(57)【要約】【課題】  押出機や撹拌槽など複雑な熱流動状態となる装置を対象に、実際に装置を運転して樹脂を撹拌させなくとも、樹脂の熱劣化度を予測する方法を提供する。【解決手段】  樹脂流体中の仮想粒子の熱履歴を算出し、さらに樹脂流体中の全ての仮想粒子の熱履歴の平均値または積算値から樹脂の熱履歴を求める方法を用いて、樹脂を流動させる装置を所望の運転条件で運転する際の、樹脂が装置に流入してから流出するまでの樹脂の熱履歴を算出し、この算出した熱履歴をあらかじめ導出しておいた熱履歴と熱劣化度との関係式に入れて、所望の運転条件で運転する際の樹脂の熱劣化度を予測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂に初期配置した仮想粒子の熱履歴を算出する方法であって、
樹脂を流動させる装置を所望の運転条件で運転する際の、前記装置内の樹脂の熱流動状態をシミュレーションし、
前記樹脂の熱流動状態のシミュレーション結果を用いて、または前記樹脂の熱流動状態をシミュレーションしながら、前記樹脂に初期配置した仮想粒子が前記装置内を流れるにつれて受ける熱の経時変化をシミュレーションし、
前記仮想粒子が受ける熱の経時変化のシミュレーション結果を用いて、前記仮想粒子が前記装置内に流入してから流出するまでの前記仮想粒子の温度の時間積分値を熱履歴として算出する、仮想粒子の熱履歴算出方法。
【請求項２】
樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂の熱履歴を算出する方法であって、
請求項１の仮想粒子の熱履歴算出方法を用いて、前記樹脂の複数の仮想粒子のそれぞれの熱履歴を算出し、前記全ての仮想粒子の熱履歴の平均値、または前記全ての仮想粒子の熱履歴の積算値を、前記樹脂が前記装置内に流入してから流出するまでの前記樹脂の熱履歴とする、樹脂の熱履歴算出方法。
【請求項３】
樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂の熱劣化度を予測する方法であって、
請求項２の樹脂の熱履歴算出方法を用いて、樹脂を流動させる装置Ｖ１を所望の運転条件Ｘ１で運転する際の、樹脂Ｐが前記装置Ｖ１に流入してから流出するまでの前記樹脂Ｐの熱履歴を算出し、
前記算出した熱履歴を下記工程Ａ〜工程Ｄにより得られた熱履歴と熱劣化度との関係式に入れて、前記運転条件Ｘ１で運転する際の前記樹脂Ｐの熱劣化度を予測する、樹脂の熱劣化度予測方法。
（工程Ａ）  加熱装置内に樹脂Ｐを入れ、任意の加熱条件で実際に加熱する。
（工程Ｂ）  工程Ａの間に前記樹脂Ｐが受けた熱履歴を算出する。
（工程Ｃ）  工程Ａを経た後の前記樹脂Ｐの熱劣化度を測定する。
（工程Ｄ）  工程Ｂで算出した熱履歴と工程Ｃで測定した熱劣化度とを１つの組合わせとし、工程Ａの加熱条件の加熱パラメータのうち少なくとも１つ以上の加熱パラメータを変更して工程Ａ、ＢおよびＣの手順を繰り返し、得られた二組以上の熱履歴と熱劣化度との組合わせから熱履歴と熱劣化度との関係式を得る。
【請求項４】
樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂の熱劣化度を予測する方法であって、
請求項２の樹脂の熱履歴算出方法を用いて、樹脂を流動させる装置Ｖ１を所望の運転条件Ｘ１で運転する際の、樹脂Ｐが前記装置Ｖ１に流入してから流出するまでの前記樹脂Ｐの熱履歴を算出し、
前記算出した熱履歴を下記工程ａ〜工程ｃにより得られた熱履歴と熱劣化度との関係式に入れて、前記所望の運転条件で運転する際の前記樹脂Ｐの熱劣化度を予測する、樹脂の熱劣化度予測方法。
（工程ａ）  請求項２の樹脂の熱履歴算出方法を用いて、樹脂を流動させる任意の装置Ｖ２を任意の運転条件Ｘ２で運転する際の、樹脂Ｐが前記装置Ｖ２に流入してから流出するまでの樹脂Ｐの熱履歴を算出する。
（工程ｂ）  前記装置Ｖ２を前記運転条件Ｘ２で実際に運転して得られた前記樹脂Ｐの熱劣化度の測定値を用意する。
