JP3442126B2 - Degradation degree prediction device and material physical property prediction device for thermally degraded resin - Google Patents
Degradation degree prediction device and material physical property prediction device for thermally degraded resinInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、成形材料に熱劣化性の
熱可塑性樹脂を用いてプロセス、金型、材料等の設計を
行うＣＡＥ（ＣＡＤ）システムに係り、より詳細には、
成形プロセス作成前に成形品の良否の検討を可能とした
熱劣化樹脂の劣化度合予測装置及び材料物性予測装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CAE (CAD) system for designing processes, molds, materials, etc. by using a heat-degradable thermoplastic resin as a molding material, and more specifically,
The present invention relates to a deterioration degree prediction device and a material physical property prediction device for a heat-deteriorated resin, which enables examination of quality of a molded product before forming a molding process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、熱可塑性樹脂による成形プロ
セスシミュレーション（例えば、特開平２−２５８２２
９号公報）が提案されている。この成形プロセスシミュ
レーションは、射出成形過程における樹脂の物理量変化
（圧力、温度、粘度、比容積等）が結果として得られる
だけであり、解析結果の評価、すなわち製品や金型設計
へのフィードバックが困難であった。2. Description of the Related Art Conventionally, a molding process simulation using a thermoplastic resin (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 258252/1990).
No. 9) is proposed. This molding process simulation only obtains the changes in the physical quantity of the resin (pressure, temperature, viscosity, specific volume, etc.) during the injection molding process, making it difficult to evaluate the analysis results, that is, to feed it back to the product or mold design. Met.
【０００３】そこで、射出過程における充填解析結果の
評価方法として、特開平１−６７３２２号、特開平１−
６７３２３号、特開平１−６７３２０号、特開平１−１
２３７１７号、特開平１−１２３７１８号、特開平１−
１２３７１９号等が提案されている。これらのものは、
いずれも充填圧力を低減させるための最適条件を探索す
るシステムであり、製品の外観や品質に関連する樹脂の
劣化度等の評価は行えなかった。Therefore, as a method of evaluating the filling analysis result in the injection process, Japanese Patent Laid-Open Nos. 1-67322 and 1- 1322 are available.
67323, JP-A-1-67320, JP-A1-1.
No. 23717, JP-A-1-123718, JP-A-1-
No. 123719 has been proposed. These things are
All of these are systems that search for optimum conditions for reducing the filling pressure, and it was not possible to evaluate the degree of deterioration of the resin related to the appearance and quality of the product.
【０００４】また、特開平５−１８９５２６号には、充
填解析における物理量（樹脂温度）を用いて製品品質で
あるヤケを予測する技術が示されている。Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-189526 discloses a technique for predicting a burn, which is a product quality, using a physical quantity (resin temperature) in a filling analysis.
【０００５】この特開平５−１８９５２６号に示された
射出成形用金型の流動解析評価システムの例えば請求項
１には、射出成形時に発生する外観不良であるヤケを防
止するためのゲート寸法を評価するシステムであって、
樹脂流量、ゲート径、ゲート点数を各パラメータとして
樹脂充填解析を行うことにより、圧力、温度等の分布を
算出する充填解析部と、この充填解析部での解析結果に
基づき、樹脂流量を一定としてゲート点数毎のヤケを表
す指標値の算出を行うとともに、この算出した各パラメ
ータ毎の指標値に基づき、ヤケの発生限界より安全率を
見込んだ値を達成する組み合わせを求める指標算出部
と、この指標算出部によって求められた各組み合わせを
達成する各パラメータの関係を、ゲート点数毎にグラフ
表示する表示部とを備えた構成となっている。For example, the flow analysis evaluation system for a mold for injection molding disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 189526/1993 discloses a gate dimension for preventing burnout which is a defective appearance that occurs during injection molding. A system for evaluation,
The resin flow rate, the gate diameter, and the number of gate points are used as the parameters to perform resin filling analysis, and the filling analysis unit that calculates the distribution of pressure, temperature, etc. While calculating the index value representing the burn for each gate score, based on the calculated index value for each parameter, the index calculation unit that finds a combination that achieves a value that allows for a safety factor from the burn limit, The display unit displays the relationship of each parameter that achieves each combination obtained by the index calculation unit in a graph for each number of gate points.
【０００６】また、請求項２には、請求項１に記載のゲ
ート径、ゲート点数をランナー長、ランナー径、ランナ
ー本数に置き換えたランナー寸法を評価するシステムが
記載されている。A second aspect of the present invention describes a system for evaluating a runner dimension in which the gate diameter and the number of gate points described in the first aspect are replaced by a runner length, a runner diameter, and the number of runners.
【０００７】このような従来技術で示されたヤケを予測
するシステムは、充填過程での瞬間的な温度（成形時の
最大温度）に基づいてヤケ発生の有無を評価するもので
ある。以下、この技術を従来技術１という。The system for predicting burns, which is shown in the prior art, evaluates the presence or absence of burns based on the instantaneous temperature (maximum temperature during molding) in the filling process. Hereinafter, this technique will be referred to as Conventional Technique 1.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、熱劣化性樹
脂は、低温でも長時間その温度場に置かれると劣化する
という特性がある。そのため、非常に短時間のプロセス
（例えば、充填過程等）には、上記した従来技術１の適
用が可能であるが、比較的時間の長いプロセス（例え
ば、スクリュー金型やホットランナー金型等での流動過
程等）でのヤケ発生の予測については適用できないとい
った問題があった。By the way, the heat-degradable resin has a characteristic that it deteriorates when left in the temperature field for a long time even at a low temperature. Therefore, the conventional technique 1 described above can be applied to a very short time process (for example, a filling process), but a relatively long time process (for example, a screw mold or a hot runner mold). There was a problem that it could not be applied to the prediction of the occurrence of burns in the flow process of (1).
