混練 押出 書籍
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二軸押出機による樹脂混練

−トラブル発生要因とその対策−

■発刊 2011年6月   ■体裁:B5判 上製本301頁   ■定価 80,000円(税抜)

※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 本書を開けば必ず解決の糸口が見つかる
◎ 物理的・化学的な要素が複雑に絡み合う 混練メカニズム
・未だ体系的にまとまっていない樹脂混練で起きる様々な現象の解明!
    的を絞った不良対策、効率的に研究開発に役立つ理論を平易に解説!

・樹脂が溶けて混ざる原理、熱が樹脂内を移動するメカニズム
       分子が配向する仕組み、フィラーが分散・分配する過程、、、、
                           難解な現象がスッキリわかる!


◎ 最適なスクリュ構成、運転条件 探索の鉄則
・スクリュの長さやL/D、セグメントの形状や組み合わせ、
    ニーディングディスクの幅やねじれ角が混練性能に及ぼす影響を整理!

・スクリュを設計における、樹脂や添加剤の分子量、
      配合するフィラーの形状や大きさのデータの活用術!

・原材料のフィード法、スクリュ回転数やトルクの設定、
     シリンダ・ダイの温度制御と管理、脱揮の進め方!
       多くの研究者・技術者の頭を悩ませるこれらの最適条件の導き方に迫る!


◎ これから求められる 生産性の向上、省エネ化
・他品種少量生産の最大の敵である樹脂・色替え工程!
   効率的にスクリュ・シリンダから残留原料や汚れを除去するには?

・アスペクト比が大きい、ナノサイズ、凝集力が高い、硬い、大量に配合する!
               すぐに使える配合条件や注意点をフィラーの特徴ごとに整理!

・軸の回転速度を上げたら材料が食い込まない!そんな経験はありませんか?
               スケールアップファクターを把握して生産力強化をスムーズに!

・ポリマーアロイやリアクティブプロセッシングに必要な二軸押出機の諸特性!


◎ 現場のリーダーが明かす 即効性のあるトラブル対策法
・解決策を探る前にまず把握したい不具合の根源と発生要因!
           真っ先に疑うべき箇所と原因をトラブルごとに整理!

・ダイスウェル、メルトフラクチャー、目やに、異物・ゲルの混入、ヤケ、
   セミナー受講者から質問・リクエストが多く寄せられるトラブルの対策を網羅!


【執筆者 敬称略】
東京工業大学
住友化学(株)
九州大学
(株)プラスチック工学研究所
同志社大学
(株)日本製鋼所
信州大学
神鋼テクノ(株)
(地独)大阪市立工業研究所
豊田工業大学
トヨタ紡織(株)
(株)神戸製鋼所
斉藤卓志
城本征治
梶原稔尚
辰巳昌典
田中達也
富山秀樹
高橋正人
長岡猛
喜多泰夫
岡本正巳
齋藤友隆
井上公雄
出光興産(株)
タキロン(株)
(株)カネカ
富山県立大学
(株)池貝
谷口技術事務所(有)
元 コニカミノルタテクノロジーズ(株)
福井大学
北陸先端科学技術大学院大学
日本ポリケム(株)
旭化成ケミカルズ(株)
野村学
瀬博文
松本一昭
真田和昭
林崎芳博
谷口雄三
倉地育夫
田上秀一
山口政之
小瀬垣公穗
渋谷和宏
【目  次】
◆ 第1章 樹脂が溶ける,混ざるメカニズム
□ 第1節 樹脂の伝熱メカニズム
1.温度と内部エネルギー
2.熱エネルギーが移動するメカニズム
3.熱エネルギーの移動を表現する
4.コントロールボリューム法による熱エネルギー方程式の導出
5.より現実的な熱の移動

□ 第2節 樹脂混練におけるレオロジー特性
1.樹脂のレオロジー特性
 1.1 変形様式
  1.1.1 せん断流動
  1.1.2 伸長流動
 1.2 レオロジーデータ
2.混合様式の分類
3.樹脂の混合とレオロジーの関係
 3.1 分配混合
 3.2 分散混合
  3.2.1 せん断流動
  3.2.2 伸長流動
 3.3 樹脂への適用性

