シミュレーション装置、プログラム、及び記録媒体
【課題】噛み合い型の二軸以上の押出機を用いる樹脂成形品の製造において、モノフィラメントの集合体である未解繊ガラス繊維束をモノフィラメントに解繊できる製造条件を導出するためのシミュレーション装置、当該シミュレーション装置の機能を実現するためのプログラム、及び当該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を提供する。
【解決手段】互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸以上の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法であって、混合混練する際にガラス繊維束が受けるせん断応力の時間積分値の最小値（最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎ）を制御する。
【解決手段】互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸以上の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法であって、混合混練する際にガラス繊維束が受けるせん断応力の時間積分値の最小値（最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎ）を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造条件を導出するためシミュレーション装置、当該シミュレーション装置の機能を実現するためのプログラム、及び当該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に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合混練し、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法としては、押出機に熱可塑性樹脂を供給し、溶融させた後に、ガラス繊維を供給し、押出機内で熱可塑性樹脂とガラス繊維とを混合混練し、混合物を冷却、造粒する方法が一般的である。押出機は、単軸押出機と同方向完全噛み合い型二軸押出機（以下、二軸押出機という場合がある）が使用されるが、単軸押出機と比較して、二軸押出機は生産性と運転の自由度がより高いので、二軸押出機がより好ましく用いられる。
【０００３】
上記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造において、ガラス繊維は、直径が６μｍ〜２０μｍのモノフィラメントを３００本〜３０００本くらいをまとめてひとつの束にしてロービングに巻き取ったものか、ロービングを長さ１〜４ｍｍにカットしたもの（以下、チョップドストランドという場合がある）を使用する。取り扱いは、チョップドガラスの方が便利であるため、工業的にガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する場合においては、二軸押出機に熱可塑性樹脂を供給し、熱可塑性樹脂の溶融後、二軸押出機の途中からチョップドガラスを供給し、溶融状態の熱可塑性樹脂とガラス繊維とを混合混練し、混合物を押し出して、冷却固化する方法が最も多く行われている。
【０００４】
上記の二軸押出機を用いて行うガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの生産性は、二軸押出機の可塑化と混合混練の能力によって決定される。二軸押出機の可塑化能力は、スクリューデザインの他に、スクリューの溝深さ（スクリューの外径と谷径の差）とスクリューが発生するトルクと、回転数に依存する。特許文献１に示されるように、大きな溝深さと、高いトルク及び回転数とを有する二軸押出機が開発された。この開発により二軸押出機の可塑化能力は、飛躍的に向上した。一方、二軸押出機の混合混練能力は、スクリューデザインに依存する。二軸押出機の可塑化能力の向上に伴い、滞留時間が減少した為、短時間で効率のよい混練混合性能を持ったスクリューデザインの開発が求められている。
【０００５】
ガラス繊維としては、前述のように、３００本〜３０００本のモノフィラメントが、束になったチョップドストランドを一般的に使用する。ガラス繊維をモノフィラメントの束にせずに二軸押出機に供給する方法では、モノフィラメントが綿状になり、流動性がなくなり、取り扱いが難しいためである。チョップドストランドは、二軸押出機内で、解繊されモノフィラメントになるまで混合混練される。同時に、モノフィラメントの長さが、３００μｍ〜１０００μｍになるまでチョップドストランドは破断される。
【０００６】
二軸押出機内での混合混練が不十分であると、モノフィラメントに解繊しないで、モノフィラメントの集合体の状態である、チョップドストランドの一部、もしくは全部が樹脂組成物ペレット中に残存する。ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットに、チョップドストランドの一部、もしくは全部が残存した場合、射出成形において、ゲートに上記チョップドストランドの一部又は全部が詰まり、射出成形ができなくなるか、射出成形ができたとしても、成形品に上記チョップドストランドの一部又は全部が存在し、外観不良又は機能低下の原因となる。
【０００７】
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの生産性を改善し、経済的に生産するためには、特許文献１の高機能の二軸押出機を使用するようになってきているが、生産性が向上すると、短い滞留時間でチョップドストランドを完全にモノフィラメントに解繊することが一層難しくなり、高い生産性を維持しながらモノフィラメントに解繊する技術が求められている。
【０００８】
モノフィラメントに解繊するための技術は、実験の繰り返しによって得ることができる。しかし、二軸押出機を使用する実験の場合、膨大な費用と時間がかかる。
【０００９】
ところで、二軸押出機を使用する実験を行なわずに、二軸押出機内での樹脂挙動をシミュレーションにより予測する方法が開発されている。例えば、アンシス社「ポリフロー」、「アンシスＣＦＸ」、「Ｆｌｕｅｎｔ」、アールフロー社「ＳｃｒｅｗＦｌｏｗ−Ｍｕｌｔｉ」等のソフトウェアを用いれば、二軸押出機内の３次元非等温流動解析が可能であり、さらに粒子追跡解析を組み合わせることで、二軸押出機内での粘度、せん断速度、せん断応力、滞留時間等の局所情報をシミュレーションにより算出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表平１１−５１２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、噛み合い型の二軸以上の押出機を用いる樹脂成形品の製造において、モノフィラメントの集合体である未解繊ガラス繊維束をモノフィラメントに解繊できる製造条件を導出するためのシミュレーション装置、当該シミュレーション装置の機能を実現するためのプログラム、及び当該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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、以上の課題を解決するために鋭意研究を重ねた。
その結果、数値解析によって得られる物理量である、平均せん断応力履歴、平均せん断歪履歴、比エネルギー、最短粒子流出時間等のいずれも、未解繊ガラス繊維束を含むペレット数Ｎ（単位重量あたりの未解繊ガラス繊維束を含むペレットの個数）と明確な相関がないこと、を見出すとともに、粒子追跡法によって導出される、各ガラス繊維束に加わるせん断応力の時間積分値の中で最も小さい値である最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎが、未解繊ガラス繊維束を含むペレット数Ｎと相関があることを見出した。
また、二軸押出機内で発生するせん断応力を解析し、吐出量Ｑとスクリュー回転数Ｎｓとの比（Ｑ／Ｎｓ）が一定の場合には、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを制御することで、未解繊ガラス繊維を含む単位量あたりのペレット数Ｎを制御できることを見出した。
さらに、上記比（Ｑ／Ｎｓ）が一定でない場合であっても、未解繊ガラス繊維を含む単位量あたりのペレット数Ｎは上記Ｔｍｉｎ及び（Ｑ／Ｎｓ）を用いて特定の数式で表せることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１３】
（１） 熱可塑性樹脂とガラス繊維束とを押出機内で混練し、未解繊ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造したときの、未解繊ガラス繊維束を含む単位量あたりのペレット数Ｎを所定の値以下に抑える製造条件を導出するためのシミュレーション装置であって、下記数式（Ｉ）を導出するための情報を入力する入力手段と、前記入力手段に入力された情報に基づいて、下記数式（Ｉ）を導出し、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎが所定の値以下になる製造条件を算出する製造条件算出手段と、前記製造条件算出手段で算出された製造条件を出力する出力手段と、を備え、前記入力手段に入力される情報は、押出機内において前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維束とを混練する部分に配置されるスクリューエレメントの長さＬと前記スクリューエレメントの外径Ｄとの比であるＬ／Ｄと、吐出量Ｑと、前記スクリューエレメントでのスクリュー回転数Ｎｓと、前記Ｌ／Ｄ、前記吐出量Ｑ及び前記スクリュー回転数Ｎｓにおける、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎ及びガラス繊維束が押出機に供給されてから押出機内で受けるせん断応力の時間積分を行い時間積分値の中で最も小さい値である最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎと、の組を複数含むシミュレーション装置。
【数１】
（上記数式（Ｉ）中のα、β、γは、０以上の定数である。）
【００１４】
（２） 前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維とを混練するためのスクリューエレメントの外径を変更したとき、前記数式（Ｉ）が下記数式（ＩＩ）である（１）に記載のシミュレーション装置。
【数２】
（上記数式（ＩＩ）中のｄ１は変更前の前記外径、ｄ２は変更後の前記外径、α、β、γ、δ、εは、全て０以上の定数である。）
【００１５】
（３） 前記製造条件算出手段は、複数の前記Ｌ／Ｄの条件毎に、吐出量Ｑと前記最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を作成する近似曲線作成ステップと、前記数式（Ｉ）に基づいて、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎが所定の値以下になる最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎである閾値Ｔｍｉｎ決定する閾値Ｔｍｉｎ決定ステップと、各近似曲線から前記閾値Ｔｍｉｎでの各吐出量（Ｑｎ）を算出する吐出量Ｑｎ算出ステップと、前記Ｌ／Ｄと前記Ｑｎとの間の関係式を導出する関係式導出ステップと、を備え、前記関係式に基づいて、製造条件を選択するする（１）又は（２）に記載のシミュレーション装置。
【００１６】
（４） 前記スクリューエレメントは、フライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントである（１）から（３）のいずれかに記載のシミュレーション装置。
【００１７】
（５） （１）から（４）のいずれかに記載のシミュレーション装置の機能をコンピュータで実現するためのプログラム。
【００１８】
（６） （５）に記載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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ガラス繊維束と熱可塑性樹脂とを混練する際にガラス繊維束が受けるせん断応力の時間積分値の最小値（最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎ）を制御することで、ガラス繊維束がモノフィラメントに解繊される製造条件をシミュレーションにより導出することができる。
【００２０】
