ポリマーの混練･分散技術とその評価
ポリマーの混練･分散技術とその評価
ポリマー混練・分散に関する膨大な<<写真・図・表・分析データ>>と、
現場で役立つ不良対策ポイントを収録！
コンパウンド時の配合比，フィラー形状，スクリュ設計，フィラー形状制御，
分散性向上と評価まで充実の１冊！
発刊
2007年11月30日
体裁
B5判 約380頁
上製本
定価
94,500 円 （税込）
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同時発刊
「フィルム製膜･延伸の最適化とトラブル対策」
●発刊：2007年11月30日
●定価：94,500円（税込）
●体裁：Ｂ５判 約370頁 上製本
「ポリマーの混練･分散技術とその評価」と「フィルム製膜･延伸の最適化とトラブル対策」をセットでご購入の場合、お得なセット価格となります。
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［内訳］
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本書のポイント
本書は高分子材料製造のベースとなる、樹脂のコンパウンド技術に関するノウハウが凝縮されております。
フィラーの形状、分散手法や装置・スクリュの設計、評価方法など、基本的なプロセスから目的に応じた最適な手法までを、詳細に記載しております｡
◎
成形用樹脂のレオロジーと混練・分散との関わりは？
◎
フィラーの形状は混練・分散にどのような影響を与える？
◎
新規ポリマーを開発した時の、装置・スクリュ設計の方法は？
◎
各押出機の特性を理解した上で、混練条件はどのように設定するか？
◎
スクリュの種類と条件に応じた選択法とは？
◎
スクリュの形状はどのように制御する？その効果は測れるのか？
◎
上手く混ざらない！原因は？対策は？
◎
分散状態はどのように評価するか？混練試験装置の効率的な使い方とは？
樹脂設計、フィラー/添加剤開発を担当されている技術者の方から、ライン設計、品質評価、製品管理者など、現場に近い部門の方まで役立つ内容です。
執筆者
※敬称略
出光興産(株)
金井 俊孝
福井大学
田上 秀一
富山大学
熊沢 英博
白井コンサルティングオフィス
白井 達郎
(株)日本製鋼所
富山 秀樹
大阪市工業研究所
喜多 泰夫
出光興産(株)
野村 学
岡山県工業技術センター
永田 員也
藤山ポリマーリサーチ
藤山 光美
(有)ケイシーケイ応用技術研究所
山岡 岸泰
兵庫県立大学
鈴木 道隆
元(株)宮入バルブ製作所
橋爪 慎治
H＿国際技術士事務所
長谷川 正
(株)神戸製鋼所
井上 公雄
旭化成ケミカルズ(株)
大田 佳生
東芝機械(株)
小林 昭美
(株)日本製鋼所
井上 茂樹
(株)神戸製鋼所
長岡 猛
(株)アールフロー
竹田 宏
(株)ダイヤ分析センター
山内 伸一
三井化学(株)
浅見 琢夫
(株)東洋精機製作所
塚原 登
－目次－
第１章 混練･分散における樹脂特性
第２章 フィラーの形状制御と分散技術
第３章 装置の操作、スクリュ設計と高性能化
第４章 混練における分散性評価技術
第１章 混練･分散における樹脂特性
第１節 高分子加工における押出機の役割と成形用樹脂の流動性評価
１．押出機の役割とスクリュ－の種類
２．押出理論
２－１．固体輸送過程
２－２．溶融過程
２－３．溶融体輸送領域
３．ダイス
４．成形用樹脂の流動特性評価
４－１．メルトインデックス
４－２．キャピラリ－レオメ－タ－
４－３．コ－ン＆プレ－トレオメ－タ－
４－４．ダイスウェル
第２節 押出成形用樹脂の粘度と混練分散との関わり
１．樹脂の粘度
１－１．せん断流れと伸長流れ
１－２．樹脂のせん断粘度と伸長粘度
１－３．粘度の温度および分子量依存性
２．混練分散における粘度の関わり
２－１．Grace curve
２－２．液滴破断と樹脂特性
２－３．Grace curveの問題点および液滴の合一
３．樹脂粘度を考慮した混練分散の事例
第３節 高分子溶融物の粘度と混合･混練･分散機構
１．運動量移動と粘度
２．せん断速度により変化する粘度
２－１．擬塑性流体
２－２．塑性流体
２－３．ダイラタント流体
２－４．流動曲線の数式表現
３．流動履歴により変化する粘度