【０００９】また、上記した従来技術１は、ヤケ発生の
有無を評価するのみであり、ヤケの未発生時の樹脂の劣
化度の評価等は行えなかった。従って、ヤケに対するプ
ロセス安定性の評価や劣化に伴う物性（製品強度）の評
価等が行えないといった問題があった。Further, the above-mentioned prior art 1 only evaluates the occurrence of burns, and cannot evaluate the degree of deterioration of the resin when burns have not occurred. Therefore, there is a problem that evaluation of process stability against burns and evaluation of physical properties (product strength) accompanying deterioration cannot be performed.
【００１０】本発明はこのような問題点を解決すべく創
案されたもので、その目的は、全てのプロセスに適用可
能でかつ熱劣化性樹脂の劣化度や材料物性を定量的に評
価可能な熱劣化樹脂の劣化度合予測装置及び材料物性予
測装置を提供することにある。The present invention was devised to solve such problems, and its purpose is to be applicable to all processes and to quantitatively evaluate the degree of deterioration of heat-degradable resin and the physical properties of materials. Deterioration degree prediction device and material properties prediction
To provide a measuring device .
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に係わる熱劣化樹脂の劣化度合予
測装置は、金型構造、成形条件、成形材料等を評価する
成形プロセスシミュレーションにおいて、樹脂の熱特性
データを入力データとして、熱劣化度の時間的変化を温
度の関数とした近似式を算出する熱劣化特性近似式算出
手段と、成形条件データ、樹脂物性データ等の解析に必
要な各種データを入力データとして、成形プロセス中の
成形材料の少なくとも温度変化を計算し、この計算結果
に基づいて樹脂の各時間の温度を算出する熱履歴算出手
段と、前記熱劣化特性近似式算出手段により算出された
近似式及び前記熱履歴算出手段により算出された熱履歴
の各データを入力データとして、成形品の熱劣化度を算
出する熱劣化算出手段とを備えた構成とする。In order to solve the above problems, a deterioration degree prediction device for a heat deterioration resin according to claim 1 of the present invention is a molding process simulation for evaluating a mold structure, molding conditions, molding materials and the like. In, in the thermal characteristics data of the resin as an input data, the thermal deterioration characteristics approximate expression calculation means for calculating an approximate expression using the time change of the thermal deterioration degree as a function of temperature, and the analysis of molding condition data, resin physical property data, etc. Using various necessary data as input data, at least the temperature change of the molding material during the molding process is calculated, and the heat history calculation means for calculating the temperature of the resin at each time based on the calculation result, and the heat deterioration characteristic approximation formula A heat deterioration calculator for calculating the degree of heat deterioration of a molded article by using the approximate expression calculated by the calculation means and each data of the heat history calculated by the heat history calculation means as input data. A structure with a door.
【００１２】
また、本発明の請求項２に係わる材料物性
予測装置は、金型構造、成形条件、成形材料等を評価す
る成形プロセスシミュレーションにおいて、樹脂の熱特
性データを入力データとして、熱劣化度の時間的変化を
温度の関数とした近似式を算出する熱劣化特性近似式算
出手段と、この熱劣化特性近似式算出手段により算出さ
れた近似式及び樹脂物性の熱特性データを入力データと
して、樹脂物性を熱劣化度の関数とした近似式を算出す
る樹脂物性近似式算出手段と、成形条件データ、樹脂物
性データ等の解析に必要な各種データを入力データとし
て、成形プロセス中の成形材料の少なくとも温度変化を
計算し、この計算結果に基づいて樹脂の各時間の温度を
算出する熱履歴算出手段と、前記樹脂物性近似式算出手
段により算出された近似式及び前記熱履歴算出手段によ
り算出された熱履歴の各データを入力データとして、成
形品の樹脂物性を算出する物性算出手段とを備えた構成
とする。 The material physical property predicting apparatus according to claim 2 of the present invention uses the thermal characteristic data of the resin as input data in the molding process simulation for evaluating the mold structure, molding conditions, molding material, etc. As a heat deterioration characteristic approximation formula calculating means for calculating an approximation formula using the time change of as a function of temperature, and an approximation formula calculated by this heat deterioration characteristic approximation formula calculating means and thermal property data of resin physical properties as input data, A resin physical property approximate expression calculating means for calculating an approximate expression in which the resin physical property is a function of the thermal deterioration degree, and various data necessary for analysis of molding condition data, resin physical property data, etc. as input data, At least the temperature change is calculated, and the thermal history calculation means for calculating the temperature of the resin at each time based on the calculation result and the resin physical property approximate expression calculation means are calculated. Each data thermal history calculated by the approximate expression and the thermal history calculation means as input data, a configuration in which a physical property calculation means for calculating the resin properties of the molded article.
【００１３】[0013]
【作用】樹脂の熱劣化度合を定量的に評価できない原因
として、樹脂の熱劣化特性を定量的に測定していない
（定式化していない）こと、及び成形プロセスにおける
樹脂の熱履歴を考慮していないことの２点が挙げられ
る。[Function] The reason why the degree of heat deterioration of the resin cannot be quantitatively evaluated is that the heat deterioration characteristic of the resin is not quantitatively measured (not formulated) and the heat history of the resin in the molding process is considered. There are two points of not being.
【００１４】
そこで、樹脂の熱劣化物性の代表的測定方
法を以下に示す。これらの方法により、熱劣化度の物性
測定及び定式化が可能となる。 [0014] Therefore, it illustrates a representative method of measuring the thermal degradation properties of the resin below. By these methods, it is possible to measure and formulate the physical properties of the thermal deterioration degree.