なお、生産効率に優れた高性能二軸押出機を用いた場合に、特に、ガラス繊維束が解繊せずに樹脂組成物ペレット中に残存することが問題となっている。本発明はこのような高性能な二軸押出機を用いても上記のガラス繊維の未解繊の問題を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、押出機のスクリュー構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明のシミュレーション装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、シミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、押出機サイズを変更する場合のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図３に示すフローチャートとはＳ２が異なるシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、各（Ｌ／Ｄ）での吐出量Ｑと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を示す図である。
【図７】図７は、Ｌ／ＤとＱｎとの関係を表す一次関数（（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ））を示す図である。
【図８】図８は、実施例で使用した具体的なスクリューパターンを示す図である。
【図９】図９は、実施例で使用した具体的なスクリュー形状を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓ＝１．０の条件で、最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓ＝１．０、Ｑ／Ｎｓ＝０．８、Ｑ／Ｎｓ＝０．５の条件での、最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓにほとんど依存しない最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例で使用した押出機の吐出量と最小せん断応力履歴値との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例で使用した押出機の吐出量とＬ／Ｄとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。
【００２３】
本発明のシミュレーション装置は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する際の製造条件をシミュレーションにより導出する。本発明のシミュレーション装置について説明する前に、先ず、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法について簡単に説明する。
【００２４】
＜ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造方法＞
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法は、互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸以上の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法である。
【００２５】
具体的には、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法は、例えば、以下の工程を備える。
熱可塑性樹脂を上記押出機に供給して加熱、混練し可塑化する可塑化工程。
可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を押出機に供給して、上記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した熱可塑性樹脂とを混練する混練工程。
混練工程後に、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出す押出工程。
押出されたガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程。
【００２６】
以下、これらの各工程について簡単に説明する。説明には、図１に記載のスクリュー構成を備える二軸押出機を用いる。この押出機は樹脂可塑化部と混練部とを備える。樹脂可塑化部は供給部、可塑化部、輸送部を備え、混練部は混練部１、混練部２を備える。
【００２７】
［可塑化工程］
可塑化工程では、ホッパから供給された熱可塑性樹脂を移送・溶融して、均質な溶融体を作る。先ず、熱可塑性樹脂について説明し、次いで、ホッパから供給された熱可塑性樹脂が均質な溶融体になるまで（可塑化工程の詳細）を説明する。
【００２８】
（熱可塑性樹脂）
使用する熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリプロピレン、ポリアセタール、液晶性樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン６６等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂の中でも特に、粘性の低いものほど、上記ガラス繊維束の未解繊の問題は生じやすい。粘性が低いと溶融状態ではせん断応力が発生し難くなり、モノフィラメントを収束したガラス繊維束は、解繊し難くなるからである。粘性の低い樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート、液晶性樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６６等が挙げられる。
【００２９】
（可塑化工程の詳細）
熱可塑性樹脂の可塑化は図１に記載の二軸押出機の樹脂可塑化部で行われる。樹脂可塑化部は、供給部、可塑化部、輸送部を有する。供給部及び輸送部で使用するスクリューエレメントとしては、例えば順送りフライトからなる搬送用のエレメント等が挙げられる。可塑化部に使用するスクリューエレメントとしては、逆送りフライト、シールリング、順送りニーディングディスク、逆送りニーディングディスク等のスクリューエレメントの組み合わせ等が挙げられる。以下、供給部、可塑化部、輸送部について簡単に説明する。
【００３０】
供給部では樹脂ペレットを移送する。供給部は、一般に樹脂ペレットが溶融しないような温度設定で、樹脂ペレットをホッパ側からダイ方向側に移送する働きをする。
このように樹脂ペレットが溶融しないような低温で行われるが、溶融の準備段階として外部ヒータによる予熱が行われる場合がある。また、樹脂ペレットは、回転するスクリューとシリンダーに挟まれるため、樹脂ペレットには摩擦力が加わり、摩擦熱が発生する。上記予熱や摩擦熱によって溶融し始める場合もある。
【００３１】
場合によっては、供給部では、樹脂ペレットの移送がスムーズに進むように、スクリューの溝深さの調整、予熱の温度調製を従来公知の方法で行う必要がある。
【００３２】
可塑化部では、供給部から移送された樹脂ペレットに圧力を加えて樹脂ペレットを溶融する。可塑化部では、樹脂ペレットにせん断応力が加わる結果、樹脂ペレットが溶融しながら、さらに前方（ホッパからダイの方向）へと移送される。
【００３３】
輸送部では、可塑化部で溶融された熱可塑性樹脂（以下、溶融樹脂という場合がある）を移送する。輸送部では、可塑化部で均質な溶融状態になった熱可塑性樹脂を混練部まで移送する。
【００３４】
［混練工程］
混練工程では、可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を押出機に供給して、上記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した熱可塑性樹脂とを混練する。
【００３５】
混練工程は図１に示す二軸押出機の混練部で行われる。混練部は、混練部１、混練部２からなり、混練部２は混練部２１、混練部２２からなる。混練部１で使用するスクリューエレメントとしては、例えば順送りフライトからなる搬送用のエレメントが挙げられる。混連部２１及び２２に使用するスクリューエレメントとしては、逆送りフライト、シールリング、順送りニーディングディスク、逆送りニーディングディスク等のスクリューエレメントの組み合わせが挙げられる。例えば、混練部２１に順送りニーディングディスクを用いて、混練部２２に逆送りフライトを用いる等の組み合わせが挙げられる。また、後述する通り、本発明の製造方法においては、フライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントを混練部に用いることが好ましい（本実施形態では混練部２１がフライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントである）。理由については後述する。
【００３６】
（混練部１）
混練部１では副原料フィード口から投入されたガラス繊維束と溶融樹脂とを混練部２まで搬送する。この混練部１での搬送においてはスクリューの溝内部にガラス繊維束や樹脂が完全に充満せず、ガラス繊維束にせん断力がかからない領域である。
【００３７】
ガラス繊維束について簡単に説明する。ガラス繊維束は、３００本から３０００本のモノフィラメントが束になったチョップドストランド、１１００本か２２００本が束になったチョップドストランドが好ましく使用できる。また、モノフィラメントの径は、特に限定されないが、６μｍから２０μｍの範囲のものが好ましく、６μｍ、１０μｍ、１３μｍのものが物性上特に好ましい。なお、ロービングのままモノフィラメントの束を連続的に二軸押出機に供給することもできる。しかし、ロービングをカットしたチョップドストランドは、輸送、二軸押出機への供給において、取り扱いが容易である。このため、チョップドストランドの使用が好ましい。
【００３８】
（混練部２）
混練部２では、ガラス繊維束及び溶融樹脂にせん断応力がかかる。せん断応力がかかることでガラス繊維束の解繊及びモノフィラメントと溶融樹脂との混練が進む。ここで、混練部２でのスクリューの回転数が回転数Ｎｓにあたる。また、混練部２１におけるスクリュー長さがＬであり、スクリュー外径がＤである。
【００３９】
本願発明の製造方法の特徴は、混練部２でのガラス繊維束と溶融樹脂との混練の結果、未解繊のガラス繊維束がペレット中に残存しないことにある。この効果を得るためには、特定の製造条件で樹脂組成物ペレットの製造を行う必要がある。本発明は、この特定の製造条件を導出するためのシミュレーション装置である。
【００４０】
［押出工程、ペレット化工程］
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物がどのように押出され、どのようにペレット化されるかは特に限定されないが、例えば、棒状に押出されたガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を切断してペレット化することができる。なお、切断方法は特に限定されず、従来公知の方法を利用することができる。なお、押出工程における吐出量が吐出量Ｑにあたる。
【００４１】
＜シミュレーション装置＞
本発明のシミュレーション装置は、図２に示すように、入力手段と、製造条件算出手段と、出力手段とを備える。
【００４２】
入力手段は、Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓ（Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ及びスクリュー回転数Ｎｓを併せて、「最小せん断応力履歴値の導出条件」という場合がある。）、未解繊ペレット数Ｎ、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎの組が複数入力される。
製造条件算出手段では、入力された最小せん断応力履歴値の導出条件、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎ、単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎに基づいて、上記数式（Ｉ）を導出し、未解繊ペレット数Ｎが所定の値未満になる製造条件を算出する。本実施形態では１ｋｇあたりの未解繊ペレット数Ｎが１未満の場合について説明する。
出力手段では、製造条件算出手段で算出された製造条件を出力する。
【００４３】
先ず、入力手段に入力される各パラメーターについて説明する。なお、Ｌ、Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓについては上述の通りであり、説明を省略する。
