著者

大田 佳生 氏 （樹脂コンパウンドコンサルタント）※元・旭化成(株) 【専門】

押出機を使った樹脂コンパウンド技術、押出機のシミュレーション、樹脂組成物開発

【経歴】
1981年　東京理科大学修士修了、同年 旭化成(株)入社。
モノマー工場では、反応器の改造・蒸留塔新設工事に従事し、その後、ポリマーアロイ開発、シミュレーションソフト開発、混練技術開発、押出機の設計・設置・立ち上げ・製造のトラブル支援に従事した。
在籍中、押出機スクリュデザイン（スクリュ構成）、ベントインサート、メヤニ除去装置等の開発と特許出願を行う。
2019年　旭化成(株)を退社後、コンサルタントとして現在に至る。
専門書共著7件、学会誌・業界誌投稿7件、特許出願56件

目次

まえがき

第1章　樹脂の基礎知識
　はじめに
　1.　熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の特徴
　2.　熱可塑性樹脂の複合化技術
　3.　結晶性樹脂と非晶性樹脂の特徴の違い
　4.　結晶性樹脂の結晶化温度（Tc）
　5.　コポリマーの構造の特徴とガラス転移温度の関係
　6.　樹脂の加工温度（Tp）
　7.　樹脂の熱分解温度（Td）
　8.　樹脂の溶融粘度（分子量）がコンパウンディングに与える影響
　おわりに

第2章　混練機の概要
　はじめに
　1.　混練機の種類
　2.　連続式とバッチ式コンパウンディング工程例
　3.　バッチ式混練機
　　3.1　加圧・密閉型バッチミキサー
　4.　連続式混練機
　　4.1　単軸押出機
　　4.2　BUSS社ニーダー
　　4.3　1.5軸押出機
　　4.4　8軸スクリュ付き単軸押出機（MRS）
　　4.5　遊星ギア押出機
　　4.6　二軸押出機の種類
　　4.7　斜軸二軸押出機（コニカルスクリュ）
　　4.8　リング軸式12軸押出機
　　4.9　平行軸式8軸押出機
　5.　各種押出機の特徴まとめ
　おわりに

第3章　単軸押出機の基礎
　はじめに
　1.　単軸押出機レイアウト
　2.　単軸押出機のスクリュ構成と圧縮比計算
　3.　単軸押出機の分配混合スクリュと分散混合スクリュの相違
　4.　単軸押出機混練スクリュの種類
　5.　単軸押出機のせん断速度溝深さによる影響
　6.　単軸押出機のスクリュピッチ長さの影響
　7.　単軸押出機のスクリュ条数
　8.　ブレークアップ現象
　9.　バリアフライトスクリュによるブレークアップ現象の対策
　10.　フライト根本の形状
　11.　変形シリンダーを用いた混練性向上
　12.　スクリュ軸を前後に移動し，混練性を調整
　13.　単軸押出機の酸素濃度低減技術
　14.　単軸押出機のスケールアップ
　　14.1　理論的なスケールアップ
　　14.2　スケールアップの計算結果
　15.　単軸押出機のトラブル対策
　　15.1　樹脂の劣化物対策
　　15.2　未溶融物対策
　　15.3　異物混入対策
　おわりに

第4章　二軸押出機本体設備
　はじめに
　1.　二軸押出機の概要
　2.　二軸押出機の開発の歴史
　3.　二軸押出機本体の設備
　　3.1　モーター特性
　　3.2　ギアボックス
　　3.3　スクリュエレメント
　　　3.3.1　標準スクリュエレメント
　　　3.3.2　特殊混練スクリュエレメント?
　　　3.3.3　特殊混練スクリュエレメント?
　　3.4　バレル
　　3.5　バレルヒーター
　　3.6　バレル保温カバー
　　3.7　バレル冷却
　　3.8　サイドフィードバレルとサイドフィーダー
　　3.9　ベントインサート
　　3.10　ベントポート
　　3.11　デミスター，コンデンサー，真空ポンプ
　　3.12　ダイ部
　おわりに

