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JP6283550B2 - Analysis method of fluidization and solidification behavior of resin - Google Patents
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JP6283550B2 - Analysis method of fluidization and solidification behavior of resin - Google Patents

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Description

本発明は、射出成形における金型内の樹脂の流動固化挙動の解析方法に関する。   The present invention relates to a method for analyzing the flow solidification behavior of a resin in a mold in injection molding.

従来から、射出成形品の品質向上、小型化、コスト削減などのために、射出成形における金型内の樹脂の流動固化の挙動が調べられている。成形時の樹脂の流動固化挙動を解析して把握することは、反り変形が発生しにくい態様で成形したり、反り変形を予測して使用したりするために役立てられる。金型内の樹脂は、流動中または流動停止した保圧および冷却工程中に放熱によって冷却され、樹脂温度の低下とともに固化する。従って、樹脂の流動固化挙動の把握には、樹脂内部の温度分布の時々刻々の情報、すなわち、樹脂内部の温度分布の経時変化の情報を取得する必要がある。ところで、樹脂内部の温度分布を特定するために、樹脂の誘電率と樹脂の温度との対応関係を用いる手法が知られている。例えば、樹脂を囲む複数の電極間の静電容量を測定し、それらの測定値から逆問題解決手法による誘電率トモグラフィ法を用いて樹脂内部の誘電率分布を再構成し、誘電率分布に対応する温度分布を求める手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, the behavior of fluidization and solidification of resin in a mold in injection molding has been investigated in order to improve the quality of an injection molded product, reduce the size, and reduce costs. Analyzing and grasping the fluidized solidification behavior of the resin at the time of molding is useful for molding in a manner in which warpage deformation is unlikely to occur or for predicting and using warpage deformation. The resin in the mold is cooled by heat release during the holding pressure and cooling process during flow or stopped, and solidifies as the resin temperature decreases. Therefore, in order to grasp the fluidization and solidification behavior of the resin, it is necessary to acquire information on the temperature distribution inside the resin every moment, that is, information on the change over time of the temperature distribution inside the resin. By the way, in order to specify the temperature distribution inside the resin, a method using a correspondence relationship between the dielectric constant of the resin and the temperature of the resin is known. For example, the capacitance between multiple electrodes surrounding the resin is measured, and the dielectric constant distribution inside the resin is reconstructed from the measured values using the dielectric tomography method based on the inverse problem solving method. A method for obtaining a corresponding temperature distribution has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、樹脂の流動固化挙動を流速分布から解析するため、樹脂中に金属粉などのトレーサを混合し高速度カメラでトレーサを撮影して追跡する粒子画像流速測定方法(PIV)により、樹脂の流動速度を測定する手法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。   In addition, in order to analyze the flow solidification behavior of the resin from the flow velocity distribution, the resin flow is measured by a particle image flow velocity measurement method (PIV) in which a tracer such as metal powder is mixed in the resin and the tracer is photographed and tracked with a high-speed camera. A technique for measuring speed is known (for example, see Non-Patent Document 1).

特開2012−52941号公報JP 2012-52941 A

瀬戸雅宏、田中克、佐藤和人、山部昌 著、「射出成形品に生ずる物性値分布の予測手法の検討(2)−射出成形中の板厚方向の樹脂流速分布と分子配向度の関係−」、成形加工、Vol.14、No.10、pp671−677(2002)Masahiro Seto, Katsu Tanaka, Kazuto Sato, Masaru Yamabe, “Examination of prediction method of physical property value distribution in injection-molded products (2)-Relationship between resin flow velocity distribution in thickness direction and molecular orientation during injection molding -", Molding, Vol. 14, no. 10, pp671-677 (2002)

しかしながら、上述した特許文献1に示されるような誘電率トモグラフィ法においては、複数の電極の組合せを切り替えて測定データを得る必要があり、射出されて高速移動する樹脂への対応には限界がある。また、上述した非特許文献1に示されるような粒子画像流速測定方法(PIV)は、透明な樹脂でないと適用できず、また、薄肉成形の場合にトレーサの存在が樹脂成形に影響するという問題がある。すなわち、不透明な樹脂や金型であっても、また、薄肉成形や高速現象であっても、実測値に基づいて固化現象の実時間変化に適合した温度分布解析などの固化挙動解析ができ、また、解析結果を成形品の反り解析などに適用できることが望まれている。   However, in the permittivity tomography method as shown in Patent Document 1 described above, it is necessary to obtain measurement data by switching a combination of a plurality of electrodes, and there is a limit to dealing with resin that is injected and moves at high speed. is there. Further, the particle image flow velocity measuring method (PIV) as shown in Non-Patent Document 1 described above cannot be applied unless it is a transparent resin, and the presence of a tracer affects the resin molding in the case of thin-wall molding. There is. In other words, it is possible to perform solidification behavior analysis such as temperature distribution analysis adapted to real time change of solidification phenomenon based on measured values, even for opaque resin and mold, thin wall molding and high speed phenomenon, Further, it is desired that the analysis result can be applied to warpage analysis of a molded product.

本発明は、上記課題を解消するものであって、固化現象に関する実時間測定に基づく温度分布の解析ができ、射出成形時の高速現象に適用でき、かつ、不透明な樹脂や薄肉成形などにも適用できる樹脂の流動固化挙動の解析方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above problems, can analyze the temperature distribution based on real-time measurement related to the solidification phenomenon, can be applied to high-speed phenomena during injection molding, and is also applicable to opaque resin and thin-wall molding. An object of the present invention is to provide a method for analyzing the flow solidification behavior of a resin that can be applied.

上記課題を達成するために、本発明の樹脂の流動固化挙動の解析方法は、射出成形における金型内の樹脂の流動固化挙動の解析方法において、対向電極を有する誘電体製の金型に樹脂を射出して射出成形を行い、該対向電極間の静電容量の経時変化を測定する第1工程と、第1工程の金型をモデル化して樹脂の流動固化挙動による金型内の温度分布の経時変化を数値計算する第2工程と、樹脂の誘電率の温度依存性のデータを用いて、第2工程で得られる各時刻における金型内の温度分布を、誘電率分布に変換する第3工程と、第3工程で変換された誘電率分布を用いて対向電極間の静電容量の経時変化を数値計算により求める第4工程と、第1工程の静電容量と第4工程の静電容量とが等しくなる第2工程の時間スケールを求め、その時間スケールにおける第2工程の温度分布を実時間スケールにおける金型内の温度分布の経時変化とする第5工程と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the method for analyzing the fluidization behavior of the resin of the present invention is the same as the method for analyzing the fluidization behavior of the resin in the mold in injection molding. The first step of measuring the time-dependent change in the capacitance between the counter electrodes, and the temperature distribution in the die due to the flow solidification behavior of the resin Using the second step of numerically calculating the time-dependent change in temperature and data on the temperature dependence of the dielectric constant of the resin, the temperature distribution in the mold at each time obtained in the second step is converted into a dielectric constant distribution. 3 steps, a fourth step for obtaining a change with time in the capacitance between the opposing electrodes by numerical calculation using the dielectric constant distribution converted in the third step, a capacitance in the first step and a static in the fourth step Find the time scale of the second step where the capacitance is equal, and the time Characterized in that it comprises a fifth step of the temperature distribution of the second step in the scale and time course of the temperature distribution in the mold in the real time scale, the.

この樹脂の流動固化挙動の解析方法において、第2工程は、金型の壁面の熱伝達率を変化させて時間スケールを変化させるようにしてもよい。   In the analysis method of the fluidized solidification behavior of the resin, the second step may change the time scale by changing the heat transfer coefficient of the wall surface of the mold.

この樹脂の流動固化挙動の解析方法において、第1工程では、対向電極間に交流電圧を印加して行うインピーダンス測定によって静電容量を測定し、測定される静電容量の経時変化の速さに対して測定の時間分解能が不足する場合に、より高い周波数の交流電圧を用いて測定し、第3工程では、第1工程の測定に用いられた周波数による誘電率の温度依存性のデータを用いるようにしてもよい。   In the analysis method of the flow solidification behavior of the resin, in the first step, the capacitance is measured by impedance measurement performed by applying an alternating voltage between the counter electrodes, and the measured change in capacitance over time is measured. On the other hand, when the measurement time resolution is insufficient, measurement is performed using an alternating voltage having a higher frequency, and in the third step, data on the temperature dependence of the dielectric constant according to the frequency used in the measurement in the first step is used. You may do it.

この樹脂の流動固化挙動の解析方法において、第1工程では、対向電極間に交流電圧を印加して行うインピーダンス測定によって静電容量を測定し、測定される静電容量の信号レベルが不足する場合に、より低い周波数の交流電圧を用いて測定し、第3工程では、第1工程の測定に用いられた周波数による誘電率の温度依存性のデータを用いるようにしてもよい。   In the analysis method of the flow solidification behavior of the resin, in the first step, the capacitance is measured by impedance measurement performed by applying an AC voltage between the counter electrodes, and the signal level of the measured capacitance is insufficient. In addition, the measurement may be performed using an alternating voltage having a lower frequency, and in the third step, data on the temperature dependence of the dielectric constant according to the frequency used in the measurement in the first step may be used.