４．粘弾性流体の粘度および伸張粘度
５．分散系の粘度－ サスペンションおよびエマルションの粘度
５－１．剛体粒子分散系の粘度
５－２．エマルションの粘度
６．高分子溶融物の層流混合
６－１．層流せん断
６－２．伸張流
６－３．分配混合
７．分子拡散
７－１．分離のスケールと分離の強さ
７－２．成分間の濃度減少
第４節 押出機における押出し理論の概要とシミュレーション解析
１．押出機と押出し理論の概要
２．固体輸送ゾーン
２－１．理論式
２－２．計算例
３．流体輸送ゾーン
３－１．等温ニュートン流体
３－２．非等温非ニュートン流体
４．ポリマー溶融ゾーン
４－１．各種溶融理論
４－２．Tadmorモデル
４－３．Donovanモデル
４－４．Chungモデル
第５節 スクリュ内樹脂の溶融レオロジーの流動解析とスクリュ特性評価
１．CAEの活用
１－１．二次元スクリュ解析
１－２．三次元スクリュ解析
２．混練メカニズムの把握
３．混練の評価手法
４．スケールアップ手法
第６節 二軸押出機によるポリマーブレンド開発技術
１．ポリマーブレンドの分類と相容化技術
２．ポリマーブレンドの開発と反応押出技術
３．反応押出技術用装置の要求性能
４．反応押出技術によるポリマーブレンド製造の具体例
第２章 フィラーの形状制御と分散技術
第１節 フィラー添加による材料特性の向上とコンパウンディング技術
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．粒子状フィラーの制御
５．板状フィラーの制御
第２節 混練・分散におけるフィラー表面処理と最適化
１．フィラーの表面処理のメカニズム
１－１．表面処理におけるフィラー表面
１－２．フィラー表面と表面処理剤の反応
２．複合材料の界面制御
２－１．シランカップリング剤が形成する界面
２－２．イオン結合低分子表面処理剤による複合材料の物性
２－３．高分子表面処理剤による複合材料の物性制御
２－４．ナノ粒子フィラー分散と表面処理
第３節 混練・分散に及ぼすフィラーの粒子形の影響と形状制御技術
１．混練・分散のメカニズム
２．フィラー分散に及ぼす粒子径の影響
３．バウンドポリマー
３－１．原料特性及び混練条件の影響
３－２．最高充填率
３－３．Crumbling現象
４．フィラー形状の制御
４－１．フィラーの合成
４－２．フィラーの粉砕・分級
５．フィラーの破損
５－１．繊維状フィラーの折損
５－２．フレーク状フィラーの破損
第４節 トライボロジーで操作するナノフィラーの分散技術
１．レオロジーとトライボロジー
２．多段臼円盤型連続混練押出機の構造
３．粒子の結合
４．ミクロ粒子とナノ粒子の相違点
５. 機械粉砕の限界
６．ナノ粉砕・ナノ分散
７．トライボミル／ナノ分散
８．トライボロジー固相剪断ナノ分散方法
第５節 フィラーの粒子径、表面特性による充填性・流動特性のコントロール
１．フィラー粒子の充填性表現法
１－１．空間率と充填率，見かけ密度
２．充填性に及ぼす粒度分布の影響
２－１．大小２成分混合粒子層の充填性に及ぼす混合分率の影響
２－２．多成分粒子層の充填性に及ぼす粒度分布の影響
２－３．充填性に及ぼす粒度分布の影響
３．充填性、流動性に及ぼす粒子表面特性の影響
３－１．フラクタル次元による粒子表面凹凸状態の定量化
３－２．流動性に及ぼす粒子表面凹凸状態の影響
３－３．粒子表面の疎水化処理
３－４．充填性に及ぼす粒子表面疎水化の影響
３－５．流動性に及ぼす粒子表面疎水化の影響
第６節 せん断流動、伸長流動分散技術と一次粒子スラリー分散技術
１．凝集粒子の破壊
２．均一分散装置
３．不均一分散装置
４．粒子破砕の比較
５．一次粒子スラリー分散技術
第７節 コンパウンド製造時の混練･分散効果と国内･海外における先端技術の今
１．各種コンパウンド配合に適した混練装置
２．特種コンパウンド配合と混練・分散法
３．国内外における最先端技術コンパウンド
第３章 装置の操作、スクリュ設計と高性能化
第１節 混練機を用いたポリマーの混練メカニズムとVCMTの混練装置への応用
１．ポリマー混練のメカニズム
１－１．ロータによるせん断作用
１－２．ポリマー混練に及ぼすロータ形状・寸法の影響
２．新しいポリマー混練技術（VCMT）の開発と混練装置への応用
