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公開番号2025084119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2024202487
出願日2024-11-20
発明の名称樹脂成形品の反り解析方法、反り解析装置、反り解析プログラム、及び記録媒体
出願人マツダ株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類B29C 45/76 20060101AFI20250526BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】樹脂成形品の反り解析方法、反り解析装置、反り解析プログラム、及び記録媒体において、成形過程における樹脂の結晶化挙動を十分に考慮して予測精度を向上させる。
【解決手段】樹脂成形品の反り解析方法は、樹脂の凝固収縮過程における温度及び圧力の経時変化に基づいて、前記樹脂の結晶化度の経時変化を算出する結晶化度算出工程と、前記温度の経時変化、前記圧力の経時変化及び前記結晶化度の経時変化に基づいて、前記樹脂の比容積の経時変化を算出する比容積算出工程と、を備え、前記結晶化度算出工程で、高速示差走査熱量測定により得られた成形加工温度域内における前記樹脂の結晶化挙動を考慮して、前記結晶化度の経時変化を算出し、前記比容積算出工程で、所定の式に基づいて、前記比容積の経時変化を算出する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
コンピュータシミュレーションにより樹脂成形品の反り解析を行う方法であって、
樹脂の凝固収縮過程における少なくとも温度の経時変化に基づいて、前記樹脂の結晶化度の経時変化を算出する結晶化度算出工程と、
前記温度の経時変化、前記樹脂の凝固収縮過程における圧力の経時変化及び前記結晶化度の経時変化に基づいて、前記樹脂の比容積の経時変化を算出する比容積算出工程と、を備え、
前記結晶化度算出工程で、予め高速示差走査熱量測定により得られた成形加工温度域内における前記樹脂の結晶化挙動を考慮して、前記結晶化度の経時変化を算出し、
前記比容積算出工程で、下記式（１）に基づいて、前記比容積の経時変化を算出する
JPEG
2025084119000020.jpg
30
170
（但し、式（１）中、Ｔは温度、ｐは圧力、ｔは時間、ｖは比容積、ｖ
ｃ
は結晶部分の比容積、ｖ
ｍ
は非晶部分の比容積、Ｘｃは結晶化度、ｍ
１
～ｍ
３
、ｃ
１
～ｃ
３
は係数である。）
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析方法。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記結晶化度は、相対結晶化度であり、
前記相対結晶化度の経時変化φ（ｔ）は、下記式（２）で表されるＮａｋａｍｕｒａモデルを用いて算出され、
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2025084119000021.jpg
22
170
（但し、式（２）中、φ（ｔ）は相対結晶化度の経時変化、Ｋ（Ｔ）は結晶成長の速度定数に関する値、ｎはＡｖｒａｍｉ指数である。）
前記Ｋ（Ｔ）及び前記ｎは、前記高速示差走査熱量測定により得られた前記結晶化挙動を考慮して決定される
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記高速示差走査熱量測定により得られた前記結晶化挙動は、前記成形加工温度域内の任意の温度における等温測定及び該任意の温度を含む温度範囲での非等温測定の少なくとも一方により得られたものである
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
前記成形加工温度域は、２５℃以上３００℃以下である
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２において、
前記結晶化度は、絶対結晶化度であり、
前記結晶化度算出工程は、
前記樹脂の相対結晶化度の経時変化を算出する相対結晶化度算出工程と、
前記相対結晶化度の経時変化に基づいて、前記樹脂の絶対結晶化度の経時変化を算出する絶対結晶化度算出工程と、を備える
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記絶対結晶化度の経時変化Φ（ｔ）は、下記式（３）で表される
JPEG
2025084119000022.jpg
44
170
（但し、式（３）中、φは相対結晶化度、ｆ
ｃ
（Ｔ）は温度Ｔ（結晶化ピーク温度）で等温結晶化又は非等温結晶化した際の到達結晶化度、ｆ
１
～ｆ
６
は係数である。）
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析方法。
【請求項７】
コンピュータシミュレーションにより樹脂成形品の反り解析を行う装置であって、
樹脂の凝固収縮過程における少なくとも温度の経時変化に基づいて、前記樹脂の結晶化度の経時変化を算出する結晶化度算出部と、
前記温度の経時変化、前記樹脂の凝固収縮過程における圧力の経時変化及び前記結晶化度の経時変化に基づいて、前記樹脂の比容積の経時変化を算出する比容積算出部と、を備え、
前記結晶化度算出部は、予め高速示差走査熱量測定により得られた成形加工温度域内における前記樹脂の結晶化挙動を考慮して、前記結晶化度の経時変化を算出し、
前記比容積算出部は、下記式（１）に基づいて、前記比容積の経時変化を算出する