□ 第3節 二軸混練機内での樹脂の溶融メカニズム
1.単軸スクリュ押出機内の溶融モデルの概要
2.二軸混練機・スクリュ押出機の溶融部の可視化と溶融メカニズムの解明
 2.1 初期の研究
 2.2 バッチ式混練機
 2.3 同方向回転二軸スクリュ押出機
3.現論式およびシュミレーションモデルの構築


□ 第4節 二軸混練機による樹脂の混練メカニズム
1.混練技術
2.2分配と分散
3.二流体の混練に関する基本的な考え方

 
◆ 第2章 スクリュの特徴と混練性能

□ 第1節 スクリュセグメントの形状と混練性能(1)
1.混練機・混練技術の変遷
 1.1 バッチ混練機
 1.2 非噛合い型異方向回転二軸混練機
 1.3 噛合い型同方法回転二軸押出機
 1.4 混練機の変遷のまとめ
2.スクリュセグメントの形状
 2.1 KDの形状と特徴
 2.2 特殊セグメント


□ 第2節 スクリュセグメントの形状と混練性能(2)


□ 第3節 スクリュの磨耗が押出特性へ及ぼす影響
1.摩耗と腐食の要因
 1.1 摩耗
 1.2 腐食
  1.2.1 樹脂材料に起因する腐食
  1.2.2 添加剤による腐食
2.腐食、摩耗の形態
 2.1 スクリュにおける摩耗
 2.2 シリンダにおける摩耗
3.スクリュ、シリンダの摩耗による成形への影響と寿命の予測
 3.1 スクリュの定期点検よりの判定
 3.2 スクリュの押出量から摩耗度の推定
4.耐食、耐摩耗スクリュ、シリンダ

 
◆ 第3章 押出機によるアロイ・ブレンド・コンポジット技術
□ 第1節 ポリマーブレンドの混練過程を支配する因子
1.Taylorの理論
2.Wuの式


□ 第2節 二軸押出機を用いたポリマーアロイ・ブレンド
1.ポリマーアロイの定義と分類
2.二軸押出機によるポリマーアロイの製造
 2.1 ポリマーアロイの製造法
 2.2 溶融混練技術と相容化技術
 2.3 相容化剤


□ 第3節 二軸押出機を用いたリアクティブプロセシング
1.リアクティブプロセシングの位置付け
2.リアクティブプロセシングの有意性
3.リアクティブプロセシング用二軸押出機の要求性能
4.リアクティブプロセシングの応用例
 4.1 重合反応への応用
 4.2 解重合反応への応用
 4.3 機能性ポリマー製造への応用
 4.4 ポリマーアロイ製造への応用
 4.5 動的架橋反応への応用
5.リアクティブプロセシングの展望


□ 第4節 二軸押出機を用いたポリマー系ナノコンポジット
1.クレイ系ナノフィラー
2.技術的背景 
3.OMLFの層剥離を目的とした研究例
4.ナノフィラーの分散状態が改良されない理由
5.開発すべき要素技術
6.固相加工法(solid-state processing)によるPP系PCNの創製
 6.1 広角X線回折プロファイルの経時変化
 6.2 モルフォロジー変化
 6.3 2軸混練機による固相加工


□ 第5節 相構造、分散状態の評価方法
1.ゴム中のカーボンブラックの分散性評価
2.光学顕微鏡
3.電子顕微鏡(SEM、TEM)
4.走査型プローブ顕微鏡(SPM)
5.超音波顕微鏡Scan Acoustic Microscope(SAM)
6.画像解析
7.3次元観察
 7.1 3次元TEM(TEMトモグラフ)
 7.2 X線顕微鏡
 7.3 3次元SPM(ナノトモグラフィー)
 7.4 共焦点レーザースキャン顕微鏡
 
◆ 第4章 効率よく混ぜる、少ないエネルギーで混ぜるポイント
□ 第1節 材料特性が運転条件に及ぼす影響とは?
1.ポリマー・フィラーの混練過程
2.フィラーの分散混合条件


□ 第2節 混合効率を高めるには?


□ 第3節 押出能力を向上させるには?


□ 第4節 吐出を安定させるには?
1.ギャーポンプ装置による吐出安定化
2.押出機内におけるサージングの防止
 2.1 原料供給の安定性
 2.2 押出可塑化溶融部における安定性


□ 第5節 一括フィード法とサイドフィード法はどう使い分けるか?