（工程ｃ）  工程ａで算出した熱履歴と工程ｂで測定した熱劣化度とを１つの組合わせとし、前記装置Ｖ２の形状パラメータおよび前記運転条件Ｘ２の運転パラメータのうち、少なくとも１つ以上を変更して工程ａ、ｂおよびｃの手順を繰り返し、得られた二組以上の熱履歴と熱劣化度との組合わせから熱履歴と熱劣化度との関係式を得る。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項５の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】
本発明は、流体中の仮想粒子の熱履歴を算出する方法、それを樹脂中の全ての仮想粒子に適用して樹脂の熱履歴を算出する方法、さらに樹脂の熱履歴算出方法を用いて樹脂の熱劣化度を予測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱劣化樹脂は熱負荷により劣化、着色が起こり、外観不良および強度不良を引き起こすことが一般的に知られている。そこで熱劣化度を事前に予測し、熱劣化を低減可能な装置形状および運転条件の最適化が求められている。
【０００３】
従来、所定の熱劣化度の樹脂成形品を得るために、実装置に近い試作機を用意し、ゲートやランナーの本数および径、保持時間や温度などを変更して複数回実験を繰り返し、熱劣化度の実測値で評価する手法が一般的に行われていた。
【０００４】
しかしながらこの手法には、時間や手間がかかるという課題がある。熱劣化度の実験結果をもとにゲートやランナー本数などの装置構造や保持時間や温度などの運転条件を最適化しようとすると、再現性を確保するために複数回、同じ条件で実験を繰り返す必要があるからである。また、押出機を例に挙げると、装置を構成するスクリューの形状が複雑な場合、試作機を製造するのが困難となるからである。
【０００５】
そこで、上記課題を解決するために、膨大な数の実験をすることなく熱劣化樹脂の劣化度予測する方法が提案されている（特許文献１）。これは、数値流体力学を採用して、成形機内の任意の温度分布をシミュレーションにより予測することで樹脂の熱履歴を算出し、あらかじめ求めておいた樹脂の熱履歴と熱劣化度の近似式に上記熱履歴を代入し、熱劣化度を予測する方法である。この手法によると同一条件であれば、シミュレーション結果は常に同じ結果となるので、一度のシミュレーションで再現性の取れた結果を確保することができる。また、シミュレーションに要する時間は、試作機の製造に比べるとはるかに短くてすむ。以上のことから、従来の樹脂の熱劣化度予測方法の課題であった、実験に伴う時間や手間を大幅に省くことが可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２１４６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、成形機内のように単純な熱流動状態を対象とした場合の樹脂の熱履歴は算出可能であるが、押出機や撹拌槽のように複雑な熱流動状態を有する装置内の樹脂の熱履歴は算出困難である。なぜなら、特許文献１では、成形機内の任意の場所における樹脂温度の経時変化をもとに熱履歴を算出しているだけであり、樹脂が装置内に流入してから流出するまでの樹脂の複雑な流動状態（軌跡）を考慮した熱履歴を評価していないからである。
【０００８】
本発明の目的は、押出機や撹拌槽など複雑な熱流動状態となる装置を対象に、流体中の仮想粒子の熱履歴を算出し、さらに仮想粒子の熱履歴を用いて樹脂の熱履歴を求めることで、樹脂の熱劣化度を予測するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の仮想粒子の熱履歴算出方法は、樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂に初期配置した仮想粒子の熱履歴を算出する方法であって、
樹脂を流動させる装置を所望の運転条件で運転する際の、前記装置内の樹脂の熱流動状態をシミュレーションし、
前記樹脂の熱流動状態のシミュレーション結果を用いて、または前記樹脂の熱流動状態をシミュレーションしながら、前記樹脂に初期配置した仮想粒子が前記装置内を流れるにつれて受ける熱の経時変化をシミュレーションし、