この樹脂の流動固化挙動の解析方法において、第5工程で決定された温度分布の経時変化を与える時間スケールのもとで、金型内で成形される樹脂に作用した剪断応力の積算値である剪断歪エネルギの分布を数値計算によって求める第6工程と、金型を用いて成形された成形品について、その成形品内の樹脂の分子配向の分布を測定によって求める第7工程と、参照用金型と樹脂とを用いて成形された参照試料について得られた剪断歪エネルギの計算値のデータ、分子配向の測定値のデータ、およびこれらのデータに関連づけられた異方性を有する線膨張係数または弾性率の測定値のデータを用いて、第6工程によって求めた剪断歪エネルギの分布および第7工程によって求めた分子配向の分布に、線膨張係数または弾性率のデータを関連づけることにより、成形品についての異方性を有する線膨張係数または弾性率のデータを決定する第8工程と、樹脂に繊維状のフィラーを含めて第1工程の金型を用いて成形された解析対象成形品におけるフィラーの3次元配向のデータを取得する第9工程と、第8工程によって決定された線膨張係数または弾性率のデータおよび第9工程によって取得されたフィラーの3次元配向のデータを用いて、解析対象成形品についてフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数または弾性率のデータを数値計算によって求める第10工程と、を備えるようにしてもよい。   In the analysis method of the flow solidification behavior of the resin, this is an integrated value of shear stress acting on the resin molded in the mold under a time scale that gives a temporal change in the temperature distribution determined in the fifth step. A sixth step for obtaining a distribution of shear strain energy by numerical calculation; a seventh step for obtaining a distribution of molecular orientation of a resin in the molded product by measurement with respect to a molded product molded using a mold; and a reference metal Calculated shear strain energy data obtained from a reference sample molded using a mold and resin, measured molecular orientation data, and linear expansion coefficient having anisotropy associated with these data or Using the measured elastic modulus data, the linear expansion coefficient or elastic modulus data is related to the shear strain energy distribution obtained in the sixth step and the molecular orientation distribution obtained in the seventh step. By performing the 8th step of determining data on the linear expansion coefficient or elastic modulus having anisotropy for the molded product, and using the mold of the first step including a fibrous filler in the resin Ninth step of acquiring data on the three-dimensional orientation of the filler in the molded article to be analyzed, data on the linear expansion coefficient or elastic modulus determined in the eighth step, and data on the three-dimensional orientation of the filler obtained in the ninth step And a tenth step of obtaining data of linear expansion coefficient or elastic modulus having anisotropy in consideration of the filler with respect to the analysis target molded article by numerical calculation.

この樹脂の流動固化挙動の解析方法において、第1工程の金型に替えて任意の金型を用いて第6工程から第10工程を実施することにより、任意の金型によって成形した解析対象成形品についてフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数または弾性率のデータを求めるようにしてもよい。   In this method of analyzing the fluidization behavior of the resin, the object to be analyzed is molded by an arbitrary mold by performing the sixth to the tenth processes using an arbitrary mold instead of the mold of the first process. You may make it obtain | require the data of the linear expansion coefficient or elastic modulus which has the anisotropy which considered the filler about the goods.

本発明の樹脂の流動固化挙動の解析方法によれば、一対の対向電極間の静電容量の実時間測定値に基づいて数値計算における時間スケールの中から実時間スケールを求めて金型内の温度分布の経時変化を求めるので、電極切り替えが不要で高速現象に適用できる。   According to the analysis method of the flow solidification behavior of the resin of the present invention, the real time scale is obtained from the time scale in the numerical calculation based on the real time measurement value of the capacitance between the pair of counter electrodes. Since the change over time of the temperature distribution is obtained, electrode switching is not necessary and it can be applied to high-speed phenomena.

本発明の一実施形態に係る溶融樹脂の流動固化挙動の解析方法についてのフローチャート。The flowchart about the analysis method of the fluidization solidification behavior of the molten resin which concerns on one Embodiment of this invention. 同解析方法を主にデータの流れに注目して説明する模式図。The schematic diagram explaining the analysis method paying attention mainly to the flow of data. 金型内の樹脂の流動と固化および樹脂の静電容量の測定を説明する断面図。Sectional drawing explaining the measurement of the flow and solidification of resin in a metal mold | die, and the electrostatic capacitance of resin. (a)は電極間の静電容量から求めた金型内の樹脂の比誘電率の時間変化を説明する図、(b)は樹脂の比誘電率の温度依存性と測定周波数依存性とを説明する図。(A) is a figure explaining the time change of the dielectric constant of the resin in the metal mold | die calculated | required from the electrostatic capacitance between electrodes, (b) shows the temperature dependence and measurement frequency dependence of the dielectric constant of resin. Illustration to explain. (a)は同解析方法の変形例を説明するフローチャート、(b)は同解析方法の他の変形例を説明するフローチャート。(A) is a flowchart explaining the modification of the same analysis method, (b) is a flowchart explaining the other modification of the same analysis method. 他の実施形態に係る溶融樹脂の流動固化挙動の解析方法についてのフローチャート。The flowchart about the analysis method of the fluidization solidification behavior of the molten resin which concerns on other embodiment. 同解析方法を主にデータの流れに注目して説明する模式図。The schematic diagram explaining the analysis method paying attention mainly to the flow of data. (a)は分子配向の測定位置を模式的に示す平面図、(b)は(a)の測定位置における配向方向と配向度とを矢印の傾きと長さで示す平面図。(A) is a top view which shows typically the measurement position of molecular orientation, (b) is a top view which shows the orientation direction and orientation degree in the measurement position of (a) by the inclination and length of an arrow. 線膨張係数の異方性分布を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the anisotropic distribution of a linear expansion coefficient. (a)は射出成形品における線膨張係数と分子配向の相関関係を定性的に示す図、(b)は射出成形品における線膨張係数と剪断歪エネルギの相関関係を定性的に示す図。(A) is a diagram qualitatively showing the correlation between the linear expansion coefficient and the molecular orientation in the injection molded product, and (b) is a diagram qualitatively showing the correlation between the linear expansion coefficient and the shear strain energy in the injection molded product. 金型内に射出されて冷却される電極間の樹脂の静電容量の経時変化の測定結果を5段階の異なる測定周波数について示す図。The figure which shows the measurement result of the time-dependent change of the electrostatic capacitance of the resin between the electrodes inject | poured in a metal mold | die and it cools about five different measurement frequencies. 樹脂の比誘電率の測定値の測定周波数依存性を示す図。The figure which shows the measurement frequency dependence of the measured value of the relative dielectric constant of resin. 一定の成形条件の下で、金型内で冷却される樹脂の静電容量の経時変化について行った、5回の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of 5 times performed about the time-dependent change of the electrostatic capacitance of resin cooled in a metal mold | die under fixed molding conditions. 図13の成形条件から他の成形条件に変化させた場合の、5回の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of 5 times at the time of changing from the shaping | molding conditions of FIG. 13 to another shaping | molding condition. 図13の成形条件からさらに他の成形条件に変化させた場合の、5回の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of 5 times at the time of changing from the shaping | molding conditions of FIG. 13 to another shaping | molding condition. 図13の成形条件からさらに他の成形条件に変化させた場合の、5回の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of 5 times at the time of changing from the shaping | molding conditions of FIG. 13 to another shaping | molding condition.

以下、本発明の一実施形態に係る樹脂の流動固化挙動の解析方法(以下、単に解析方法ともいう)について、図面を参照して説明する。図1乃至図4は、射出成形用の金型内を溶融状態で流動して固化する樹脂の流動固化挙動の解析方法を示す。本解析方法は、図1、図2に示すように、樹脂の誘電率の温度依存性のデータε(T)を取得する基礎工程(S0)から樹脂の射出後の各時刻における温度分布T(i,t),i=xを決定する第5工程(S5)までの工程を備えている。これらの6段階(S0乃至S5)の各工程の実行順番は、図1に示す順番に限定されるものではなく、図2に示すように、各々実行できるデータが揃えば実行できる構成となっている。従って、各工程の互いの実行順番は適宜変更することができる。なお、図2は、本解析方法に関与するデータに注目した処理フローになっている。各データを表示する符号に添えられた添え字のcはデータが計算値であることを示し、添え字のmはデータが測定値であることを示す。各データを表す記号のうち、例えば温度分布T(i,t)のように分布を表す記号は、空間座標の表示が省略されている。以下、各工程を順に説明する。   Hereinafter, a method for analyzing flow solidification behavior of a resin according to an embodiment of the present invention (hereinafter also simply referred to as an analysis method) will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show a method for analyzing the flow solidification behavior of a resin that flows and solidifies in a molten state in a mold for injection molding. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the present analysis method uses the temperature distribution T () at each time after the injection of the resin from the basic step (S0) for acquiring the temperature dependence data ε (T) of the dielectric constant of the resin. Steps up to the fifth step (S5) for determining i, t), i = x are provided. The execution order of each of these six steps (S0 to S5) is not limited to the order shown in FIG. 1, but can be executed if the data that can be executed is prepared as shown in FIG. Yes. Therefore, the mutual execution order of each process can be changed suitably. FIG. 2 shows a processing flow focusing on data related to this analysis method. The subscript c attached to the code for displaying each data indicates that the data is a calculated value, and the subscript m indicates that the data is a measured value. Among the symbols representing each data, for example, the symbols representing the distribution such as the temperature distribution T (i, t) are omitted from the display of the spatial coordinates. Hereinafter, each process is demonstrated in order.

基礎工程(S0)は、射出成形に用いる樹脂と同じ組成を有する樹脂の誘電率または比誘電率の温度依存性のデータε(T)を取得する工程である。このようなデータε(T)は、温度Tを一定とした恒温条件下で対向電極間に配置した樹脂の静電容量の測定を、順次、温度Tを変化させて行い、得られた静電容量の測定値を誘電率または比誘電率に換算することにより得られる。また、樹脂の誘電率の温度依存性のデータε(T)は、樹脂の分子構造などのデータに基づいて計算によって求めてもよく、その計算値と実測値とを合わせた半実験式の関数表現として求めてもよい。   The basic step (S0) is a step of acquiring data ε (T) on the temperature dependence of the dielectric constant or relative dielectric constant of a resin having the same composition as the resin used for injection molding. Such data ε (T) is obtained by measuring the capacitance of the resin disposed between the counter electrodes under a constant temperature condition where the temperature T is constant, and by sequentially changing the temperature T. It is obtained by converting the measured value of the capacitance into a dielectric constant or a relative dielectric constant. Further, the temperature dependence data ε (T) of the dielectric constant of the resin may be obtained by calculation based on data such as the molecular structure of the resin, and is a function of a semi-empirical formula that combines the calculated value and the actually measured value. It may be obtained as an expression.

