ５）。ま
た、読み込まない場合にはそのままメッシュデータを生
成する（ステップＳ４，Ｓ６）。
判断し、読み込む場合には磁気ディスク等の記憶媒体に
メッシュデータを記憶する（ステップＳ４，Ｓ５）。ま
た、読み込まない場合にはそのままメッシュデータを生
成する（ステップＳ４，Ｓ６）。
【００２４】この後、生成した又は記憶媒体に記憶した
メッシュデータにエラーが無いかどうかが判断され、デ
ータエラーがある場合にはエラーリストを出力ファイル
に書き出し、動作を終了する（ステップＳ７，Ｓ８）。 また、データエラーが無い場合には、リスタート計算す
るかしないかの判断が行われる（ステップＳ７，Ｓ９）
。そして、リスタート計算する場合にはリスタートファ
イルを読み込み（ステップＳ１０）、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、
セル体積を計算する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
メッシュデータにエラーが無いかどうかが判断され、デ
ータエラーがある場合にはエラーリストを出力ファイル
に書き出し、動作を終了する（ステップＳ７，Ｓ８）。 また、データエラーが無い場合には、リスタート計算す
るかしないかの判断が行われる（ステップＳ７，Ｓ９）
。そして、リスタート計算する場合にはリスタートファ
イルを読み込み（ステップＳ１０）、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、
セル体積を計算する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００２５】次に、各ブロックの計算を継続するかどう
かを判断し、継続する場合には結合部にデータを読み込
んで行く（ステップＳ１３，Ｓ１４）。また、継続しな
い場合にはステップＳ１４をスキップして後述する熱流
動計算に移る（ステップＳ１５）。そして、この熱流動
計算の結果を出力するとともに、結合部のデータを出力
する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。その後、ＣＰＵタイ
ム、正常、異常、終了等の情報を出力し（ステップＳ１
８）、処理を完了する。
かを判断し、継続する場合には結合部にデータを読み込
んで行く（ステップＳ１３，Ｓ１４）。また、継続しな
い場合にはステップＳ１４をスキップして後述する熱流
動計算に移る（ステップＳ１５）。そして、この熱流動
計算の結果を出力するとともに、結合部のデータを出力
する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。その後、ＣＰＵタイ
ム、正常、異常、終了等の情報を出力し（ステップＳ１
８）、処理を完了する。
【００２６】ここで、２軸押出機を解析する場合には形
状が複雑になるので、ステップＳ５での処理においては
、解析対象を３つの領域に分けてメッシュデータを作成
し、各領域間は相互に境界条件を受け渡して計算を進め
る。この３つの領域を図８に示す。同図において、ａ，
ｃはスクリュが噛み合わない領域、ｂは左右のスクリュ
が噛み合う領域である。
状が複雑になるので、ステップＳ５での処理においては
、解析対象を３つの領域に分けてメッシュデータを作成
し、各領域間は相互に境界条件を受け渡して計算を進め
る。この３つの領域を図８に示す。同図において、ａ，
ｃはスクリュが噛み合わない領域、ｂは左右のスクリュ
が噛み合う領域である。
【００２７】次に、ステップＳ１５での処理、すなわち
熱流動計算の処理について説明する。
熱流動計算の処理について説明する。
【００２８】熱流動計算は、熱流動計算部１２の流動解
析部と温度解析部とによって行われ、両解析部の収束計
算により全体が安定計算段階に入るまで繰り返し行われ
る。
析部と温度解析部とによって行われ、両解析部の収束計
算により全体が安定計算段階に入るまで繰り返し行われ
る。
【００２９】流動境界条件は、スクリュ回転上での回転
座標系、静止座標系の両者を選択できる。また、温度境
界条件は、スクリュフライトに実際の現象により規定さ
れる温度をセットする。
座標系、静止座標系の両者を選択できる。また、温度境
界条件は、スクリュフライトに実際の現象により規定さ
れる温度をセットする。
【００３０】ここで、２軸押出機での静止座標解析を例
にとると、図５のスクリュフライト部にスクリュ回転速
度により規定される周速度をセットする。そして、図８
に示す３つの領域ａ，ｂ，ｃ毎に収束計算を行う。ここ
で、ｂの領域の計算は、ａ領域及びｃ領域のｂ領域に隣
接する要素の物理量を境界条件とし、ａ領域及びｃ領域
の計算は、ｂ領域のａ領域及びｃ領域に隣接する要素の
物理量を境界条件として、３つの領域ａ，ｂ，ｃ全てが
安定計算段階に入るまで収束計算を行う。