前記仮想粒子が受ける熱の経時変化のシミュレーション結果を用いて、前記仮想粒子が前記装置内に流入してから流出するまでの前記仮想粒子の温度の時間積分値を熱履歴として算出する。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の樹脂の熱履歴算出方法は、樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂の熱履歴を算出する方法であって、
本発明の仮想粒子の熱履歴算出方法を用いて、前記樹脂の複数の仮想粒子のそれぞれの熱履歴を算出し、前記全ての仮想粒子の熱履歴の平均値、または前記全ての仮想粒子の熱履歴の積算値を、前記樹脂が前記装置内に流入してから流出するまでの前記樹脂の熱履歴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の第１の樹脂の熱劣化予測方法は、樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂の熱劣化度を予測する方法であって、
本発明の樹脂の熱履歴算出方法を用いて、樹脂を流動させる装置Ｖ１を所望の運転条件Ｘ１で運転する際の、樹脂Ｐが前記装置Ｖ１に流入してから流出するまでの前記樹脂Ｐの熱履歴を算出し、
前記算出した熱履歴を下記工程Ａ〜工程Ｄにより得られた熱履歴と熱劣化度との関係式に入れて、前記運転条件Ｘ１で運転する際の前記樹脂Ｐの熱劣化度を予測する。
（工程Ａ）  加熱装置内に樹脂Ｐを入れ、任意の加熱条件で実際に加熱する。
（工程Ｂ）  工程Ａの間に前記樹脂Ｐが受けた熱履歴を算出する。
（工程Ｃ）  工程Ａを経た後の前記樹脂Ｐの熱劣化度を測定する。
（工程Ｄ）  工程Ｂで算出した熱履歴と工程Ｃで測定した熱劣化度とを１つの組合わせとし、工程Ａの加熱条件の加熱パラメータのうち少なくとも１つ以上の加熱パラメータを変更して工程Ａ、ＢおよびＣの手順を繰り返し、得られた二組以上の熱履歴と熱劣化度との組合わせから熱履歴と熱劣化度との関係式を得る。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の第２の樹脂の熱劣化予測方法は、樹脂を流動させる装置内を流れる樹脂の熱劣化度を予測する方法であって、
本発明の樹脂の熱履歴算出方法を用いて、樹脂を流動させる装置Ｖ１を所望の運転条件Ｘ１で運転する際の、樹脂Ｐが前記装置Ｖ１に流入してから流出するまでの前記樹脂Ｐの熱履歴を算出し、
前記算出した熱履歴を下記工程ａ〜工程ｃにより得られた熱履歴と熱劣化度との関係式に入れて、前記所望の運転条件で運転する際の前記樹脂Ｐの熱劣化度を予測する、樹脂の熱劣化度予測方法。
（工程ａ）  本発明の樹脂の熱履歴算出方法を用いて、樹脂を流動させる任意の装置Ｖ２を任意の運転条件Ｘ２で運転する際の、樹脂Ｐが前記装置Ｖ２に流入してから流出するまでの樹脂Ｐの熱履歴を算出する。
（工程ｂ）  前記装置Ｖ２を前記運転条件Ｘ２で実際に運転して得られた前記樹脂Ｐの熱劣化度の測定値を用意する。
（工程ｃ）  工程ａで算出した熱履歴と工程ｂで測定した熱劣化度とを１つの組合わせとし、前記装置Ｖ２の形状パラメータおよび前記運転条件Ｘ２の運転パラメータのうち、少なくとも１つ以上を変更して工程ａ、ｂおよびｃの手順を繰り返し、得られた二組以上の熱履歴と熱劣化度との組合わせから熱履歴と熱劣化度との関係式を得る。
【００１３】
また、本発明によれば、本発明の仮想粒子の熱履歴算出方法、樹脂の熱履歴算出方法、第１の樹脂の熱劣化度予測方法または第２の樹脂の熱劣化予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供され、この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が提供される。
【００１４】
本発明において各用語の意味は以下のとおりである。
「流体」とは、熱劣化の生じる液体をいう。例えば樹脂が挙げられる。