□ 第6節 目的や要求性能に合ったフィラーを選ぶには??
1.フィラーの種類と添加効果
2.繊維状フィラーの制御
3.針状フィラーの制御
4.粒子状フィラー(球状フィラー,不定形フィラー)の制御
5.板状フィラーの制御


□ 第7節 ナノフィラーを分散させるには?(1)
1.Clay系ポリマーナノコンポジット
 1.1 Clay(層状珪酸塩)
 1.2 スラリー注入押出法と水注入押出法
2.カーボンナノチューブ(CNT)コンポジット
 2.1 カーボンナノチューブ(CNT)
 2.2 CNTの分散と分散評価
 2.3 面積率Arと物性との相関性


□ 第8節 ナノフィラーを分散させるには?(2)
1.ポリマー/ナノ粒子ハイブリッド材料の作製
 1.1 ナノ粒子のポリマー中への直接機械的分散
 1.2 二軸押出機を用いた溶融樹脂中でのナノ粒子合成
2.ハイブッリド材料の応用
 2.1 電気特性・磁気特性
 2.2 熱特性・機械特性
 2.3 光学特性


□ 第9節 硬いフィラーの混練時のポイントは?
1.フィラー充填系の粘度予測式
2.フィラー充填系の粘度とフィラー粒度分布との関係
3.フィラー最密充填理論と粒子充填解析ソフトを活用した微視構造設計


□ 第10節 高粘度の樹脂を混ぜるには?
1.混練用2軸押出機 
2.高粘度樹脂の混練の考え方


□ 第11節 低粘度の樹脂を混ぜるには?
1.スクリュー形状
2.低粘度樹脂の混練の考え方


□ 第12節 多量のフィラーを混ぜるには?
1.シリンダーブロック
2.多量のフィラーを混ぜる考え方
 
◆ 第5章 トラブル原因とその対策

□ 第1節 成形加工現場では異物はどこから発生するのか?どう防ぐのか?
1.材料内部混入異物
2.成形時の付着異物
3.成形後の付着異物
 3.1 成形機内外部の気中異物
 3.2 機械発塵
 3.3 成形材料からの発塵
 3.4 静電気の問題


□ 第2節 成形加工現場で発生する静電気を防ぐには?(1)
1.静電気測定と管理
2.静電気対策
 2.1 温湿度管理と加湿(帯電低減対策)
 2.2 除電対策と注意事項
 2.3 局所除電タイプ使用上の注意


□ 第3節 成形加工現場で発生する静電気を防ぐには?(2)


□ 第4節 ベントアップを防ぐには?


□ 第5節 トルクオーバーを防ぐには?


□ 第6節 サージングを防ぐには?


□ 第7節 ダイスウェルを防ぐには?


□ 第8節 目やにを防ぐには?


□ 第9節 メルトフラクチャーを防ぐには?
1.メルトフラクチャーの分類
2.シャークスキン発生の原因とその対策
3.メルトフラクチャー発生の原因とその対策


□ 第10節 正しい脱揮・脱水の進め方とは?


□ 第11節 樹脂の劣化を防ぐには?
1.樹脂の劣化
 1.1 劣化機構
 1.2 劣化による品質の低下
 1.3 劣化因子
2.安定化の基本
 2.1 添加剤の分類
 2.2 安定化機構
  2.2.1 フェノール系酸化防止剤
  2.2.2 リン系酸化防止剤
  2.2.3 チオエーエル系酸化防止剤
 2.3 安定剤の選定
  2.3.1 フェノール系酸化防止剤の構造の見方と用法
  2.3.2 リン系酸化防止剤の構造の見方と用法
  2.3.3 チオエーテル系酸化防止剤の構造の見方と用法
3.配合検討の実際
 3.1 最適安定剤の選定
 3.2 その他複合成分配合時の注意事項
  3.2.1 顔料、無機充填材等の選定と対策
  3.2.2 他機能付与添加剤との併用


□ 第12節 溶融樹脂中のゴミ・ダマ・ゲル成分を除去するには?


□ 第13節 押出機内を洗浄するには?
1.押出機と射出成形機の洗浄・メンテナンスに対する考え方の違いについて
2.押出機の一般的な洗浄方法
3.従来の洗浄方法
4.機能性洗浄剤の利用
 4.1 機能性洗浄剤の特性
 4.2 使用方法

第14節 装置メンテナンススケジュールの組み方は?

二軸 押出 混練