JPEG
2025084119000023.jpg
32
170
（但し、式（１）中、Ｔは温度、ｐは圧力、ｔは時間、ｖは比容積、ｖ
ｃ
は結晶部分の比容積、ｖ
ｍ
は非晶部分の比容積、Ｘｃは結晶化度、ｍ
１
～ｍ
３
、ｃ
１
～ｃ
３
は係数である。）
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析装置。
【請求項８】
コンピュータシミュレーションにより樹脂成形品の反り解析を行うためのプログラムであって、
コンピュータに、少なくとも、
樹脂の凝固収縮過程における少なくとも温度の経時変化に基づいて、前記樹脂の結晶化度の経時変化を算出する手順Ａと、
前記温度の経時変化、前記樹脂の凝固収縮過程における圧力の経時変化及び前記結晶化度の経時変化に基づいて、前記樹脂の比容積の経時変化を算出する手順Ｂと、を実行させるものであり、
前記手順Ａで、予め高速示差走査熱量測定により得られた成形加工温度域内における前記樹脂の結晶化挙動を考慮して、前記結晶化度の経時変化を算出し、
前記手順Ｂで、下記式（１）に基づいて、前記比容積の経時変化を算出する
JPEG
2025084119000024.jpg
32
170
（但し、式（１）中、Ｔは温度、ｐは圧力、ｔは時間、ｖは比容積、ｖ
ｃ
は結晶部分の比容積、ｖ
ｍ
は非晶部分の比容積、Ｘｃは結晶化度、ｍ
１
～ｍ
３
、ｃ
１
～ｃ
３
は係数である。）
ことを特徴とする樹脂成形品の反り解析プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載された樹脂成形品の反り解析プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、樹脂成形品の反り解析方法、反り解析装置、反り解析プログラム、及び記録媒体に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形品における製品設計等の精度向上、効率化及び低コスト化等を目的として、金型内の樹脂の挙動及び最終的に得られる製品の反り変形等をＣＡＥ（Computer－Aided－Engineering）を用いて解析することが行われている。
【０００３】
ここに、現状のＣＡＥ解析では、一般的に、樹脂流動解析等により得られた樹脂の温度情報及び圧力情報を入力情報、Ｔａｉｔ式を支配方程式として比容積を算出し、最終的に成形品の収縮量を算出している。
【０００４】
しかしながら、結晶性樹脂の場合、成形過程において樹脂の温度が低下してある温度に到達すると、結晶化が開始し、比容積の低下率が上昇する。この結晶化が開始する温度は、樹脂の冷却速度に依存して変化する。上述のＴａｉｔ式は、圧力Ｐと温度Ｔから１つの比容積Ｖが求まるモデルであるから、樹脂の結晶化挙動における冷却速度依存性を考慮することができない。すなわち、現状の一般的なＣＡＥ解析では、成形過程における樹脂の結晶化挙動に基づいた樹脂物性の変化を考慮できず、予測精度向上の観点から問題があった。
【０００５】
そこで、ＣＡＥ解析において、成形過程における樹脂の結晶化挙動を考慮する試みがなされている（例えば特許文献１～３参照）。
【０００６】
特許文献１には、成形過程の樹脂温度、圧力、結晶化度のデータと任意の結晶化度における樹脂のＰＶＴ特性を求める方法を用いて、成形時の結晶化挙動に従った樹脂のＰＶＴ曲線と樹脂の比容積を計算し、さらに収縮率を予測することを特徴とする結晶性樹脂成形品における成形収縮過程シミュレーション方法が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、結晶性材料の溶融体及び凝固体における熱的平衡状態又はこれに近い状態における圧力と温度に対応した前記結晶性材料の比容積特性（ＰＶＴ特性）を、高温から低温までの間の第１の温度変化速度に対応して測定する一方、前記結晶性材料の結晶化挙動を求め、該結晶化挙動に基づいて前記結晶性材料の結晶核の成長度合いを表す結晶化パラメータを求め、圧力と温度と第１の温度変化速度より速い高温から低温までの間の第２の温度変化速度とに対応した熱的非平衡状態における第１の結晶化度を前記結晶化パラメータを用いて解析的に求め、前記ＰＶＴ特性と第１の結晶化度を用いて、熱的非平衡状態におけるＰＶＴ特性を予測することを特徴とする熱的非平衡状態における結晶性材料の物性予測方法が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、結晶性樹脂成形品における結晶化過程シミュレーションにおいて少なくとも成形過程の樹脂温度、圧力、剪断応力のデータを入力するデータ入力部と成形時の核生成速度、核成長速度を求める核生成速度、核成長速度解析部と、Ａｖｒａｍｉの式を用いて相対結晶化度や球晶サイズ分布を予測する相対結晶化度算出部と、さらに到達結晶化度を用いて成形時の結晶化度Ｘの経時変化を予測する結晶化過程シミュレーション方法およびその装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開平９－２６２８８７号公報
特開平９－３１１１１４号公報
特開平１０－１３８３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１の実施例では、成形品の結晶化度に関し、Ａｖｒａｍｉの式に基づいた結晶化シミュレーションを用いることについては開示があるものの、その詳細については言及されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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