「熱流動状態」とは、例えば流速分布や圧力分布、温度分布が挙げられる。
「熱劣化度」とは、例えば樹脂の粘度や黄色度の、熱履歴を受ける前後での変化量が挙げられる。
「仮想粒子」とは、熱流体解析上、大きさと質量のない粒子として扱われ、流体の熱流動状態に影響を与えることはなく、流体の熱流動状態によって移動する仮想的な粒子をいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の熱履歴算出方法を用いれば、装置内の熱流動状態および流体中に初期配置した仮想粒子の挙動をシミュレーションし、仮想粒子の温度の時間積分値を算出することで仮想粒子の熱履歴を算出できる。そして、その仮想粒子の熱履歴結果より、流体である樹脂の熱履歴を算出できる。
【００１６】
本発明の熱劣化度予測方法を用いれば、本発明の熱履歴算出方法で算出される樹脂の熱履歴または実測により得られる樹脂の熱履歴と、実験により得られる熱劣化度との関係式をあらかじめ用意しておき、対象となる装置内でシミュレーションにより得られる樹脂の熱履歴を前記関係式に代入することで、熱劣化度を予測することができる。したがって、試作機を製作して実験をすることなく、押出機や撹拌槽などの複雑な熱流動状態を有する装置を対象に、装置形状および運転条件の最適化を短期間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の熱劣化度予測方法で使用される熱履歴と熱劣化度との関係式の概略を示す図である。
【図２】本発明の熱劣化度予測方法が適用できる撹拌装置の一例を示す図である。
【図３】本発明の熱履歴算出手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の熱劣化度予測方法における関係式導出手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の熱劣化度予測方法における関係式導出手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１および第２の熱劣化度予測方法における熱劣化度予測手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の望ましい実施形態について、撹拌装置を例に図面を参照して説明するが、対象とする装置はこれに限定されるものではない。図２（ａ）は本発明の熱劣化度予測方法が適用できる撹拌装置の一例を示す図である。撹拌装置は、図２（ａ）に示すように、流体の充填された撹拌槽１と流体を撹拌するための撹拌翼２と撹拌翼２が取り付けられた撹拌軸３と４枚の邪魔板４から構成されており、撹拌軸３が回転することによって充填されている流体を撹拌する装置である。前記撹拌装置はバッチ式運転を想定しているが、流体が絶えず流出入する連続式運転にも本実施例を適用できる。
【００１９】
一般的に、装置の構造や運転条件を変更すると装置内の流体の流速分布や温度分布などの熱流動状態が変化し、装置内で流体が受ける熱履歴が変化する。その結果、得られる流体の熱劣化度にも影響が生じる。つまり、流体が受ける熱履歴と熱劣化度には任意の関係式が存在し、その関係式をあらかじめ準備できれば、任意の装置を任意の運転条件で運転する際の樹脂の熱履歴を求めることで前記関係式から樹脂の熱劣化度が一意に求まる。ここで、運転条件としては撹拌装置の撹拌翼の回転数や加熱温度、加熱時間、内容液量（液高さ）、流量が挙げられるが、この限りではない。
【００２０】
［仮想粒子の熱履歴算出方法］
本発明の仮想粒子の熱履歴算出方法では、装置内の流体中に初期配置した仮想粒子の挙動をシミュレーションすることで熱履歴を算出する。装置内の流体の熱流動状態に加え、仮想粒子の移動や温度の経時変化などの挙動が求まるため、装置内に流入してから流出するまでに仮想粒子が受けた熱（温度）の履歴を算出することができる。
【００２１】
図２（ａ）に示す撹拌装置に本実施形態を適用し、装置内の仮想粒子の熱履歴を算出する手順を説明する。
【００２２】
