JPH06210697A - 多層樹脂体の成形プロセスにおける界面不安定評価方法 - Google Patents
多層樹脂体の成形プロセスにおける界面不安定評価方法Info
- Publication number
- JPH06210697A JPH06210697A JP50A JP753393A JPH06210697A JP H06210697 A JPH06210697 A JP H06210697A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 753393 A JP753393 A JP 753393A JP H06210697 A JPH06210697 A JP H06210697A
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- shear stress
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- multilayer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 科学的計算に基づいて定量的な評価を可能と
した多層樹脂体の成形プロセスにおける界面不安定評価
方法を提供する。 【構成】 熱可塑性樹脂による多層樹脂体の成形プロセ
スに適用される方法であって、流路形状データ、樹脂物
性データ、成形条件データ等の各データに基づいて多層
樹脂流動解析を行うことにより、各樹脂１，２，３の速
度、圧力、温度等の状態量を求めるとともに、各樹脂
１，２，３の流速分布から求めた剪断応力分布のうち樹
脂界面における最大剪断応力を求め、この求めた最大剪
断応力と予め実験により求めたメルトフラクチャーを引
き起こす臨界剪断応力との比較を行うことにより、樹脂
界面における不安定の評価を行う。
した多層樹脂体の成形プロセスにおける界面不安定評価
方法を提供する。 【構成】 熱可塑性樹脂による多層樹脂体の成形プロセ
スに適用される方法であって、流路形状データ、樹脂物
性データ、成形条件データ等の各データに基づいて多層
樹脂流動解析を行うことにより、各樹脂１，２，３の速
度、圧力、温度等の状態量を求めるとともに、各樹脂
１，２，３の流速分布から求めた剪断応力分布のうち樹
脂界面における最大剪断応力を求め、この求めた最大剪
断応力と予め実験により求めたメルトフラクチャーを引
き起こす臨界剪断応力との比較を行うことにより、樹脂
界面における不安定の評価を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多層樹脂体の成形プロ
セスにおける界面不安定評価方法に関し、特に、複数種
類の樹脂が合流した後、同じ流路を流れる多層樹脂流動
解析を行うシステムに適用される。
セスにおける界面不安定評価方法に関し、特に、複数種
類の樹脂が合流した後、同じ流路を流れる多層樹脂流動
解析を行うシステムに適用される。
【０００２】
【従来の技術】多層樹脂体の成形プロセスにおいては、
複数種類の樹脂が同じ流路を同時平行的に流れることか
ら、各樹脂の流れは非常に複雑になっている。
複数種類の樹脂が同じ流路を同時平行的に流れることか
ら、各樹脂の流れは非常に複雑になっている。
【０００３】すなわち、樹脂特性（粘度等）の異なる樹
脂と樹脂との界面において、剪断応力分布は樹脂特性と
成形条件とによって決まる。そして、樹脂の持つ臨界剪
断応力を超えるとメルトフラクチャー（溶融破断）が起
こり、外観上、樹脂体に木目状の模様が入るといった不
具合を生じる。
脂と樹脂との界面において、剪断応力分布は樹脂特性と
成形条件とによって決まる。そして、樹脂の持つ臨界剪
断応力を超えるとメルトフラクチャー（溶融破断）が起
こり、外観上、樹脂体に木目状の模様が入るといった不
具合を生じる。
【０００４】このような理由から、樹脂界面の剪断応力
は臨界剪断応力より大きくならないようにする必要があ
る。そして、従来はこの不安定現象を無くすために、あ
る決められた初期条件で一度成形し、この後、熟練者の
経験と勘とによって流量比、温度等を微調整しながら、
この不安定現象が無くなるまで何度も成形を行ってい
た。また、構成樹脂が変わる度に最初から新たな調整が
必要であった。
は臨界剪断応力より大きくならないようにする必要があ
る。そして、従来はこの不安定現象を無くすために、あ
る決められた初期条件で一度成形し、この後、熟練者の