【００１５】
（１）色差法
熱劣化性樹脂は、ヤケ現象として見られるように、熱負
荷により着色する。しかし、目視等の判断では、このヤ
ケ現象は、はっきりとした着色状態と着色していない状
態との判断しか行えない。 [0015] (1) Color difference method thermally degradable resin, as seen as a scorch phenomenon will be colored by heat load. However, by visual inspection or the like, this burn-off phenomenon can only be judged as a distinctly colored state or an uncolored state.
【００１６】
そこで、本発明では、ギアオーブン等の熱
負荷装置により、熱負荷温度・時間が既知のサンプル
（このサンプル樹脂は、初期の色が白色であることが望
ましい。）を作製し、そのサンプルの色彩度を、色差計
等によって測定する。これにより、目視によるサンプル
の未着色領域の色彩変化（劣化度合）を定量的に把握す
ることが可能となる。この方法による測定結果の一例を
図２に示す。 [0016] Therefore, in the present invention, the thermal load device gear oven or the like, the thermal load temperature and time known sample (the sample resin is early it is desirable color is white.) To prepare, its The color saturation of the sample is measured by a color difference meter or the like. This makes it possible to quantitatively grasp the color change (degree of deterioration) of the uncolored region of the sample by visual observation. An example of the measurement result by this method is shown in FIG.
【００１７】
（２）脱塩酸法
熱劣化が特に激しい塩化ビニル系の樹脂は、図３に示す
ような構造をしている。そして、ある量の熱負荷がかか
ると、図４に示すような構造（水素イオンと塩素イオン
とが結合して離脱した構造）に変化して着色、劣化が起
こり、外観不良及び強度不良を引き起こすことが一般に
知られている。 [0017] (2) dehydrochlorination process thermal degradation of particularly intense vinyl chloride resin has a structure as shown in FIG. Then, when a certain amount of heat load is applied, the structure changes to a structure (a structure in which hydrogen ions and chlorine ions are bonded and separated) as shown in FIG. 4, causing coloring and deterioration, which causes poor appearance and poor strength. Is generally known.
【００１８】
つまり、劣化が進行した樹脂ほど塩素量が
低下していることがわかる。そこで、上記色差法と同様
に、熱負荷温度・時間が既知のサンプルを作製し、その
サンプルに含まれる塩素量（正確には塩化水素量）を測
定することにより、劣化度合を定量的に把握することが
できる。 In other words, it can be seen that the more deteriorated the resin, the lower the chlorine content. Therefore, similar to the color difference method, a sample with a known heat load temperature and time is prepared, and the amount of chlorine (correctly, amount of hydrogen chloride) contained in the sample is measured to quantitatively grasp the degree of deterioration. can do.
【００１９】
（３）二重結合法
図３及び図４に示したように、熱劣化が特に激しい塩化
ビニル系の樹脂は、劣化が進行すると二重結合の数が増
加する。そこで、上記と同様に熱負荷温度・時間が既知
のサンプルを作製し、そのサンプルに含まれる二重結合
数を測定することにより、劣化度合を定量的に把握する
ことができる。 [0019] (3) As shown in the double bond method Figure 3 and Figure 4, the thermal degradation of particularly intense vinyl chloride-based resin, the number of double bonds the deterioration proceeds is increased. Therefore, the degree of deterioration can be quantitatively grasped by producing a sample in which the heat load temperature and time are known in the same manner as described above and measuring the number of double bonds contained in the sample.
【００２０】
次に、請求項１に記載した発明の作用につ
いて説明する。 Next, a description will be given of the operation of the invention described in claim 1.
【００２１】
金型構造、成形条件、成形材料等を評価す
る成形プロセスシミュレーションにおいて、熱劣化特性
近似式算出手段では、樹脂の熱特性データ（劣化度代替
値、温度、時間等のデータ）を入力データとして、熱劣
化度の時間的変化を温度の関数とした近似式を算出す
る。これにより、熱劣化度合を温度、時間の関数として
定式化できる。 In the molding process simulation for evaluating the mold structure, molding conditions, molding material, etc., the thermal deterioration characteristic approximation formula calculation means inputs the thermal characteristic data of the resin (degradation degree substitute value, temperature, time, etc.). As data, an approximate expression in which the temporal change of the thermal deterioration degree is used as a function of temperature is calculated. This makes it possible to formulate the degree of thermal deterioration as a function of temperature and time.
【００２２】
熱履歴算出手段では、成形条件データ、樹
脂物性データ等の解析に必要な各種データを入力データ
とし、有限要素法、差分法、境界要素法、ＦＡＮ法等を
含む数値解析手法により、成形プロセス中の成形材料の
物理的挙動変化（圧力、温度、密度等）を計算する。本
発明では、少なくとも温度変化を比定常で計算する。そ
して、この計算結果に基づいて樹脂の各時間の温度を算
出する。つまり、計算された各時刻の温度を温度履歴記
憶装置に出力することにより、成形プロセスにおける熱
履歴を算出する。 The heat history calculation means uses various data necessary for analysis of molding condition data, resin physical property data, etc. as input data, and uses a numerical analysis method including a finite element method, a difference method, a boundary element method, a FAN method, etc. Calculate the physical behavior changes (pressure, temperature, density, etc.) of the molding material during the molding process. In the present invention, at least the temperature change is calculated in a stationary state. Then, the temperature of the resin at each time is calculated based on the calculation result. That is, the thermal history in the molding process is calculated by outputting the calculated temperature at each time to the temperature history storage device.