図３は本発明の熱履歴算出手順を示すフローチャートである。フローチャート内の手順ｓ１から手順ｓ５までが流体中の仮想粒子の熱履歴算出工程である。
【００２３】
図３の手順ｓ１の熱流体計算前の準備では、シミュレーションに必要なさまざまな設定を行う。
【００２４】
具体的には、まず、図２（ａ）に示す撹拌槽１内に充填された流体を撹拌槽１や撹拌翼２、撹拌軸３、邪魔板４の形状などの撹拌装置の構造に合わせて、四面体や六面体などの多面体の解析用の微小要素で分割する。なお、撹拌軸３や撹拌翼２といった固体領域に関しても解析用の微小要素で分割し、流体と構造の連成解析により撹拌軸３や撹拌翼２に加わる流体力を解析することも可能である。
【００２５】
解析用の微小要素分割後は、微小要素に流体の粘度や密度、熱伝導率、比熱などの物性を定義する。
【００２６】
次に、撹拌軸３の回転数などの撹拌装置の運転条件を設定する。
【００２７】
その後、境界条件を設定する。本実施形態では、撹拌槽１上部の流体表面はすべり境界とする。ここで、すべり境界とはある物体と他の物体との界面での摩擦を考慮しないことを意味し、すべりなし境界とはある物体と他の物体との界面で摩擦を考慮することを意味する。撹拌槽６上部の流体表面は、気体と接していると仮定し、流体と気体との界面で摩擦を考慮しないすべり境界を設定する。一方、撹拌槽１の側壁と底壁および撹拌軸８と撹拌翼７の表面は流体と接しているので、摩擦を考慮するすべりなし境界を設定する。また、撹拌槽１に加熱条件（加熱温度や加熱時間）を与えるために、例えば側壁および底壁においてジャケットなどの温度制御装置と接触する箇所を、温度固定境界もしくは熱伝達境界とする。図２（ａ）は装置に流出入のないバッチ運転式であるが、絶えず流出入のある連続式運転の場合は、流入口は流入条件とし、流入量もしくは流入速度を設定する。流出口は圧力境界もしくは流出境界とする。ただし、これに限られるものではない。
【００２８】
続いてどのパラメータ（速度や圧力、温度など）を出力するか、といった計算条件の設定を行う。
【００２９】
手順ｓ２では、流体解析ソフトを使用してコンピュータに、装置内の流体の解析用の微小要素ごとに流速および圧力や温度などの流体の熱流動状態を求めさせる。
【００３０】
手順ｓ３では、まず、装置内に初期配置する仮想粒子数や仮想粒子の初期配置場所を設定する。このとき、装置内の樹脂の異常滞留部やショートパスの影響を評価するために、装置内を仮想粒子がくまなく移動する様子をシミュレーションできるよう、十分な数の仮想粒子を準備する。バッチ式運転の場合は、仮想粒子の初期配置は例えば撹拌装置全体を包含するように格子状に配置してもよいし、装置の一部、例えば図２（ｂ）に示すように１／４だけを包含するように配置してもよい。連続式運転の場合は、仮想粒子を例えば流入口に等間隔に初期配置する。
【００３１】
続いてどのパラメータ（仮想粒子の位置や速度、温度の経時変化など）を出力するか、といった計算条件の設定を行う。
【００３２】
手順ｓ４では、手順ｓ２で得られた流体の熱流動状態をもとに流体解析ソフトを使用してコンピュータに、個々の仮想粒子の運動方程式を計算させて、ラグランジェ的に仮想粒子を追跡することで、装置に流入してから流出するまでの仮想粒子の位置や移動速度、温度などの経時変化を求めさせる。なお、手順ｓ２で流体の熱流動状態を求めさせた後、手順ｓ３および手順ｓ４で仮想粒子の挙動を求めさせたが、流体の熱流動状態と仮想粒子の挙動を同時に求めさせてもよい。
【００３３】
そして手順ｓ５では、手順ｓ４で得られた仮想粒子の挙動をもとに、各仮想粒子について温度の時間積分値を算出し、前記の値を流体中の仮想粒子の熱履歴とする。
【００３４】
［樹脂の熱履歴算出方法］
樹脂の熱履歴算出方法を図３の熱履歴算出工程の手順ｓ６に示す。
【００３５】
手順ｓ６では、手順ｓ５で求めた各仮想粒子の熱履歴をもとに、全仮想粒子の熱履歴の平均値もしくは全仮想粒子の熱履歴の積算値を算出し、これを装置内の樹脂の熱履歴とする。
【００３６】
［第１の樹脂の熱劣化度予測方法］
