(57)【要約】【課題】射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、樹脂の流動特性パラメータの最適値を効率よく決定できる樹脂材料の設計方法及び樹脂材料の設計プログラム等を提供する。【解決手段】樹脂Ｂ〜Ｄの粘度特性データが樹脂Ａの粘度特性データとフィッティングするときの樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓをそれぞれ求めるステップと、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数ＳとＭＦＲとの相関関係を求めるステップと、樹脂Ｘが任意のＭＦＲを有する場合の射出成形解析を行うステップと、ＭＦＲに基づいて評価関数の値を求めるステップと、最適化手法に従って一部ステップを反復実行し、射出成形解析の結果から算出される制約関数が制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるＭＦＲを特定するステップとを有し、射出成形解析を行うステップでは、上述の相関関係から推定される樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係に基づいて射出成形解析を行う。【選択図】図２
2008290345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、射出成形に用いる成形用樹脂の流動特性パラメータの最適値を求める樹脂材料の設計方法であって、
前記成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、前記複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備ステップと、
前記複数の樹脂のうち前記基準となる樹脂を除く樹脂の前記データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが前記基準となる樹脂の前記データとフィッティングするときの前記複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備ステップと、
前記複数の樹脂の補正係数Ｓと前記複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備ステップと、
前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合について射出成形解析を行う解析ステップと、
前記流動特性パラメータに基づいて所定の評価関数の値を求める評価ステップと、
最適化手法に従って前記成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して前記解析ステップ及び前記評価ステップを反復実行することによって、前記射出成形解析の結果から算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ前記評価関数の値が最適となるような、前記流動特性パラメータを特定し、当該流動特性パラメータを前記成形用樹脂における最適値とする最適化ステップと、
を有し、
前記解析ステップでは、前記第３の準備ステップにて取得された前記相関関係に基づいて、前記成形用樹脂がそれぞれの流動特性パラメータを有する場合における当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定し、当該推定された粘度とせん断速度との関係に基づいて前記射出成形解析を行うことを特徴とする樹脂材料の設計方法。
【請求項２】
前記第２の準備ステップでは、前記基準となる樹脂の前記データに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（１）を導出し、前記基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（１）に基づく下記式（２）においてＴの値が最も小さくなるような前記補正係数Ｓを求めることを特徴とする請求項１に記載の樹脂材料の設計方法。
【数１】
2008290345.tif 000027
【数２】
2008290345.tif 000028
ηａ：前記基準となる樹脂の粘度
γａ：前記基準となる樹脂のせん断速度
ｍ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データの数
ηｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示された粘度
γｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度
【請求項３】
前記第２の準備ステップでは、前記基準となる樹脂の前記データに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（３）を準備し、前記基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（４）からＴを求め、前記基準となる樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（５）からＴａを求め、前記基準となる樹脂を除く樹脂のＴを総和した値とＴａとの和が最も小さくなるよう、前記基準となる樹脂を除く樹脂の前記補正係数Ｓと下記式（３）に含まれる定数とをそれぞれ求めることを特徴とする請求項１に記載の樹脂材料の設計方法。
【数３】
2008290345.tif 000029
【数４】
2008290345.tif 000030
【数５】
2008290345.tif 000031
ηａ：前記基準となる樹脂の粘度
γａ：前記基準となる樹脂のせん断速度
ｍ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データの数
ηｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示された粘度
γｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度
ｎ：前記基準となる樹脂における前記データの数
ηａｉ：前記基準となる樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示された粘度
γａｉ：前記基準となる樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度
【請求項４】
前記第３の準備ステップでは、前記相関関係を求めると共に、前記相関関係と前記複数の樹脂のうち所定の樹脂における前記流動特性パラメータとに基づいて、前記所定の樹脂の補正係数Ｓｃを求め、更に前記所定の樹脂の前記データに基づき前記所定の樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（６）を導出し、
前記解析ステップは、
前記第３の準備ステップにて取得された前記相関関係に基づいて、前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数Ｓｄを求めるステップと、
前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数Ｓｄと、前記第３の準備ステップにて得られた前記所定の樹脂の補正係数Ｓｃと、下記式（６）と、から導出される下記式（７）に基づいて、前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂材料の設計方法。
【数６】
2008290345.tif 000032
【数７】
2008290345.tif 000033
ηｃ：前記所定の樹脂の粘度
γｃ：前記所定の樹脂のせん断速度
ηｄ：前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度