経験と勘とによって流量比、温度等を微調整しながら、
この不安定現象が無くなるまで何度も成形を行ってい
た。また、構成樹脂が変わる度に最初から新たな調整が
必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
熟練者の経験と勘とによって何度でも成形を行う必要が
あり、科学的な計算に基づく定量的な評価は行われてい
なかった。そのため、成形前に多くの工数が必要とな
り、また流路の最適設計も困難なものであった。
熟練者の経験と勘とによって何度でも成形を行う必要が
あり、科学的な計算に基づく定量的な評価は行われてい
なかった。そのため、成形前に多くの工数が必要とな
り、また流路の最適設計も困難なものであった。
【０００６】本発明は上記課題を解決すべく創案された
ものであり、その目的は、科学的計算に基づいて定量的
な評価を可能とした多層樹脂体の成形プロセスにおける
界面不安定評価方法を提供することにある。
ものであり、その目的は、科学的計算に基づいて定量的
な評価を可能とした多層樹脂体の成形プロセスにおける
界面不安定評価方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係わる多層樹脂体の成形プロセスにおける
界面不安定評価方法は、流路形状データ、樹脂物性デー
タ、成形条件データ等の各データに基づいて多層樹脂流
動解析を行うことにより、各樹脂の速度、圧力、温度等
の状態量を求めるとともに、各樹脂の流速分布から求め
た剪断応力分布のうち樹脂界面における最大剪断応力を
求め、この求めた最大剪断応力と予め実験により求めた
メルトフラクチャーを引き起こす臨界剪断応力との比較
を行うことにより、樹脂界面における不安定の評価を行
うものである。
め、本発明に係わる多層樹脂体の成形プロセスにおける
界面不安定評価方法は、流路形状データ、樹脂物性デー
タ、成形条件データ等の各データに基づいて多層樹脂流
動解析を行うことにより、各樹脂の速度、圧力、温度等
の状態量を求めるとともに、各樹脂の流速分布から求め
た剪断応力分布のうち樹脂界面における最大剪断応力を
求め、この求めた最大剪断応力と予め実験により求めた
メルトフラクチャーを引き起こす臨界剪断応力との比較
を行うことにより、樹脂界面における不安定の評価を行
うものである。
【０００８】
【作用】複数樹脂が同じ流路を同時に流れる多層樹脂体
の成形プロセスにおいて、流路形状データ、樹脂物性デ
ータ、成形条件データ等の各データに基づいて多層樹脂
流動解析を行い、各樹脂の速度、圧力、温度等の状態量
を求める。そして、各樹脂の流速分布から求めた剪断応
力分布のうち樹脂界面における最大剪断応力を求め、こ
の求めた最大剪断応力により流量、温度等の成形条件と
流路の評価とを行う。すなわち、メルトフラクチャーを
引き起こす剪断応力（臨界剪断応力）は、予め実験によ
り樹脂毎及びその樹脂の組み合わせ毎に求められている
ので、流路、成形条件、樹脂特性を入力し、多層樹脂流
動解析を行うことにより、メルトフラクチャーの発生の
有無が分かる。そして、メルトフラクチャーの発生の有
無により、許容範囲内となる流路、成形条件が分かるの
で、界面不安定の発生しない流路の設計、成形条件の設
定が可能となる。
の成形プロセスにおいて、流路形状データ、樹脂物性デ
ータ、成形条件データ等の各データに基づいて多層樹脂
流動解析を行い、各樹脂の速度、圧力、温度等の状態量
を求める。そして、各樹脂の流速分布から求めた剪断応
力分布のうち樹脂界面における最大剪断応力を求め、こ
の求めた最大剪断応力により流量、温度等の成形条件と
流路の評価とを行う。すなわち、メルトフラクチャーを
引き起こす剪断応力（臨界剪断応力）は、予め実験によ
り樹脂毎及びその樹脂の組み合わせ毎に求められている
ので、流路、成形条件、樹脂特性を入力し、多層樹脂流
動解析を行うことにより、メルトフラクチャーの発生の
有無が分かる。そして、メルトフラクチャーの発生の有
無により、許容範囲内となる流路、成形条件が分かるの
で、界面不安定の発生しない流路の設計、成形条件の設
定が可能となる。
【０００９】
【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。
【００１０】図１は、本発明の界面不安定評価方法が適
用される多層樹脂体の成形金型（以下、単に金型とい
う）の樹脂合流部の概略構造を示している。
用される多層樹脂体の成形金型（以下、単に金型とい