本発明の第１の樹脂の熱劣化度予測方法について図面を参照しながら説明する。以下に、図２（ａ）に示す装置Ｖ１を運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂の熱劣化度予測方法を例として説明する。
【００３７】
はじめに、樹脂の熱履歴と樹脂の熱劣化度の関係式を求める準備をする。具体的には、装置Ｖ１とは異なる、温度制御可能な加熱装置に樹脂Ｐを充填させ、任意の加熱条件（温度、時間）で実際に加熱したときの樹脂Ｐの熱履歴を求める。また、加熱終了後の樹脂Ｐの熱劣化度を測定により求める。
【００３８】
このようにして図１に示すように、樹脂Ｐの熱履歴Ｃ２と熱劣化度Ｅ２との関係を表す１つ目の組合わせを準備する。
【００３９】
次に、加熱条件を変更して樹脂Ｐを加熱し、同様に樹脂Ｐの熱履歴Ｃ３と熱劣化度Ｅ３を求める。このようにして図１に示すように、樹脂の熱履歴Ｃ３と熱劣化度Ｅ３との関係を表す２つ目の組合わせを準備する。
【００４０】
このように加熱温度や加熱時間などの加熱条件のうち少なくとも１つ以上を変更して樹脂の熱履歴と熱劣化度との関係を表す組合わせを２つ以上準備した後、両者の関係式Ｙを近似により求める。熱履歴と熱劣化度との関係を表す組が多いほど関係式Ｙの精度は高くなるが、少なくも２組あれば関係式Ｙは導出できる。
【００４１】
次に、前記関係式Ｙを用いて、装置Ｖ１を任意の運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂Ｐの熱劣化度を予測する。具体的には、運転条件Ｘ１として例えば装置Ｖ１の撹拌翼の回転数をＭ１に設定するとき、本発明の樹脂の熱履歴算出方法を用いて前記装置Ｖ１内の樹脂Ｐの熱履歴Ｃ１を求める。
【００４２】
その後、あらかじめ求めておいた関係式Ｙに樹脂Ｐの熱履歴Ｃ１を代入することで、装置Ｖ１を運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂Ｐの熱劣化度Ｅ１を予測する。
【００４３】
このような方法により、あらかじめ簡易な加熱装置を用いて、樹脂Ｐの熱履歴と熱劣化度との関係式さえ求めておけば、装置Ｖ１のように複雑な流動状態となる撹拌槽であっても、装置Ｖ１で実際に樹脂Ｐを撹拌させなくとも、撹拌後の樹脂Ｐの劣化度を予測することができる。
【００４４】
［第１の樹脂の熱劣化度予測手順］
次に、第１の樹脂の熱劣化度予測方法の詳細な手順を図面を参照しながら説明する。本熱劣化度予測方法では、大きく関係式を導出する手順と熱劣化度を予測する手順とに分かれている。
【００４５】
[関係式導出手順]
図４は関係式導出手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは手順ｓ７からｓ８までの工程Ａと手順ｓ９の工程Ｂと手順ｓ１０の工程Ｃと手順ｓ１１からｓ１２までの工程Ｄを含んでいる。
【００４６】
工程Ａについて説明する。
図４の手順ｓ７では、実験を実施するための準備を行う。まずは、加熱装置や加熱する樹脂を準備する。その後、加熱温度や加熱時間などの加熱条件を設定する。
手順ｓ８では、実際に加熱装置を時刻ゼロから時刻Ｔ１までの間実際に運転する。その際、樹脂温度の経時変化を測定、記録しておく。
【００４７】
次に、工程Ｂについて説明する。
手順ｓ９では、手順ｓ８で得た樹脂温度の経時変化から、温度の時間積分値を算出し、これを樹脂の熱履歴とする。
【００４８】
次に、工程Ｃについて説明する。
手順ｓ１０では、時刻Ｔ１における装置内の樹脂をサンプリングし、熱劣化度を測定する。
【００４９】
次に、工程Ｄについて説明する。
手順ｓ１１では、工程Ｂの手順ｓ９で得られた樹脂の熱履歴と工程Ｃの手順ｓ１０で得られた樹脂の熱劣化度とを１つの組合わせとし、加熱条件のパラメータを変更して２つ以上の組合わせを準備する。具体的には、加熱条件のパラメータ（加熱温度および加熱時間）のうち、１つ以上を変更して工程Ａ、ＢおよびＣの手順を繰り返して、樹脂の熱履歴と熱劣化度の２つ目の組合わせを得る。
手順ｓ１２では、手順ｓ１１で得られた樹脂の熱履歴と熱劣化度との２つ以上の組合わせに対して、最小二乗法などを使用して樹脂Ｐの熱履歴と熱劣化度との関係式Ｙを求める。近似には線形近似や対数近似、累乗近似、多項式近似などが挙げられる。