【００２３】
熱劣化算出手段では、熱劣化特性近似式算
出手段により算出された熱劣化特性近似式及び熱履歴算
出手段により算出された熱履歴の各データを入力データ
として、樹脂の熱劣化度を算出する。 The heat deterioration calculating means uses the heat deterioration characteristic approximate expression calculated by the heat deterioration characteristic approximate expression calculating means and the heat history data calculated by the heat history calculating means as input data to determine the heat deterioration degree of the resin. calculate.
【００２４】
請求項２に記載した発明の作用について説
明する。 [0024] The description of the operation of the invention described in claim 2.
【００２５】
金型構造、成形条件、成形材料等を評価す
る成形プロセスシミュレーションにおいて、熱劣化特性
近似式算出手段では、樹脂の熱特性データ（劣化度代替
値、温度、時間等のデータ）を入力データとして、熱劣
化度の時間的変化を温度の関数とした近似式を算出す
る。これにより、熱劣化度合を温度、時間の関数として
定式化できる。 In the molding process simulation for evaluating the mold structure, molding conditions, molding material, etc., the thermal deterioration characteristic approximate expression calculating means inputs the thermal characteristic data of the resin (degradation degree substitute value, temperature, time, etc.). As data, an approximate expression in which the temporal change of the thermal deterioration degree is used as a function of temperature is calculated. This makes it possible to formulate the degree of thermal deterioration as a function of temperature and time.
【００２６】
樹脂物性近似式算出手段では、この熱劣化
特性近似式算出手段により算出された熱劣化特性近似式
及び樹脂物性の熱特性データを入力データとして、樹脂
物性を熱劣化度の関数とした近似式を算出する。熱劣化
を起こした樹脂は、剛性、衝撃性等の機械的物性が低下
するため、製品品質が低下してしまう。そこで、熱負荷
が既知のサンプルの樹脂物性を測定するのであるが、熱
負荷が既知のサンプルは、熱劣化特性近似式算出手段で
述べたように、熱劣化度合（代替特性）に変換できるの
で、樹脂物性を熱劣化度合の関数として近似式で定式化
できる。 The resin physical property approximate expression calculating means uses the thermal deterioration characteristic approximate expression calculated by the thermal deterioration characteristic approximate expression calculating means and the thermal property data of the resin physical property as input data, and the resin physical property as a function of the thermal deterioration degree. Calculate an approximate expression. The resin that has undergone heat deterioration has reduced mechanical properties such as rigidity and impact properties, and therefore product quality is degraded. Therefore, the resin physical properties of the sample with a known heat load are measured, but the sample with a known heat load can be converted into the degree of heat deterioration (alternative property) as described in the heat deterioration characteristic approximation formula calculation means. The physical properties of the resin can be formulated by an approximate expression as a function of the degree of thermal deterioration.
【００２７】
熱履歴算出手段では、成形条件データ、樹
脂物性データ等の解析に必要な各種データを入力データ
とし、有限要素法、差分法、境界要素法、ＦＡＮ法等を
含む数値解析手法により、成形プロセス中の成形材料の
物理的挙動変化（圧力、温度、密度等）を計算する。本
発明では、少なくとも温度変化を比定常で計算する。そ
して、この計算結果に基づいて樹脂の各時間の温度を算
出する。つまり、計算された各時刻の温度を温度履歴記
憶装置に出力することにより、成形プロセスにおける熱
履歴を算出する。 In the heat history calculating means, various data necessary for analysis of molding condition data, resin physical property data, etc. are used as input data, and numerical analysis methods including finite element method, difference method, boundary element method, FAN method, etc. are used. Calculate the physical behavior changes (pressure, temperature, density, etc.) of the molding material during the molding process. In the present invention, at least the temperature change is calculated in a stationary state. Then, the temperature of the resin at each time is calculated based on the calculation result. That is, the thermal history in the molding process is calculated by outputting the calculated temperature at each time to the temperature history storage device.
【００２８】
物性算出手段では、樹脂物性近似式算出手
段により算出された熱劣化特性近似式及び熱履歴算出手
段により算出された熱履歴の各データを入力データとし
て、成形品の樹脂物性を算出する。 The physical property calculating means calculates the resin physical properties of the molded product by using as input data the respective data of the thermal deterioration characteristic approximate expression calculated by the resin physical property approximate expression calculating means and the thermal history calculated by the thermal history calculating means. .
【００２９】[0029]
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３０】
図１は、本発明に係わる熱劣化樹脂の劣化
度合予測装置及び材料物性予測装置の電気的構成を示し
ている。 [0030] Figure 1 shows an electrical configuration of the deterioration degree prediction device engaging Waru heat degradation resin and material property prediction apparatus according to the present invention.
【００３１】
本発明の予測装置は、熱劣化特性近似式算
出装置１、樹脂物性近似式算出装置２、熱履歴算出装置
３及び熱劣化／物性度算出装置４によって構成されてい
る。 The prediction apparatus of the present invention, heat aging characteristics approximate expression calculation apparatus 1, the physical properties of the resin approximate expression calculation unit 2 is constituted by a thermal history calculating unit 3 and thermal degradation / properties calculation unit 4.
【００３２】
熱劣化特性近似式算出装置１は、熱劣化度
の時間的変化を温度の関数とした近似式を算出するもの
であって、樹脂の熱特性データが入力データとして与え
られる。この熱特性データは、劣化度代替値、温度、時
間等のデータである。 The heat deterioration characteristic approximation formula calculation device 1 calculates an approximation formula in which the temporal change of the heat deterioration degree is used as a function of temperature, and the heat characteristic data of the resin is given as input data. This thermal characteristic data is data such as a deterioration degree substitute value, temperature, and time.
