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【習得できる知識 】
(1) 可視化・計測技術とそれらの特徴・注意点
(2) 固体輸送・溶融・溶融体輸送メカニズムの基礎理論
(3) 押出・混練の基礎理論とそれに基づく装置設計の理解
(4) 各種押出機・混練機および混練エレメントの特徴と選択の考え方
(5) シミュレーション技術の利点・注意点とそれを用いた混練評価の考え方
(6) スケールアップの考え方
(7) 不良メカニズムに基づくトラブル対策
(8) AI利用の現状と展望
【講座趣旨】
単軸・二軸スクリュ押出機やバッチ式・連続式混練機を用いて高分子材料の混練・押出しがなされている。押出・混練過程でのトラブル回避や，装置・プロセス設計の最適化のためには，まず装置内で何が起きているのかを把握することが最も重要である。そのために，材料挙動の可視化・計測やシミュレーション技術が利用され効果を上げているが，技術者が材料挙動・混練に関する基本的な理論
(ノウハウではなく) を理解し実験・計算結果を妥当に解釈できることが，検討結果を実効的に成果へ結びつける最も確実な方法である。
本講では，高分子材料の固体輸送，溶融，溶融体輸送と混練に関して基礎理論をわかりやすく解説するとともに，その理論に基づく装置設計と不良現象のメカニズムおよび対策事例を紹介する。また，実験およびシミュレーションを用いた混練評価およびスケールアップについて，現状の方法と課題を理論的に説明する。さらに，最近注目されている製造におけるAI利用，特に機械学習の利用について，本分野での研究・報告事例を紹介し，今後の展望を解説する。
１．背景
1.1 押出機・混練機の概要と特徴
２．実験による可視化・計測
2.1 代表的な可視化・計測手法
2.2 可視化・計測の研究事例
2.3 各手法の特徴と注意点
３．固体輸送メカニズム
3.1 固体輸送メカニズムと不良対策
3.2 輸送不良現象と対策
3.2 スクリュ設計の基礎
４．溶融部における溶融メカニズムと不良対策
4.1 溶融プロセスの可視化と溶融メカニズム
4.2 溶融不良現象と対策
4.3 スクリュ設計の基礎
4.4 溶融部での構造形成
５．溶融混練部の輸送・混練メカニズムと不良対策
5.1 溶融体輸送メカニズム
5.2 分配混合と分散混合
5.3 伸長流動の重要性
5.4 ポリマーブレンド・コンポジットの混練理論
６．単軸スクリュ押出機内の溶融混練
6.1 スクリュ設計の基礎
6.2 溶融混練理論と混練エレメントの関係
７．二軸混練機・二軸スクリュ押出機内の溶融混練
7.1 回転方向とかみ合い形式
7.2 バッチ式混練機と連続式混練機
7.3 溶融混練理論と混練エレメントの関係
7.4 溶融混練部の不良現象と対策
８．混練・押出における計算機シミュレーション技術
8.1 シミュレーション手法の分類と特徴
8.2 混練予測のモデリングと問題点
９．シミュレーションによる混練評価
9.1 混練評価指標とその考え方
9.2 混練評価実験およびシミュレーションの実験検証
9.3 シミュレーションと実験を用いた研究例
１０．スケールアップの考え方と注意点
10.1 スケールアップの一般論
10.2 スケールアップの注意点と事例
１１．混練・押出しにおけるAI利用
11.1 リアルタイム制御の考え方と注意点
11.2 機械学習利用の研究例
１２．今後の課題
【質疑応答】 |