う）の樹脂合流部の概略構造を示している。
【００１１】この金型は、一般的に共押出に用いられる
フィードブロックという金型であって、本実施例では３
層フィードブロックを示している。
フィードブロックという金型であって、本実施例では３
層フィードブロックを示している。
【００１２】すなわち、各層を形成する樹脂の流速を調
整するための２個の調整翼５１，５２により３分割され
た各樹脂流入口１，２，３と、この各樹脂流入口１，
２，３を通って流入された樹脂が合流する樹脂合流部７
と、合流した各樹脂により３層に形成された多層樹脂体
１４を取り出す流出口４とで構成されており、樹脂合流
部７には、その上下位置に対向した形でピン６１，６２
が配置されている。
整するための２個の調整翼５１，５２により３分割され
た各樹脂流入口１，２，３と、この各樹脂流入口１，
２，３を通って流入された樹脂が合流する樹脂合流部７
と、合流した各樹脂により３層に形成された多層樹脂体
１４を取り出す流出口４とで構成されており、樹脂合流
部７には、その上下位置に対向した形でピン６１，６２
が配置されている。
【００１３】調整翼５１，５２は、各支持軸５１１，５
２１により回転可能な構成となっており、図１中におい
て上下の回動角を微調整することにより、樹脂合流部７
での各樹脂１，２，３の流速を調整（相対的に調整）で
きるようになっている。
２１により回転可能な構成となっており、図１中におい
て上下の回動角を微調整することにより、樹脂合流部７
での各樹脂１，２，３の流速を調整（相対的に調整）で
きるようになっている。
【００１４】また、各ピン６１，６２は、図２（ａ）に
示す形状となっている。すなわち、樹脂合流部７に流入
された各樹脂の全体を所定の厚みに押圧するためにロー
ル形状となっており、その中央部の外周面の一部に凹状
の切欠部６１１，６１２が形成されたものである。各ピ
ン６１，６２にこのような切欠部６１１，６１２を形成
したのは、共押出された多層樹脂体１４の各層の厚みが
ほぼ均一となるようにするためである。
示す形状となっている。すなわち、樹脂合流部７に流入
された各樹脂の全体を所定の厚みに押圧するためにロー
ル形状となっており、その中央部の外周面の一部に凹状
の切欠部６１１，６１２が形成されたものである。各ピ
ン６１，６２にこのような切欠部６１１，６１２を形成
したのは、共押出された多層樹脂体１４の各層の厚みが
ほぼ均一となるようにするためである。
【００１５】すなわち、各ピン６１，６２にこのような
切欠部６１１，６１２が無い場合、樹脂合流部７を通過
するときの各樹脂の厚みは、図３（ａ）に示すようにほ
ぼ均一となる。しかしながら、樹脂合流部７を通過する
ときの粘度差等の関係より、押出後の多層樹脂体１４
は、図３（ｂ）に示す状態となる。すなわち、真ん中の
層１２について見ると、この真ん中の樹脂の粘度が高い
とき、押出側から見た場合、その中央部が左右両側部よ
り膨らんだ不均一な厚みとなる。
切欠部６１１，６１２が無い場合、樹脂合流部７を通過
するときの各樹脂の厚みは、図３（ａ）に示すようにほ
ぼ均一となる。しかしながら、樹脂合流部７を通過する
ときの粘度差等の関係より、押出後の多層樹脂体１４
は、図３（ｂ）に示す状態となる。すなわち、真ん中の
層１２について見ると、この真ん中の樹脂の粘度が高い
とき、押出側から見た場合、その中央部が左右両側部よ
り膨らんだ不均一な厚みとなる。
【００１６】そのため、中央部の凹みを無くすために、
各ピン６１，６２の外周面の一部（押出側から見た場合
にはその中央部）に凹状の切欠部６１１，６１２を形成
し、各樹脂１１，１２，１３が樹脂合流部７を通過する
ときには、図４（ａ）に示すように、上下の各樹脂１
１，１３の層の中央部が凸状に膨らむようにしている。
これにより、押出後の多層樹脂体１４は、図４（ｂ）に
示すように、押出側から見て均一な厚みの層となる。
各ピン６１，６２の外周面の一部（押出側から見た場合
にはその中央部）に凹状の切欠部６１１，６１２を形成
し、各樹脂１１，１２，１３が樹脂合流部７を通過する
ときには、図４（ａ）に示すように、上下の各樹脂１
１，１３の層の中央部が凸状に膨らむようにしている。
これにより、押出後の多層樹脂体１４は、図４（ｂ）に
示すように、押出側から見て均一な厚みの層となる。
【００１７】ただし、各ピン６１，６２に切欠部６１
１，６１２が無い場合に、押出後の多層樹脂体１４が図
３（ｂ）に示す状態とは逆の状態、すなわちその中央部