第5章　押出機の周辺設備
　はじめに
　1.　供給装置
　　1.1　供給機の種類
　　1.2　供給機の粉体ブロッキング防止技術
　　1.3　多種原料の供給方法
　　1.4　混合装置
　　　1.4.1　タンブラー
　　　1.4.2　V型混合器
　　　1.4.3　スーパーミキサー（ヘンシュルミキサー）
　　　1.4.4　横型ミキサー
　2.　ストランド冷却装置
　3.　ペレタイザー
　　3.1　ドラム式ストランドペレタイザー
　　3.2　ファン式ペレタイザー（ファンカッター）
　　3.3　アンダーウォーターストランドペレタイザー
　　3.4　ウォーターリングペレタイザー
　　3.5　ミスト吹き付け方式ホットカットペレタイザー
　　3.6　アンダーウォーターカットペレタイザー
　4.　ペレットクーラー
　　4.1　横型振動式ペレットクーラー
　　4.2　流動床式ペレットクーラー
　　4.3　スパイラルクーラー
　5.　分級機
　　5.1　振動篩
　　5.2　回転式分級機
　6.　外潤剤ブレンダー
　7.　空気輸送装置（ニューマ）
　8.　製品タンク
　おわりに

第6章　二軸スクリュの混練技術
　はじめに
　1.　押出機運転シミュレーション
　2.　スクリュポンプの式
　3.　充満率，滞留時間
　　3.1　搬送スクリュの充満率の計算
　　3.2　充満率の計算値と実測値の比較
　　3.3　滞留時間測定
　4.　樹脂圧力
　　4.1　各種スクリュエレメントの無次元圧力勾配値
　　4.2　流動解析値と実測値の比較
　5.　樹脂温度
　　5.1　押出機内樹脂温度の計算
　　5.2　樹脂温度の計算値と実測値の比較
　6.　分配混合・分散混合
　　6.1　分配混合・分散混合の考え方
　　6.2　二軸スクリュのフライトチップ周辺の混練
　　6.3　スクリュエレメントの溝深さ方向せん断速度分布解析
　　6.4　二軸押出機スクリュエレメントの分配混合と分散混合の比較
　　6.5　ニーディングディスクの角度による発熱量と溝深さ方向のせん断速度分布の比較
　　6.6　スクリュエレメント長さが分配混合・分散混合に与える影響
　7.　スケールアップ時のトラブル原因とその対策
　　7.1　二軸押出機のスケールアップの考え方及び計算方法
　　7.2　スケールアップ時のトラブル事例の原因とその対策
　おわりに

第7章　スクリュ構成の組み方の基礎と応用
　はじめに
　1.　スクリュ構成の基本
　　1.1　押出機全体のスクリュ構成の基本
　　1.2　混練部のスクリュ構成における圧力分布の考え方
　　1.3　スクリュ構成例
　　1.4　スクリュ構成例の圧力分布と充満率分布
　　1.5　樹脂に応じたスクリュ構成の基本
　　1.6　樹脂シール上流部のスクリュの選定
　2.　スクリュ構成の応用
　　2.1　ペレット/ガラス繊維コンパウンドのスクリュ構成
　　2.2　ペレット/粉体フィラー/ガラス繊維のスクリュ構成
　　2.3　スクリュ構成による液状添加技術
　　2.4　溶融粘度の異なる樹脂同士の溶融混練
　　2.5　溶融粘度比が大きいペレット同士のスクリュ構成による分散性への影響
　　2.6　溶剤を含む樹脂の脱気用バレル構成
　　2.7　超臨界（炭酸ガス）のスクリュ構成
　3.　樹脂組成物の製造例
　　3.1　PA/エラストマーアロイ製法例
　　3.2　PA/PPEの製法例
　　3.3　PP/EPDMの動架橋の製法
　　3.4　MAHグラフト反応用押出機
　　3.5　木粉のコンパウンド用押出機
　おわりに

第8章　各工程別トラブルの原因とその対策
　はじめに
　1.　ベントアップ
　　1.1　ベントアップ発生箇所及び原因とその対策
　　1.2　ベントアップの検知技術
　　1.3　ベントアップ防止装置（ベントインサートの使い分け）
　　1.4　ベントインサートに加熱，冷却，表面処理をしてベントアップを防止する技術
　　1.5　ベントアップ防止装置（インサート形状交換以外）
　　1.6　ダイ圧上昇によるベントアップ
　2.　メヤニ
　　2.1　メヤニの種類
　　2.2　メヤニ発生防止技術
　　2.3　メヤニ除去技術
　3.　ストランド切れ
　　3.1　ストランド切れが起こる原因の位置
　4.　ペレットトラブル
　　4.1　ペレットトラブルの位置
　5.　炭化物トラブル
　6.　異物トラブル
　7.　重量式供給機において起こるトラブル
　おわりに