(第1工程)
第1工程(S1)は、図3に示すように、金型1内を流動する樹脂2を挟むように金型1の壁面10に設けられた一対の対向電極3を用いて、その対向電極3間を流動して固化する樹脂2の各時刻tにおける静電容量Cm(t)を得る工程である。金型1は、静電容量の測定に影響しないように、例えば、セラミックなどの絶縁体(誘電体)によって構成される。対向電極3は、両電極間に所定の周波数の電圧を印加して電極間のインピーダンスを測定するインピーダンスアナライザ30に接続されている。静電容量は、インピーダンス測定によって測定される。
(First step)
As shown in FIG. 3, the first step (S1) uses a pair of counter electrodes 3 provided on the wall surface 10 of the mold 1 so as to sandwich the resin 2 flowing in the mold 1, and the counter electrodes This is a step of obtaining the capacitance Cm (t) at each time t of the resin 2 that flows and solidifies between three. The mold 1 is made of, for example, an insulator (dielectric) such as ceramic so as not to affect the measurement of capacitance. The counter electrode 3 is connected to an impedance analyzer 30 that measures the impedance between the electrodes by applying a voltage of a predetermined frequency between the electrodes. The capacitance is measured by impedance measurement.

静電容量Cm(t)は、金型1における対向電極3が配置された位置における測定値であるという意味で、金型1における位置の関数である。必要ならば、金型1における静電容量Cm(t)の分布は、金型1におけるキャビティの互いに対向する壁面の各所に対向電極3の対をそれぞれ配置して測定することにより得られる。実時間における測定値である静電容量Cm(t)は、時間tの経過にともなって変化する経時変化を示す。静電容量Cm(t)の経時変化は、測定対象の樹脂2の温度変化に起因するものであり、その経時変化には、樹脂2の流動固化挙動が反映されている。   The capacitance Cm (t) is a function of the position in the mold 1 in the sense that it is a measured value at the position where the counter electrode 3 is disposed in the mold 1. If necessary, the distribution of the capacitance Cm (t) in the mold 1 can be obtained by arranging and measuring a pair of counter electrodes 3 at various locations on the opposite wall surfaces of the cavity in the mold 1. The capacitance Cm (t), which is a measurement value in real time, shows a change with time that changes with the passage of time t. The change with time of the capacitance Cm (t) is caused by the temperature change of the resin 2 to be measured, and the change with time reflects the flow solidification behavior of the resin 2.

金型1は、射出された樹脂2が充填される空間であるキャビティを構成する。樹脂2は、流動方向MDに沿って流動し、キャビティの壁面10側から固化樹脂層2aを成長させる。固化した樹脂または行き止まりとなった非固化樹脂2bは流動停止する。図中に、壁面10間の流速分布が模式的に示されている。非固化樹脂2bは、金型1や固化樹脂層2aに近いほど冷却されて粘度が増すので、壁面10に直交する方向に発生する速度勾配によって剪断応力を受けつつ、壁面10側から固化し、剪断応力を内部歪みのエネルギとして蓄積して停止する。   The mold 1 constitutes a cavity that is a space filled with the injected resin 2. The resin 2 flows along the flow direction MD and grows the solidified resin layer 2a from the wall surface 10 side of the cavity. The solidified resin or the non-solidified resin 2b that has reached a dead end stops flowing. In the figure, the flow velocity distribution between the wall surfaces 10 is schematically shown. The closer the non-solidified resin 2b is to the mold 1 and the solidified resin layer 2a, the more it is cooled and the viscosity is increased. Accumulate shear stress as energy of internal strain and stop.

(第2工程)
第2工程(S2)は、金型1をモデル化し、互いに異なる複数(n個)の計算条件J(i),i=1,・・,nのもとで、金型1内で対向電極3間を流動して固化する各時刻tにおける樹脂2の温度分布T(i,t)を、数値計算により求める工程である。温度分布T(i,t)のデータは、3次元樹脂流動解析ソフトを用いる計算によって取得される。また、互いに異なる複数の計算条件J(i)は、樹脂2の温度分布T(i,t)の経時変化を変化させる条件である。そこで、例えば、金型1の壁面10の熱伝達率、すなわち、壁面10と樹脂2との間の熱伝達の程度の高低が計算条件とされる。
(Second step)
In the second step (S2), the mold 1 is modeled, and the counter electrode is formed in the mold 1 under a plurality (n) of different calculation conditions J (i), i = 1,. In this step, the temperature distribution T (i, t) of the resin 2 at each time t when it flows and solidifies between three is calculated by numerical calculation. The data of the temperature distribution T (i, t) is acquired by calculation using three-dimensional resin flow analysis software. A plurality of different calculation conditions J (i) are conditions for changing the temporal change of the temperature distribution T (i, t) of the resin 2. Therefore, for example, the heat transfer coefficient of the wall surface 10 of the mold 1, that is, the level of heat transfer between the wall surface 10 and the resin 2 is set as the calculation condition.

熱伝達率が異なる条件間では、樹脂2から金型1に流れる熱流量が異なることになり、樹脂2の冷却過程が異なり、温度分布T(i,t)の経時変化が異なるものとなる。すなわち、熱伝達率が異なる条件間では、温度分布T(i,t)の経時変化の時間スケールが異なるものとなる。従って、熱伝達率を変化させて互いに異なる計算条件とすることにより、樹脂2の温度分布T(i,t)の経時変化、すなわち時間スケールを調整することができる。また、一般に、冷却過程を変化させた場合、同じ温度分布変化の時間スケールだけが変化するということになるのではなく、温度の空間分布も変化し、時間依存性も変化し、温度分布が時間空間的に変化する。そこで、例えば、流動固化する樹脂の温度が所定温度以下になるまでの時間に注目し、熱伝達率を変化させることにより、そのような時間を変化させるようにしてもよい。熱伝達率は、樹脂2の温度変化や固化挙動に影響し、樹脂2の流動速度に影響し、さらに樹脂2の射出成形に関する熱伝導方程式における剪断発熱項(固化層成長に伴う歪速度変化や樹脂冷却に伴う剪断粘度変化による発熱を表す項)の効果に影響する。   Between conditions with different heat transfer rates, the heat flow rate flowing from the resin 2 to the mold 1 is different, the cooling process of the resin 2 is different, and the temperature distribution T (i, t) changes with time. That is, the time scale of the temporal change of the temperature distribution T (i, t) differs between conditions having different heat transfer coefficients. Therefore, by changing the heat transfer coefficient and making the calculation conditions different from each other, it is possible to adjust the temporal change of the temperature distribution T (i, t) of the resin 2, that is, the time scale. In general, when the cooling process is changed, not only the time scale of the same temperature distribution changes, but also the temperature spatial distribution changes, the time dependence also changes, and the temperature distribution changes over time. It changes spatially. Therefore, for example, paying attention to the time until the temperature of the resin to be fluidized and solidified becomes a predetermined temperature or less, such a time may be changed by changing the heat transfer coefficient. The heat transfer coefficient affects the temperature change and solidification behavior of the resin 2, affects the flow rate of the resin 2, and further generates a shear exotherm term (a change in strain rate associated with solidified layer growth and This affects the effect of the term representing the heat generation due to the change in shear viscosity accompanying resin cooling.

(第3工程)
第3工程(S3)は、上述の基礎工程で取得された誘電率の温度依存性のデータε(T)を用いて、上述の第2工程で求めた樹脂2の温度分布T(i,t)の各々を、それぞれ樹脂2の誘電率分布ε(i,t)に変換する工程である。
(Third step)
In the third step (S3), the temperature distribution T (i, t) of the resin 2 obtained in the above second step using the temperature dependence data ε (T) of the dielectric constant obtained in the above basic step. ) Is converted into the dielectric constant distribution ε (i, t) of the resin 2 respectively.

(第4工程)
第4工程(S4)は、上述の第3工程で変換された各々の誘電率分布ε(i,t)のもとで樹脂2が対向電極3間に成起する静電容量Cc(i,t)をそれぞれ算出する工程である。
(4th process)
In the fourth step (S4), the capacitance Cc (i, i) generated by the resin 2 between the counter electrodes 3 under the respective dielectric constant distributions ε (i, t) converted in the third step described above. t) is a step of calculating each.

(第5工程)
第5工程(S5)は、第1工程の静電容量Cm(t)と第4工程の静電容量Cc(i,t)とが等しくなる第2工程の時間スケールを求め、その時間スケールにおける温度分布T(i,t)を実時間スケールにおける金型内の温度分布の経時変化とする工程である。この処理は経時変化を整合させる処理であり、実測値と計算値の時間依存性における時間スケールを相互に一致させる処理である。言い換えると、静電容量Cc(i,t)の計算値の各々の経時変化の中から、静電容量Cm(t)の測定値の経時変化に整合する経時変化を選択する処理である。選択は、例えば、経時変化の波形間のパターンマッチングの度合いに基づいて、例えば、データ間の相互相関関数を用いて行われる。この選択により、計算条件J(i)のパラメータiが決定され、対向電極3間の樹脂2の温度分布T(i,t)が決定され、その経時変化が決定される。静電容量Cc(i,t)は、第2工程における互いに異なる複数の計算条件J(i)の各々に基づいて第3工程と第4工程とを経て算出された計算値である。また、静電容量Cm(t)は、第1工程による測定値である。このようにして樹脂2の温度分布T(i,t)とその経時変化とが得られることにより、金型1内を溶融状態で流動して固化する樹脂2の流動固化挙動が把握される。
(5th process)
In the fifth step (S5), a time scale of the second step in which the capacitance Cm (t) of the first step and the capacitance Cc (i, t) of the fourth step are equal is obtained, and the time scale In this step, the temperature distribution T (i, t) is changed with time in the temperature distribution in the mold on a real time scale. This process is a process for matching changes with time, and is a process for matching the time scales in the time dependence of the actually measured values and the calculated values. In other words, it is a process of selecting a change over time that matches the change over time of the measured value of the capacitance Cm (t) from among the change over time of the calculated value of the capacitance Cc (i, t). The selection is performed using, for example, a cross-correlation function between data based on the degree of pattern matching between temporally changing waveforms. By this selection, the parameter i of the calculation condition J (i) is determined, the temperature distribution T (i, t) of the resin 2 between the counter electrodes 3 is determined, and the change with time is determined. The capacitance Cc (i, t) is a calculated value calculated through the third step and the fourth step based on each of a plurality of different calculation conditions J (i) in the second step. Further, the capacitance Cm (t) is a measured value obtained in the first step. Thus, by obtaining the temperature distribution T (i, t) of the resin 2 and its change with time, the fluidization and solidification behavior of the resin 2 that flows and solidifies in the molten state in the mold 1 can be grasped.