にとると、図５のスクリュフライト部にスクリュ回転速
度により規定される周速度をセットする。そして、図８
に示す３つの領域ａ，ｂ，ｃ毎に収束計算を行う。ここ
で、ｂの領域の計算は、ａ領域及びｃ領域のｂ領域に隣
接する要素の物理量を境界条件とし、ａ領域及びｃ領域
の計算は、ｂ領域のａ領域及びｃ領域に隣接する要素の
物理量を境界条件として、３つの領域ａ，ｂ，ｃ全てが
安定計算段階に入るまで収束計算を行う。
【００３１】ポストプロセッサ１３は、メッシュデータ
及びアナリシスプログラムによる計算結果を用いて、メ
ッシュ図上に各物理量の分布図を表示するとともに、流
速に基づく流跡線を表示する。また同時に、コントロー
ルデータのスイッチを操作することにより、収束計算の
収束状況や、各物理量の履歴を図化出力する。
及びアナリシスプログラムによる計算結果を用いて、メ
ッシュ図上に各物理量の分布図を表示するとともに、流
速に基づく流跡線を表示する。また同時に、コントロー
ルデータのスイッチを操作することにより、収束計算の
収束状況や、各物理量の履歴を図化出力する。
【００３２】図９乃至図１１に、２軸異方向回転押出機
での流速、温度の熱流動解析結果の図化出力を示す。た
だし、図９では、本来図５に示すメッシュ図上に流速ベ
クトルが図化されるのであるが、ここでは外観図上に流
速ベクトルを図化することにより簡略化した表現となっ
ている。また、図１０に示す流速ベクトル図及び図１１
に示す温度分布図も、理解を容易なものとするために簡
略化した表現となっている。
での流速、温度の熱流動解析結果の図化出力を示す。た
だし、図９では、本来図５に示すメッシュ図上に流速ベ
クトルが図化されるのであるが、ここでは外観図上に流
速ベクトルを図化することにより簡略化した表現となっ
ている。また、図１０に示す流速ベクトル図及び図１１
に示す温度分布図も、理解を容易なものとするために簡
略化した表現となっている。
【００３３】次に、流跡線表示プログラムについて説明
する。
する。
【００３４】図１２に、流跡線表示プログラムの概略の
流れ図を示す。
流れ図を示す。
【００３５】このプログラムでは、まずプリプロセッサ
１１で作成したメッシュデータと、熱流動計算部１２の
アナリシスプログラムでの解析結果とを各ファイルから
読み込む（ステップＳ２１〜Ｓ２７）。次に、粒子解析
を行うかどうかを判断し（ステップＳ２８）、行う場合
には粒子運動解析処理に移る（ステップＳ２９）。
１１で作成したメッシュデータと、熱流動計算部１２の
アナリシスプログラムでの解析結果とを各ファイルから
読み込む（ステップＳ２１〜Ｓ２７）。次に、粒子解析
を行うかどうかを判断し（ステップＳ２８）、行う場合
には粒子運動解析処理に移る（ステップＳ２９）。
【００３６】すなわち、入力データで規定される解析領
域内の粒子位置座標を検出し、この粒子位置座標の含ま
れる要素と、その回りの要素の流速とから、その粒子の
流速を内挿計算する。その後、粒子をその流速で移動さ
せ、移動後の粒子位置座標を求め、流速を求めるといっ
た処理を繰り返し行い、粒子が入力データで規定される
座標値若しくは計算時間となるまで処理を繰り返す。そ
の後、この粒子の移動の軌跡をメッシュデータ上に図化
出力し、入力データのスイッチ操作により粒子の各物理
量（温度、剪断速度、圧力等）の履歴を図化出力する（
ステップＳ３０，Ｓ３１）。また、この流線運動解析の
結果を出力し（ステップＳ３２）、その後ＣＰＵタイム
、正常、異常、終了等の情報を出力して（ステップＳ３
３）、処理を完了する。
域内の粒子位置座標を検出し、この粒子位置座標の含ま
れる要素と、その回りの要素の流速とから、その粒子の
流速を内挿計算する。その後、粒子をその流速で移動さ
せ、移動後の粒子位置座標を求め、流速を求めるといっ
た処理を繰り返し行い、粒子が入力データで規定される
座標値若しくは計算時間となるまで処理を繰り返す。そ
の後、この粒子の移動の軌跡をメッシュデータ上に図化
出力し、入力データのスイッチ操作により粒子の各物理
量（温度、剪断速度、圧力等）の履歴を図化出力する（
ステップＳ３０，Ｓ３１）。また、この流線運動解析の
結果を出力し（ステップＳ３２）、その後ＣＰＵタイム
、正常、異常、終了等の情報を出力して（ステップＳ３
３）、処理を完了する。
【００３７】図１３に、２軸異方向回転押出機での流跡
線表示例を示す。
線表示例を示す。
【００３８】このようにして得られた解析結果から、押
出機内の樹脂の実際の流れを定量化でき、そのことによ
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。
出機内の樹脂の実際の流れを定量化でき、そのことによ
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。