【００４４】
最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎは、従来公知の二軸押出機内３次元流動解析ソフトウェアを用いて導出することができる。例えば、実施例に記載するような、粒子追跡解析で導出できる。最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎはせん断応力の時間積分を行うことで得られる時間積分値であるが、積分区間は、溶融樹脂及びガラス繊維束にせん断応力がかかる区間であり、図１に示す押出機の場合には、混練部２の区間である。
【００４５】
最小せん断応力履歴値の導出方法は、特に限定されない。市販のソフトウェアを用いて導出する方法、実験により導出する方法等が挙げられる。
【００４６】
以下、本発明のシミュレーション装置の動作及びシミュレーション方法について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００４７】
入力された情報（最小せん断応力履歴値の導出条件、単位量あたりの未解繊ペレット数、最小せん断応力履歴値）に基づいて、下記数式（Ｉ）を導出する（Ｓ１）。
【数３】
【００４８】
数式（Ｉ）の導出にあたって、定数γは、縦軸をＮとし、横軸をＴｍｉｎとした２次元のグラフを作成したときに、Ｑ／Ｎｓの影響が小さくなるように決定する。
【００４９】
α、β、γはどのような方法で導出してもよいが例えば以下の方法で導出することができる。
【００５０】
最初に、所定のＱ／Ｎｓの条件における入力データに基づいて、下記数式（ＩＩＩ）を導出する（Ｓ１１）。
【数４】
（上記数式（Ｉ）中のα、βは、０以上の定数である。）
【００５１】
導出された数式（ＩＩＩ）に基づいて、α、βを決定する。
【００５２】
γを導出するために必要な数式（ＩＩＩ）の数になるまで、所定のＱ／Ｎｓの条件を異なる条件に変更して、数式（ＩＩＩ）の導出を繰り返す（Ｓ１２）。なお、γを導出するために必要なＱ／Ｎｓの条件数は予め決めて設定しておく。数式の数は３以上であることが好ましい。
【００５３】
次いで、得られた複数の数式（ＩＩＩ）の中から基準となる数式（ＩＩＩ）を決定し、α、βを決定する（Ｓ１３）。選択方法は特に限定されず、任意に決定することができる。例えば、最初に導出した数式（ＩＩＩ）を基準にすることができる。この基準となる数式（ＩＩＩ）のα、βが数式（Ｉ）のα、βとなる。
【００５４】
Ｑ／Ｎｓの条件によって異なる数式（ＩＩＩ）を、ひとつの数式でまとめるためのγを導出する（Ｓ１４）。Ｑ／Ｎｓの条件によらず適用できるようなγの値を、従来公知の近似方法（例えば、最小二乗法、ガウスニュートン法、シンプレックス法という方法等）を用いて決定する。
【００５５】
Ｎが所定数未満になるような製造条件を算出する（Ｓ２）。製造条件の算出結果が出力手段によって出力されることで終了する。製造条件の算出は例えば、以下の方法で行うことができる。
【００５６】
検討を行なう製造条件のＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを導出した数式（Ｉ）に代入して計算を行なう（Ｓ２１）。ここで、検討を行なう製造条件のＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎは、コンピュータが自動で任意に選択して決定してもよいし、予め決めておいたＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを代入するように設定しておいてもよい。Ｎｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎ、Ｑ／Ｎｓの少なくとも一つを固定して、製造条件の算出を行なってもよい。
【００５７】
計算した結果、Ｎが所定数（本実施形態では１）以上の場合には、所定のＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを、Ｔｍｉｎがより大きい条件、又はＱ／Ｎｓがより小さい条件に変更して、これらの値を、数式（Ｉ）に代入する（Ｓ２２）。Ｎが以上になる場合に、どのように条件を変更するかを予め設定しておいてもよい。
【００５８】
Ｎが所定数未満（例えば１未満）の条件であれば、出力手段により製造条件が出力される（Ｓ２３）。
【００５９】
Ｎが所定数未満になる製造条件が、予め決めた数得られるまで、製造条件の算出を繰り返す（Ｓ２４）。算出する製造条件の数は任意に決定する。所望の数の製造条件が得られたら、シミュレーションは終了する。
【００６０】
なお、数式（Ｉ）は、熱可塑性樹脂の種類、ガラス繊維束の種類が異なれば、新たに数式（Ｉ）を導出しなおす必要がある。そして、予め導出された数式（Ｉ）を用いる場合には、最小せん断応力履歴値の導出条件、未解繊ペレット数、最小せん断応力履歴値を入力した後、Ｎが所定数未満になるような製造条件の算出（Ｓ２）のみを行なえば、製造条件を算出することができる。
【００６１】
［押出機サイズを変更した場合の製造条件の決定］
一般的に、小型の試作機を用いて製造条件の検討を行い、大型の量産機で樹脂組成物ペレットの製造を行う。この量産機による製造を行う場合、小型の試作機を用いて導出した数式（Ｉ）を用いると、単位量あたりの未解繊ペレット数が所定の値未満になるような製造条件を正確に選択することができない。同じ吐出量及び同じスクリュー回転数の条件であっても、小型の試作機と大型の量産機とでは、バレルからの伝熱量が異なり、溶融樹脂にかかる熱エネルギーが異なるからである。
【００６２】
小型の試作機ではなく大型の量産機でシミュレーション、実験等を行い、上述の方法と同様の方法で、大型量産機での上記数式（Ｉ）を導出することも可能ではあるが、時間と費用と手間がかかる。以下に説明する方法を行うことで、小型の試作機で導出した数式（Ｉ）から大型の量産機で用いることができる数式（ＩＩ）を導出することができる。
【００６３】
スクリューエレメントの外径Ｄが、ｄ１からｄ２に変更になる場合、試作機での吐出量Ｑｍと量産機での吐出量ＱＭとの間には下記数式（ＩＶ）が成立し、試作機でのスクリュー回転数Ｎｓｍと量産機でのスクリュー回転数ＮｓＭとの間には下記数式（Ｖ）が成立する。
【数５】
【数６】
【００６４】
溶融樹脂にかかる比エネルギーが同等になるように上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）のδ及びεを決定する。δ及びεの決定方法としては、理論的に決定する方法、実験的に決定する方法のいずれでもよい。理論的に決定する方法としては、一般的には、断熱状態と仮定して、目的関数を比エネルギー、あるいは総せん断量、滞留時間等が、小型機と大型機で一致するように、パラメーターδ及びεが導出される。小型機と大型機の伝熱量の差を仮定して、目的関数としての比エネルギーが、小型機と大型機で一致するように、パラメーターδ及びεを導出することもできる。実験的に決定する方法としては、目的関数を、比エネルギーとするか、もしくは、物性を示すパラメーターを採用し、目的関数が、小型機と大型機とで一致するように、統計的にパラメーターδ及びεを算出するような方法が挙げられる。
【００６５】
小型の試作機と大型の量産機との間に成立する上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）を導出することで、大型機に成立する単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの間の下記数式（ＩＩ）を容易に導出することができる。
【数７】
【００６６】
次いで、押出機サイズの変更を行った場合の、本発明のシミュレーション装置の動作及びシミュレーション方法について、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００６７】
ｄ２の値を入力手段に入力することでシミュレーションが開始される。なお、上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）における、δ、εを実験で導出する場合には、実験で導出したこれらの値も入力する（実験的に導出した場合には、下記Ｓ３工程は省略する）
【００６８】
先ず、上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）のδ、εを導出する（Ｓ３）。断熱状態と仮定して、目的関数を比エネルギー、あるいは総せん断量、滞留時間等が、小型機と大型機で一致するように、これらの値を算出する。
【００６９】
次いで、数式（ＩＩ）を導出する（Ｓ４）。数式（ＩＩ）の導出後は、上述の方法（Ｓ２）と同様にして製造条件を算出することができるため、説明を省略する。
【００７０】
［簡便な製造条件の決定］
上記のような数式（Ｉ）、（ＩＩ）を用いることで、未解繊のガラス繊維束を含む樹脂組成物ペレットが製造されないような製造条件を決定することができる。しかしながら、製造条件の検討の都度、数式（Ｉ）又は（ＩＩ）にＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを代入する方法の場合、非常に時間がかかる（特に、シミュレーションによるＴｍｉｎの導出に時間がかかる。）。そこで、以下の方法で、Ｌ／Ｄと、許容される中で最大の吐出量（最大吐出量）との関係を導出することで、この関係に基づいて、容易に製造条件を決定できる。その結果、Ｎが所定の値未満の条件を満たす製造条件を決定することができる。具体的には、上述のＳ１に続いて、以下の方法でＳ２を実施する。
【００７１】
以下に説明するＬ／Ｄと最大吐出量との関係を導出する方法は、近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ）と、近似曲線閾値Ｔｍｉｎ決定ステップ（Ｓ２Ｂ）と、吐出量Ｑｎ算出ステップ（Ｓ２Ｃ）と、関係式導出ステップ（Ｓ２Ｄ）と、を備える。そして、関係式導出ステップ（Ｓ２Ｄ）で得られた関係式に基づいて、選択可能な製造条件の範囲を決定する製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）と、製造条件範囲を出力する製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）とを行い、シミュレーションが終了する。以下に各ステップについて詳細に説明する。説明には図５に示すフローチャートを用いる。
【００７２】
（近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ））
近似曲線作成ステップでは、Ｑ／Ｎｓ＝一定とし、吐出量Ｑと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を作成する。
【００７３】
具体的には、例えば、Ｓ１で入力手段に入力された（Ｌ（混練部２１の長さ）／Ｄ）、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓ、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎの情報に基づいて近似曲線を作成することができる。
【００７４】
例えば、入力された条件である（ＱＡ、ＴｍｉｎＡ）、（ＱＢ、ＴｍｉｎＢ）、（ＱＣ、ＴｍｉｎＣ）から近似曲線を作成する。近似曲線の作成方法は、特に限定されないが、例えば最小二乗法、ガウスニュートン法、シンプレックス法という方法等という方法で作成することができる。なお、図６（ａ）に近似曲線Ｆ１を示した。
【００７５】
また、近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ）においては、混練部２１の長さ（Ｌ）／スクリューエレメントの外径（Ｄ）（Ｌ／Ｄ）の条件を少なくとも１回変更して、各（Ｌ／Ｄ）での吐出量Ｑと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を、上記と同様の方法で作成する。なお、リード長とは、ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した熱可塑性樹脂とを混練するためのニーディングディスクのリード長を指す（混練部２１）。
【００７６】
近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ）では、近似曲線を少なくとも一つ導出すればよいが、ここでは近似曲線Ｆ２、Ｆ３を導出したとする。図６（ｂ）に近似曲線Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を示した。
【００７７】
（閾値Ｔｍｉｎ決定ステップ（Ｓ２Ｂ））
