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公開番号2025154067
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024056863
出願日2024-03-29
発明の名称樹脂成形品の解析方法、解析装置、解析用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 20060101AFI20251002BHJP(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】樹脂成形品の解析方法、解析装置、解析用プログラム及び記録媒体において、結晶性樹脂を含む樹脂材料を対象とする場合にも体積収縮率を精度よく3軸方向に分配して、解析精度を向上させる。
【解決手段】コンピュータシミュレーションにより樹脂成形品の解析を行う方法で、結晶性樹脂を含む樹脂材料の固化領域における体積収縮率を、下記式に基づき、板厚、流動及び直角方向の3軸方向の線収縮率に分配する。但し、ε_ND:板厚方向の線収縮率、ε_MD:面内における流動方向の線収縮率、ε_TD:面内における直角方向の線収縮率、ε_V:体積収縮率、ΔT:温度差、α_ND:板厚方向の線膨張係数、α_MD:面内における流動方向の線膨張係数、α_TD:面内における直角方向の線膨張係数である。ε_ND=α_ND×ΔT(1)、ε_MD=(ε_V-ε_ND)×α_MD/(α_MD+α_TD)(2)、ε_TD=(ε_V-ε_ND)×α_TD/(α_MD+α_TD)(3)
【選択図】図1
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解析を行う方法であって、
結晶性樹脂を含む樹脂材料の固化領域における体積収縮率を、下記式（１）～（３）に基づき、板厚方向、面内における流動方向及び面内における直角方向からなる３軸方向の線収縮率に分配する
ε
ＮＤ
＝α
ＮＤ
×ΔＴ・・・（１）
ε
ＭＤ
＝（ε
Ｖ
－ε
ＮＤ
）×α
ＭＤ
／（α
ＭＤ
＋α
ＴＤ
）・・・（２）
ε
ＴＤ
＝（ε
Ｖ
－ε
ＮＤ
）×α
ＴＤ
／（α
ＭＤ
＋α
ＴＤ
）・・・（３）
（但し、上記式（１）～（３）中、ε
ＮＤ
：板厚方向の線収縮率、ε
ＭＤ
：面内における流動方向の線収縮率、ε
ＴＤ
：面内における直角方向の線収縮率、ε
Ｖ
：体積収縮率、ΔＴ：温度差、α
ＮＤ
：板厚方向の線膨張係数、α
ＭＤ
：面内における流動方向の線膨張係数、α
ＴＤ
：面内における直角方向の線膨張係数である）
ことを特徴とする樹脂成形品の解析方法。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記結晶性樹脂は、２５０℃、５０ＭＰａの溶融状態から２５℃、０ＭＰａの固化状態に変化したときの体積収縮率が１０％以上の樹脂である
ことを特徴とする樹脂成形品の解析方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記結晶性樹脂は、ポリプロピレン樹脂を含む
ことを特徴とする樹脂成形品の解析方法。
【請求項４】
コンピュータシミュレーションにより樹脂成形品の解析を行うための装置であって、
結晶性樹脂を含む樹脂材料の固化領域における体積収縮率を、下記式（１）～（３）に基づき、板厚方向、面内における流動方向及び面内における直角方向からなる３軸方向の線収縮率に分配する演算部を備える
ε
ＮＤ
＝α
ＮＤ
×ΔＴ・・・（１）
ε
ＭＤ
＝（ε
Ｖ
－ε
ＮＤ
）×α
ＭＤ
／（α
ＭＤ
＋α
ＴＤ
）・・・（２）
ε
ＴＤ
＝（ε
Ｖ
－ε
ＮＤ
）×α
ＴＤ
／（α
ＭＤ
＋α
ＴＤ
）・・・（３）
（但し、上記式（１）～（３）中、ε
ＮＤ
：板厚方向の線収縮率、ε
ＭＤ
：面内における流動方向の線収縮率、ε
ＴＤ
：面内における直角方向の線収縮率、ε
Ｖ
：体積収縮率、ΔＴ：温度差、α
ＮＤ
：板厚方向の線膨張係数、α
ＭＤ
：面内における流動方向の線膨張係数、α
ＴＤ
：面内における直角方向の線膨張係数である）
ことを特徴とする樹脂成形品の解析装置。
【請求項５】
コンピュータシミュレーションにより樹脂成形品の解析を行うためのプログラムであって、