本解析方法は、大域的な測定値である静電容量Cm(t)に基づいて、局所的な計算に基づく結果である温度分布T(i,t)の中から適合する温度分布を決定するものであり、その決定のために、樹脂の誘電率のデータε(T)の温度依存性を用いている。これは、樹脂の誘電率が物性値であり、局所的現象に適用できることに基づいている。   In this analysis method, a suitable temperature distribution is determined from the temperature distribution T (i, t), which is a result based on a local calculation, based on the capacitance Cm (t) that is a global measurement value. The temperature dependence of the data ε (T) of the dielectric constant of the resin is used for the determination. This is based on the fact that the dielectric constant of the resin is a physical property value and can be applied to a local phenomenon.

上述のように、複数の互いに異なる計算条件J(i)のもとで、複数種類の時間関数として得られる計算値が示す経時変化の中から、測定値が示す経時変化に整合する計算結果を選択することは、1つの計算条件J(i),i=xを決定することを意味する。これは、計算条件J(i)として用いた熱伝達率を決定することを意味し、温度分布T(i,t),i=xを決定することを意味する。   As described above, a calculation result that matches the time-dependent change indicated by the measurement value from the time-dependent change indicated by the plurality of types of time functions under a plurality of different calculation conditions J (i). Selecting means that one calculation condition J (i), i = x is determined. This means that the heat transfer coefficient used as the calculation condition J (i) is determined, and the temperature distribution T (i, t), i = x is determined.

また、計算条件J(i)として用いる熱伝達率は、物性値ではなく、金型1の表面状態と、金型1の表面に接する樹脂2の温度や流速などに依存する。その依存性は適宜近似して、またはより精度良く、数値計算に反映させればよい。   Further, the heat transfer coefficient used as the calculation condition J (i) is not a physical property value but depends on the surface state of the mold 1 and the temperature and flow velocity of the resin 2 in contact with the surface of the mold 1. The dependency may be appropriately approximated or reflected in the numerical calculation with higher accuracy.

本実施形態によれば、一対の対向電極3間の実時間測定値である静電容量Cm(t)に基づいて数値計算における時間スケールの中から実時間スケールを求めて、経時変化する温度分布T(i,t)を求めるので、電極切り替えが不要で高速現象に適用できる。実時間スケールを求める処理は、複数の計算条件J(i)のもとで算出した樹脂2の複数の温度分布T(i,t)の結果から、一対の対向電極3間の静電容量Cm(t)の実測値に基づく選択によって行われる。また、本実施形態は、解析に用いる実測値が一対の対向電極間の静電容量の測定結果であるので、従来のPIV法を用いる場合と異なり、不透明な樹脂や金型であっても、薄肉成形や高速現象であっても適用できる。また、金型の適宜の位置に対向電極を配置して、各位置における静電容量Cm(t)を測定し、各位置において温度分布T(x,t)を決定することにより、樹脂の温度分布の経時変化をより詳細に把握することができる。   According to the present embodiment, the real time scale is obtained from the time scale in the numerical calculation based on the capacitance Cm (t) that is the real time measurement value between the pair of counter electrodes 3, and the temperature distribution changing with time. Since T (i, t) is obtained, it is not necessary to switch electrodes and can be applied to a high-speed phenomenon. The processing for obtaining the real time scale is performed by calculating the capacitance Cm between the pair of counter electrodes 3 from the result of the plurality of temperature distributions T (i, t) of the resin 2 calculated under the plurality of calculation conditions J (i). This is performed by selection based on the actually measured value of (t). Further, in the present embodiment, since the actual measurement value used for the analysis is a measurement result of the capacitance between the pair of counter electrodes, unlike the case of using the conventional PIV method, even if it is an opaque resin or mold, Applicable to thin wall molding and high speed phenomenon. Further, by disposing the counter electrode at an appropriate position of the mold, measuring the capacitance Cm (t) at each position, and determining the temperature distribution T (x, t) at each position, the temperature of the resin The change with time of the distribution can be grasped in more detail.

(変形例)
図4,図5は、上述の実施形態の変形例を示す。図4(a)(b)に示すように、樹脂2が射出された後、金型1内で短時間で急激に冷却され、その冷却に伴って、樹脂2の比誘電率εrが低下する。また、比誘電率εrは、測定に用いる周波数が異なると、得られる測定値も異なる。一般に、測定用周波数が低いほど大きな比誘電率εrの測定値となって静電容量測定の感度が高くなり、測定用周波数が高いほど小さな比誘電率εrの測定値となって静電容量測定の感度が低くなる。また、測定用周波数が低いほど周期が長くなって静電容量測定の時間分解能が低下し、測定用周波数が高いほど周期が短くなって静電容量測定の時間分解能が向上する。
(Modification)
4 and 5 show a modification of the above-described embodiment. As shown in FIGS. 4A and 4B, after the resin 2 is injected, it is rapidly cooled in the mold 1 in a short time, and the relative dielectric constant εr of the resin 2 decreases with the cooling. . In addition, the relative dielectric constant εr differs in the measured value obtained when the frequency used for the measurement is different. In general, the lower the measurement frequency, the larger the measured value of the relative dielectric constant εr, and the higher the sensitivity of the capacitance measurement, and the higher the measurement frequency, the smaller the measured value of the relative dielectric constant εr. The sensitivity of is low. In addition, the lower the measurement frequency, the longer the cycle and the lower the time resolution for capacitance measurement, and the higher the measurement frequency, the shorter the cycle and the time resolution for capacitance measurement.

そこで、図5(a)に示すように、上述の第1工程(S1)において、インピーダンス測定によって静電容量を測定する際に、所定の測定周波数に設定し(S11)、時間分解能が足りない場合には(S12でNO)、より高い周波数に再設定する(S13)。時間分解能が足りる場合には(S12でYES)、測定を実行する(S14)。すなわち、静電容量Cm(t)の測定に際し、測定される静電容量の経時変化の速さに対して測定の時間分解能が不足する場合に、より高い周波数の交流電圧を用いて測定する。実際の測定においては、測定中に周波数を変化させることは難しいので、射出成形における測定対象の時間変化の速さを事前に調査しておき、いずれの測定周波数によって測定するかを決めておけばよい。   Therefore, as shown in FIG. 5A, when measuring the capacitance by impedance measurement in the first step (S1) described above, a predetermined measurement frequency is set (S11), and the time resolution is insufficient. In this case (NO in S12), the frequency is reset to a higher frequency (S13). If the time resolution is sufficient (YES in S12), the measurement is executed (S14). That is, when measuring the capacitance Cm (t), if the measurement time resolution is insufficient with respect to the speed of change in the measured capacitance with time, the measurement is performed using an AC voltage having a higher frequency. In actual measurement, it is difficult to change the frequency during measurement, so it is necessary to investigate in advance the speed of time change of the measurement target in injection molding and decide which measurement frequency to use for measurement. Good.

また、図5(b)に示すように、上述の第1工程(S1)において、測定に際し、所定の測定周波数に設定し(S21)、信号レベル(信号強度)が足りない場合には(S22でNO)、より低い周波数に再設定する(S23)。信号レベルが足りる場合には(S22でYES)、測定を実行する(S24)。すなわち、静電容量Cm(t)の測定に際し、測定される静電容量の信号レベルが不足する場合に、より低い周波数の交流電圧を用いて測定する。実際の測定においては、上記同様に、事前の調査に基づいて、いずれの測定周波数によって測定するかを決めておけばよい。なお、時間分解能の高低と、信号レベルの高低(強度の強弱)とは、互いにトレードオフの関係にあるので、双方の測定条件を勘案しながら測定周波数を決めればよい。   Further, as shown in FIG. 5B, in the first step (S1) described above, a predetermined measurement frequency is set for measurement (S21), and when the signal level (signal strength) is insufficient (S22). NO), the frequency is reset to a lower frequency (S23). If the signal level is sufficient (YES in S22), measurement is performed (S24). That is, when measuring the capacitance Cm (t), when the signal level of the measured capacitance is insufficient, the measurement is performed using an AC voltage having a lower frequency. In actual measurement, it is only necessary to determine at which measurement frequency the measurement is performed based on a prior investigation, as described above. Note that the level of time resolution and the level of signal level (strength of strength) are in a trade-off relationship with each other, and the measurement frequency may be determined in consideration of both measurement conditions.

(他の実施形態)
図6乃至図10は、樹脂の流動固化挙動の解析方法の他の実施形態を示す。この実施形態は、上述の図1、図2に示した工程の後に、図6、図7に示す工程を追加して成形品の熱的・機械的特性の異方性分布を解析するものである。本実施形態において、異方性を有する熱的・機械的特性のデータを成形品に取り込み、成形品における異方性分布の解析を行う。ここで、異方性を有する物性値は、例えば、繊維状のフィラーを含む樹脂によって成形された成形品における線膨張係数または弾性率である。また、樹脂そのものの分子が、樹脂の流動固化の間に剪断応力などを受けて一方向に揃う配向性を有した状態で成形品の内部に固定されることにより、成形品の各部の配向性の分布に伴う異方性が発生する。
(Other embodiments)
6 to 10 show another embodiment of a method for analyzing the flow solidification behavior of a resin. In this embodiment, after the steps shown in FIGS. 1 and 2, the steps shown in FIGS. 6 and 7 are added to analyze the anisotropic distribution of the thermal and mechanical characteristics of the molded product. is there. In the present embodiment, data of thermal and mechanical characteristics having anisotropy is taken into a molded product, and an anisotropy distribution in the molded product is analyzed. Here, the physical property value having anisotropy is, for example, a linear expansion coefficient or an elastic modulus in a molded product molded from a resin containing a fibrous filler. In addition, the orientation of each part of the molded product is fixed by the molecules of the resin itself being fixed inside the molded product in a state where it is aligned in one direction due to shear stress during resin flow solidification. Anisotropy occurs with the distribution of.