が左右両側部より凹んだ状態となる場合には、各ピン６
１，６２を図２（ｂ）示す形状とする。
１，６１２が無い場合に、押出後の多層樹脂体１４が図
３（ｂ）に示す状態とは逆の状態、すなわちその中央部
が左右両側部より凹んだ状態となる場合には、各ピン６
１，６２を図２（ｂ）示す形状とする。
【００１８】次に、上記構成の金型を用いて成形される
多層樹脂体の界面不安定評価方法について説明する。
多層樹脂体の界面不安定評価方法について説明する。
【００１９】本発明の界面不安定評価方法は、入力デー
タとして、メッシュジェネレータで作成された流路形状
データ、樹脂物性データ、成形条件データを用いる。
タとして、メッシュジェネレータで作成された流路形状
データ、樹脂物性データ、成形条件データを用いる。
【００２０】ここで、樹脂物性データとは、複数樹脂の
粘度、密度、熱特性（熱伝導率、比熱等）のことであ
り、成形条件データとは、流量、注入樹脂温度、金型温
度分布等のデータのことである。
粘度、密度、熱特性（熱伝導率、比熱等）のことであ
り、成形条件データとは、流量、注入樹脂温度、金型温
度分布等のデータのことである。
【００２１】これらのデータにより、多層樹脂流動解析
を行うのであるが、流動過程を各樹脂に対する運動方程
式、連続の式、エネルギー方程式でモデル化した偏微分
方程式を有限要素法で解くことにより、各樹脂の速度、
圧力、温度等の状態量を求める。このとき、樹脂の界面
については、境界条件として各樹脂が界面を横切らない
条件とし、かつ界面の法線方向の力は零として計算す
る。なお、運動方程式、連続の式、エネルギー方程式、
偏微分方程式等の各式は、従来の樹脂流動解析において
用いられている一般的な式である。
を行うのであるが、流動過程を各樹脂に対する運動方程
式、連続の式、エネルギー方程式でモデル化した偏微分
方程式を有限要素法で解くことにより、各樹脂の速度、
圧力、温度等の状態量を求める。このとき、樹脂の界面
については、境界条件として各樹脂が界面を横切らない
条件とし、かつ界面の法線方向の力は零として計算す
る。なお、運動方程式、連続の式、エネルギー方程式、
偏微分方程式等の各式は、従来の樹脂流動解析において
用いられている一般的な式である。
【００２２】このような条件により、図１に示す金型構
造において、樹脂流入口１，２，３から流入された３種
類の樹脂１１，１２，１３は、樹脂合流部７で互いに混
ざり合うことなく流れることになる。その結果、各樹脂
１１，１２，１３の界面では図６に示すような流速分布
（粘度の低いところ程速度が速くなっている）が形成さ
れ、この流速分布より、図７に示す剪断応力分布が形成
される。
造において、樹脂流入口１，２，３から流入された３種
類の樹脂１１，１２，１３は、樹脂合流部７で互いに混
ざり合うことなく流れることになる。その結果、各樹脂
１１，１２，１３の界面では図６に示すような流速分布
（粘度の低いところ程速度が速くなっている）が形成さ
れ、この流速分布より、図７に示す剪断応力分布が形成
される。
【００２３】そして、この図７に示す剪断応力分布よ
り、最大剪断応力を求めて一連の計算を終了する。
り、最大剪断応力を求めて一連の計算を終了する。
【００２４】この後、求めた最大剪断応力と、予め実験
により求めたメルトフラクチャーを引き起こす臨界剪断
応力τｃとの比較を行うことにより、樹脂界面における
不安定の評価を行う。つまり、最大剪断応力が臨界剪断
応力τｃを超えた場合には、その部分でメルトフラクチ
ャーによる不安定現象が発生することが予測できる。
により求めたメルトフラクチャーを引き起こす臨界剪断
応力τｃとの比較を行うことにより、樹脂界面における
不安定の評価を行う。つまり、最大剪断応力が臨界剪断
応力τｃを超えた場合には、その部分でメルトフラクチ
ャーによる不安定現象が発生することが予測できる。
【００２５】この予測に基づいて、求めた最大剪断応力
が臨界剪断応力τｃ以下となるように流路設計を行う
か、又は成形条件を決定すれば、メルトフラクチャーの
発生しない安定した多層樹脂体の成形が行えるものであ
る。
が臨界剪断応力τｃ以下となるように流路設計を行う
か、又は成形条件を決定すれば、メルトフラクチャーの
発生しない安定した多層樹脂体の成形が行えるものであ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係わる多層樹脂体の成形プロセ
スにおける界面不安定評価方法は、流路形状データ、樹