【００３３】
この熱劣化特性近似式算出装置１の出力
は、樹脂物性近似式算出装置２と熱劣化／物性度算出装
置４とに導かれている。 The output of the thermal degradation properties approximate expression calculation device 1 is guided to the resin properties approximate expression calculating unit 2 and the thermal degradation / properties calculation unit 4.
【００３４】
樹脂物性近似式算出装置２は、この熱劣化
特性近似式算出装置１により算出された熱劣化特性近似
式と、樹脂物性の熱特性データとを入力データとして、
樹脂物性を熱劣化度の関数とした近似式を算出するブロ
ックであって、その出力は熱劣化／物性度算出装置４に
導かれている。樹脂物性の熱特性データは、ヤング率、
ポアソン比、線膨張率、衝撃強さ、降伏応力、歪み硬化
係数、粘度、熱伝導率等のデータである。 The resin physical property approximate expression calculating device 2 uses the thermal deterioration characteristic approximate expression calculated by the thermal deterioration characteristic approximate expression calculating device 1 and the thermal property data of the resin physical property as input data.
This is a block for calculating an approximate expression in which the resin physical properties are a function of the thermal deterioration degree, and the output thereof is guided to the thermal deterioration / physical property calculation device 4. Thermal property data of resin physical properties are Young's modulus,
It is data such as Poisson's ratio, linear expansion coefficient, impact strength, yield stress, strain hardening coefficient, viscosity, and thermal conductivity.
【００３５】
一方、熱履歴算出装置３は、成形条件デー
タ、樹脂物性データ等の解析に必要な各種データを入力
データとして、有限要素法、差分法、境界要素法、ＦＡ
Ｎ法等を含む数値解析手法により、成形プロセス中の成
形材料の少なくとも温度変化を非定常で計算し、この計
算結果に基づいて樹脂の各時間の温度（熱履歴）を算出
するブロックである。この算出された熱履歴データは、
熱劣化／物性度算出装置４に導かれている。 On the other hand, the thermal history calculating unit 3, the molding condition data, as input data to various kinds of data necessary for the analysis of such resin properties data, finite element method, finite difference method, boundary element method, FA
This is a block for calculating at least the temperature change of the molding material during the molding process in a non-steady state by a numerical analysis method including the N method and calculating the temperature (heat history) of the resin at each time based on the calculation result. This calculated thermal history data is
It is guided to the heat deterioration / physical property calculation device 4.
【００３６】
熱劣化／物性度算出装置４は、熱劣化特性
近似式算出装置１により算出された熱劣化特性近似式及
び熱履歴算出装置３により算出された熱履歴の各データ
を入力データとして、樹脂の熱劣化度を算出する。ま
た、熱劣化／物性度算出装置４は、樹脂物性近似式算出
装置２により算出された樹脂物性近似式及び熱履歴算出
装置３により算出された熱履歴の各データを入力データ
として、成形品の樹脂物性を算出するブロックである。 The heat deterioration / physical property calculation device 4 uses, as input data, each data of the heat deterioration characteristic approximation formula calculated by the heat deterioration characteristic approximation formula calculation device 1 and the heat history calculated by the heat history calculation device 3. Calculate the degree of heat deterioration of the resin. Further, the thermal deterioration / physical property calculation device 4 uses the respective data of the resin physical property approximate expression calculated by the resin physical property approximate expression calculation device 2 and the heat history calculated by the heat history calculation device 3 as input data, and calculates This is a block for calculating the physical properties of the resin.
【００３７】
次に、上記構成の予測装置の動作について
説明する。 Next, the operation of the prediction apparatus of the above configuration.
【００３８】
熱劣化特性近似式算出装置１に入力される
熱特性データ（熱劣化特性データ）は、上記した色差
法、脱塩酸法、二重結合法等の樹脂熱劣化特性測定方法
により測定する。本実施例では、色差法により測定を行
った。その測定結果は図２に示されている。図２は塩化
ビニル系樹脂の特性データであり、このデータはその樹
脂に固有のものである。 The heat characteristic data (heat deterioration characteristic data) input to the heat deterioration characteristic approximate expression calculating device 1 is measured by a resin heat deterioration characteristic measuring method such as the color difference method, the dehydrochlorination method or the double bond method described above. . In this example, the color difference method was used for the measurement. The measurement result is shown in FIG. FIG. 2 shows characteristic data of a vinyl chloride resin, and this data is peculiar to the resin.
【００３９】
熱劣化特性近似式算出装置１では、この特
性データに基づいて下式（１）に示す熱劣化特性近似式
を求める。この近似式は、本実施例では樹脂に対して近
似の最も良好なアレニウス型の式を用いた。 In the heat deterioration characteristic approximation formula calculation device 1, the heat deterioration characteristic approximation formula shown in the following formula (1) is obtained based on this characteristic data. In this embodiment, the approximation formula used is the Arrhenius type formula that is the best approximation to the resin.
【００４０】[0040]
【数１】 [Equation 1]
【００４１】ただし、ｆ：熱劣化度、Ｔ：温度、ｔ：時
間、Ａ，Ｂ：定数この熱劣化特性近似式データは、樹脂
物性近似式算出装置２と熱劣化／物性度算出装置４とに
与えられる。 [0041] However, f: the degree of thermal degradation, T: temperature, t: time, A, B: constants The thermal degradation characteristic approximate expression data, the resin properties approximate expression calculating unit 2 and the thermal degradation / properties calculation device 4 Given to.