閾値Ｔｍｉｎ決定ステップとは、上記式（Ｉ）においてペレット数Ｎが所定の値未満（本実施形態では１とする。）になる最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを決定するステップである。最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎは、未解繊ペレット数Ｎを縦軸、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを横軸とするグラフを作成することにより導出することができる。
【００７８】
（吐出量Ｑｎ算出ステップ（Ｓ２Ｃ））
吐出量Ｑｎ算出ステップとは、作成した各近似曲線から閾値Ｔｍｉｎでの各吐出量（Ｑｎ）を算出するステップである。
【００７９】
近似曲線Ｆ１に閾値Ｔｍｉｎを代入して算出される吐出量をＱ１、近似曲線Ｆ２に閾値Ｔｍｉｎを代入して算出される吐出量をＱ２、近似曲線Ｆ３に閾値Ｔｍｉｎを代入して算出される吐出量をＱ３とする。Ｑ１，Ｑ２、Ｑ３を図６（ｃ）に示した。
【００８０】
（関係式導出ステップ（Ｓ２Ｄ））
関係式導出ステップとは、各近似曲線でのＬ／Ｄと上記各吐出量（Ｑｎ）とから、上記Ｌ／ＤとＱｎとの関係を一次関数（（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ））によって近似するステップである。
【００８１】
吐出量Ｑ１を導出したときの、Ｌ／ＤをＬ１／Ｄ１とし、吐出量Ｑ２を導出したときの上記Ｌ／ＤをＬ２／Ｄ２とし、吐出量Ｑ３を導出したときの上記Ｌ／ＤをＬ３／Ｄ３とする。横軸に混練部Ｌ／Ｄ、縦軸に吐出量Ｑとし、（Ｑ１、Ｌ１／Ｄ１）、（Ｑ２、Ｌ２／Ｄ２）、（Ｑ３、Ｌ３／Ｄ３）から一次関数（（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ））を導出する。導出結果を図７（ａ）に示す。なお、導出方法については特に限定されないが、例えば最小二乗法等の方法で導出することができる。
【００８２】
以上のようにして、Ｌ／Ｄと最大吐出量Ｑｎとの関係が導出される。この関係に基づくことで、容易に製造条件を決定できる。例えば、製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）、製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）を行なうことで製造条件を決定することができる。
【００８３】
［製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）］
製造条件範囲決定ステップでは、未解繊ガラス繊維が含まれる単位量あたりのペレット数が所定の値未満の製造条件範囲を決定する。具体的には（Ｑ）＜ｆ（Ｌ／Ｄ）を満たす領域を決定する。この領域から製造条件を選択すれば、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎは閾値Ｔｍｉｎ以上になり、未解繊ガラス繊維束を含む単位量あたりのペレット数は所定の値未満になる。
【００８４】
［製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）］
製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）は、上記製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）で決定された製造条件範囲を、出力手段により出力するステップである。この出力により、所望の製造条件が得られるので、シミュレーションは終了する。
【００８５】
なお、押出機内の樹脂温度を、樹脂が劣化する温度以下に維持する必要がある。図７（ａ）の点線Ｚは、樹脂の劣化限界の温度を示す線である。これと（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ）の交点まで吐出量を上げることができる。特に熱で劣化しやすい樹脂の場合には、樹脂が劣化しないように、例えば、製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）において、樹脂の劣化限界の温度を示す線を考慮する。
【００８６】
なお、数式（Ｉ）の代わりに数式（ＩＩ）を用いれば、大型の量産機の場合にも上記の簡便な製造条件の決定を行うことができる。
【００８７】
なお、混練部２１に、特開２００２−１２０２７１に記載されているような切り欠きのあるスクリューエレメントを使用した場合の（Ｑ）ＢＭＳ＝ｆ（Ｌ／Ｄ）ＢＭＳを図７（ｂ）に示した。切り欠きのあるスクリューエレメントを用いることで製造条件の選択の幅が広がるため好ましい。
【実施例】
【００８８】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８９】
実施例においては以下の材料を用いた。
熱可塑性樹脂：ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）（メルトインデックス（ＭＩ）＝７０ｇ／１０分）
カーボンマスターバッチ
ガラス繊維束：直径が１３μｍのモノフィラメントを２２００本束ねた長さ３ｍｍのチョップドストランド
また、組成は以下の通りである。
ＰＢＴが６７．５質量％、カーボンマスターバッチが２．５質量％、ガラス繊維束が３０質量％
押出条件は以下の通りである。
押出機：同方向完全噛み合い型二軸押出機ＴＥＸ４４αＩＩ（日本製鋼所製）スクリューエレメントの外径（Ｄ）が０．０４７ｍ
押出条件；
【表１】
バレル温度；２２０℃
スクリューデザイン；
（１）概略
押出機のスクリューは図１のように表すことができ、図１に示すスクリューパターンの概略は以下の通りである。
Ｃ１：ホッパ
Ｃ２〜Ｃ５：供給部
Ｃ５〜Ｃ６：可塑化部
Ｃ６〜Ｃ８：輸送部
Ｃ９：副原料フィード口
Ｃ１０：混練部１
Ｃ１１：混練部２（混練部２１、混練部２２からなる）
（２）実施例で使用した具体的なスクリューパターンは、図８に示す通りである。なお、ニーディングディスクで、各ディスクが送り方向に４５°位相がずれているものをＦＫとし、逆送りの１条のフライトで切り欠きのあるエレメントをＢＭＳとする。
図８（ａ）に示すスクリューパターンをＦＫ１．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝１）、
図８（ｂ）に示すスクリューパターンをＦＫ２．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２）、
図８（ｃ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ１．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝１）、
図８（ｄ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ２．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２）、
図８（ｅ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ２．５Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２．５）、
とする。Ｌ／Ｄは、混練部２１のリード長（Ｌ）とスクリューエレメントの外径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）である。
（３）スクリューの形状
図８に示すスクリューパターンはそれぞれＣ１１の混練部２のみ異なる。Ｃ１１の混練部２のスクリューの形状を図９に示す。図８（ａ）のパターンのスクリュー形状を図９（ａ）に示し、図８（ｂ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｂ）に示し、図８（ｃ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｃ）に示し、図８（ｄ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｄ）に示し、図８（ｅ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｅ）に示した。
図９（ａ）に示すスクリューは混練部２１が長さ１．０Ｄの順送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｂ）に示すスクリューは混練部２１が長さ２．０Ｄの順送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｃ）に示すスクリューは混練部２１が長さ１．０Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｄ）に示すスクリューは混練部２１が長さ２．０Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｅ）に示すスクリューは混練部２１が長さ２．５Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
【００９０】
［数式（ＩＩＩ）の導出］
Ｑ／Ｎｓ＝１．０の条件で、図１０に示すような最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係を求めた。具体的には以下のような方法で導出した。
【００９１】
先ず、数式（ＩＩＩ）の導出に必要な、Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓ、未解繊ペレット数Ｎ、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎの組を複数決定する。Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓを任意に決めて、以下の方法で、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを導出し、実験により未解繊ペレット数Ｎを求めた。具体的には以下のようにして求めた。
【００９２】
先ず、シミュレーションによる最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）の導出について説明する。
二軸押出機内３次元流動解析ソフト（アールフロー社製ＳｃｒｅｗＦｌｏｗ−Ｍｕｌｔｉ）を用いて同方向完全噛み合い型二軸押出機内の樹脂挙動を解析した。
解析の際に用いた支配方程式は、連続式（Ａ）、ナビエ−ストークス式（Ｂ）、温度バランス式（Ｃ）である。
【数８】
【数９】
【数１０】
【００９３】
解析仮定として、非圧縮性流体で、完全溶融・完全充満とした。また、粘度近似式はアレニウス近似及びＷＬＦ近似を使用した。解析手法は、有限体積法、ＳＯＲ法、ＳＩＭＰＬＥアルゴリズムであり、計算としては、まず定常解析を行い、これを初期値として、非定常解析を行った。非定常解析の後、トレーサー粒子を配置（約５０００個）して、トレーサー粒子にかかる局所情報を収集した（粒子追跡解析）。せん断応力の時間積分値の最小値Ｔｍｉｎは、トレーサー粒子にかかる局所情報のせん断応力を時間積分し、全粒子の最小値を求めたものである。
【００９４】
次いで、実験による未解繊ペレット数の導出について説明する。
ＰＢＴを二軸押出機に供給した後、上記押出条件で、ガラスのチョップドストランドを供給し、混練混合した後、ダイから樹脂組成物を押出し、溶融した樹脂組成をダイから引取りストランドにして、水槽でストランドを冷却固化して、カッターで、ストランドを３ｍｍの長さに切断してペレットを作成した。ペレットを１０ｋｇ採取し、黒色のペレットの中のガラス未解繊（銀色の凝集塊）を目視にて探し、ガラス未解繊を含んだペレットの個数を数えた。
【００９５】
未解繊ペレット数と最小せん断応力履歴値と間の関係を表す近似曲線（相関線）を、最小二乗方法で求めた。Ｑ／Ｎｓ＝１．０で、混練部２に前述のように図８（ａ）から（ｅ）の異なるエレメントを入れ、かつ、異なるＱで実験とシミュレーションを行った結果、以下のようなひとつの近似曲線が得られた。近似曲線については図１０に示した。
【数１１】
【００９６】
即ち、上記数式（ＩＩＩ）のαが１１．５０４２、βが−２．２００となった。
【００９７】
Ｑ／Ｎｓ＝０．８、Ｑ／Ｎｓ＝０．５の条件でも、上記と同様にして、図１１に示すように、最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を求めた。なお、図１１にはＱ／Ｎｓ＝１．０の場合の相関線についても示した。
【００９８】
図１１に示すように、Ｑ／Ｎｓ毎に相関線が異なる。そこで、上記数式（Ｉ）の形式の関数に最小二乗法で近似した。近似曲線を図１２に示した。図１２に示すように、Ｑ／Ｎｓにほとんど依存しない一つの相関線で近似できた。なお、γは３．０であった。