脂物性データ、成形条件データ等の各データに基づいて
多層樹脂流動解析を行うことにより、各樹脂の速度、圧
力、温度等の状態量を求めるとともに、各樹脂の流速分
布から求めた剪断応力分布のうち樹脂界面における最大
剪断応力を求め、この求めた最大剪断応力と予め実験に
より求めたメルトフラクチャーを発生する臨界剪断応力
との比較を行うことにより、樹脂界面における不安定の
評価を行うようにしたので、メルトフラクチャー等の不
安定現象の起こらない流路の設計若しくは成形条件の決
定が可能になるといった効果を奏する。
スにおける界面不安定評価方法は、流路形状データ、樹
脂物性データ、成形条件データ等の各データに基づいて
多層樹脂流動解析を行うことにより、各樹脂の速度、圧
力、温度等の状態量を求めるとともに、各樹脂の流速分
布から求めた剪断応力分布のうち樹脂界面における最大
剪断応力を求め、この求めた最大剪断応力と予め実験に
より求めたメルトフラクチャーを発生する臨界剪断応力
との比較を行うことにより、樹脂界面における不安定の
評価を行うようにしたので、メルトフラクチャー等の不
安定現象の起こらない流路の設計若しくは成形条件の決
定が可能になるといった効果を奏する。
【図１】本発明の界面不安定評価方法が適用される多層
フィルム成形金型の樹脂合流部の構造の一例を示す概略
図である。
フィルム成形金型の樹脂合流部の構造の一例を示す概略
図である。
【図２】ピンの形状を示す斜視図である。
【図３】共押出される各樹脂層の押出時と押出後の厚み
の変化を示す正面図である。
の変化を示す正面図である。
【図４】共押出される各樹脂層の押出時と押出後の厚み
の変化を示す正面図である。
の変化を示す正面図である。
【図５】多層樹脂体の層構造を示す正面図である。
【図６】多層樹脂の速度分布の一例を示すグラフであ
る。
る。
【図７】多層樹脂の剪断応力分布の一例を示すグラフで
ある。
ある。
１，２，３ 樹脂流入口 ７ 樹脂合流部 １１，１２，１３ 樹脂 １４ 多層樹脂体 ６１，６２ ピン
Claims (1)
- 【請求項１】 熱可塑性樹脂による多層樹脂体の成形プ
ロセスに適用される方法であって、流路形状データ、樹
脂物性データ、成形条件データ等の各データに基づいて
多層樹脂流動解析を行うことにより、各樹脂の速度、圧
力、温度等の状態量を求めるとともに、各樹脂の流速分
布から求めた剪断応力分布のうち樹脂界面における最大
剪断応力を求め、この求めた最大剪断応力と予め実験に
より求めたメルトフラクチャーを引き起こす臨界剪断応
力との比較を行うことにより、樹脂界面における不安定
の評価を行うことを特徴とする多層樹脂体の成形プロセ
スにおける界面不安定評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06210697A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 多層樹脂体の成形プロセスにおける界面不安定評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06210697A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 多層樹脂体の成形プロセスにおける界面不安定評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06210697A true JPH06210697A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=11668429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50A Pending JPH06210697A (ja) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | 多層樹脂体の成形プロセスにおける界面不安定評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06210697A (ja) |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP50A patent/JPH06210697A/ja active Pending
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