【００４２】
また、樹脂物性近似式算出装置２には、複
数種類（少なくとも３種類以上）の熱負荷もしくは熱劣
化度が既知のサンプル（例えば、上記色差法で用いた熱
劣化特性測定用のサンプル）の物性特性（ヤング率、ポ
アソン比、線膨張率等）を測定する。熱劣化を起こした
樹脂は、剛性、衝撃性等の機械的物性が低下するため、
製品品質が低下してしまう。そこで、熱負荷が既知のサ
ンプルの樹脂物性を測定するのであるが、熱負荷が既知
のサンプルは、熱劣化特性近似式算出装置１での処理で
述べたように、熱劣化度合（代替特性）に変換できるの
で、樹脂物性を熱劣化度の関数として近似式で定式化で
きる。 Further , the resin physical property approximate expression calculating device 2 is provided with a plurality of types (at least three types or more) of samples having known thermal loads or thermal degradation degrees (for example, samples for measuring thermal degradation characteristics used in the color difference method). ) Physical properties (Young's modulus, Poisson's ratio, linear expansion coefficient, etc.) are measured. Resin that has undergone heat deterioration has reduced mechanical properties such as rigidity and impact,
Product quality deteriorates. Therefore, the resin physical properties of the sample with a known heat load are measured. For the sample with a known heat load, the degree of heat deterioration (alternative property) is described as described in the processing by the heat deterioration characteristic approximation formula calculation device 1. Since it can be converted into, the physical properties of the resin can be formulated by an approximate expression as a function of the degree of thermal deterioration.
【００４３】
すなわち、樹脂物性近似式算出装置２で
は、この熱劣化特性近似式算出装置１により算出された
熱劣化特性近似式及び樹脂物性の樹脂物性データ（本実
施例では、ヤング率のみとしている。）を入力データと
して、樹脂物性を熱劣化度の関数として表した下式
（２）に示す樹脂物性近似式を算出する。 [0043] That is, the resin properties approximate expression calculating apparatus 2, the resin properties data (in this embodiment of the thermal degradation properties approximate expression and resin properties calculated by the thermal degradation properties approximate expression calculation apparatus 1, and the Young's modulus only .) As input data, a resin physical property approximation formula represented by the following formula (2) expressing the resin physical property as a function of the degree of thermal deterioration is calculated.
【００４４】[0044]
【数２】 [Equation 2]
【００４５】ただし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：定数この樹脂物
性特性近似式データは、熱劣化／物性度算出装置４に与
えられる。 [0045] However, A, B, C, D: constant The resin properties characteristic approximate expression data is provided to heat degradation / properties calculation unit 4.
【００４６】
一方、熱履歴算出装置３は、成形条件デー
タ、製品モデル（解析モデル）、樹脂物性データ等の解
析に必要な各種データを入力データとして、有限要素
法、差分法、境界要素法、ＦＡＮ法等を含む数値解析手
法により、成形プロセス中の樹脂の物理的挙動変化（圧
力、温度、密度等）を計算する。 Meanwhile, the thermal history calculating unit 3, the molding condition data, product model (analysis model), as input data to various kinds of data necessary for the analysis of such resin properties data, finite element method, finite difference method, boundary element method, The physical behavior change (pressure, temperature, density, etc.) of the resin during the molding process is calculated by a numerical analysis method including the FAN method and the like.
【００４７】
本実施例では、解析モデルとして図５に示
す形状のモデルを用い、このモデルを、図６に示す条件
ａ、条件ｂの各成形条件でシミュレートし、各時間の温
度変化（熱履歴）を算出する。図５に示す形状モデル
は、最も簡単な平板状のモデルとし、左右の２箇所にゲ
ートを設けた構成としている。 In this embodiment, a model having a shape shown in FIG. 5 is used as an analytical model, and this model is simulated under the respective molding conditions of condition a and condition b shown in FIG. History) is calculated. The shape model shown in FIG. 5 is the simplest flat plate model, and has a configuration in which gates are provided at two positions on the left and right.
【００４８】
このとき得られた熱履歴の一例を図７に示
す。この熱履歴データは、熱劣化／物性度算出装置４に
与えられる。 [0048] An example of a thermal history obtained at this time is shown in FIG. This thermal history data is given to the thermal deterioration / physical property calculation device 4.
【００４９】
熱劣化／物性度算出装置４は、熱劣化特性
近似式算出装置１により算出された熱劣化特性近似式
〔式（１）〕及び熱履歴算出装置３により算出された熱
履歴（図７）の各データに基づき、下式（３）によって
樹脂の熱劣化度を算出するとともに、樹脂物性近似式算
出装置２により算出された樹脂物性近似式〔式（２）〕
に式（３）で得られた熱劣化度を代入することによって
成形品の樹脂物性（本実施例では、ヤング率）を算出す
る。 The heat deterioration / physical property calculation device 4 uses the heat deterioration characteristic approximation formula [Equation (1)] calculated by the heat deterioration characteristic approximation formula calculation device 1 and the heat history calculated by the heat history calculation device 3 (see FIG. Based on each data of 7), the thermal deterioration degree of the resin is calculated by the following formula (3), and the resin physical property approximate formula calculated by the resin physical property approximate formula calculating device 2 [Formula (2)]
The resin physical properties (Young's modulus in this example) of the molded product are calculated by substituting the thermal deterioration degree obtained by the equation (3) into
【００５０】[0050]
【数３】 [Equation 3]
【００５１】図６に示す各成形条件ａ，ｂにて成形した
場合の熱劣化度及びヤング率を図８に示す。 [0051] Each molding conditions shown in FIG. 6 a, the degree of thermal degradation and the Young's modulus in the case of molding by b shown in FIG.