γｄ：前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂のせん断速度
Ｓｄ：前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数
Ｓｃ：前記所定の樹脂の補正係数
【請求項５】
上記式（６）は、Crossモデル又はCarreau−Yasudaモデルに基づくことを特徴とする請求項４に記載の樹脂材料の設計方法。
【請求項６】
前記第３の準備ステップでは、前記相関関係を示す下記式（８）を導出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の樹脂材料の設計方法。
【数８】
2008290345.tif 000034
ｐ：前記複数の樹脂の流動特性パラメータ
α，β：定数
【請求項７】
前記解析ステップでは、前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合について前記射出成形解析を行うと共に、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが所定のばらつきを有する場合を考慮して、前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして前記射出成形解析を行い、
前記評価ステップでは、前記成形用樹脂が有する任意の流動特性パラメータと前記成形用樹脂の流動特性パラメータが有する前記所定のばらつきとに基づいて、前記評価関数の値を求め、
前記最適化ステップでは、最適化手法に従って前記成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して前記解析ステップ及び前記評価ステップを反復実行することによって、前記成形用油脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の前記射出成形解析の結果と、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記所定のばらつきを有する場合を考慮して前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして行った前記射出成形解析の結果とから算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ前記評価関数の値が最適となるような、前記成形用樹脂の任意の流動特性パラメータを特定し、特定された前記成形用樹脂の任意の流動特性パラメータを前記成形用樹脂における最適値とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の樹脂材料の設計方法。
【請求項８】
前記最適化ステップでは、多目的遺伝的アルゴリズムを用いた最適化手法に従って前記成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して前記解析ステップ及び前記評価ステップを反復実行し、最適な前記評価関数の値の集合であるパレート最適解を取得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の樹脂材料の設計方法。
【請求項９】
流動特性パラメータは、メルトフローレート、メルトインデックス、及びメルトフローインデックスのいずれであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の樹脂材料の設計方法。
【請求項１０】
射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、情報処理装置に、樹脂の流動特性パラメータの最適値を求める処理をさせる樹脂材料の設計プログラムであって、
前記情報処理装置に、
前記成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、前記複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備処理と、
前記複数の樹脂のうち前記基準となる樹脂を除く樹脂の前記データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが前記基準となる樹脂の前記データとフィッティングするときの前記複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備処理と、
前記複数の樹脂の補正係数Ｓと前記複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備処理と、
前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合について射出成形解析を行う解析処理と、
前記流動特性パラメータに基づいて所定の評価関数の値を求める評価処理と、
最適化手法に従って前記成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して前記解析処理及び前記評価処理を反復実行することによって、前記射出成形解析の結果から算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ前記評価関数の値が最適となるような、前記流動特性パラメータを特定し、当該流動特性パラメータを前記成形用樹脂における最適値とする最適化処理と、
を実行させ、
前記解析処理では、前記第３の準備処理にて取得された前記相関関係に基づいて、前記成形用樹脂がそれぞれの流動特性パラメータを有する場合における当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定し、当該推定された粘度とせん断速度との関係に基づいて前記射出成形解析を行うことを特徴とする樹脂材料の設計プログラム。
【請求項１１】
請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の樹脂材料の設計方法により特定された流動特性パラメータを有することを特徴とする樹脂。
【請求項１２】
請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の樹脂材料の設計方法により特定された流動特性パラメータを有する樹脂を用いて射出成形されたことを特徴とする樹脂製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材料の設計方法、樹脂材料の設計プログラム、樹脂、及び樹脂製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を射出成形するのに最適な成形条件を決定する方法として、例えば特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術では、流動解析を実行することにより、キャビティへの樹脂材料の流入量を時系列的に設定する製造パラメータ等の最適値を求めている。またこの技術では、最適値を効率よく求める目的で、流動解析を最適化手法と組み合わせて実行している。
【特許文献１】特開２００４−３１４６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の技術は成形条件にかかる最適値を求めるものであるが、金型に充填する樹脂の流動特性パラメータ（例えばＭＦＲなど）についても最適値を求めておくことが望ましい。樹脂の流動特性パラメータが変わると、この樹脂を射出成形してなる樹脂製品の強度も変わるからである。しかしながらこれまで、成形条件にかかる最適値を効率よく決定する技術は存在していたものの、樹脂の流動特性パラメータについて最適値を効率よく決定する技術は存在しなかった。
【０００４】