図6、図7に示すように、この実施形態の解析方法は、上述の図1、図2に示した工程に加え、第6工程(#1)から第10工程(#5)の5段階の工程をさらに備えている。これらの5段階(#1乃至#5)の各工程の実行順番は、図6に示す順番に限定されるものではなく、図7に示すように、各々実行できるデータが揃えば実行できる構成となっている。従って、各工程の互いの実行順番は適宜変更することができる。なお、図7は、本解析方法に関与するデータに注目した処理フローになっている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the analysis method of this embodiment includes five steps from the sixth step (# 1) to the tenth step (# 5) in addition to the steps shown in FIGS. 1 and 2 described above. The process is further provided. The execution order of each of these five steps (# 1 to # 5) is not limited to the order shown in FIG. 6, and as shown in FIG. It has become. Therefore, the mutual execution order of each process can be changed suitably. FIG. 7 shows a processing flow focusing on data related to the analysis method.

(第6工程)
第6工程(#1)は、上述の第5工程(S5)で決定された温度分布T(x,t)とその経時変化とを与える計算条件J(x)のもとで、成形される樹脂2に作用した剪断応力の積算値である剪断歪エネルギEcの分布を数値計算によって求める工程である。剪断歪エネルギEcは、樹脂が金型内で流動中に固化して流動停止する間に樹脂中に蓄積される剪断応力を時間的に積分した値であり、上述の温度分布T(i,t)と同様に、3次元樹脂流動解析ソフトを用いる計算によって取得される。射出成形時の樹脂の剪断応力は、金型内で樹脂が流動しつつ固化する間に、金型内の各空間において時々刻々変化する。溶融状態の樹脂の各分子は、流動中に剪断による力を受け、その力を受けた時間に応じて、最終停止位置における配向状態が決定される。従って、剪断応力を時間積分して得られる剪断歪エネルギEcのデータは、分子配向状態、より一般的に樹脂成形品の異方性の情報を含むデータとなる。剪断歪エネルギEcのデータは、各部位におけるスカラー値として取得する以外に、樹脂の流動方向や樹脂の配向方向に関連づけて、ベクトル量として取得したり、テンソル量として取得してもよい。
(Sixth step)
The sixth step (# 1) is molded under the calculation condition J (x) that gives the temperature distribution T (x, t) determined in the fifth step (S5) and the change with time. In this step, the distribution of the shear strain energy Ec, which is the integrated value of the shear stress acting on the resin 2, is obtained by numerical calculation. The shear strain energy Ec is a value obtained by temporally integrating the shear stress accumulated in the resin while the resin solidifies during the flow in the mold and stops flowing, and the above temperature distribution T (i, t In the same manner as in (), it is obtained by calculation using three-dimensional resin flow analysis software. The shear stress of the resin at the time of injection molding changes every moment in each space in the mold while the resin solidifies while flowing in the mold. Each molecule of the molten resin receives a shearing force during the flow, and the orientation state at the final stop position is determined according to the time for which the force is received. Accordingly, the data of the shear strain energy Ec obtained by integrating the shear stress with time is data including information on the molecular orientation state, more generally anisotropy of the resin molded product. The data of the shear strain energy Ec may be acquired as a vector amount or a tensor amount in association with the flow direction of the resin or the orientation direction of the resin, in addition to acquiring as a scalar value at each part.

(第7工程)
第7工程(#2)は、金型1を用いて成形された成形品について、その成形品内の樹脂2の分子配向Gmの分布を測定によって求める工程である。ここで、分子配向Gmのデータは、樹脂2の分子(例えば、液晶ポリマー分子)の配向度と配向方向とを合わせたデータである。配向度は、ある領域内の多数の分子の長手方向の向き(角度)の揃い具合を表す指標であり、配向方向は、それらの分子の向きが一番揃った方向である。分子配向Gmの分布を示すデータは測定によって取得される。その測定は、例えば、図8(a)に示すように、成形品から切り出した試験片TPを用いて行うことができ、また、測定精度が許容される場合には成形品をそのまま用いて行うこともできる。
(Seventh step)
The seventh step (# 2) is a step for obtaining the distribution of the molecular orientation Gm of the resin 2 in the molded product by measuring the molded product molded using the mold 1. Here, the data on the molecular orientation Gm is data obtained by combining the orientation degree and the orientation direction of the molecules of the resin 2 (for example, liquid crystal polymer molecules). The degree of orientation is an index representing the degree of alignment of the longitudinal direction (angle) of a large number of molecules in a certain region, and the orientation direction is the direction in which the directions of those molecules are most aligned. Data indicating the distribution of molecular orientation Gm is obtained by measurement. For example, as shown in FIG. 8A, the measurement can be performed using a test piece TP cut out from a molded product, and when measurement accuracy is allowed, the molded product is used as it is. You can also.

局所の分子配向Gmのデータ取得のために、例えば、測定径300μmの透過式広角X線回折による測定方法が用いられる。配向度は、透過式広角X線回折によって得られたデバイ環に現れる配向性ピークの半値幅から算出される。このようなX線回折による測定によって、その測定径程度の分解能で分子配向Gmの分布のデータを得ることができる。成形品から多層に切り出した多数の試験片TPにおける多数の局所測定点における測定データによって、射出成形品の各内部点について分子配向Gmの3次元データを取得することができる。   In order to acquire data of the local molecular orientation Gm, for example, a measurement method by transmission wide-angle X-ray diffraction having a measurement diameter of 300 μm is used. The degree of orientation is calculated from the half width of the orientation peak appearing in the Debye ring obtained by transmission wide-angle X-ray diffraction. By measurement by such X-ray diffraction, data of distribution of molecular orientation Gm can be obtained with a resolution about the measurement diameter. Three-dimensional data of the molecular orientation Gm can be acquired for each internal point of the injection-molded product from the measurement data at a large number of local measurement points in a large number of test pieces TP cut out in multiple layers from the molded product.

分子配向Gmのデータは、例えば、図8(b)に示すように、各測定点において取得される。この図において、配向方向がベクトルの方向で示され、配向度がベクトルの長さで示されている。なお、図8(b)には、分子配向Gmのデータが2次元的に平面内で表示されているが、実際の分子配向を表すベクトルは3次元空間におけるベクトルであり、分子配向Gmのデータも、そのような3次元空間のデータとして取得される。ここで、重要なことは、成形品の各データ(Ec,Gm)は、成形品内の同一点におけるデータ値を有するように取得され、成形品に設定された空間座標の座標値によって、互いに関連づけられていることである。互いに対応するデータがない場合には、補間によってデータを補うようにしてもよい。   The data of the molecular orientation Gm is acquired at each measurement point as shown in FIG. 8B, for example. In this figure, the orientation direction is indicated by the vector direction, and the degree of orientation is indicated by the vector length. In FIG. 8B, the molecular orientation Gm data is displayed two-dimensionally in a plane, but the vector representing the actual molecular orientation is a vector in a three-dimensional space, and the molecular orientation Gm data Are also acquired as data in such a three-dimensional space. Here, what is important is that each data (Ec, Gm) of the molded product is acquired so as to have a data value at the same point in the molded product, and the coordinate values of the spatial coordinates set in the molded product are mutually connected. It is related. If there is no data corresponding to each other, the data may be supplemented by interpolation.

(第8工程)
第8工程(#3)は、金型1を用いて成形された成形品について直接測定ができない物性値(例えば、線膨張係数Lmや弾性率σm)のデータを、測定に特化して射出成形した参照試料について取得したデータに関連づけて決定する工程である。参照試料は、測定に特化した金型である参照用金型を用いて射出成形される。参照試料は、測定に適した成形品、例えばシート状の成形品を成形できる参照用金型と、上述の樹脂2と同じ組成を有する樹脂と、によって射出成形される。上述の成形品についての剪断歪エネルギEcのデータおよび分子配向Gmの分布のデータと同様に、この参照試料についての剪断歪エネルギFcのデータおよび分子配向Hmの分布のデータが、それぞれ数値計算および測定によって取得される。さらに、この参照試料について、線膨張係数Lmのデータや弾性率σmのデータが、測定によって取得される。
(8th step)
In the eighth step (# 3), data of physical property values (for example, linear expansion coefficient Lm and elastic modulus σm) that cannot be directly measured with respect to a molded product molded using the mold 1 is injection-molded specialized for measurement. This is a step of determining the reference sample in association with the acquired data. The reference sample is injection-molded using a reference mold that is a mold specialized for measurement. The reference sample is injection-molded with a reference mold that can form a molded product suitable for measurement, for example, a sheet-shaped molded product, and a resin having the same composition as the resin 2 described above. Similar to the shear strain energy Ec data and molecular orientation Gm distribution data for the molded article described above, the shear strain energy Fc data and the molecular orientation Hm distribution data for this reference sample are numerically calculated and measured, respectively. Obtained by. Further, for this reference sample, data on the linear expansion coefficient Lm and data on the elastic modulus σm are acquired by measurement.

上記の各データが取得されると、
(Fc,Hm,Lm,σm)という参照試料についてのデータが、
(Ec,Gm, ?, ?)という成形品についてのデータに対応づけられる。
この対応付けにより、
(Ec,Gm,Lm,σm)という成形品について補完されたデータが取得される。
ここで、重要なことは、参照試料の各データ(Fc,Hm,Lm,σm)は、その参照試料内の同一点におけるデータ値を有するように取得されることである。すなわち、各データ(Fc,Hm,Lm,σm)は、参照試料に設定された空間座標の各点の座標値によって、互いに関連づけられているデータである。
When each of the above data is acquired,
The data for the reference sample (Fc, Hm, Lm, σm)
(Ec, Gm,?,?) Is associated with data on the molded product.
With this mapping,
Data supplemented for the molded product (Ec, Gm, Lm, σm) is acquired.
Here, what is important is that each data (Fc, Hm, Lm, σm) of the reference sample is acquired so as to have a data value at the same point in the reference sample. That is, each data (Fc, Hm, Lm, σm) is data associated with each other by the coordinate value of each point of the spatial coordinates set in the reference sample.