第9章　二軸押出機における粉体原料の搬送技術
　はじめに
　1.　粉体原料に起因するトラブル
　2.　貯蔵タンク及び移動ホッパーや供給機での粉体トラブルと対策
　3.　貯蔵タンクにおける粉体トラブルと対策
　4.　供給機ホッパーの形状によるブロッキングの発生のしやすさ
　5.　粉体のブロッキング防止用供給機
　6.　供給機における粉体のフラッシング現象
　7.　貯蔵タンクの仕切弁の使い方
　8.　重量式供給機の原料供給時の遅延タイム
　9.　押出機供給ホッパー内壁における粉体付着防止
　10.　二軸押出機のガス抜き技術
　　10.1　微粉体の高搬送スクリュ構成技術
　　10.2　各種搬送スクリュエレメントの微粉体の搬送能力
　　10.3　粉体樹脂用スクリュ構成の圧力分布と充満率分布
　　10.4　各種ニーディングディスクの粉体の搬送能力
　　10.5　固体搬送部のガス抜き技術
　　10.6　粉体原料をサイドから供給のガス抜き技術
　　10.7　サイドフィードバレルのガス抜き形状（粉体の飛散防止）
　　10.8　サイドフィーダーにおける各種ガス抜き技術
　　10.9　サイドフィーダーによる嵩密度が低いリサイクル原料の供給技術
　11.　ペレット/微粉フィラーのスクリュ構成
　　11.1　ペレット/微粉フィラーのスクリュ構成（全量トップ供給）
　　11.2　粉体フィラーの供給技術（ペレット/フィラーの混合物）
　　11.3　粉体フィラーのサイドから供給する方法
　おわりに

第10章　完全かみ合い型二軸押出機のスクリュ形状計算
　はじめに
　1.　計算条件
　2.　2条スクリュの溝深さの計算
　　2.1　溝深さH（θ）の計算
　　2.2　空間体積の計算
　　2.3　搬送能力，せん断速度の計算
　3.　計算結果
　　3.1　1条，2条，3条，4条スクリュの計算結果
　　3.2　2条スクリュのかみ合い比（1.45，1.55，1.65，1.75）の計算結果
　　3.3　2条バレルに3条，4条スクリュを設置した場合の計算結果
　　3.4　スクリュ形状計算ソフトの計算例
　おわりに

第11章　二軸スクリュエレメントの3次元流動解析
　はじめに
　1.　計算条件
　2.　ZSK40スクリュエレメントの無次元圧力勾配値の計算値と実測値との比較
　3.　非ニュートン流体との比較
　4.　各種スクリュエレメントの圧力勾配，発熱量勾配の比較
　　4.1　各種スクリュエレメントの無次元圧力勾配の比較
　　4.2　各種スクリュエレメントの無次元発熱量勾配の比較
　　4.3　各種スクリュエレメントの溝深さ方向せん断速度分布の比較
　5.　スクリュエレメントの形状が圧力勾配と発熱量勾配に与える影響
　　5.1　スクリュリード長さが圧力勾配と発熱量勾配に与える影響
　　5.2　ニーディングディスクの長さが圧力勾配と発熱量勾配に与える影響
　　5.3　ニーディングディスクの羽根角度が圧力特性と発熱量特性に与える影響
　　5.4　2条ロータのリード長さが圧力特性と発熱量特性に与える影響
　　5.5　幅広KDの羽根幅が圧力特性と発熱に与える影響
　　5.6　3条ロータが圧力特性と発熱量特性に与える影響
　　5.7　3条KDが圧力特性と発熱量特性に与える影響
　　5.8　切り欠きスクリュが圧力特性と発熱量特性に与える影響
　　5.9　2条切り欠きスクリュが圧力特性と発熱量特性に与える影響
　6.　スクリュかみ合い比（Do/Di）が圧力特性と発熱量特性に与える影響
　おわりに

補足説明資料

あとがき