そこで本発明は、射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、樹脂の流動特性パラメータの最適値を効率よく決定できる樹脂材料の設計方法及び樹脂材料の設計プログラムと、この設計方法を用いた樹脂及び樹脂製品とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る樹脂材料の設計方法は、射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、射出成形に用いる成形用樹脂の流動特性パラメータの最適値を求める樹脂材料の設計方法であって、成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備ステップと、複数の樹脂のうち基準となる樹脂を除く樹脂のデータを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが基準となる樹脂のデータとフィッティングするときの複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備ステップと、複数の樹脂の補正係数Ｓと複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備ステップと、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合について射出成形解析を行う解析ステップと、流動特性パラメータに基づいて所定の評価関数の値を求める評価ステップと、最適化手法に従って成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して解析ステップ及び評価ステップを反復実行することによって、射出成形解析の結果から算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるような、流動特性パラメータを特定し、当該流動特性パラメータを成形用樹脂における最適値とする最適化ステップと、を有し、解析ステップでは、第３の準備ステップにて取得された相関関係に基づいて、成形用樹脂がそれぞれの流動特性パラメータを有する場合における当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定し、当該推定された粘度とせん断速度との関係に基づいて射出成形解析を行うことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る樹脂材料の設計方法では、最適化手法に従って、樹脂の流動特性パラメータの変更、射出成形解析、及び評価関数の計算を反復実行する。最適化手法を用いるので、制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるような、流動特性パラメータを効率よく求めることができる。射出成形解析は、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係に基づいて行われる。本発明ではこの関係を、データから直接求めるのではなく、第１〜第３の準備ステップで得られた情報を基に推定する。つまり本発明の解析ステップでは、「成形用樹脂の流動特性パラメータを変更するたびに、予め求めておいた補正係数Ｓと流動特性パラメータとの相関関係から、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を予測する」のであって、「成形用樹脂の流動特性パラメータを変更するたびに、成形用樹脂の粘度−せん断速度のデータを実測定により取得し、この測定データから成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を求める」のではない。測定ではなく推定をすることにより、成形用樹脂の流動特性パラメータを種々の値に変更した場合でも柔軟に対応でき、且つ迅速に成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を求めることが可能となる。よって、極めて効率よく流動特性パラメータの最適値を求めることができる。
【０００７】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、第２の準備ステップでは、基準となる樹脂のデータに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（１）を導出し、基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（１）に基づく下記式（２）においてＴの値が最も小さくなるような補正係数Ｓを求めることが好ましい。
【数１】
2008290345.tif 000003
【数２】
2008290345.tif 000004
なお、式中、ηａは基準となる樹脂の粘度、γａは基準となる樹脂のせん断速度、ｍは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータの数、ηｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示された粘度、γｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度を示す。この場合には、より適切な補正係数Ｓを得ることができる。
【０００８】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、第２の準備ステップでは、基準となる樹脂のデータに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（３）を準備し、基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（４）からＴを求め、基準となる樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（５）からＴａを求め、基準となる樹脂を除く樹脂のＴを総和した値とＴａとの和が最も小さくなるよう、基準となる樹脂を除く樹脂の補正係数Ｓと下記式（３）に含まれる定数とをそれぞれ求めるとしてもよい。
【数３】
2008290345.tif 000005
【数４】
2008290345.tif 000006
【数５】
2008290345.tif 000007
なお、式中、ηａは基準となる樹脂の粘度、γａは基準となる樹脂のせん断速度、ｍは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータの数、ηｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示された粘度、γｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度、ｎは前記基準となる樹脂における前記データの数、ηａｉは基準となる樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示された粘度、γａｉは基準となる樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度を示す。この場合には、補正係数Ｓと上記式（３）に含まれる定数とを同時に求めることが可能となるため、適切な補正係数Ｓ及び上記式（３）の定数をより効率よく取得することができる。
【０００９】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、第３の準備ステップでは、相関関係を求めると共に、相関関係と複数の樹脂のうち所定の樹脂における流動特性パラメータとに基づいて、所定の樹脂の補正係数Ｓｃを求め、更に所定の樹脂のデータに基づき所定の樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（６）を導出し、解析ステップは、第３の準備ステップにて取得された相関関係に基づいて、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数Ｓｄを求めるステップと、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数Ｓｄと、第３の準備ステップにて得られた所定の樹脂の補正係数Ｓｃと、下記式（６）と、から導出される下記式（７）に基づいて、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定するステップと、を含むことが好ましい。