２－１．VCMT( Various Clearance Mixing Technology )の概念
２－２．インターナルミキサーロータへの応用
２－３．連続式混練機への応用
２－４．２軸押出機への応用
第２節 同方向回転二軸押出機のスクリュ構成の最適化と混練条件の設定
１．同方向回転二軸押出機の装置概要と開発の歴史
１－１．高機能同方向回転二軸押出機の例
１－２．同方向回転二軸押出機の開発の歴史
２．同方向回転二軸押出機の混練要素について
２－１．スクリュの充満率
２－２．スクリュの圧力特性
２－３．温度計算
２－４．スクリュの混・練
２－５．押出機のシミュレーションの計算例
３．押出機の操作条件による混練条件
４．応用事例
４－１．パウダー状樹脂のスクリュ構成による押出量の比較
４－２．スクリュ構成を改良して、溶融粘度比が大きな樹脂同士の分散性改良
４－３．混練ゾーンとベントポートの距離が短いためベントアップする適用例
４－４．ベントインサートの改良によるベントアップ防止の実用例
４－５．液状添加剤と溶融樹脂のスクリュエレメントによる混合効果
４－６．高速回転・高トルク押出機のダイ部の設計
４－７．押出機シミュレーションソフトの活用
第３節 同方向二軸押出機における混練押出性能の向上
１．同方向二軸押出機の機械的特徴
１－１．機械構造
１－２．律則条件
１－３．運転特性
１－４．運転条件が能力，物性に与える影響
１－５．混練特性
１－６．律則条件の改善技術
２．同方向二軸押出機の最近の傾向
２－１．高トルク・高速型同方向二軸押出機
２－２．高トルク・高速化
２－３．高トルク・高速による成形特性
第４節 二軸押出機のスクリュ設計とフィラー混練技術
１．二軸スクリュ押出機の種類と構造
２．同方向回転型二軸スクリュ押出機のスクリュ設計
３．CAEによるスクリュ開発設計
４．フィラー混練技術
第５節 押出機におけるスクリュ形状の制御と性能向上
１．スクリュの種類と選定
２．スクリュの形状制御
３．ミキシング機構採用による効果例
第６節 二軸押出機における混練・脱揮・造粒技術の最適化
１．乾燥・脱揮プロセスの背景
２．乾燥・脱揮の基本的考え方
２－１．ポリマー溶液の気液平衡
２－２．ポリマー溶液および溶融ポリマーの粘弾性
２－３．ポリマー溶液中の揮発分の拡散
３．応用例
第４章 混練における分散性評価技術
第１節 スクリュー押出機内における混合・分散状態の評価
１．動的領域分割法
２．二軸スクリュー押出機内の樹脂流動解析
３．粒子解析を利用した混合評価
４．今後の課題
第２節 樹脂複合材料における分散状態の評価技術の基礎
１．ポリマーブレンドの分散状態と性能
１－１．機械的混練による分散状態の制御
１－２．機械的強度と分散状態
２．混合過程と分散の評価
２－１．分離のスケールの評価
２－２．分離の強さの評価
３．顕微鏡観察による分散評価
３－１．光学顕微鏡
３－２．走査型電子顕微鏡（SEM）
３－３．透過型電子顕微鏡（TEM）
４．分散状態の定量化
４－１．粒子形状の特性値
４－２．粒子の大きさ
４－３．粒子径分布と平均粒子径
４－４．簡便な分散度の評価
４－５．分散σ２を用いる混合度の表示
４－６．フラクタル次元による分散性評価
第３節 成形品の混練、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
第４節 ナノコンポジット混練技術と混練評価試験装置
１．直接分散法における混練
１－１．ポリマとフィラーの混練の基本的概念
１－２．集合粒子の凝集力の要因
１－３．直接分散法でナノ粒子を分散するのに必要な条件
２．層間挿入型（層剥離型）ナノコンポジットにおける混練
２－１．層間挿入型ナノコンポジットでナノ粒子を分散するのに必要な条件
３．マイクロコンパウンダによるナノコンポジット材料の開発
３－１．ラボプラストミル・マイクロ
３－２．小型ミキサー
３－３．小型押出機及び付帯設備
４．ミキサー混練試験データ例
４－１．混練時間と分散
４－２．擬分相多孔体による物理的破砕分散によるナノコンポジット
４－３．擬分相多孔体による物理的破砕分散によるナノコンポジット
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