【００９９】
図１１に示すように、所定の最小せん断応力履歴値以上であれば、単位量あたりの未解繊ペレット数が所定の値未満になることが確認できた。
【０１００】
［押出機サイズを変更した場合の製造条件の決定］
スクリューエレメントの外径（Ｄ）の条件を０．０４７ｍから０．０６９ｍに変更した。溶融樹脂にかかる比エネルギーが同等になるように上記数式（Ｖ）、（ＶＩ）のδ及びεを上述の方法で検討し、成形加工（第１１巻、第１１号、１９９９年、９１０頁から９１３頁に記載）の方法で補正して決定した。δが２．５、εが０．５であった。
【０１０１】
最終的に量産機では、以下の数式になる。
【数１２】
（Ｋ＝１．０３８２３×１０−４［ｍ３］、Ｄ３＝０．３２８５［ｍ３］）
【０１０２】
比エネルギーが同等になるように調整した上記の式を用いれば、未解繊ペレット数が０になる条件をシミュレーションで最小せん断応力履歴値を導出することにより確認することができる。
【０１０３】
［簡便な製造条件の決定方法］
上記数式（ＶＩＩ）を用いる。
【０１０４】
（近似曲線作成ステップ）
数式（ＶＩＩ）を導出する際に得たデータに基づいて、吐出量と最小せん断応力履歴値との関係を導出した。導出結果を図１３（ａ）に示した。なお、図１３（ａ）には近似曲線も併せて示している。
【０１０５】
Ｑ／Ｎｓ＝０．８の場合についても同様の方法で、近似曲線を作成した。結果を図１３（ｂ）に示した。
【０１０６】
（閾値Ｔｍｉｎ決定ステップ）
未解繊ペレット数Ｎ（個／ペレット１０ｋｇ）が１未満になる条件は、図１２から求めると７８０００Ｐａ・ｓｅｃであった。
未解繊ペレット数Ｎ（個／ペレット１ｋｇ）が０．４未満になるよう設定した場合、図１２から求めると最小せん断応力履歴値は７８０００Ｐａ・ｓｅｃであった。
【０１０７】
（吐出量Ｑｎ算出ステップ）
７８０００Ｐａ・ｓｅｃを図１０中に点線で示した。Ｑ／Ｎｓ＝１．０と０．８の場合に各近似曲線で最小せん断応力履歴値が７８０００Ｐａ・ｓｅｃになる吐出量を表２にまとめた。
【表２】
【０１０８】
（関係式導出ステップ、製造条件決定ステップ）
表２の結果を図１４にまとめた。図１４に示す各直線は、Ｌ／Ｄ毎に未解繊ペレットが所定の値になる最大の吐出量を示すことから、容易に製造条件を決定することができる。また、図１４には、樹脂の劣化限界の温度を示す線（劣化限界線）も併せて示した。劣化限界線との交点までの吐出量から製造条件を選択する必要がある。
【０１０９】
また、フライト部に切り欠きを有するスクリューエレメントを混練部２１に用いることで、製造条件の選択の幅が広がることも、確認された（図１４）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造条件を導出するためシミュレーション装置、当該シミュレーション装置の機能を実現するためのプログラム、及び当該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に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂にガラス繊維を混合混練し、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法としては、押出機に熱可塑性樹脂を供給し、溶融させた後に、ガラス繊維を供給し、押出機内で熱可塑性樹脂とガラス繊維とを混合混練し、混合物を冷却、造粒する方法が一般的である。押出機は、単軸押出機と同方向完全噛み合い型二軸押出機（以下、二軸押出機という場合がある）が使用されるが、単軸押出機と比較して、二軸押出機は生産性と運転の自由度がより高いので、二軸押出機がより好ましく用いられる。
【０００３】
上記ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造において、ガラス繊維は、直径が６μｍ〜２０μｍのモノフィラメントを３００本〜３０００本くらいをまとめてひとつの束にしてロービングに巻き取ったものか、ロービングを長さ１〜４ｍｍにカットしたもの（以下、チョップドストランドという場合がある）を使用する。取り扱いは、チョップドガラスの方が便利であるため、工業的にガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する場合においては、二軸押出機に熱可塑性樹脂を供給し、熱可塑性樹脂の溶融後、二軸押出機の途中からチョップドガラスを供給し、溶融状態の熱可塑性樹脂とガラス繊維とを混合混練し、混合物を押し出して、冷却固化する方法が最も多く行われている。
【０００４】
上記の二軸押出機を用いて行うガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの生産性は、二軸押出機の可塑化と混合混練の能力によって決定される。二軸押出機の可塑化能力は、スクリューデザインの他に、スクリューの溝深さ（スクリューの外径と谷径の差）とスクリューが発生するトルクと、回転数に依存する。特許文献１に示されるように、大きな溝深さと、高いトルク及び回転数とを有する二軸押出機が開発された。この開発により二軸押出機の可塑化能力は、飛躍的に向上した。一方、二軸押出機の混合混練能力は、スクリューデザインに依存する。二軸押出機の可塑化能力の向上に伴い、滞留時間が減少した為、短時間で効率のよい混練混合性能を持ったスクリューデザインの開発が求められている。
【０００５】
ガラス繊維としては、前述のように、３００本〜３０００本のモノフィラメントが、束になったチョップドストランドを一般的に使用する。ガラス繊維をモノフィラメントの束にせずに二軸押出機に供給する方法では、モノフィラメントが綿状になり、流動性がなくなり、取り扱いが難しいためである。チョップドストランドは、二軸押出機内で、解繊されモノフィラメントになるまで混合混練される。同時に、モノフィラメントの長さが、３００μｍ〜１０００μｍになるまでチョップドストランドは破断される。
【０００６】
二軸押出機内での混合混練が不十分であると、モノフィラメントに解繊しないで、モノフィラメントの集合体の状態である、チョップドストランドの一部、もしくは全部が樹脂組成物ペレット中に残存する。ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットに、チョップドストランドの一部、もしくは全部が残存した場合、射出成形において、ゲートに上記チョップドストランドの一部又は全部が詰まり、射出成形ができなくなるか、射出成形ができたとしても、成形品に上記チョップドストランドの一部又は全部が存在し、外観不良又は機能低下の原因となる。
【０００７】
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの生産性を改善し、経済的に生産するためには、特許文献１の高機能の二軸押出機を使用するようになってきているが、生産性が向上すると、短い滞留時間でチョップドストランドを完全にモノフィラメントに解繊することが一層難しくなり、高い生産性を維持しながらモノフィラメントに解繊する技術が求められている。
【０００８】
モノフィラメントに解繊するための技術は、実験の繰り返しによって得ることができる。しかし、二軸押出機を使用する実験の場合、膨大な費用と時間がかかる。
【０００９】
ところで、二軸押出機を使用する実験を行なわずに、二軸押出機内での樹脂挙動をシミュレーションにより予測する方法が開発されている。例えば、アンシス社「ポリフロー」、「アンシスＣＦＸ」、「Ｆｌｕｅｎｔ」、アールフロー社「ＳｃｒｅｗＦｌｏｗ−Ｍｕｌｔｉ」等のソフトウェアを用いれば、二軸押出機内の３次元非等温流動解析が可能であり、さらに粒子追跡解析を組み合わせることで、二軸押出機内での粘度、せん断速度、せん断応力、滞留時間等の局所情報をシミュレーションにより算出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表平１１−５１２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、噛み合い型の二軸以上の押出機を用いる樹脂成形品の製造において、モノフィラメントの集合体である未解繊ガラス繊維束をモノフィラメントに解繊できる製造条件を導出するためのシミュレーション装置、当該シミュレーション装置の機能を実現するためのプログラム、及び当該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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、以上の課題を解決するために鋭意研究を重ねた。
その結果、数値解析によって得られる物理量である、平均せん断応力履歴、平均せん断歪履歴、比エネルギー、最短粒子流出時間等のいずれも、未解繊ガラス繊維束を含むペレット数Ｎ（単位重量あたりの未解繊ガラス繊維束を含むペレットの個数）と明確な相関がないこと、を見出すとともに、粒子追跡法によって導出される、各ガラス繊維束に加わるせん断応力の時間積分値の中で最も小さい値である最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎが、未解繊ガラス繊維束を含むペレット数Ｎと相関があることを見出した。
また、二軸押出機内で発生するせん断応力を解析し、吐出量Ｑとスクリュー回転数Ｎｓとの比（Ｑ／Ｎｓ）が一定の場合には、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを制御することで、未解繊ガラス繊維を含む単位量あたりのペレット数Ｎを制御できることを見出した。
さらに、上記比（Ｑ／Ｎｓ）が一定でない場合であっても、未解繊ガラス繊維を含む単位量あたりのペレット数Ｎは上記Ｔｍｉｎ及び（Ｑ／Ｎｓ）を用いて特定の数式で表せることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１３】
（１） 熱可塑性樹脂とガラス繊維束とを押出機内で混練し、未解繊ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造したときの、未解繊ガラス繊維束を含む単位量あたりのペレット数Ｎを所定の値以下に抑える製造条件を導出するためのシミュレーション装置であって、下記数式（Ｉ）を導出するための情報を入力する入力手段と、前記入力手段に入力された情報に基づいて、下記数式（Ｉ）を導出し、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎが所定の値以下になる製造条件を算出する製造条件算出手段と、前記製造条件算出手段で算出された製造条件を出力する出力手段と、を備え、前記入力手段に入力される情報は、押出機内において前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維束とを混練する部分に配置されるスクリューエレメントの長さＬと前記スクリューエレメントの外径Ｄとの比であるＬ／Ｄと、吐出量Ｑと、前記スクリューエレメントでのスクリュー回転数Ｎｓと、前記Ｌ／Ｄ、前記吐出量Ｑ及び前記スクリュー回転数Ｎｓにおける、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎ及びガラス繊維束が押出機に供給されてから押出機内で受けるせん断応力の時間積分を行い時間積分値の中で最も小さい値である最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎと、の組を複数含むシミュレーション装置。
【数１】
（上記数式（Ｉ）中のα、β、γは、０以上の定数である。）
【００１４】
（２） 前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維とを混練するためのスクリューエレメントの外径を変更したとき、前記数式（Ｉ）が下記数式（ＩＩ）である（１）に記載のシミュレーション装置。
【数２】
（上記数式（ＩＩ）中のｄ１は変更前の前記外径、ｄ２は変更後の前記外径、α、β、γ、δ、εは、全て０以上の定数である。）
【００１５】
（３） 前記製造条件算出手段は、複数の前記Ｌ／Ｄの条件毎に、吐出量Ｑと前記最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を作成する近似曲線作成ステップと、前記数式（Ｉ）に基づいて、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎが所定の値以下になる最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎである閾値Ｔｍｉｎ決定する閾値Ｔｍｉｎ決定ステップと、各近似曲線から前記閾値Ｔｍｉｎでの各吐出量（Ｑｎ）を算出する吐出量Ｑｎ算出ステップと、前記Ｌ／Ｄと前記Ｑｎとの間の関係式を導出する関係式導出ステップと、を備え、前記関係式に基づいて、製造条件を選択するする（１）又は（２）に記載のシミュレーション装置。