【００５０】
[熱劣化度予測手順]
図６は熱劣化度予測手順を示すフローチャートである。図６のフローチャートに示すように、熱劣化度予測工程は手順ｓ１３とｓ１４を含んでいる。
【００５１】
手順ｓ１３では、仮想粒子の熱履歴算出工程の手順ｓ１から手順ｓ５と同様の手順で装置Ｖ１を運転条件Ｘ１で運転する際の装置Ｖ１内の流体中の仮想粒子の熱履歴を算出した後、樹脂の熱履歴算出工程の手順ｓ６と同様の手順で樹脂の熱履歴を算出する。
【００５２】
手順ｓ１４では、工程Ｄの手順ｓ１２で求めた樹脂Ｐの熱履歴と熱劣化度の関係式Ｙに手順ｓ１３で求めた樹脂の熱履歴を代入し、装置Ｖ１を運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂Ｐの熱劣化度を算出する。
【００５３】
［第２の樹脂の熱劣化度予測方法］
本発明の別の熱劣化度予測方法として、第２の樹脂の熱劣化度予測方法について説明する。以下に、図２（ａ）に示す装置Ｖ１を運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂の熱劣化度予測方法を例として説明する。
【００５４】
はじめに、樹脂の熱履歴と樹脂の熱劣化度の関係式を求める準備をする。具体的には、任意の装置Ｖ２を任意の運転条件Ｘ２で運転する際の樹脂Ｐの熱履歴を本発明の樹脂の熱履歴算出方法で算出する。つまり、シミュレーションにより装置Ｖ２内の複雑な熱流動状態における樹脂の熱履歴を求めるのである。ここで装置Ｖ２は装置Ｖ１と同じ形状でもよい。その場合は、現存する装置の加熱条件も含んだ運転条件の最適化に利用することができる。
【００５５】
次に、装置Ｖ２を運転条件Ｘ２で実際に運転したときに得られる樹脂の熱劣化度を測定する。
【００５６】
このようにして図１に示すように、樹脂Ｐの熱履歴Ｃ２と熱劣化度Ｅ２との関係を表す１つ目の組合わせを準備する。
【００５７】
次に、装置Ｖ２や運転条件Ｘ２を変更して実際に運転する際の樹脂の熱履歴Ｃ３と熱劣化度Ｅ３を求める。このようにして図１に示すように、樹脂Ｐの熱履歴Ｃ３と熱劣化度Ｅ３との関係を表す２つ目の組合わせを準備する。
【００５８】
このように装置形状および加熱温度や加熱時間などの運転条件のうち少なくとも1つ以上を変更して樹脂の熱履歴と熱劣化度との関係を表す組合わせを２つ以上準備した後、両者の関係式Ｙを近似により求める。熱履歴と熱劣化度との関係を表す組が多いほど関係式Ｙの精度は高くなるが、少なくも２組あれば関係式Ｙは導出できる。
【００５９】
その後、第１の樹脂の熱劣化予測方法と同じ方法を用いて、装置Ｖ１を任意の運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂の熱履歴Ｃ１を求めた後、熱劣化度Ｅ１を予測する。
【００６０】
このような方法により、例えば小型の撹拌装置Ｖ２を用いて樹脂Ｐの熱履歴と熱劣化度との関係式さえ求めておけば、撹拌装置Ｖ１で実際に樹脂Ｐを撹拌させなくとも、撹拌後の樹脂Ｐの劣化度を予測することができる。
【００６１】
［第２の樹脂の熱劣化度予測手順］
次に、第２の樹脂の熱劣化度予測方法の詳細な手順を図面を参照しながら説明する。前述の第１の樹脂の熱劣化予測方法と同じく、本熱劣化予測方法も大きく関係式を導出する手順と熱劣化度を予測する手順とに分かれている。なお、熱劣化度予測手順は、第１の樹脂の熱劣化予測方法における熱劣化度予測手順と同じである。
【００６２】
[関係式導出手順]
図５は関係式導出手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは手順ｓ７の工程ａと手順ｓ８からｓ１０までの工程ｂと手順ｓ１１からｓ１２の工程ｃを含んでいる。
【００６３】
工程ａについて説明する。
図５の手順ｓ７では、仮想粒子の熱履歴算出工程の手順ｓ１からｓ５により、装置Ｖ２を運転条件Ｘ２で運転する際の樹脂Ｐ内の仮想粒子の熱履歴を算出する。その後、樹脂の熱履歴算出工程の手順ｓ６により、樹脂Ｐの熱履歴を算出する。