【００３９】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、押出機のタイプに合った樹脂組み合わせ等の指針
を与えることができる。
反応させる反応押出を行う場合、押出機のどの部分の制
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、押出機のタイプに合った樹脂組み合わせ等の指針
を与えることができる。
【００４０】また、押出機内部の履歴と、先端での分布
と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
シミュレーションでき、新規材料の押出操業条件及びス
クリュ形状の最適化をシミュレーション上で行える。ま
た、既存の材料、設備におていも上記の最適化によりプ
ロセスの高機能化、高生産化を実現できる。
と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
シミュレーションでき、新規材料の押出操業条件及びス
クリュ形状の最適化をシミュレーション上で行える。ま
た、既存の材料、設備におていも上記の最適化によりプ
ロセスの高機能化、高生産化を実現できる。
【００４１】さらに、メッシュデータ上に、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さ
せることができ、これにより広い分野の技術者の意見を
解析に反映して行える。
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さ
せることができ、これにより広い分野の技術者の意見を
解析に反映して行える。
【００４２】さらにまた、解析結果と製品の外観品質と
を関連付けてデータベース化することで、押出機の制御
システムを精度アップできる。
を関連付けてデータベース化することで、押出機の制御
システムを精度アップできる。
【００４３】
【発明の効果】本発明に係わる押出機内樹脂流路の熱流
動解析方法は、バレル内の樹脂流路を６面体セル要素で
空間的に３次元微小要素に分割したメッシュデータに基
づき、熱流動を支配する各方程式を全て３次元で取り扱
うとともに、実際の現象に則した各種の境界条件によっ
て数値解析を行い離散化するようにしたので、押出プロ
セスの実際の現象に則した樹脂挙動の定量化が行え、こ
れにより従来は考慮できなかった樹脂の品質、外観のバ
ラツキや局所の不良等をシミュレーションすることがで
き、既存のプロセス（操業条件、スクリュ形状の適正化
等）の改善や、新規プロセス（反応押出、複合押出等）
に対する指針を正確与えることができる。また、樹脂の
流れを図化出力することにより、解析結果の評価を簡単
かつ詳細に行うことができる。
動解析方法は、バレル内の樹脂流路を６面体セル要素で
空間的に３次元微小要素に分割したメッシュデータに基
づき、熱流動を支配する各方程式を全て３次元で取り扱
うとともに、実際の現象に則した各種の境界条件によっ
て数値解析を行い離散化するようにしたので、押出プロ
セスの実際の現象に則した樹脂挙動の定量化が行え、こ
れにより従来は考慮できなかった樹脂の品質、外観のバ
ラツキや局所の不良等をシミュレーションすることがで
き、既存のプロセス（操業条件、スクリュ形状の適正化
等）の改善や、新規プロセス（反応押出、複合押出等）
に対する指針を正確与えることができる。また、樹脂の
流れを図化出力することにより、解析結果の評価を簡単
かつ詳細に行うことができる。
【図１】押出機内樹脂流路の熱流動解析を実行するため
のシステム構成図である。
のシステム構成図である。
【図２】プリプロセッサの入力パラメータ変数の説明図
である。
である。
【図３】プリプロセッサの入力パラメータ変数の説明図
である。
である。
【図４】２軸異方向回転押出機に対する入力パラメータ
変数を示す表である。
変数を示す表である。
【図５】プリプロセッサにより生成された２軸異方向回
転押出機のメッシュデータの図化出力図である。
転押出機のメッシュデータの図化出力図である。
【図６】アナリシスプログラムの全体の流れ図である。
【図７】アナリシスプログラムの全体の流れ図である。
【図８】２軸押出機の軸に直角な断面図である。
【図９】アナリシスプログラムによる解析結果の流速ベ
クトルの透視出力図である。
クトルの透視出力図である。
【図１０】アナリシスプログラムによる解析結果の流速
ベクトルを示す軸に直角な断面図である。
ベクトルを示す軸に直角な断面図である。
【図１１】アナリシスプログラムによる解析結果の温度
分布を示す軸に直角な断面図である。
分布を示す軸に直角な断面図である。
【図１２】流跡線表示プログラムの概略の流れ図である
。
。
【図１３】２軸異方向回転押出機での流跡線表示例を示
す図である。
す図である。
１１ プリプロセッサ