【００１６】
（４） 前記スクリューエレメントは、フライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントである（１）から（３）のいずれかに記載のシミュレーション装置。
【００１７】
（５） （１）から（４）のいずれかに記載のシミュレーション装置の機能をコンピュータで実現するためのプログラム。
【００１８】
（６） （５）に記載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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ガラス繊維束と熱可塑性樹脂とを混練する際にガラス繊維束が受けるせん断応力の時間積分値の最小値（最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎ）を制御することで、ガラス繊維束がモノフィラメントに解繊される製造条件をシミュレーションにより導出することができる。
【００２０】
なお、生産効率に優れた高性能二軸押出機を用いた場合に、特に、ガラス繊維束が解繊せずに樹脂組成物ペレット中に残存することが問題となっている。本発明はこのような高性能な二軸押出機を用いても上記のガラス繊維の未解繊の問題を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、押出機のスクリュー構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明のシミュレーション装置の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、シミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、押出機サイズを変更する場合のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図３に示すフローチャートとはＳ２が異なるシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、各（Ｌ／Ｄ）での吐出量Ｑと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を示す図である。
【図７】図７は、Ｌ／ＤとＱｎとの関係を表す一次関数（（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ））を示す図である。
【図８】図８は、実施例で使用した具体的なスクリューパターンを示す図である。
【図９】図９は、実施例で使用した具体的なスクリュー形状を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓ＝１．０の条件で、最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓ＝１．０、Ｑ／Ｎｓ＝０．８、Ｑ／Ｎｓ＝０．５の条件での、最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例で使用した押出機のＱ／Ｎｓにほとんど依存しない最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例で使用した押出機の吐出量と最小せん断応力履歴値との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例で使用した押出機の吐出量とＬ／Ｄとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。
【００２３】
本発明のシミュレーション装置は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する際の製造条件をシミュレーションにより導出する。本発明のシミュレーション装置について説明する前に、先ず、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法について簡単に説明する。
【００２４】
＜ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットの製造方法＞
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法は、互いに回転して噛み合うスクリューを備えた二軸以上の押出機を用いて、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法である。
【００２５】
具体的には、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造する方法は、例えば、以下の工程を備える。
熱可塑性樹脂を上記押出機に供給して加熱、混練し可塑化する可塑化工程。
可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を押出機に供給して、上記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した熱可塑性樹脂とを混練する混練工程。
混練工程後に、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を押出す押出工程。
押出されたガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程。
【００２６】
以下、これらの各工程について簡単に説明する。説明には、図１に記載のスクリュー構成を備える二軸押出機を用いる。この押出機は樹脂可塑化部と混練部とを備える。樹脂可塑化部は供給部、可塑化部、輸送部を備え、混練部は混練部１、混練部２を備える。
【００２７】
［可塑化工程］
可塑化工程では、ホッパから供給された熱可塑性樹脂を移送・溶融して、均質な溶融体を作る。先ず、熱可塑性樹脂について説明し、次いで、ホッパから供給された熱可塑性樹脂が均質な溶融体になるまで（可塑化工程の詳細）を説明する。
【００２８】
（熱可塑性樹脂）
使用する熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリプロピレン、ポリアセタール、液晶性樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン６６等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂の中でも特に、粘性の低いものほど、上記ガラス繊維束の未解繊の問題は生じやすい。粘性が低いと溶融状態ではせん断応力が発生し難くなり、モノフィラメントを収束したガラス繊維束は、解繊し難くなるからである。粘性の低い樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート、液晶性樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６６等が挙げられる。
【００２９】
（可塑化工程の詳細）
熱可塑性樹脂の可塑化は図１に記載の二軸押出機の樹脂可塑化部で行われる。樹脂可塑化部は、供給部、可塑化部、輸送部を有する。供給部及び輸送部で使用するスクリューエレメントとしては、例えば順送りフライトからなる搬送用のエレメント等が挙げられる。可塑化部に使用するスクリューエレメントとしては、逆送りフライト、シールリング、順送りニーディングディスク、逆送りニーディングディスク等のスクリューエレメントの組み合わせ等が挙げられる。以下、供給部、可塑化部、輸送部について簡単に説明する。
【００３０】
供給部では樹脂ペレットを移送する。供給部は、一般に樹脂ペレットが溶融しないような温度設定で、樹脂ペレットをホッパ側からダイ方向側に移送する働きをする。
このように樹脂ペレットが溶融しないような低温で行われるが、溶融の準備段階として外部ヒータによる予熱が行われる場合がある。また、樹脂ペレットは、回転するスクリューとシリンダーに挟まれるため、樹脂ペレットには摩擦力が加わり、摩擦熱が発生する。上記予熱や摩擦熱によって溶融し始める場合もある。
【００３１】
場合によっては、供給部では、樹脂ペレットの移送がスムーズに進むように、スクリューの溝深さの調整、予熱の温度調製を従来公知の方法で行う必要がある。
【００３２】
可塑化部では、供給部から移送された樹脂ペレットに圧力を加えて樹脂ペレットを溶融する。可塑化部では、樹脂ペレットにせん断応力が加わる結果、樹脂ペレットが溶融しながら、さらに前方（ホッパからダイの方向）へと移送される。
【００３３】
輸送部では、可塑化部で溶融された熱可塑性樹脂（以下、溶融樹脂という場合がある）を移送する。輸送部では、可塑化部で均質な溶融状態になった熱可塑性樹脂を混練部まで移送する。
【００３４】
［混練工程］
混練工程では、可塑化工程後に、一束以上のガラス繊維束を押出機に供給して、上記ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した熱可塑性樹脂とを混練する。
【００３５】
混練工程は図１に示す二軸押出機の混練部で行われる。混練部は、混練部１、混練部２からなり、混練部２は混練部２１、混練部２２からなる。混練部１で使用するスクリューエレメントとしては、例えば順送りフライトからなる搬送用のエレメントが挙げられる。混連部２１及び２２に使用するスクリューエレメントとしては、逆送りフライト、シールリング、順送りニーディングディスク、逆送りニーディングディスク等のスクリューエレメントの組み合わせが挙げられる。例えば、混練部２１に順送りニーディングディスクを用いて、混練部２２に逆送りフライトを用いる等の組み合わせが挙げられる。また、後述する通り、本発明の製造方法においては、フライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントを混練部に用いることが好ましい（本実施形態では混練部２１がフライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントである）。理由については後述する。
【００３６】
（混練部１）
混練部１では副原料フィード口から投入されたガラス繊維束と溶融樹脂とを混練部２まで搬送する。この混練部１での搬送においてはスクリューの溝内部にガラス繊維束や樹脂が完全に充満せず、ガラス繊維束にせん断力がかからない領域である。
【００３７】
ガラス繊維束について簡単に説明する。ガラス繊維束は、３００本から３０００本のモノフィラメントが束になったチョップドストランド、１１００本か２２００本が束になったチョップドストランドが好ましく使用できる。また、モノフィラメントの径は、特に限定されないが、６μｍから２０μｍの範囲のものが好ましく、６μｍ、１０μｍ、１３μｍのものが物性上特に好ましい。なお、ロービングのままモノフィラメントの束を連続的に二軸押出機に供給することもできる。しかし、ロービングをカットしたチョップドストランドは、輸送、二軸押出機への供給において、取り扱いが容易である。このため、チョップドストランドの使用が好ましい。
【００３８】
（混練部２）
混練部２では、ガラス繊維束及び溶融樹脂にせん断応力がかかる。せん断応力がかかることでガラス繊維束の解繊及びモノフィラメントと溶融樹脂との混練が進む。ここで、混練部２でのスクリューの回転数が回転数Ｎｓにあたる。また、混練部２１におけるスクリュー長さがＬであり、スクリュー外径がＤである。
【００３９】
本願発明の製造方法の特徴は、混練部２でのガラス繊維束と溶融樹脂との混練の結果、未解繊のガラス繊維束がペレット中に残存しないことにある。この効果を得るためには、特定の製造条件で樹脂組成物ペレットの製造を行う必要がある。本発明は、この特定の製造条件を導出するためのシミュレーション装置である。
【００４０】
［押出工程、ペレット化工程］
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物がどのように押出され、どのようにペレット化されるかは特に限定されないが、例えば、棒状に押出されたガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を切断してペレット化することができる。なお、切断方法は特に限定されず、従来公知の方法を利用することができる。なお、押出工程における吐出量が吐出量Ｑにあたる。
【００４１】
＜シミュレーション装置＞
本発明のシミュレーション装置は、図２に示すように、入力手段と、製造条件算出手段と、出力手段とを備える。
【００４２】