【数６】
2008290345.tif 000008
【数７】
2008290345.tif 000009
なお、式中、ηｃは所定の樹脂の粘度、γｃは所定の樹脂のせん断速度、ηｄは成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度、γｄは成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂のせん断速度、Ｓｄは成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数、Ｓｃは所定の樹脂の補正係数を示す。この場合には、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、上記式（６）は、Crossモデル又はCarreau−Yasudaモデルに基づくことが好ましい。この場合には、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係をより適切に示す近似式を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、第３の準備ステップでは、相関関係を示す下記式（８）を導出するとしてもよい。
【数８】
2008290345.tif 000010
なお、式中、ｐは複数の樹脂の流動特性パラメータ、α，βは定数を示す。この場合には、複数の樹脂における補正係数Ｓと流動特性パラメータとの相関関係をより適切に求めることができる。
【００１２】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、解析ステップでは、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合について射出成形解析を行うと共に、成形用樹脂の流動特性パラメータが所定のばらつきを有する場合を考慮して、成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして射出成形解析を行い、評価ステップでは、成形用樹脂が有する任意の流動特性パラメータと成形用樹脂の流動特性パラメータが有する所定のばらつきとに基づいて、評価関数の値を求め、最適化ステップでは、最適化手法に従って成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して解析ステップ及び評価ステップを反復実行することによって、成形用油脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の射出成形解析の結果と、成形用樹脂の流動特性パラメータが所定のばらつきを有する場合を考慮して成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして行った射出成形解析の結果とから算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるような、成形用樹脂の任意の流動特性パラメータを特定し、特定された成形用樹脂の任意の流動特性パラメータを成形用樹脂における最適値とすることが好ましい。この場合には、ばらつきを考慮した上で最適な流動特性パラメータの値を取得することができる。
【００１３】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、最適化ステップでは、多目的遺伝的アルゴリズムを用いた最適化手法に従って成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して解析ステップ及び評価ステップを反復実行し、最適な評価関数の値の集合であるパレート最適解を取得することが好ましい。この場合には、成形用樹脂の流動特性パラメータの最適値を複数得ることができる。
【００１４】
また、本発明の樹脂材料の設計方法では、流動特性パラメータは、メルトフローレート、メルトインデックス、及びメルトフローインデックスのいずれであることが好ましい。この場合には、成形用樹脂の流動特性パラメータの最適値を確実に求めることができる。
【００１５】
ところで、本発明は、上記のように樹脂材料の設計方法の発明として記述できる他に、以下のように樹脂材料の設計プログラムの発明としても記述することができる。これらはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００１６】
すなわち、本発明に係る樹脂材料の設計プログラムは、射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、情報処理装置に、樹脂の流動特性パラメータの最適値を求める処理をさせる樹脂材料の設計プログラムであって、情報処理装置に、成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備処理と、複数の樹脂のうち基準となる樹脂を除く樹脂のデータを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが基準となる樹脂のデータとフィッティングするときの複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備処理と、複数の樹脂の補正係数Ｓと複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備処理と、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合について射出成形解析を行う解析処理と、流動特性パラメータに基づいて所定の評価関数の値を求める評価処理と、最適化手法に従って成形用樹脂の流動特性パラメータを変更して解析処理及び評価処理を反復実行することによって、射出成形解析の結果から算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるような、流動特性パラメータを特定し、当該流動特性パラメータを成形用樹脂における最適値とする最適化処理と、を実行させ、解析処理では、第３の準備処理にて取得された相関関係に基づいて、成形用樹脂がそれぞれの流動特性パラメータを有する場合における当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定し、当該推定された粘度とせん断速度との関係に基づいて射出成形解析を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る樹脂は、上述した樹脂材料の設計方法により特定された流動特性パラメータを有することを特徴とする。本発明によれば、射出成形に最適な流動特性パラメータを有する樹脂を得ることが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る樹脂製品は、上述した樹脂材料の設計方法により特定された流動特性パラメータを有する樹脂を用いて射出成形されたことを特徴とする。本発明によれば、射出成形に最適な流動特性パラメータを有する樹脂を用いているため、強度に優れた樹脂製品を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、樹脂の流動特性パラメータの最適値を効率よく決定できる樹脂材料の設計方法及び樹脂材料の設計プログラムと、この設計方法を用いた樹脂及び樹脂製品とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面とともに本発明に係る樹脂材料の設計方法および樹脂材料の設計プログラムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