１２ 熱流動計算部
１３ ポストプロセッサ
Claims (4)
- 【請求項１】 バレル内に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混練溶融され
て押し出されるように形成された押出機において、前記
バレル内の樹脂流路を６面体セル要素で空間的に３次元
微小要素に分割したメッシュデータに基づき、熱流動を
支配する各方程式を全て３次元で取り扱うとともに、実
際の現象に則した各種の境界条件によって数値解析を行
い離散化することを特徴とする押出機内樹脂流路の熱流
動解析方法。 - 【請求項２】 バレル内に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混練溶融され
て押し出されるように形成された押出機において、前記
バレル内の樹脂流路を６面体セル要素で空間的に３次元
微小要素に分割したメッシュデータに基づき、熱流動を
支配する各方程式を全て３次元で取り扱うとともに、実
際の現象に則した各種の境界条件によって数値解析を行
い、この数値解析によって離散化された流速に基づいて
解析対象領域内の流跡線を表示し、温度、剪断速度、粘
度等の物理量履歴を定量化することを特徴とする押出機
内樹脂流路の熱流動解析方法。 - 【請求項３】 バレル内に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混練溶融され
て押し出されるように形成された押出機において、前記
バレル内の樹脂流路を複数の領域に分割し、各領域毎に
微小要素に分割し、各領域間では互いに境界条件の受け
渡し処理を行って数値解析を行い離散化することを特徴
とする押出機内樹脂流路の熱流動解析方法。 - 【請求項４】 バレル内に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混練溶融され
て押し出されるように形成された押出機において、前記
バレル内の樹脂流路を６面体セル要素で空間的に３次元
微小要素に分割したメッシュデータに基づき、熱流動を
支配する各方程式を全て３次元で取り扱うとともに、実
際の現象に則した各種の境界条件によって数値解析を行
い離散化する際に、前記樹脂流路を複数の領域に分割し
、各領域毎に微小要素に分割し、各領域間では互いに境
界条件の受け渡し処理を行って数値解析を行い、この数
値解析によって離散化された流速に基づいて解析対象領
域内の流跡線を表示し、温度、剪断速度、粘度等の物理
量履歴を定量化することを特徴とする押出機内樹脂流路
の熱流動解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141719A JPH04364921A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 押出機内樹脂流路の熱流動解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141719A JPH04364921A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 押出機内樹脂流路の熱流動解析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04364921A true JPH04364921A (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=15298611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3141719A Pending JPH04364921A (ja) | 1991-06-13 | 1991-06-13 | 押出機内樹脂流路の熱流動解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04364921A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007007951A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toshiba Mach Co Ltd | 押出スクリュの均一溶融シミュレーション方法およびその方法を実行するコンピュータプログラムおよび押出スクリュの均一溶融シミュレーション装置 |
| WO2007119506A1 (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-25 | The Japan Steel Works, Ltd. | スクリュ式押出機の脱揮シミュレーション装置、およびスクリュ式押出機の脱揮シミュレーションプログラム |