入力手段は、Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓ（Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ及びスクリュー回転数Ｎｓを併せて、「最小せん断応力履歴値の導出条件」という場合がある。）、未解繊ペレット数Ｎ、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎの組が複数入力される。
製造条件算出手段では、入力された最小せん断応力履歴値の導出条件、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎ、単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎに基づいて、上記数式（Ｉ）を導出し、未解繊ペレット数Ｎが所定の値未満になる製造条件を算出する。本実施形態では１ｋｇあたりの未解繊ペレット数Ｎが１未満の場合について説明する。
出力手段では、製造条件算出手段で算出された製造条件を出力する。
【００４３】
先ず、入力手段に入力される各パラメーターについて説明する。なお、Ｌ、Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓについては上述の通りであり、説明を省略する。
【００４４】
最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎは、従来公知の二軸押出機内３次元流動解析ソフトウェアを用いて導出することができる。例えば、実施例に記載するような、粒子追跡解析で導出できる。最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎはせん断応力の時間積分を行うことで得られる時間積分値であるが、積分区間は、溶融樹脂及びガラス繊維束にせん断応力がかかる区間であり、図１に示す押出機の場合には、混練部２の区間である。
【００４５】
最小せん断応力履歴値の導出方法は、特に限定されない。市販のソフトウェアを用いて導出する方法、実験により導出する方法等が挙げられる。
【００４６】
以下、本発明のシミュレーション装置の動作及びシミュレーション方法について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００４７】
入力された情報（最小せん断応力履歴値の導出条件、単位量あたりの未解繊ペレット数、最小せん断応力履歴値）に基づいて、下記数式（Ｉ）を導出する（Ｓ１）。
【数３】
【００４８】
数式（Ｉ）の導出にあたって、定数γは、縦軸をＮとし、横軸をＴｍｉｎとした２次元のグラフを作成したときに、Ｑ／Ｎｓの影響が小さくなるように決定する。
【００４９】
α、β、γはどのような方法で導出してもよいが例えば以下の方法で導出することができる。
【００５０】
最初に、所定のＱ／Ｎｓの条件における入力データに基づいて、下記数式（ＩＩＩ）を導出する（Ｓ１１）。
【数４】
（上記数式（Ｉ）中のα、βは、０以上の定数である。）
【００５１】
導出された数式（ＩＩＩ）に基づいて、α、βを決定する。
【００５２】
γを導出するために必要な数式（ＩＩＩ）の数になるまで、所定のＱ／Ｎｓの条件を異なる条件に変更して、数式（ＩＩＩ）の導出を繰り返す（Ｓ１２）。なお、γを導出するために必要なＱ／Ｎｓの条件数は予め決めて設定しておく。数式の数は３以上であることが好ましい。
【００５３】
次いで、得られた複数の数式（ＩＩＩ）の中から基準となる数式（ＩＩＩ）を決定し、α、βを決定する（Ｓ１３）。選択方法は特に限定されず、任意に決定することができる。例えば、最初に導出した数式（ＩＩＩ）を基準にすることができる。この基準となる数式（ＩＩＩ）のα、βが数式（Ｉ）のα、βとなる。
【００５４】
Ｑ／Ｎｓの条件によって異なる数式（ＩＩＩ）を、ひとつの数式でまとめるためのγを導出する（Ｓ１４）。Ｑ／Ｎｓの条件によらず適用できるようなγの値を、従来公知の近似方法（例えば、最小二乗法、ガウスニュートン法、シンプレックス法という方法等）を用いて決定する。
【００５５】
Ｎが所定数未満になるような製造条件を算出する（Ｓ２）。製造条件の算出結果が出力手段によって出力されることで終了する。製造条件の算出は例えば、以下の方法で行うことができる。
【００５６】
検討を行なう製造条件のＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを導出した数式（Ｉ）に代入して計算を行なう（Ｓ２１）。ここで、検討を行なう製造条件のＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎは、コンピュータが自動で任意に選択して決定してもよいし、予め決めておいたＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを代入するように設定しておいてもよい。Ｎｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎ、Ｑ／Ｎｓの少なくとも一つを固定して、製造条件の算出を行なってもよい。
【００５７】
計算した結果、Ｎが所定数（本実施形態では１）以上の場合には、所定のＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを、Ｔｍｉｎがより大きい条件、又はＱ／Ｎｓがより小さい条件に変更して、これらの値を、数式（Ｉ）に代入する（Ｓ２２）。Ｎが以上になる場合に、どのように条件を変更するかを予め設定しておいてもよい。
【００５８】
Ｎが所定数未満（例えば１未満）の条件であれば、出力手段により製造条件が出力される（Ｓ２３）。
【００５９】
Ｎが所定数未満になる製造条件が、予め決めた数得られるまで、製造条件の算出を繰り返す（Ｓ２４）。算出する製造条件の数は任意に決定する。所望の数の製造条件が得られたら、シミュレーションは終了する。
【００６０】
なお、数式（Ｉ）は、熱可塑性樹脂の種類、ガラス繊維束の種類が異なれば、新たに数式（Ｉ）を導出しなおす必要がある。そして、予め導出された数式（Ｉ）を用いる場合には、最小せん断応力履歴値の導出条件、未解繊ペレット数、最小せん断応力履歴値を入力した後、Ｎが所定数未満になるような製造条件の算出（Ｓ２）のみを行なえば、製造条件を算出することができる。
【００６１】
［押出機サイズを変更した場合の製造条件の決定］
一般的に、小型の試作機を用いて製造条件の検討を行い、大型の量産機で樹脂組成物ペレットの製造を行う。この量産機による製造を行う場合、小型の試作機を用いて導出した数式（Ｉ）を用いると、単位量あたりの未解繊ペレット数が所定の値未満になるような製造条件を正確に選択することができない。同じ吐出量及び同じスクリュー回転数の条件であっても、小型の試作機と大型の量産機とでは、バレルからの伝熱量が異なり、溶融樹脂にかかる熱エネルギーが異なるからである。
【００６２】
小型の試作機ではなく大型の量産機でシミュレーション、実験等を行い、上述の方法と同様の方法で、大型量産機での上記数式（Ｉ）を導出することも可能ではあるが、時間と費用と手間がかかる。以下に説明する方法を行うことで、小型の試作機で導出した数式（Ｉ）から大型の量産機で用いることができる数式（ＩＩ）を導出することができる。
【００６３】
スクリューエレメントの外径Ｄが、ｄ１からｄ２に変更になる場合、試作機での吐出量Ｑｍと量産機での吐出量ＱＭとの間には下記数式（ＩＶ）が成立し、試作機でのスクリュー回転数Ｎｓｍと量産機でのスクリュー回転数ＮｓＭとの間には下記数式（Ｖ）が成立する。
【数５】
【数６】
【００６４】
溶融樹脂にかかる比エネルギーが同等になるように上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）のδ及びεを決定する。δ及びεの決定方法としては、理論的に決定する方法、実験的に決定する方法のいずれでもよい。理論的に決定する方法としては、一般的には、断熱状態と仮定して、目的関数を比エネルギー、あるいは総せん断量、滞留時間等が、小型機と大型機で一致するように、パラメーターδ及びεが導出される。小型機と大型機の伝熱量の差を仮定して、目的関数としての比エネルギーが、小型機と大型機で一致するように、パラメーターδ及びεを導出することもできる。実験的に決定する方法としては、目的関数を、比エネルギーとするか、もしくは、物性を示すパラメーターを採用し、目的関数が、小型機と大型機とで一致するように、統計的にパラメーターδ及びεを算出するような方法が挙げられる。
【００６５】
小型の試作機と大型の量産機との間に成立する上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）を導出することで、大型機に成立する単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの間の下記数式（ＩＩ）を容易に導出することができる。
【数７】
【００６６】
次いで、押出機サイズの変更を行った場合の、本発明のシミュレーション装置の動作及びシミュレーション方法について、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００６７】
ｄ２の値を入力手段に入力することでシミュレーションが開始される。なお、上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）における、δ、εを実験で導出する場合には、実験で導出したこれらの値も入力する（実験的に導出した場合には、下記Ｓ３工程は省略する）
【００６８】
先ず、上記数式（ＩＶ）、（Ｖ）のδ、εを導出する（Ｓ３）。断熱状態と仮定して、目的関数を比エネルギー、あるいは総せん断量、滞留時間等が、小型機と大型機で一致するように、これらの値を算出する。
【００６９】
次いで、数式（ＩＩ）を導出する（Ｓ４）。数式（ＩＩ）の導出後は、上述の方法（Ｓ２）と同様にして製造条件を算出することができるため、説明を省略する。
【００７０】
［簡便な製造条件の決定］
上記のような数式（Ｉ）、（ＩＩ）を用いることで、未解繊のガラス繊維束を含む樹脂組成物ペレットが製造されないような製造条件を決定することができる。しかしながら、製造条件の検討の都度、数式（Ｉ）又は（ＩＩ）にＮｓ、Ｑ、Ｔｍｉｎを代入する方法の場合、非常に時間がかかる（特に、シミュレーションによるＴｍｉｎの導出に時間がかかる。）。そこで、以下の方法で、Ｌ／Ｄと、許容される中で最大の吐出量（最大吐出量）との関係を導出することで、この関係に基づいて、容易に製造条件を決定できる。その結果、Ｎが所定の値未満の条件を満たす製造条件を決定することができる。具体的には、上述のＳ１に続いて、以下の方法でＳ２を実施する。
【００７１】
以下に説明するＬ／Ｄと最大吐出量との関係を導出する方法は、近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ）と、近似曲線閾値Ｔｍｉｎ決定ステップ（Ｓ２Ｂ）と、吐出量Ｑｎ算出ステップ（Ｓ２Ｃ）と、関係式導出ステップ（Ｓ２Ｄ）と、を備える。そして、関係式導出ステップ（Ｓ２Ｄ）で得られた関係式に基づいて、選択可能な製造条件の範囲を決定する製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）と、製造条件範囲を出力する製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）とを行い、シミュレーションが終了する。以下に各ステップについて詳細に説明する。説明には図５に示すフローチャートを用いる。
【００７２】
（近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ））
近似曲線作成ステップでは、Ｑ／Ｎｓ＝一定とし、吐出量Ｑと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を作成する。
【００７３】
具体的には、例えば、Ｓ１で入力手段に入力された（Ｌ（混練部２１の長さ）／Ｄ）、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓ、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎの情報に基づいて近似曲線を作成することができる。
【００７４】
例えば、入力された条件である（ＱＡ、ＴｍｉｎＡ）、（ＱＢ、ＴｍｉｎＢ）、（ＱＣ、ＴｍｉｎＣ）から近似曲線を作成する。近似曲線の作成方法は、特に限定されないが、例えば最小二乗法、ガウスニュートン法、シンプレックス法という方法等という方法で作成することができる。なお、図６（ａ）に近似曲線Ｆ１を示した。
【００７５】