本実施形態に係る樹脂材料の設計方法は、射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、樹脂の流動特性パラメータの最適値を求めるものであって、ワークステーションやＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置により実行される。情報処理装置３０としては、例えば、図１に示すようなハードウェア構成のものが用いられる。図１に示すように、情報処理装置３０は、中央処理装置（CentralProcessing Unit：ＣＰＵ）３１と、プログラムやデータを格納するためのハードディスク装置３２と、主メモリ３３と、キーボードやマウス等の入力装置３４と、ＣＲＴ（CathodeRay Tube）等の表示装置３５と、磁気テープやＲＯＭ等の記録媒体３７を読み取る読取装置３６とを含んで構成されている。ハードディスク装置３２、主メモリ３３、入力装置３４、表示装置３５、及び読取装置３６は、何れも中央処理装置３１に接続されている。この情報処理装置３０では、プログラムを格納した記録媒体３７が読取装置３６に装着され、記録媒体３７からプログラムが読み出されてハードディスク装置３２に格納される。続いて、ハードディスク装置３２に格納されたプログラムが、中央処理装置３１により主メモリ３３上に展開して実行されて、本実施形態に係る樹脂材料の設計方法が実行される。なお、本実施形態に係る樹脂材料の設計方法は、上記のようにプログラムによるものでなく装置のみで実行されるものであってもよい。また、以下に述べる一連の処理全てが情報処理装置にて実行されるとしてもよいし、一連の処理のうちの一部が情報処理装置にて実行されるとしてもよい。
【００２２】
以下、図２のフローチャートを用いて、本実施形態に係る樹脂材料の設計方法を説明する。この設計方法は大きく分けて、射出成形解析のための準備を行うステップＳ０１と、樹脂Ｘ（成形用樹脂）を用いて射出成形解析を実施し、樹脂ＸのＭＦＲの最適値を特定するステップＳ０２と、を有している。
【００２３】
最初に、図３のフローチャートを用いつつ、射出成形解析のための準備を行うステップについて詳細に説明する。ここではまず、ステップＳ１０に示すように、複数の樹脂の粘度特性データを用意する（第１の準備ステップ、第１の準備処理）。
【００２４】
例えば本実施形態では、樹脂Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの粘度特性データを用意する。粘度特性データとは、粘度とせん断速度との関係を示すデータであり、より具体的にはせん断速度と粘度との組み合わせ（γ，η）からなるデータである。樹脂Ａの粘度特性データ、樹脂Ｂの粘度特性データ、樹脂Ｃの粘度特性データ、及び樹脂Ｄの粘度特性データは、それぞれ複数用意される。図４は、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを示すグラフである。図４に示すように、本実施形態では、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データは８〜１０個ずつ用意される。なお、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データはハードディスク装置３２あるいは記録媒体３７に予め格納されたものであってもよいし、本ステップにおいてユーザにより入力されたものであってもよい。
【００２５】
樹脂Ａ〜Ｄは、射出成形に用いる樹脂Ｘと同一種類の樹脂である。同一種類とは、分子量の分布形状が同一であることを指し、より具体的には同一の触媒を用い且つ同一の製造プロセスで製造されていることを指す。樹脂Ａ〜Ｄ及び樹脂Ｘは、例えば、ホモポリプロピレン（ホモＰＰ）、エチレン−プロピレンランダムコポリマー（ランダムＰＰ）、エチレン−プロピレンブロックコポリマー（ブロックＰＰ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）からなる群から選択される。例えば本実施形態では、樹脂Ａ〜Ｄ及び樹脂Ｘとしてポリプロピレン樹脂を用いる。
【００２６】
樹脂Ａ〜Ｄは、流動特性パラメータが互いに異なっている。本実施形態における流動特性パラメータとは、メルトフローレート（以下、ＭＦＲと呼ぶ）である。樹脂Ａ〜Ｄは、分子量の分布形状は同一であるもののＭＦＲが互いに異なっているために、分子量のピーク位置が互いにシフトした関係となっている。例えば本実施形態では、樹脂ＡのＭＦＲを２．６とし、樹脂ＢのＭＦＲを８．３とし、樹脂ＣのＭＦＲを１４．０とし、樹脂ＤのＭＦＲを６５．０とする。
【００２７】
樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを用意したら、ステップＳ１１に示すように、樹脂Ａ〜Ｄの中から基準となる樹脂を１つ定める（第１の準備ステップ、第１の準備処理）。本実施形態では、樹脂Ａを基準となる樹脂とする。なお、基準となる樹脂は、樹脂Ｂ〜Ｄのいずれかであってもよい。
【００２８】
基準となる樹脂を定めた後、ステップＳ１２に示すように、樹脂Ｂ〜Ｄにおける粘度特性データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正した粘度特性データが樹脂Ａにおける粘度特性データとフィッティングするときの樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓを求める（第２の準備ステップ、第２の準備処理）。
【００２９】
より具体的には、補正係数Ｓを用いて、樹脂Ｂ〜Ｄの各粘度特性データの粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することで、樹脂Ｂ〜Ｄの各粘度特性データを補正する。つまり、図５に示すように、補正後の樹脂Ｂ〜Ｄの粘度特性データをグラフ上にプロットすると、かかる粘度特性データと樹脂Ａの粘度特性データとが略同一線上に位置するよう、樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓを決定する。
【００３０】
樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓを導出する方法は種々考えられるが、その一つとして以下の方法を適用することができる。
【００３１】
すなわち、樹脂Ａの粘度特性データから、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式として、Carreau−Yasudaモデルを用いて下記式（９）を導出する。
【数９】
2008290345.tif 000011
式中、ηＡは樹脂Ａの粘度、γＡは樹脂Ａのせん断速度を示し、η０，λ，ｙ，Ｎはそれぞれ定数である。例えば本実施形態では、図４に示す樹脂Ａの粘度特性データから、η０（単位Ｐａｓ）は２５０００、λ（単位ｓ）は０．５５、Ｎ（単位なし）は０．５、ｙ（単位なし）は０．２５となった。
【００３２】
そして、上記式（９）を導出したのち、上記式（９）から下記式（１０）を得る。
【数１０】
2008290345.tif 000012
式中、ｍは樹脂Ｂにおける粘度特性データの数（本実施形態ではｍ＝１０）を示し、ηＢｉは樹脂Ｂの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示された粘度を示し、γｂｉは樹脂Ｂの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示されたせん断速度を示す。
【００３３】
上記式（１０）に樹脂Ｂの粘度特性データを代入して、Ｔの値が最も小さくなるときの補正係数Ｓを求める。これを樹脂Ｂの補正係数Ｓとする。樹脂Ｂと同様にして、樹脂Ｃ，Ｄについても補正係数Ｓをそれぞれ求める。補正を行わない樹脂Ａについては、補正係数Ｓを１とする。
【００３４】