【００５２】
ここで、熱劣化度については、その値が２
２．０以上で外観品質上問題となるヤケが発生する。そ
のため、この値（２２．０）をヤケ限界値（基準劣化度
値）とする。また、樹脂物性については、その値（ヤン
グ率）が１．００以下で物性不良が発生する。そのた
め、この値（１．００）を物性限界値とする。 [0052] In this case, for the degree of thermal degradation, its value is 2
If it is 2.0 or more, burns occur, which is a problem in appearance quality. Therefore, this value (22.0) is set as the burn limit value (reference deterioration degree value). In addition, regarding the physical properties of the resin, when the value (Young's modulus) is 1.00 or less, poor physical properties occur. Therefore, this value (1.00) is set as the physical property limit value.
【００５３】
図８より、条件ａでは、熱劣化度がヤケ限
界値２２．０より大きいため、外観上問題となるヤケ不
良が発生し、また物性も大幅に低下していまうと予測さ
れる。そのため、この場合には設計変更が必要となる。 From FIG . 8, it is predicted that under the condition a, the degree of thermal deterioration is larger than the burn-off limit value of 22.0, a burn-in defect that causes a problem in appearance occurs, and the physical properties are significantly reduced. Therefore, in this case, design change is necessary.
【００５４】
また、条件ｂでは、外観上問題となるヤケ
は発生しないが、限界ぎりぎりであるため、現場での成
形条件の僅かなバラツキ変動により、ヤケが発生する可
能性があると判断できる。 Further , under the condition b, there is no occurrence of a burn that causes a problem in appearance, but since it is at the limit, it is possible to determine that a burn may occur due to a slight variation in molding conditions on site.
【００５５】[0055]
【発明の効果】本発明の熱劣化樹脂の劣化度合予測装置
は、金型構造、成形条件、成形材料等を評価する成形プ
ロセスシミュレーションにおいて、樹脂の熱特性データ
を入力データとして、熱劣化度の時間的変化を温度の関
数とした近似式を算出する熱劣化特性近似式算出手段
と、成形条件データ、樹脂物性データ等の解析に必要な
各種データを入力データとして、成形プロセス中の成形
材料の少なくとも温度変化を計算し、この計算結果に基
づいて樹脂の各時間の温度を算出する熱履歴算出手段
と、熱劣化特性近似式算出手段により算出された近似式
及び熱履歴算出手段により算出された熱履歴の各データ
を入力データとして、成形品の熱劣化度を算出する熱劣
化算出手段とを備えた構成としたので、成形品の劣化度
合の予測評価が行えるものである。EFFECT OF THE INVENTION Deterioration degree predicting apparatus for heat-deteriorating resin of the present invention
Is a heat deterioration that calculates an approximate expression that uses the thermal characteristic data of the resin as input data in a molding process simulation that evaluates the mold structure, molding conditions, molding materials, etc. Using the characteristic approximation formula calculating means and various data necessary for analysis of molding condition data, resin physical property data, etc. as input data, at least the temperature change of the molding material during the molding process is calculated, and based on this calculation result, each resin of the resin is calculated. A heat history calculation means for calculating the temperature of time, an approximation formula calculated by the heat deterioration characteristic approximation formula calculation means, and each data of the heat history calculated by the heat history calculation means are used as input data, and the heat deterioration degree of the molded article is calculated. than was configured to include the thermal degradation calculating means for calculating a are those capable of performing predictive evaluation of the degree of deterioration of the molded article.
【００５６】
また、本発明の熱劣化樹脂の材料物性予測
装置は、金型構造、成形条件、成形材料等を評価する成
形プロセスシミュレーションにおいて、樹脂の熱特性デ
ータを入力データとして、熱劣化度の時間的変化を温度
の関数とした近似式を算出する熱劣化特性近似式算出手
段と、この熱劣化特性近似式算出手段により算出された
近似式及び樹脂物性の熱特性データを入力データとし
て、樹脂物性を熱劣化度の関数とした近似式を算出する
樹脂物性近似式算出手段と、成形条件データ、樹脂物性
データ等の解析に必要な各種データを入力データとし
て、成形プロセス中の成形材料の少なくとも温度変化を
計算し、この計算結果に基づいて樹脂の各時間の温度を
算出する熱履歴算出手段と、樹脂物性近似式算出手段に
より算出された近似式及び前記熱履歴算出手段により算
出された熱履歴の各データを入力データとして、成形品
の樹脂物性を算出する物性算出手段とを備えた構成とし
たので、成形品の物性の予測評価が行えるものである。
そして、このような成形品の劣化度合の予測評価及び成
形品の物性の予測評価が行えるため、成形プロセス作製
前に成形品の良否の検討が可能となり、プロセス開発時
の構造、条件の変更にともなう時間的ロス、コスト的ロ
スが削減できるといった効果を奏する。 [0056] Also, thermal degradation resin material property prediction of the present invention
In the molding process simulation that evaluates the mold structure, molding conditions, molding materials, etc. , the equipment uses the thermal characteristic data of the resin as input data to calculate an approximate expression that uses the time change of the thermal deterioration degree as a function of temperature. Degradation characteristic approximate expression calculating means, and a resin for calculating an approximation expression using the resin physical properties as a function of the degree of thermal deterioration by using the approximation expression calculated by the thermal deterioration characteristic approximate expression calculating means and the thermal characteristic data of the resin physical properties as input data. Physical property approximation formula calculation means, molding condition data, various data required for analysis of resin physical property data, etc. are used as input data to calculate at least the temperature change of the molding material during the molding process, and based on this calculation result, each resin The heat history calculating means for calculating the temperature of time, the approximation formula calculated by the resin physical property approximate expression calculating means, and the respective heat history data calculated by the heat history calculating means. The data as input data, a structure in which a physical property calculation means for calculating the resin properties of the molded article
And the in, but capable of performing predictive evaluation of the physical properties of the molded article.