| WO2008035541A1 (fr) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | The Japan Steel Works, Ltd. | Appareil d'estimation de performance de volatilisation et procédé d'estimation de performance de volatilisation |
| JP2016088056A (ja) * | 2014-11-11 | 2016-05-23 | 株式会社日本製鋼所 | シミュレーション装置、そのシミュレーション方法及びシミュレーションプログラム |
| JP2017007207A (ja) * | 2015-06-22 | 2017-01-12 | 株式会社日本製鋼所 | 可塑化シミュレーション装置、その可塑化シミュレーション方法および可塑化シミュレーションプログラム |
-
1991
- 1991-06-13 JP JP3141719A patent/JPH04364921A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007007951A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toshiba Mach Co Ltd | 押出スクリュの均一溶融シミュレーション方法およびその方法を実行するコンピュータプログラムおよび押出スクリュの均一溶融シミュレーション装置 |
| JP4643373B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-03-02 | 東芝機械株式会社 | 押出スクリュの均一溶融シミュレーション方法およびその方法を実行するコンピュータプログラムおよび押出スクリュの均一溶融シミュレーション装置 |
| WO2007119506A1 (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-25 | The Japan Steel Works, Ltd. | スクリュ式押出機の脱揮シミュレーション装置、およびスクリュ式押出機の脱揮シミュレーションプログラム |
| US8140307B2 (en) | 2006-03-28 | 2012-03-20 | The Japan Steel Works, Ltd | Devolatilization simulation apparatus for screw extruders and devolatilization simulation program for screw extruders |
| WO2008035541A1 (fr) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | The Japan Steel Works, Ltd. | Appareil d'estimation de performance de volatilisation et procédé d'estimation de performance de volatilisation |
| US8306799B2 (en) | 2006-09-19 | 2012-11-06 | The Japan Steel Works, Ltd | Devolatilization performance prediction apparatus and devolatilization performance prediction method |
| JP2016088056A (ja) * | 2014-11-11 | 2016-05-23 | 株式会社日本製鋼所 | シミュレーション装置、そのシミュレーション方法及びシミュレーションプログラム |
| US10549453B2 (en) | 2014-11-11 | 2020-02-04 | The Japan Steel Works, Ltd. | Simulation apparatus, simulation method and non-transitory computer-readable medium having simulation program for fluid-flow analysis of material in kneading device |
| JP2017007207A (ja) * | 2015-06-22 | 2017-01-12 | 株式会社日本製鋼所 | 可塑化シミュレーション装置、その可塑化シミュレーション方法および可塑化シミュレーションプログラム |
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