なお、上述した補正係数Ｓの決定方法では、上記式（９）の定数η０，λ，ｙ，Ｎを図４に示す樹脂Ａの粘度特性データから取得するとしたが、以下の方法で定数η０，λ，ｙ，Ｎを樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓと同時に取得するとしてもよい。すなわち、上記式（１０）に樹脂Ｂの粘度特性データを代入したときのＴをＴＢ、上記式（１０）に樹脂Ｃの粘度特性データを代入したときのＴをＴＣ、上記式（１０）に樹脂Ｄの粘度特性データを代入したときのＴをＴＤとする。更に、上記式（９）から得られる下記式（１１）よりＴＡを求める。なおこのとき、上記式（９）の定数η０，λ，ｙ，Ｎの値は未定とする。
【数１１】
2008290345.tif 000013
式中、ｎは樹脂Ａにおける粘度特性データの数を示し、ηＡｉは樹脂Ａの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示された粘度を示し、γＡｉは樹脂Ａの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示されたせん断速度を示す。
【００３５】
続いて、ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤの総和値が最も小さくなるような、樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓおよび定数η０，λ，ｙ，Ｎを求める。この場合、樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓおよび定数η０，λ，ｙ，Ｎは全て変数として扱われる。変数が多いので各変数値の算出はやや複雑になるが、樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓおよび定数η０，λ，ｙ，Ｎをいちどきに求めることが可能となるため、適切な値をより効率よく取得することができる。
【００３６】
樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓを取得したら、ステップＳ１３に示すように、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとの相関関係を求める（第３の準備ステップ、第３の準備処理）。
【００３７】
より具体的には、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとに基づき、これらの相関関係を示す近似式として、下記式（１２）を導出する。
【数１２】
2008290345.tif 000014
式中、ｐはＭＦＲを示し、α，βは定数を示す。
【００３８】
定数α，βは、ｐに樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲを代入した時に、ステップＳ１２で決定された樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと１０（−αｌｏｇｐ＋β）との差が最も小さくなるよう、最小二乗近似によって導出される。例えば本実施形態では、α＝１．００８４となり、β＝０．４２１１となった。したがって本実施形態において、上記式（１２）は下記式（１３）で表すことができる。
【数１３】
2008290345.tif 000015
【００３９】
図６は、樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとステップＳ１２で得られた樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓとの組み合わせを点で示し、更に上記式（１３）から求められる補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとの関係を線で示したグラフである。
【００４０】
補正係数ＳとＭＦＲとの相関関係を求めたら、ステップＳ１４に示すように、樹脂Ａ（所定の樹脂）の粘度特性データから、Carreau−Yasudaモデルを用いて、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１４）を導出する（第３の準備ステップ、第３の準備処理）。
【数１４】
2008290345.tif 000016
上記式（１４）は上記式（９）と同一の式であるため、ステップＳ１２にて上記式（９）を導出した場合には、ここで上記式（１４）をあらためて導出する必要はなく、上記式（９）を用いることができる。
【００４１】
上記式（１４）を導出して、射出成形解析の準備を行うステップ（図１のステップＳ０１）は終了する。
【００４２】
射出成形解析の準備を行うステップが終了したら、ステップＳ０２に示すように、射出成形解析を行って樹脂ＸのＭＦＲの最適値を特定する。このステップでは、後述する一連の処理を最適化手法に従って反復実行することにより、射出成形に最適な樹脂ＸのＭＦＲを特定する。本実施形態では、最適化支援ソフトウエアと射出成形解析ソフトウエアとを組み合わせて実行することで最適なＭＦＲを得ることとし、例えば射出成形解析ソフトウエアにはMoldflow Plastics Insight version 6.1（Moldflow Corporation製、簡易解析にて実施）を用い、最適化支援ソフトウエアにはiSIGHTversion 10.0 (Engineous Software Inc.製)を用いる。
【００４３】
図７のフローチャートを参照しつつ、ステップＳ０２について詳細に説明する。まず、図７のステップＳ２０に示すように、射出成形過程における樹脂Ｘの流れを解析するための解析用形状モデルを作成する。
【００４４】
本実施形態の解析用形状モデルは、図８に示すような長方形（縦横比＝４／５）且つ平板状を呈した、内部にキャビティを有する部材５０である。かかる部材５０の一隅部分には、長方形の開口部が形成されており、これによってキャビティ内で樹脂が均等に流れにくい形状となっている。例えば、部材５０の外形は８００ｍｍ×１０００ｍｍとなっており、開口部の大きさは１００ｍｍ×４００ｍｍとなっている。また、部材５０のキャビティは図９に示すような厚み分布を有している。部材５０主面のほぼ中央と、開口部付近に位置する部材５０側面のほぼ中央とには樹脂の注入口が配置されており、各注入口には、テーパ付きスプルー５１及びホットランナー５２を介して、また場合によっては更にコールドランナーを介して、射出機（図示せず）から樹脂Ｘが供給される。なお、部材５０の形状は上記のものに限定されない。
【００４５】
解析用形状モデルを作成したら、ステップＳ２１に示すように、最適化手法に従って解析を行うための各種条件を設定する。より具体的には、設計変数、評価関数、成形条件、制約条件、初期条件、信頼性評価手法、及び最適化手法を設定する。本実施形態で設定した各種条件を表１に示す。
【表１】
2008290345.tif 000017
【００４６】
表１に示すように、本実施形態では、ＭＦＲを設計変数とし、３σのばらつきを考慮したＭＦＲを評価関数としている。
【００４７】
各種条件を設定したら、ステップＳ２２に示すように、設計変数すなわち樹脂ＸのＭＦＲが初期値である場合における、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定する（解析ステップ、解析処理）。
【００４８】
図１０は、ステップＳ２２の詳細なフロー図である。樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定するには、まず、ステップＳ３１に示すように、設計変数値およびサンプリング値を決定する。表１からわかるように、サンプリング点は（ＭＦＲ＋３σ）であるから、設計変数値を３０とした場合には、サンプリング値は３２．７となる。
【００４９】
次に、ステップＳ３２に示すように、ステップＳ１３で導出した、樹脂Ａ〜Ｄにおける補正係数ＳとＭＦＲとの相関関係を示す近似式（１２）と、ステップＳ３１で決定された設計変数値とから、第１の補正係数Ｓ１を特定する。例えば設計変数値が３０である場合には、下記式（１５）で示すような第１の補正係数Ｓ１が求められる。
【数１５】
2008290345.tif 000018
【００５０】
また、上記式（１２）とステップＳ３１で決定されたサンプリング値とから、第２の補正係数Ｓ２を特定する（ステップＳ３３）。