【００６４】
次に工程ｂについて説明する。
手順ｓ８では、実際に運転するための準備を行う。まずは、装置Ｖ２や樹脂Ｐを準備する。その後、加熱温度や加熱時間などの運転条件Ｘ２を設定する。
手順ｓ９では、実際に装置Ｖ２を運転条件Ｘ２で運転する。
手順ｓ１０では、得られた樹脂Ｐの熱劣化度を測定する。
【００６５】
次に、工程ｃについて説明する。
手順ｓ１１では、工程ａの手順ｓ７で得られた樹脂の熱履歴と工程ｂの手順ｓ１０で得られた樹脂Ｐの熱劣化度とを１つの組合わせとし、装置の形状パラメータや運転条件のパラメータを変更して２つ以上の組合わせを準備する。具体的には、装置の形状パラメータ（撹拌翼や撹拌槽の形状など）および運転条件のパラメータ（撹拌軸の回転数や加熱温度、加熱時間など）のうち、１つ以上を変更して工程ａおよびｂの手順を繰り返して、樹脂の熱履歴と熱劣化度の２つ目の組合わせを得る。
手順ｓ１２では、手順ｓ１１で得られた樹脂の熱履歴と熱劣化度との２つ以上の組合わせに対して、前述のとおり、最小二乗法などを使用して樹脂の熱履歴と熱劣化度との関係式Ｙを求める。
【００６６】
[熱劣化度予測手順]
その後、樹脂の熱劣化度予測工程の手順ｓ１３では、前述のとおり、装置Ｖ１を運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂の熱履歴を算出する。
手順ｓ１４では、工程ｃの手順ｓ１２で求めた樹脂の熱履歴と熱劣化度との関係式Ｙに手順ｓ１３で求めた樹脂の熱履歴を代入し、装置Ｖ１を運転条件Ｘ１で運転する際の樹脂の熱劣化度を算出する。
【００６７】
[第１および第２の樹脂の熱劣化度予測方法]
第１および第２の樹脂の熱劣化度予測方法で関係式を導出する際に、第１の樹脂の熱劣化度予測方法では加熱装置を用い、第２の樹脂の熱劣化予測方法では、装置Ｖ１とは異なる樹脂流動装置Ｖ２または装置Ｖ１をそのまま用いて導出するが、それぞれの利点は次のとおりである。
【００６８】
加熱装置を用いると、実装置のように大きな装置は必要ない。従って、例えば恒温器のような小型実験装置と少量の樹脂とを準備して、低コスト、短期間で実験を行い、関係式を導出することができる。
【００６９】
装置Ｖ１とは異なる樹脂流動装置Ｖ２を用いると、特別に実験装置を用意することなく、現存する装置Ｖ２を用いて実験を行い、関係式を導出することができる。従って、装置Ｖ１に樹脂を流動させる際に、樹脂が所望の熱劣化度となるような装置Ｖ１の形状および運転条件（回転数や加熱条件）の決定に利用できる。つまり、装置Ｖ２から装置Ｖ１へのスケールアップやスケールダウン、装置改造、運転条件の最適化などに適用可能である。
【００７０】
装置Ｖ１を用いると、特別に実験装置を用意することなく、現存する装置Ｖ１を用いて実験を行い、関係式を導出することができる。従って、装置Ｖ１に樹脂を流動させる際に、樹脂が所望の熱劣化度となるような運転条件（回転数や加熱条件）の決定に利用できる。つまり、装置Ｖ１の運転条件の最適化に適用可能である。
【００７１】
なお、第１および第２の樹脂の熱劣化度予測方法において、関係式導出手順と熱劣化度予測手順とは、必ずしも一連の手順として一度に行う必要はない。関係式導出手順で樹脂Ｐの熱履歴と熱劣化度との関係式Ｙをあらかじめ求めておきさえすれば、任意の装置を任意の運転条件で運転して樹脂Ｐを撹拌する際の樹脂Ｐの熱劣化度を予測したい際に、その関係式Ｙを流用して熱劣化度予測手順のみを行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、押出機に限らず、撹拌槽や射出成形機などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００７３】
１    撹拌槽
２    撹拌翼
３    撹拌軸
４    邪魔板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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