次に、線膨張係数Lmの測定について述べる。弾性率σmの測定についても同様である。線膨張係数Lmは、参照試料から切り出した所定形状と寸法を有する試料片について、熱負荷の変化に対する試料片の伸びの変化として熱機械分析(TMA)用の装置によって測定される。その伸びは、荷重による伸びではなく、熱膨張による伸びである。その測定値から、参照試料における試料片を切り出した部位の線膨張係数Lmが得られる。樹脂の射出成形品の線膨張係数Lmは、種々の要因により異方性を有するので、その異方性を考慮して、同一部位の複数方向について測定される。図9は、上述の図8(a)(b)に示した試験片TPに、2方向の線膨張係数Lmの測定結果を2次元的に平面内で表示した例を示す。この図9に示した各点の各方向における各線膨張係数Lmが、それぞれ試料片から測定された結果である。   Next, measurement of the linear expansion coefficient Lm will be described. The same applies to the measurement of the elastic modulus σm. The linear expansion coefficient Lm is measured by an apparatus for thermomechanical analysis (TMA) as a change in elongation of the sample piece with respect to a change in thermal load for a sample piece having a predetermined shape and size cut out from the reference sample. The elongation is not an elongation due to a load, but an elongation due to thermal expansion. From the measured value, the linear expansion coefficient Lm of the part of the reference sample cut out is obtained. Since the linear expansion coefficient Lm of the resin injection molded product has anisotropy due to various factors, the linear expansion coefficient Lm is measured in a plurality of directions of the same part in consideration of the anisotropy. FIG. 9 shows an example in which the measurement results of the linear expansion coefficient Lm in two directions are displayed two-dimensionally in a plane on the test piece TP shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). FIG. 9 shows the results obtained by measuring each linear expansion coefficient Lm in each direction of each point shown in FIG. 9 from each sample piece.

熱機械分析による実測では、熱機械分析装置から要求される所定寸法、例えば長さ数cm、幅数mm、厚さ1mm以下、の試料片を準備する必要がある。このような試料片は、その試料全体が均一な物性を有することが望ましい。また、試料片は、成形品における直接測定ができない物性情報を補完するために用いられるものであり、樹脂の流動固化の形態が異なる種々の部位について準備し、それぞれについて線膨張係数Lmを取得することが望ましい。そこで、参照試料は、樹脂の流れを層状の幅が広い均一流構造としたり、樹脂の流れ長を変えたり、樹脂流れに分岐構造を設けたりした複数種類の成形品の組み合わせで構成される。試料片は、各参照試料からそれぞれ切り取られて提供される。同一部位の複数方向について測定を行う場合、同一条件の複数の参照試料が準備される。複数の参照試料が用いられる場合においても、各データ(Fc,Hm,Lm,σm)は、各参照試料内の同一点のデータとして互いに関連づけて取得される必要がある。   In actual measurement by thermomechanical analysis, it is necessary to prepare a sample piece having predetermined dimensions required from the thermomechanical analyzer, for example, several cm in length, several mm in width, and 1 mm or less in thickness. As for such a sample piece, it is desirable that the whole sample has a uniform physical property. Sample pieces are used to supplement physical property information that cannot be directly measured in a molded product, and are prepared for various parts having different forms of fluidization and solidification of the resin, and the linear expansion coefficient Lm is obtained for each of the parts. It is desirable. Therefore, the reference sample is composed of a combination of a plurality of types of molded products in which the flow of the resin is a uniform flow structure having a wide layered width, the flow length of the resin is changed, or a branch structure is provided in the resin flow. Sample pieces are provided by being cut from each reference sample. When performing measurement in a plurality of directions of the same part, a plurality of reference samples having the same conditions are prepared. Even when a plurality of reference samples are used, each data (Fc, Hm, Lm, σm) needs to be acquired in association with each other as data of the same point in each reference sample.

ここで、図10(a)(b)を参照して、参照試料における線膨張係数Lmと分子配向Hmとの間の(Lm−Hm)関係、および線膨張係数Lmと剪断歪エネルギFcとの間の(Lm−Fc)関係について説明する。本実施形態は、成形品においても同様の(Lm−Gm)関係、および(Lm−Ec)関係が成り立つことを想定している。   Here, referring to FIGS. 10A and 10B, the (Lm−Hm) relationship between the linear expansion coefficient Lm and the molecular orientation Hm in the reference sample, and the linear expansion coefficient Lm and the shear strain energy Fc. The (Lm-Fc) relationship will be described. In the present embodiment, it is assumed that the same (Lm-Gm) relationship and (Lm-Ec) relationship are established in the molded product.

図10(a)に示すように、線膨張係数Lmのデータと分子配向Hmのデータとの間に相関がある。図中のMDで示す曲線は射出成形における樹脂の分子の配向方向の線膨張係数Lmであり、TDで示す曲線は分子の配向方向に直交する配向直交方向の線膨張係数Lmである。射出成形において、通常、樹脂の流動方向MD(図3参照)が配向方向となる。線膨張係数Lmは、配向方向では分子配向度が強まるにつれて減少し、配向直交方向では分子配向度が強まるにつれて増加するという傾向を示す。また、配向直交方向の線膨張係数Lmの方が、配向方向の線膨張係数Lmよりも大きな値を示す。   As shown in FIG. 10A, there is a correlation between the data of the linear expansion coefficient Lm and the data of the molecular orientation Hm. The curve indicated by MD in the figure is the linear expansion coefficient Lm in the orientation direction of the resin molecules in the injection molding, and the curve indicated by TD is the linear expansion coefficient Lm in the orientation orthogonal direction perpendicular to the orientation direction of the molecules. In injection molding, the resin flow direction MD (see FIG. 3) is usually the orientation direction. The linear expansion coefficient Lm tends to decrease as the degree of molecular orientation increases in the orientation direction, and increases as the degree of molecular orientation increases in the direction perpendicular to the orientation. Further, the linear expansion coefficient Lm in the direction perpendicular to the orientation shows a larger value than the linear expansion coefficient Lm in the orientation direction.

また、図10(b)に示すように、線膨張係数Lmのデータと樹脂の射出成形の際に発生する剪断応力の時間的積分値である剪断歪エネルギFcのデータとの間に相関がある。剪断歪エネルギFcの大小に対する配向方向と配向直交方向とにおける各線膨張係数Lmの増減は、上述の分子配向の強弱に対する配向方向と配向直交方向における各線膨張係数Lmの増減と同様の傾向を示す。これは、樹脂内の配向状態の発生が成形時の流動と固化の間に樹脂の内部に発生する剪断応力によることに起因しており、分子配向Hmと剪断歪エネルギFcとが互いに密接に関連していることによる。言い換えると、分子配向Hmのデータと剪断歪エネルギFcのデータとは、互いに補完し合うデータと考えられる。   Further, as shown in FIG. 10B, there is a correlation between the data of the linear expansion coefficient Lm and the data of the shear strain energy Fc that is a temporal integration value of the shear stress generated at the time of resin injection molding. . The increase / decrease in each linear expansion coefficient Lm in the orientation direction and the orientation orthogonal direction with respect to the magnitude of the shear strain energy Fc shows the same tendency as the increase / decrease in each linear expansion coefficient Lm in the orientation direction and the orientation orthogonal direction with respect to the above-described molecular orientation strength. This is because the occurrence of the orientation state in the resin is due to the shear stress generated in the resin during the flow and solidification during molding, and the molecular orientation Hm and the shear strain energy Fc are closely related to each other. It depends on what you are doing. In other words, the data on the molecular orientation Hm and the data on the shear strain energy Fc are considered as complementary data.

このようなFc,Hmのデータに関連づけられた線膨張係数Lmのデータを用いて、上述のように、Ec,Gmのデータに、線膨張係数Lmのデータを関連づけることができる。すなわち、第6工程と第7工程とで得られた剪断歪エネルギEcの分布と分子配向Gmの分布とに、線膨張係数Lmのデータを関連づけることができ、成形品についての異方性を有する線膨張係数Lmのデータを決定することができる。同様に、成形品についての異方性を有する弾性率σmのデータを決定することができる。   As described above, the data of the linear expansion coefficient Lm can be associated with the data of Ec and Gm using the data of the linear expansion coefficient Lm associated with the data of Fc and Hm. That is, the data of the linear expansion coefficient Lm can be related to the distribution of the shear strain energy Ec and the distribution of the molecular orientation Gm obtained in the sixth step and the seventh step, and the molded product has anisotropy. Data of the linear expansion coefficient Lm can be determined. Similarly, data of elastic modulus σm having anisotropy for a molded product can be determined.

(第9工程)
図6、図7に戻って説明する。第9工程(#4)は、上述のEc,Gmのデータを取得した成形品の成形に用いた金型と、繊維状のフィラーを含む樹脂と、によって成形された解析対象成形品に含まれるフィラーの3次元配向Dmのデータを取得する工程である。解析対象成形品は成形品の樹脂がフィラーを含むものである。フィラーは、例えば、ガラス製の略一定の直径を有する短繊維である。フィラーの3次元配向Dmのデータは、例えば、X線CTを用いて取得した射出成形品内のフィラーの3次元画像から取得することができる。その取得は、3次元画像中の個々のフィラーの形状と配置とを確定することにより行われる。その確定の処理は、例えば、フィラーを表すモデルの形状と配置とをランダムに変化させて確定するモンテカルロ法を用いた画像処理によって行うことができる。
(9th step)
Returning to FIG. 6 and FIG. The ninth step (# 4) is included in the analysis target molded product molded by the mold used for molding the molded product for which the data of Ec and Gm described above are obtained and the resin containing the fibrous filler. This is a process of acquiring data of the three-dimensional orientation Dm of the filler. In the analysis target molded product, the resin of the molded product contains a filler. The filler is, for example, a short fiber made of glass and having a substantially constant diameter. The data of the three-dimensional orientation Dm of the filler can be acquired from, for example, a three-dimensional image of the filler in the injection molded product acquired using X-ray CT. The acquisition is performed by determining the shape and arrangement of each filler in the three-dimensional image. The determination process can be performed, for example, by image processing using a Monte Carlo method in which the shape and arrangement of the model representing the filler are determined at random.