【００５１】
このようにして、設計変数すなわち樹脂ＸのＭＦＲが任意の値（この場合は３０）である時の補正係数Ｓ１と、樹脂ＸのＭＦＲがサンプリング値（この場合は３２．７）である時の補正係数Ｓ２とが取得される。
【００５２】
続いて、ステップＳ３４に示すように、ステップＳ３２で得た第１の補正係数Ｓ１と、ステップＳ１２で得た樹脂Ａの補正係数Ｓ(ここではＳＡとする)と、と、ステップＳ１４で導出した樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１４）とから、下記式（１６）を導出する。
【数１６】
2008290345.tif 000019
式中、ηＸは樹脂Ｘの粘度、γＸは樹脂Ｘのせん断速度、ＳＡは樹脂Ａの補正係数を示す。
【００５３】
ステップＳ１２で説明したように、本実施形態においてＳＡは１、η０は２５０００、λは０．５５、Ｎは０．５、ｙは０．２５である。また、ステップＳ３２で説明したように、設計変数値が３０のときの第１の補正係数Ｓ１は０．０８５である。このことから、本実施形態において上記式（１６）は下記式（１７）で表すことができる。
【数１７】
2008290345.tif 000020
【００５４】
また、ステップＳ３５に示すように、ステップＳ３３で得た第２の補正係数Ｓ２と、ステップＳ１２で得た樹脂Ａの補正係数Ｓ(ここではＳＡとする)と、ステップＳ１４で導出した樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１４）とから、下記式（１８）を導出する。
【数１８】
2008290345.tif 000021
【００５５】
ステップＳ３１〜Ｓ３５によって、設計変数すなわち樹脂ＸのＭＦＲが任意の値（この場合は３０）である時の樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す式と、樹脂ＸのＭＦＲがサンプリング値（この場合は３２．７）である時の樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す式とが取得される。
【００５６】
上記式（１６），（１８）を取得したら、図７のステップＳ２３に示すように、部材５０を用いて射出成形解析を行う。このとき、設計変数すなわち樹脂ＸのＭＦＲが任意の値（この場合は３０）である場合について射出成形解析を行うと共に、樹脂ＸのＭＦＲがサンプリング値（この場合は３２．７）である場合についても射出成形解析を行う（解析ステップ、解析処理）。より具体的には、上記式（１６）を用いて射出成形解析を行い、設計変数すなわち樹脂ＸのＭＦＲが任意の値（この場合は３０）である時の型締力を求める。また、上記式（１８）を用いて射出成形解析を行い、樹脂ＸのＭＦＲがサンプリング値（この場合は３２．７）である時の型締力を求める。そして、これらの型締力から、Ｔａｙｌｏｒ一次近似によりＭＣＦ及びＳＣＦを算出する。なお、ＭＣＦは樹脂充填率９８％時型締力の平均値であり、ＳＣＦは樹脂充填率９８％時型締力の標準偏差である。
【００５７】
続いてステップＳ２４に示すように、評価関数の値を求める（評価ステップ、評価処理）。樹脂ＸのＭＦＲを下記式（１９）に代入し、評価関数ＥＦの値を算出する。設計変数すなわち樹脂ＸのＭＦＲが３０の場合、評価関数の値は３２．７となる。
【数１９】
2008290345.tif 000022
【００５８】
以降、ステップＳ２５に示すように、最適化手法に従って、設計変数を変更しステップＳ２２〜Ｓ２４の一連の工程を反復実行する（最適化ステップ、最適化処理）。例えば本実施形態では、Sequential Quadric Programming -NLPQLを用いた最適化手法に従って、設計変数を変更しステップＳ２２〜Ｓ２４を、制約条件を満たし且つ最適な評価関数値が得られるまで、もしくは、４００回まで反復実行する。なお設計変数は、表１に示すように例えば５以上７０以下の範囲で変更される。
【００５９】
制約条件は、下記式（２０）によって算出される制約関数ＳＬを用いた下記式（２１）で表される。制約関数は、ＳＬ(シグマレベル)を求めるものである。式中、Φ（単位ｚ）は標準正規累積分布関数を示す。ＬＣＦは樹脂充填率９８％時型締力の上限値であって、本実施形態では２０００［ｔｏｎ］となっている。ＭＣＦ及びＳＣＦの値は、ステップＳ２３で算出された値を用いる。本実施形態では、反復実行中に得られた評価関数のうち、対応する制約関数の値が３以上となり且つ評価関数の値が最小のものを選択する。
【数２０】
2008290345.tif 000023
【数２１】
2008290345.tif 000024
【００６０】
ステップＳ２５で評価関数の最適値を取得した後、ステップＳ２６に示すように、この値を求める際に用いた設計変数の値を特定する（最適化ステップ、最適化処理）。ここで特定された値が、樹脂ＸのＭＦＲの最適値となる。樹脂ＸのＭＦＲの最適値を取得したら、最適化結果を表示装置３５に表示する。これにより、最適化支援ソフトウエア及び射出成形解析ソフトウエアの実行が終了する。表２は最適化結果を示すものである。
【表２】
2008290345.tif 000025
【００６１】
例えば本実施形態では、表２に示すように、樹脂ＸのＭＦＲの最適値のほか、樹脂ＸのＭＦＲが最適値である時のＭＣＦ及びＳＣＦを応答値として表示する。
【００６２】
以上述べたように、本実施形態に係る樹脂材料の設計方法では、最適化手法に従って、樹脂ＸのＭＦＲの値の変更、射出成形解析、及び評価関数の値の算出を反復実行する。最適化手法を用いるので、制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるようなＭＦＲを効率よく求めることができる。射出成形解析は、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係に基づいて行われる。本実施形態ではこの関係を、データから直接求めるのではなく、上記式（１２），（１４）を基に推定する。つまり本実施形態では、「最適化手法に従って樹脂ＸのＭＦＲを変更するたびに、上記式（１２），（１４）を基に、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す上記式（１６）を導出する」のであり、「最適化手法に従って樹脂ＸのＭＦＲを変更するたびに、このＭＦＲを有する樹脂Ｘの粘度−せん断速度のデータを実測定により取得し、測定データから樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を求める」のではない。よって、樹脂ＸのＭＦＲを種々の値に変更した場合には、柔軟に対応でき、且つ迅速に樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を求めることが可能となる。その結果、評価関数の最適値を極めて効率よく求めることができる。また、上述の方法で求められたＭＦＲを有する樹脂Ｘからは、強度に優れた樹脂製品を得ることができる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００６４】
例えば本実施形態では、設計変数すなわち樹脂ＸのＭＦＲが任意の値である場合について射出成形解析を行うと共に、樹脂ＸのＭＦＲが３σのばらつきを有する場合を考慮し、サンプリングして射出成形解析を行うとした。これを、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値である場合についてのみ射出成形解析を行うとしてもよい。この場合には、第２の補正値Ｓ２の取得(ステップＳ３３)、上記式（１８）の導出（ステップＳ３５）、及びＳＬの算出は実施されない。また、表１に示す制約条件も適宜変更される。
【００６５】