コンピュータに、結晶性樹脂を含む樹脂材料の固化領域における体積収縮率を、下記式（１）～（３）に基づき、板厚方向、面内における流動方向及び面内における直角方向からなる３軸方向の線収縮率に分配する手順を実行させる
ε
ＮＤ
＝α
ＮＤ
×ΔＴ・・・（１）
ε
ＭＤ
＝（ε
Ｖ
－ε
ＮＤ
）×α
ＭＤ
／（α
ＭＤ
＋α
ＴＤ
）・・・（２）
ε
ＴＤ
＝（ε
Ｖ
－ε
ＮＤ
）×α
ＴＤ
／（α
ＭＤ
＋α
ＴＤ
）・・・（３）
（但し、上記式（１）～（３）中、ε
ＮＤ
：板厚方向の線収縮率、ε
ＭＤ
：面内における流動方向の線収縮率、ε
ＴＤ
：面内における直角方向の線収縮率、ε
Ｖ
：体積収縮率、ΔＴ：温度差、α
ＮＤ
：板厚方向の線膨張係数、α
ＭＤ
：面内における流動方向の線膨張係数、α
ＴＤ
：面内における直角方向の線膨張係数である）
ことを特徴とする樹脂成形品の解析用プログラム。
【請求項６】
請求項５に記載された樹脂成形品の解析用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、樹脂成形品の解析方法、解析装置、解析用プログラム及び記録媒体に関する。
続きを表示（約 1,300 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、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】
例えば射出成形における樹脂の流動解析及び構造解析を行う場合、予測精度向上のためには、樹脂材料の固化収縮を精度よく再現する必要がある。そのためには、圧力－比容積－温度（ＰＶＴ）特性から求まる等方性の体積収縮率を、板厚方向（ＮＤ）、面内における流動方向（ＭＤ）及び面内における直角方向（ＴＤ）の３軸方向の異方性を考慮して分配する必要がある。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、体積膨張率は３軸方向の線膨張係数の和で表されることが記載されている。このことは、体積収縮率を各方向の線膨張係数の比で分配することにより３軸方向の線収縮率が得られることを意味する。
【０００５】
また、特許文献１、２には、有限要素法により定式化された基礎式により金型内における溶融樹脂の充填、保圧、冷却の各過程の挙動を予測するとともに、前記各過程の予測中に求めた体積収縮率に基づき、板厚、面内方向の収縮率を予測する射出成形品の変形量予測方法が開示されている。これらの文献では、板厚方向の収縮率εＺ及び面内方向の収縮率εＰを、εＺ＝Ａ＋Ｂ・ｅＶ及びεＰ＝（ｅＶ－εＺ）／２（但し、ｅＶ：体積収縮率、Ａ，Ｂ：収縮係数）の各計算式で表すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平０７－１８６２２８号公報
特開平０８－２３０００８号公報
【非特許文献】
【０００７】
瀬戸雅宏他、成形加工、第１５巻、第２号、２００３年、ｐ１４８－１５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載された関係については、本願発明者らの検証では、少なくとも結晶性樹脂を含む樹脂材料を対象とする場合には実現象との整合性が乏しく、樹脂材料の固化収縮を精度よく再現できないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１、２に記載の上記各計算式については、特許文献１にはその導出方法の詳細について記載がない。一方で、特許文献２には、ポリカーボネート樹脂を用いて実際に射出成形を行い、金型寸法と実成形品の寸法とに基づいて前記計算式を導出したことが記載されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献２で使用されたポリカーボネート樹脂は非晶性樹脂であり、成形工程における収縮率が比較的小さい。例えば成形工程における収縮率が比較的大きい結晶性樹脂を含む樹脂材料を対象とする場合には、上記計算式は各方向の線収縮率を精度よく再現しておらず、予測精度が低下するという問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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