(第10工程)
第10工程(#5)は、第8工程で決定された線膨張係数Lmのデータと第9工程で取得されたフィラーの3次元配向Dmのデータとに基づいて、解析対象成形品についてフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数Lcのデータを数値計算で求める工程である。この工程では、線膨張係数Lcと同様に、解析対象成形品についてフィラーを考慮した異方性を有する弾性率σcのデータを求めることができる。
(10th step)
In the 10th step (# 5), based on the data of the linear expansion coefficient Lm determined in the 8th step and the data of the three-dimensional orientation Dm of the filler obtained in the 9th step, the filler is analyzed for the analysis target molded product. This is a step of obtaining data of linear expansion coefficient Lc having anisotropy in consideration by numerical calculation. In this step, similarly to the linear expansion coefficient Lc, data on the elastic modulus σc having anisotropy in consideration of the filler can be obtained for the analysis target molded product.

この第10工程は、均質化法を用いる数値計算によって実行される。均質化法は、ミクロ構造とマクロ構造とをつなぐマルチスケール解析の一手法である。均質化法を用いることにより、ミクロ構造にマクロ的な単位歪を与えたときの応答変位である特性変位に基づいて、マクロ平均的な材料特性を求めることができる。このような均質化法を用いて線膨張係数の均質化を行い、フィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数Lcのデータを求めることができる。均質化法の計算は、一般的な、商用の計算サービスを利用したり、市販のソフトを用いたり、またはプログラムを組んだものを用いたりして、実行することができる。均質化法の計算には、例えば、Mori−Tanakaモデルを用いることができる。   This tenth step is executed by numerical calculation using a homogenization method. The homogenization method is a technique for multi-scale analysis that connects a microstructure and a macro structure. By using the homogenization method, a macro average material property can be obtained based on a characteristic displacement which is a response displacement when a macro unit strain is applied to the microstructure. Data of the linear expansion coefficient Lc having anisotropy considering the filler can be obtained by homogenizing the linear expansion coefficient using such a homogenization method. The calculation of the homogenization method can be executed by using a general commercial calculation service, using commercially available software, or using a program. For the calculation of the homogenization method, for example, the Mori-Tanaka model can be used.

上述の第10工程によって得られたフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数Lcのデータは、成形品の構造解析用の有限要素モデルの各要素にマッピングすることができ、有限要素法モデルを用いて構造解析を行うことができる。マッピングは、既存の種々の構造解析用のソフトやツールを用いて、一般に行われているデータマッピングの方法により、行うことができる。有限要素法モデルを用いた構造解析により、成形品の温度を変化させた際に各要素に生じる膨張収縮を計算して射出成形品の熱間反りを求めることができる。熱間反りの解析は、成形品におけるフィラーを考慮した異方性を有する弾性率σcのデータを、線膨張係数Lcのデータと同様にまたは両データを合わせて、マッピングして行うことができる。   The data of the linear expansion coefficient Lc having anisotropy in consideration of the filler obtained in the tenth step can be mapped to each element of the finite element model for structural analysis of the molded product, and the finite element method model Can be used for structural analysis. The mapping can be performed by a general data mapping method using various existing structural analysis software and tools. By the structural analysis using the finite element method model, the hot warpage of the injection molded product can be obtained by calculating the expansion and contraction generated in each element when the temperature of the molded product is changed. The analysis of the hot warp can be performed by mapping the data of the elastic modulus σc having anisotropy in consideration of the filler in the molded product in the same manner as the data of the linear expansion coefficient Lc or by combining both data.

本実施形態によれば、樹脂の流動固化挙動の解析に基づいて、成形品におけるフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数Lcや弾性率σcのデータが得られるので、これらのデータを用いて、成形品の反り解析を精度良く行うことができる。また、本実施形態において、線膨張係数Lcや弾性率σcが、局所的に算出したり測定したりして得られたデータである剪断歪エネルギEc,Fc、分子配向Gm,Hm、フィラーの3次元配向Dm、線膨張係数Lmなどのデータに基づいていることは重要である。すなわち、本実施形態における各データが局所的なデータに基づいているので、従来の方法では熱間反り解析を行うことができないような薄型成形品や小寸法の成形品であっても、必要データを入手でき、精度良く熱間反り解析を行うことができる。つまり、本実施形態によれば、不透明な樹脂や金型であっても、薄肉成形や高速現象であっても、実測値に基づいて固化現象の実時間変化に適合した温度分布解析などの固化挙動解析を行い、さらに、成形品の反り解析を行うことができる。   According to the present embodiment, data on linear expansion coefficient Lc and elastic modulus σc having anisotropy in consideration of filler in the molded product can be obtained based on the analysis of the flow solidification behavior of the resin. Thus, warpage analysis of the molded product can be performed with high accuracy. In this embodiment, the linear expansion coefficient Lc and the elastic modulus σc are data obtained by locally calculating or measuring the shear strain energy Ec, Fc, molecular orientation Gm, Hm, and filler 3 It is important to be based on data such as the dimensional orientation Dm and the linear expansion coefficient Lm. That is, since each data in this embodiment is based on local data, even if it is a thin molded product or a small-sized molded product that cannot be subjected to hot warp analysis by the conventional method, the necessary data Can be obtained, and hot warpage analysis can be performed with high accuracy. In other words, according to the present embodiment, whether it is an opaque resin or mold, thin molding or high speed phenomenon, solidification such as temperature distribution analysis adapted to real time change of solidification phenomenon based on actual measurement values The behavior analysis can be performed, and further, the warpage analysis of the molded product can be performed.

(変形例)
この変形例は、上述の、図6、図7に示した解析方法において、第1工程の金型を任意の金型に替えて、第6工程から第10工程を実施するものである。この変形例によれば、任意の金型を用いて成形した解析対象成形品についてフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数Lcや弾性率σcを求めることができる。また、そのような線膨張係数Lcや弾性率σcを用いて、その解析対象成形品の反り解析を行うことができる。
(Modification)
In this modified example, in the analysis method shown in FIGS. 6 and 7, the mold in the first process is changed to an arbitrary mold, and the sixth to tenth processes are performed. According to this modification, it is possible to obtain the linear expansion coefficient Lc and the elastic modulus σc having anisotropy in consideration of the filler for the analysis target molded product molded using an arbitrary mold. Further, using such a linear expansion coefficient Lc and elastic modulus σc, warpage analysis of the analysis target molded product can be performed.

(実施例)
図11乃至図17は実施例を示す。図11は、金型内で冷却される樹脂の静電容量Cm(t)の経時変化の測定結果を5段階の異なる測定周波数、すなわち1,2,3,4,5kHzについて示す。測定周波数が高いほど測定点の時間軸方向の間隔が密になって時間分解能が高くなり、逆に、測定周波数が低くなるほど測定点の間隔が疎らになって時間分解能が低下する。図12は、樹脂の比誘電率の測定値の測定周波数依存性を示す。測定周波数が高いほど比誘電率εrが小さい値に測定されて測定感度が低くなり、信号対ノイズ比(S/N比)が低下し、逆に、測定周波数が低くなるほど比誘電率εrが大きい値に測定されて測定感度が高くなりS/N比が向上する。
(Example)
11 to 17 show an embodiment. FIG. 11 shows the measurement results of the change with time of the capacitance Cm (t) of the resin cooled in the mold at five different measurement frequencies, that is, 1, 2, 3, 4, and 5 kHz. The higher the measurement frequency, the denser the time interval in the time axis direction and the higher the time resolution. Conversely, the lower the measurement frequency, the smaller the interval between the measurement points and the lower the time resolution. FIG. 12 shows the measurement frequency dependence of the measured value of the relative dielectric constant of the resin. The higher the measurement frequency, the smaller the relative dielectric constant εr is measured and the measurement sensitivity becomes lower, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) decreases, and conversely, the lower the measurement frequency, the larger the relative dielectric constant εr. Measurement sensitivity is increased and the S / N ratio is improved.

静電容量Cm(t)は、図12の比誘電率εrと同様の測定周波数依存性を有する。従って、静電容量Cm(t)の測定における時間分解能と、測定感度とは、測定周波数に対して互いにトレードオフの関係にある。そこで、以下に示す静電容量Cm(t)の測定例は、時間分解能を確保する観点から、測定周波数を5kHzに固定して測定を行った。   The capacitance Cm (t) has the same measurement frequency dependency as the relative dielectric constant εr of FIG. Therefore, the time resolution and the measurement sensitivity in the measurement of the capacitance Cm (t) are in a trade-off relationship with respect to the measurement frequency. Therefore, in the following measurement example of the capacitance Cm (t), the measurement frequency was fixed to 5 kHz from the viewpoint of ensuring time resolution.

図13は、一定の成形条件(射出樹脂温度370℃、金型温度95℃)の下で、金型内で冷却されて固化する樹脂の静電容量の経時変化についてサンプル数n=5として行った5回の測定結果を示す。また、図14、図15、図16は、それぞれ他の一定の成形条件、すなわち、図14(射出樹脂温度400℃、金型温度95℃)、図15(射出樹脂温度370℃、金型温度75℃)、図16(射出樹脂温度400℃、金型温度75℃)での測定結果を示す。   FIG. 13 shows the change over time in the capacitance of the resin that is cooled and solidified in the mold under a fixed molding condition (injection resin temperature 370 ° C., mold temperature 95 ° C.), and the number of samples n = 5. The results of five measurements are shown. 14, 15, and 16 show other constant molding conditions, that is, FIG. 14 (injection resin temperature 400 ° C., mold temperature 95 ° C.) and FIG. 15 (injection resin temperature 370 ° C., mold temperature). 75 ° C.) and FIG. 16 (injection resin temperature 400 ° C., mold temperature 75 ° C.).

図13に対する図14の結果は、金型温度が同じで射出樹脂温度が30℃高くなった成形条件の場合の結果であり、上述の図4(b)に示した如く、射出樹脂温度が高い分、大きな静電容量の測定値(ピーク値参照)が得られている。このことは、図15に対する図16の結果についても同様である。すなわち、静電容量の測定値において、30℃の成形条件の違いが検知できている。   The result of FIG. 14 with respect to FIG. 13 is a result of the molding conditions in which the mold temperature is the same and the injection resin temperature is increased by 30 ° C., and the injection resin temperature is high as shown in FIG. As a result, a large measured capacitance value (see the peak value) is obtained. The same applies to the result of FIG. 16 with respect to FIG. That is, a difference in molding conditions of 30 ° C. can be detected in the measured capacitance value.