また、評価関数の種類及び数は上述したものに限られない。例えば、評価関数が上述したもののほかに複数存在する場合には、最適化手法として、多目的遺伝的アルゴリズムを適用することが好ましい。この場合には評価関数の値としてパレート最適解を取得することになり、その結果、樹脂ＸのＭＦＲの最適値を複数得ることが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態のステップＳ１４では、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１４）を導出するとしたが、樹脂Ｂ〜Ｄのいずれかについて近似式を導出するとしてもよい。例えば樹脂Ｂについて粘度とせん断速度との関係を示す近似式を導出した場合には、上記式（１６）では樹脂Ａの補正係数ＳＡに代わり樹脂Ｂの補正係数ＳＢが用いられることになる。
【００６７】
また、本実施形態のステップＳ０６において、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式をCarreau−Yasudaモデルを用いて導出するとしたが、Crossモデルを用いて導出するとしてもよい。この場合には、上記式（９），（１４）に代わって下記式（２２）を導出することとなる。
【数２２】
2008290345.tif 000026
式中、ηＡは樹脂Ａの粘度、γＡは樹脂Ａのせん断速度を示し、η０，Ｋ，Ｎはそれぞれ定数である。
【００６８】
また、本実施形態では、流動特性パラメータとしてＭＦＲを用いるとしたが、流動特性パラメータとしてメルトインデックス又はメルトフローインデックスを用いるとしてもよい。
【００６９】
また、本実施形態のステップＳ２３では、Ｔａｙｌｏｒ一次近似によりＭＣＦ及びＳＣＦを算出しているが、モンテカルロ法やその他のサンプリング方法によりＭＣＦ及びＳＣＦを算出するとしてもよい。
【００７０】
また、本実施形態のステップＳ２５では、設計変数を変更してステップＳ２２〜Ｓ２４を４００回反復実行し、この結果に基づいて評価関数の最適値を取得するとしたが、反復実行する回数は４００回に限られず、４００回よりも多くあるいは少なくしてもよい。また、ステップＳ２４を実行するたびに出力される評価関数の値が十分に小さくなった時点で反復実行を終了するとしてもよい。
【００７１】
また、本実施形態のステップＳ１０では、４つの樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを用意するとしたが、樹脂の数がこれに限られないことはいうまでもない。また、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを８〜１０個ずつ用意するとしたが、粘度特性データの数がこれに限られないことはいうまでもない。
【００７２】
次に、上述した一連の処理を情報処理装置３０に実行させるための樹脂材料の設計プログラムについて説明する。図１１に示すように、樹脂材料の設計プログラム７１は、情報処理装置により読取可能な、あるいは情報処理装置に備えられる、記録媒体７０に形成されたプログラム格納領域７０ａ内に格納される。なお、記録媒体７０が情報処理装置により読取可能なものである場合、かかる記録媒体７０は図１に示す記録媒体３７に相当する。
【００７３】
樹脂材料の設計プログラム７１は、樹脂材料の設計方法を統括的に制御するメインモジュール７１ａと、樹脂Ａ〜Ｄそれぞれについて、粘度とせん断速度との関係を示すデータを用意すると共に、樹脂Ａ〜Ｄの中から基準となる樹脂を１つ定める第１の準備モジュール７１ｂと、樹脂Ａ〜Ｄのうちから基準となる樹脂を除く樹脂における粘度特性データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正した粘度特性データが基準となる樹脂における粘度特性データとフィッティングするときの樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓを求める第２の準備モジュール７１ｃと、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとの相関関係を求める第３の準備モジュール７１ｄと、樹脂Ｘが任意のＭＦＲを有する場合の射出成形解析を行う解析モジュール７１ｅと、ＭＦＲに基づいて所定の評価関数の値を求める評価モジュール７１ｆと、最適化手法に従って樹脂ＸのＭＦＲを変更し射出成形解析及び評価関数値の算出を反復実行することによって、射出成形解析の結果から算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるようなＭＦＲを特定し、当該ＭＦＲを最適値とする最適化モジュール７１ｇと、を備えて構成される。
【００７４】
すなわち、第１の準備モジュール７１ｂは上記の実施形態におけるステップＳ１０，Ｓ１１を実現させ、第２の準備モジュール７１ｃはステップＳ１２を実現させ、第３の準備モジュール７１ｄはステップＳ１３，Ｓ１４を実現させ、解析モジュール７１ｅはステップＳ２０〜Ｓ２３を実現させ、評価モジュール７１ｆはステップＳ２４を実現させ、最適化モジュール７１ｇはステップＳ２５，Ｓ２６を実現させる。なお、樹脂材料の設計プログラム７１は、その一部若しくは全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、他の機器により受信されて記録（インストールを含む）される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態に係る樹脂材料の設計方法が実行される情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る樹脂材料の設計方法を示すフローチャートである。
【図３】射出成形解析のための準備ステップを示すフローチャートである。
【図４】樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを示すグラフである。
【図５】補正後の樹脂Ｂ〜Ｄの粘度特性データと、樹脂Ａの粘度特性データとを示すグラフである。
【図６】樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲと補正係数Ｓの樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓとの組み合わせを点で示し、上記式（１３）から求められるＭＦＲと補正係数Ｓとの関係を線で示したグラフである。
【図７】射出成形解析を行って樹脂ＸのＭＦＲの最適値を特定するステップを示すフローチャートである。
【図８】本実施形態の解析用形状モデルを示す図である。
【図９】本実施形態の解析用形状モデルにおけるキャビティの厚み分布を示す図である。
【図１０】樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定するステップを示すフローチャートである。
【図１１】本実施形態に係る樹脂材料の設計プログラムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
３０…情報処理装置、３１…中央処理装置、３２…ハードディスク装置、３３…主メモリ、３４…入力装置、３５…表示装置、３６…読取装置、３７…記録媒体、５０…部材、５１…スプルー、５２…ホットランナー、５３…ゲート、７０…記録媒体、７０ａ…プログラム格納領域、７１…設計プログラム、７１ａ…メインモジュール、７１ｂ…第１の準備モジュール、７１ｃ…第２の準備モジュール、７１ｄ…第３の準備モジュール、７１ｅ…解析モジュール、７１ｆ…評価モジュール、７１ｇ…最適化モジュール。
【図１】
2008290345.tif 000035
【図２】
2008290345.tif 000036
【図３】
2008290345.tif 000037
【図４】
2008290345.tif 000038
【図５】
2008290345.tif 000039
【図６】
2008290345.tif 000040
【図７】
2008290345.tif 000041
【図８】
2008290345.tif 000042
【図１０】
2008290345.tif 000043
【図１１】
2008290345.tif 000044
【図９】
2008290345.tif 000045