In addition, since it is possible to perform such a predictive evaluation of the degree of deterioration of the molded product and a predictive evaluation of the physical properties of the molded product, it becomes possible to examine the quality of the molded product before manufacturing the molding process, and to change the structure and conditions during process development. This has the effect of reducing the time loss and cost loss that accompany it.
【図１】本発明に係わる熱劣化樹脂の劣化度合予測装置
及び材料物性予測装置の電気的構成を示すブロック図で
ある。1 is a block diagram showing an electrical configuration of the present invention the degradation degree prediction device engaging Waru heat degradation resin <br/> and material property prediction device.
【図２】色差法により測定した塩化ビニル系樹脂の特性
データである。FIG. 2 is characteristic data of vinyl chloride resin measured by a color difference method.
【図３】塩化ビニル系の樹脂の化学構造を示している。FIG. 3 shows the chemical structure of a vinyl chloride resin.
【図４】図３に示す化学構造から水素イオンと塩素イオ
ンとが結合して離脱した構造を示している。FIG. 4 shows a structure in which a hydrogen ion and a chlorine ion are bonded and separated from the chemical structure shown in FIG.
【図５】解析モデルの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an analysis model.
【図６】成形条件を示す表である。FIG. 6 is a table showing molding conditions.
【図７】図６に示す成形条件でシミュレートしたときの
熱履歴の一例を示す図である。7 is a diagram showing an example of a heat history when simulated under the molding conditions shown in FIG.
【図８】図６に示す形成条件で成形したときの熱劣化度
及びヤング率を示す表である。8 is a table showing the degree of thermal deterioration and Young's modulus when molded under the forming conditions shown in FIG.
１ 熱劣化特性近似式算出装置 ２ 樹脂物性近似式算出装置 ３ 熱履歴算出装置 ４ 熱劣化／物性度算出装置 1 Thermal deterioration characteristic approximation formula calculation device 2 Approximate calculation system for resin physical properties 3 Heat history calculator 4 Thermal deterioration / physical property calculator
Claims (2)
する成形プロセスシミュレーションにおいて、 樹脂の熱特性データを入力データとして、熱劣化度の時
間的変化を温度の関数とした近似式を算出する熱劣化特
性近似式算出手段と、 成形条件データ、樹脂物性データ等の解析に必要な各種
データを入力データとして、成形プロセス中の成形材料
の少なくとも温度変化を計算し、この計算結果に基づい
て樹脂の各時間の温度を算出する熱履歴算出手段と、 前記熱劣化特性近似式算出手段により算出された近似式
及び前記熱履歴算出手段により算出された熱履歴の各デ
ータを入力データとして、成形品の熱劣化度を算出する
熱劣化算出手段とを備えたことを特徴とする熱劣化樹脂
の劣化度合予測装置。1. In a molding process simulation for evaluating a mold structure, molding conditions, molding materials, etc., an approximate expression is calculated with a thermal characteristic data of a resin as input data and a temporal change of a thermal deterioration degree as a function of temperature. Using the heat deterioration characteristic approximation formula calculation means and various data necessary for analysis of molding condition data, resin physical property data, etc. as input data, calculate at least the temperature change of the molding material during the molding process, and based on this calculation result A heat history calculating means for calculating the temperature of the resin at each time, each of the data of the heat history calculated by the heat history calculating means and the approximate expression calculated by the heat deterioration characteristic approximate expression calculating means is used as the input data. A deterioration degree prediction device for a heat deterioration resin, comprising: a heat deterioration calculation means for calculating a heat deterioration degree of a product.
する成形プロセスシミュレーションにおいて、 樹脂の熱特性データを入力データとして、熱劣化度の時
間的変化を温度の関数とした近似式を算出する熱劣化特
性近似式算出手段と、 この熱劣化特性近似式算出手段により算出された近似式
及び樹脂物性の熱特性データを入力データとして、樹脂
物性を熱劣化度の関数とした近似式を算出する樹脂物性
近似式算出手段と、 成形条件データ、樹脂物性データ等の解析に必要な各種
データを入力データとして、成形プロセス中の成形材料
の少なくとも温度変化を計算し、この計算結果に基づい
て樹脂の各時間の温度を算出する熱履歴算出手段と、 前記樹脂物性近似式算出手段により算出された近似式及
び前記熱履歴算出手段により算出された熱履歴の各デー
タを入力データとして、成形品の樹脂物性を算出する物
性算出手段とを備えたことを特徴とする材料物性予測装
置。 2. In a molding process simulation for evaluating a mold structure, molding conditions, molding materials, etc., an approximate expression is calculated by using a thermal characteristic data of a resin as input data and using a temporal change of a thermal deterioration degree as a function of temperature. Heat deterioration characteristic approximation formula calculating means, and the approximation formula calculated by the heat deterioration characteristic approximation formula calculating means and the heat characteristic data of the resin physical properties as input data, and the approximation formula using the resin physical properties as a function of the heat deterioration degree is calculated. Using at least the resin physical property approximate expression calculation means and various data necessary for analysis of molding condition data, resin physical property data, etc. as input data, calculate at least the temperature change of the molding material during the molding process, and based on this calculation result Of the heat history calculating means for calculating the temperature of each time, the approximate expression calculated by the resin physical property approximate expression calculating means and the heat calculated by the heat history calculating means A material physical property prediction apparatus comprising: a physical property calculating unit that calculates a resin physical property of a molded product by using each data of history as input data.
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