図13と図15(図14と図16も同様)は、互いに射出樹脂温度が同じで金型温度が20℃異なる成形条件の場合の測定結果であるが、静電容量Cm(t)の測定結果に対する金型の温度変動の影響は、射出樹脂温度の影響に比べて明確ではない。これは、金型温度は、金型に接している樹脂の表層部に影響するものの、静電容量Cm(t)に寄与する樹脂の全体への影響が少ない、または影響が遅いことなどによると考えられる。   FIG. 13 and FIG. 15 (the same applies to FIG. 14 and FIG. 16) are the measurement results under the molding conditions where the injection resin temperature is the same and the mold temperature is 20 ° C., but the capacitance Cm (t) is measured. The effect of mold temperature variation on the results is less clear than the effect of injection resin temperature. This is because although the mold temperature affects the surface layer portion of the resin in contact with the mold, it has little or no effect on the entire resin contributing to the capacitance Cm (t). Conceivable.

上述のような測定において、サンプル数nを増やしたり、測定周波数の最適化を行ったり、測定結果の平均値を求めたりして、静電容量Cm(t)の時間依存性の波形すなわち経時変化の波形を決定し、計算値である静電容量Cc(i,t)と比較すればよい。測定の改善には、例えば、静電容量Cm(t)の立ち上がりのピークを捉えられるような測定条件を確保することが重要である。   In the measurement as described above, the number of samples n is increased, the measurement frequency is optimized, the average value of the measurement results is obtained, and the time-dependent waveform of the capacitance Cm (t), that is, the change with time. Is determined and compared with the calculated capacitance Cc (i, t). In order to improve the measurement, for example, it is important to ensure measurement conditions that can capture the rising peak of the capacitance Cm (t).

なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。   The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other.

1 金型
2 樹脂
3 対向電極
Cc(i,t) 静電容量
Cm(t) 静電容量
Dm フィラーの3次元配向
Ec 剪断歪エネルギ(成形品の)
Fc 剪断歪エネルギ(参照試料の)
Gm 分子配向(成形品の)
Hm 分子配向(参照試料の)
J(i) 計算条件
Lm 線膨張係数(参照試料の)
Lc 線膨張係数(解析対象成形品の)
T(i,t),T(x,t) 温度分布
ε(T) 誘電率
ε(i,t) 誘電率分布
σm 弾性率
σc 弾性率(解析対象成形品の)
1 Mold 2 Resin 3 Counter electrode Cc (i, t) Capacitance Cm (t) Capacitance Dm Filler three-dimensional orientation Ec Shear strain energy (for molded product)
Fc shear strain energy (of reference sample)
Gm molecular orientation (for molded products)
Hm molecular orientation (of reference sample)
J (i) Calculation condition Lm Linear expansion coefficient (of reference sample)
Lc Linear expansion coefficient (for the molded product to be analyzed)
T (i, t), T (x, t) Temperature distribution ε (T) Dielectric constant ε (i, t) Dielectric constant distribution σm Elastic modulus σc Elastic modulus (of the object to be analyzed)

Claims (6)

射出成形における金型内の樹脂の流動固化挙動の解析方法において、
対向電極を有する誘電体製の金型に樹脂を射出して射出成形を行い、該対向電極間の静電容量の経時変化を測定する第1工程と、
前記第1工程の金型をモデル化して樹脂の流動固化挙動による金型内の温度分布の経時変化を数値計算する第2工程と、
樹脂の誘電率の温度依存性のデータを用いて、前記第2工程で得られる各時刻における金型内の温度分布を、誘電率分布に変換する第3工程と、
前記第3工程で変換された誘電率分布を用いて前記対向電極間の静電容量の経時変化を数値計算により求める第4工程と、
前記第1工程の静電容量と前記第4工程の静電容量とが等しくなる前記第2工程の時間スケールを求め、その時間スケールにおける前記第2工程の温度分布を実時間スケールにおける前記金型内の温度分布の経時変化とする第5工程と、を備えることを特徴とする樹脂の流動固化挙動の解析方法。
In the analysis method of the flow solidification behavior of the resin in the mold in injection molding,
A first step of injecting resin into a dielectric mold having a counter electrode to perform injection molding, and measuring a change with time in capacitance between the counter electrodes;
A second step of modeling the mold of the first step and numerically calculating the change over time of the temperature distribution in the die due to the fluidized solidification behavior of the resin;
A third step of converting the temperature distribution in the mold at each time obtained in the second step into a dielectric constant distribution using data on the temperature dependence of the dielectric constant of the resin;
A fourth step in which the time-dependent change in capacitance between the counter electrodes is obtained by numerical calculation using the dielectric constant distribution converted in the third step;
The time scale of the second step in which the capacitance of the first step and the capacitance of the fourth step are equal is obtained, and the temperature distribution of the second step on the time scale is determined as the mold on the real time scale. And a fifth step of changing the temperature distribution of the resin over time. A method for analyzing the fluidization and solidification behavior of the resin.
前記第2工程は、前記金型の壁面の熱伝達率を変化させて前記時間スケールを変化させることを特徴とする請求項1に記載の樹脂の流動固化挙動の解析方法。   The method for analyzing the fluidization and solidification behavior of the resin according to claim 1, wherein in the second step, the time scale is changed by changing a heat transfer coefficient of the wall surface of the mold. 前記第1工程では、前記対向電極間に交流電圧を印加して行うインピーダンス測定によって前記静電容量を測定し、測定される前記静電容量の経時変化の速さに対して測定の時間分解能が不足する場合に、より高い周波数の交流電圧を用いて測定し、
前記第3工程では、前記第1工程の測定に用いられた周波数による誘電率の温度依存性のデータを用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の樹脂の流動固化挙動の解析方法。
In the first step, the capacitance is measured by impedance measurement performed by applying an AC voltage between the counter electrodes, and the time resolution of the measurement is determined with respect to the speed of change of the measured capacitance with time. If insufficient, measure with higher frequency AC voltage,
The analysis of the flow solidification behavior of the resin according to claim 1 or 2, wherein the third step uses temperature dependency data of a dielectric constant depending on a frequency used in the measurement of the first step. Method.
前記第1工程では、前記対向電極間に交流電圧を印加して行うインピーダンス測定によって前記静電容量を測定し、測定される前記静電容量の信号レベルが不足する場合に、より低い周波数の交流電圧を用いて測定し、
前記第3工程では、前記第1工程の測定に用いられた周波数による誘電率の温度依存性のデータを用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の樹脂の流動固化挙動の解析方法。
In the first step, when the capacitance is measured by impedance measurement performed by applying an AC voltage between the counter electrodes, and the signal level of the measured capacitance is insufficient, an AC having a lower frequency is used. Measured using voltage,
The analysis of the flow solidification behavior of the resin according to claim 1 or 2, wherein the third step uses temperature dependency data of a dielectric constant depending on a frequency used in the measurement of the first step. Method.
前記第5工程で決定された温度分布の経時変化を与える前記時間スケールのもとで、前記金型内で成形される前記樹脂に作用した剪断応力の積算値である剪断歪エネルギの分布を数値計算によって求める第6工程と、
前記金型を用いて成形された成形品について、その成形品内の前記樹脂の分子配向の分布を測定によって求める第7工程と、
参照用金型と前記樹脂とを用いて成形された参照試料について得られた剪断歪エネルギの計算値のデータ、分子配向の測定値のデータ、およびこれらのデータに関連づけられた異方性を有する線膨張係数または弾性率の測定値のデータを用いて、前記第6工程によって求めた前記剪断歪エネルギの分布および前記第7工程によって求めた前記分子配向の分布に、前記線膨張係数または前記弾性率のデータを関連づけることにより、前記成形品についての異方性を有する線膨張係数または弾性率のデータを決定する第8工程と、
前記樹脂に繊維状のフィラーを含めて前記第1工程の金型を用いて成形された解析対象成形品における前記フィラーの3次元配向のデータを取得する第9工程と、
前記第8工程によって決定された前記線膨張係数または前記弾性率のデータおよび前記第9工程によって取得された前記フィラーの3次元配向のデータを用いて、前記解析対象成形品についてフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数または弾性率のデータを数値計算によって求める第10工程と、を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の樹脂の流動固化挙動の解析方法。
The distribution of the shear strain energy, which is an integrated value of the shear stress acting on the resin molded in the mold, is numerically calculated on the time scale that gives the temporal change of the temperature distribution determined in the fifth step. A sixth step determined by calculation;
For a molded product molded using the mold, a seventh step for determining the distribution of molecular orientation of the resin in the molded product by measurement;
Calculated shear strain energy data obtained from a reference sample molded using a reference mold and the resin, measured molecular orientation data, and anisotropy associated with these data Using the data of the measured values of the linear expansion coefficient or elastic modulus, the distribution of the shear strain energy obtained by the sixth step and the distribution of the molecular orientation obtained by the seventh step An eighth step of determining linear expansion coefficient or elastic modulus data having anisotropy for the molded article by associating modulus data;
A ninth step of acquiring data of the three-dimensional orientation of the filler in the analysis target molded product formed using the mold of the first step including a fibrous filler in the resin;
Using the linear expansion coefficient or the elastic modulus data determined in the eighth step and the three-dimensional orientation data of the filler obtained in the ninth step, the analysis target molded product is considered different from the filler. And a tenth step of obtaining data of linear expansion coefficient or elastic modulus having anisotropy by numerical calculation, wherein the flow solidification behavior of the resin according to any one of claims 1 to 4 is provided. analysis method.
前記第1工程の金型に替えて任意の金型を用いて前記第6工程から第10工程を実施することにより、前記任意の金型によって成形した解析対象成形品についてフィラーを考慮した異方性を有する線膨張係数または弾性率のデータを求めることを特徴とする請求項5に記載の樹脂の流動固化挙動の解析方法。   Anisotropy in which fillers are taken into account for the molded object to be analyzed molded by the arbitrary mold by performing the sixth to tenth processes using an arbitrary mold instead of the mold of the first process 6. A method for analyzing the fluidization and solidification behavior of a resin according to claim 5, wherein data of a linear expansion coefficient or elastic modulus having a property is obtained.
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