また、近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ）においては、混練部２１の長さ（Ｌ）／スクリューエレメントの外径（Ｄ）（Ｌ／Ｄ）の条件を少なくとも１回変更して、各（Ｌ／Ｄ）での吐出量Ｑと最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を、上記と同様の方法で作成する。なお、リード長とは、ガラス繊維束を解繊しながら、解繊されたガラス繊維と可塑化した熱可塑性樹脂とを混練するためのニーディングディスクのリード長を指す（混練部２１）。
【００７６】
近似曲線作成ステップ（Ｓ２Ａ）では、近似曲線を少なくとも一つ導出すればよいが、ここでは近似曲線Ｆ２、Ｆ３を導出したとする。図６（ｂ）に近似曲線Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を示した。
【００７７】
（閾値Ｔｍｉｎ決定ステップ（Ｓ２Ｂ））
閾値Ｔｍｉｎ決定ステップとは、上記式（Ｉ）においてペレット数Ｎが所定の値未満（本実施形態では１とする。）になる最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを決定するステップである。最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎは、未解繊ペレット数Ｎを縦軸、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを横軸とするグラフを作成することにより導出することができる。
【００７８】
（吐出量Ｑｎ算出ステップ（Ｓ２Ｃ））
吐出量Ｑｎ算出ステップとは、作成した各近似曲線から閾値Ｔｍｉｎでの各吐出量（Ｑｎ）を算出するステップである。
【００７９】
近似曲線Ｆ１に閾値Ｔｍｉｎを代入して算出される吐出量をＱ１、近似曲線Ｆ２に閾値Ｔｍｉｎを代入して算出される吐出量をＱ２、近似曲線Ｆ３に閾値Ｔｍｉｎを代入して算出される吐出量をＱ３とする。Ｑ１，Ｑ２、Ｑ３を図６（ｃ）に示した。
【００８０】
（関係式導出ステップ（Ｓ２Ｄ））
関係式導出ステップとは、各近似曲線でのＬ／Ｄと上記各吐出量（Ｑｎ）とから、上記Ｌ／ＤとＱｎとの関係を一次関数（（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ））によって近似するステップである。
【００８１】
吐出量Ｑ１を導出したときの、Ｌ／ＤをＬ１／Ｄ１とし、吐出量Ｑ２を導出したときの上記Ｌ／ＤをＬ２／Ｄ２とし、吐出量Ｑ３を導出したときの上記Ｌ／ＤをＬ３／Ｄ３とする。横軸に混練部Ｌ／Ｄ、縦軸に吐出量Ｑとし、（Ｑ１、Ｌ１／Ｄ１）、（Ｑ２、Ｌ２／Ｄ２）、（Ｑ３、Ｌ３／Ｄ３）から一次関数（（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ））を導出する。導出結果を図７（ａ）に示す。なお、導出方法については特に限定されないが、例えば最小二乗法等の方法で導出することができる。
【００８２】
以上のようにして、Ｌ／Ｄと最大吐出量Ｑｎとの関係が導出される。この関係に基づくことで、容易に製造条件を決定できる。例えば、製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）、製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）を行なうことで製造条件を決定することができる。
【００８３】
［製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）］
製造条件範囲決定ステップでは、未解繊ガラス繊維が含まれる単位量あたりのペレット数が所定の値未満の製造条件範囲を決定する。具体的には（Ｑ）＜ｆ（Ｌ／Ｄ）を満たす領域を決定する。この領域から製造条件を選択すれば、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎは閾値Ｔｍｉｎ以上になり、未解繊ガラス繊維束を含む単位量あたりのペレット数は所定の値未満になる。
【００８４】
［製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）］
製造条件範囲出力ステップ（Ｓ２Ｆ）は、上記製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）で決定された製造条件範囲を、出力手段により出力するステップである。この出力により、所望の製造条件が得られるので、シミュレーションは終了する。
【００８５】
なお、押出機内の樹脂温度を、樹脂が劣化する温度以下に維持する必要がある。図７（ａ）の点線Ｚは、樹脂の劣化限界の温度を示す線である。これと（Ｑ）＝ｆ（Ｌ／Ｄ）の交点まで吐出量を上げることができる。特に熱で劣化しやすい樹脂の場合には、樹脂が劣化しないように、例えば、製造条件範囲決定ステップ（Ｓ２Ｅ）において、樹脂の劣化限界の温度を示す線を考慮する。
【００８６】
なお、数式（Ｉ）の代わりに数式（ＩＩ）を用いれば、大型の量産機の場合にも上記の簡便な製造条件の決定を行うことができる。
【００８７】
なお、混練部２１に、特開２００２−１２０２７１に記載されているような切り欠きのあるスクリューエレメントを使用した場合の（Ｑ）ＢＭＳ＝ｆ（Ｌ／Ｄ）ＢＭＳを図７（ｂ）に示した。切り欠きのあるスクリューエレメントを用いることで製造条件の選択の幅が広がるため好ましい。
【実施例】
【００８８】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８９】
実施例においては以下の材料を用いた。
熱可塑性樹脂：ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）（メルトインデックス（ＭＩ）＝７０ｇ／１０分）
カーボンマスターバッチ
ガラス繊維束：直径が１３μｍのモノフィラメントを２２００本束ねた長さ３ｍｍのチョップドストランド
また、組成は以下の通りである。
ＰＢＴが６７．５質量％、カーボンマスターバッチが２．５質量％、ガラス繊維束が３０質量％
押出条件は以下の通りである。
押出機：同方向完全噛み合い型二軸押出機ＴＥＸ４４αＩＩ（日本製鋼所製）スクリューエレメントの外径（Ｄ）が０．０４７ｍ
押出条件；
【表１】
バレル温度；２２０℃
スクリューデザイン；
（１）概略
押出機のスクリューは図１のように表すことができ、図１に示すスクリューパターンの概略は以下の通りである。
Ｃ１：ホッパ
Ｃ２〜Ｃ５：供給部
Ｃ５〜Ｃ６：可塑化部
Ｃ６〜Ｃ８：輸送部
Ｃ９：副原料フィード口
Ｃ１０：混練部１
Ｃ１１：混練部２（混練部２１、混練部２２からなる）
（２）実施例で使用した具体的なスクリューパターンは、図８に示す通りである。なお、ニーディングディスクで、各ディスクが送り方向に４５°位相がずれているものをＦＫとし、逆送りの１条のフライトで切り欠きのあるエレメントをＢＭＳとする。
図８（ａ）に示すスクリューパターンをＦＫ１．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝１）、
図８（ｂ）に示すスクリューパターンをＦＫ２．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２）、
図８（ｃ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ１．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝１）、
図８（ｄ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ２．０Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２）、
図８（ｅ）に示すスクリューパターンをＢＭＳ２．５Ｄ（Ｌ／Ｄ＝２．５）、
とする。Ｌ／Ｄは、混練部２１のリード長（Ｌ）とスクリューエレメントの外径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）である。
（３）スクリューの形状
図８に示すスクリューパターンはそれぞれＣ１１の混練部２のみ異なる。Ｃ１１の混練部２のスクリューの形状を図９に示す。図８（ａ）のパターンのスクリュー形状を図９（ａ）に示し、図８（ｂ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｂ）に示し、図８（ｃ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｃ）に示し、図８（ｄ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｄ）に示し、図８（ｅ）のパターンのスクリュー形状を図９（ｅ）に示した。
図９（ａ）に示すスクリューは混練部２１が長さ１．０Ｄの順送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｂ）に示すスクリューは混練部２１が長さ２．０Ｄの順送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｃ）に示すスクリューは混練部２１が長さ１．０Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｄ）に示すスクリューは混練部２１が長さ２．０Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
図９（ｅ）に示すスクリューは混練部２１が長さ２．５Ｄの切り欠き含有の１条の逆送りニーディングディスク、混練部２２が長さ０．５Ｄの逆送りフライト
【００９０】
［数式（ＩＩＩ）の導出］
Ｑ／Ｎｓ＝１．０の条件で、図１０に示すような最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係を求めた。具体的には以下のような方法で導出した。
【００９１】
先ず、数式（ＩＩＩ）の導出に必要な、Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓ、未解繊ペレット数Ｎ、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎの組を複数決定する。Ｌ／Ｄ、吐出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎｓを任意に決めて、以下の方法で、最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎを導出し、実験により未解繊ペレット数Ｎを求めた。具体的には以下のようにして求めた。
【００９２】
先ず、シミュレーションによる最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）の導出について説明する。
二軸押出機内３次元流動解析ソフト（アールフロー社製ＳｃｒｅｗＦｌｏｗ−Ｍｕｌｔｉ）を用いて同方向完全噛み合い型二軸押出機内の樹脂挙動を解析した。
解析の際に用いた支配方程式は、連続式（Ａ）、ナビエ−ストークス式（Ｂ）、温度バランス式（Ｃ）である。
【数８】
【数９】
【数１０】
【００９３】
解析仮定として、非圧縮性流体で、完全溶融・完全充満とした。また、粘度近似式はアレニウス近似及びＷＬＦ近似を使用した。解析手法は、有限体積法、ＳＯＲ法、ＳＩＭＰＬＥアルゴリズムであり、計算としては、まず定常解析を行い、これを初期値として、非定常解析を行った。非定常解析の後、トレーサー粒子を配置（約５０００個）して、トレーサー粒子にかかる局所情報を収集した（粒子追跡解析）。せん断応力の時間積分値の最小値Ｔｍｉｎは、トレーサー粒子にかかる局所情報のせん断応力を時間積分し、全粒子の最小値を求めたものである。
【００９４】
次いで、実験による未解繊ペレット数の導出について説明する。
ＰＢＴを二軸押出機に供給した後、上記押出条件で、ガラスのチョップドストランドを供給し、混練混合した後、ダイから樹脂組成物を押出し、溶融した樹脂組成をダイから引取りストランドにして、水槽でストランドを冷却固化して、カッターで、ストランドを３ｍｍの長さに切断してペレットを作成した。ペレットを１０ｋｇ採取し、黒色のペレットの中のガラス未解繊（銀色の凝集塊）を目視にて探し、ガラス未解繊を含んだペレットの個数を数えた。
【００９５】
未解繊ペレット数と最小せん断応力履歴値と間の関係を表す近似曲線（相関線）を、最小二乗方法で求めた。Ｑ／Ｎｓ＝１．０で、混練部２に前述のように図８（ａ）から（ｅ）の異なるエレメントを入れ、かつ、異なるＱで実験とシミュレーションを行った結果、以下のようなひとつの近似曲線が得られた。近似曲線については図１０に示した。
【数１１】
【００９６】
即ち、上記数式（ＩＩＩ）のαが１１．５０４２、βが−２．２００となった。
【００９７】
Ｑ／Ｎｓ＝０．８、Ｑ／Ｎｓ＝０．５の条件でも、上記と同様にして、図１１に示すように、最小せん断応力履歴値（Ｐａ・ｓｅｃ）とガラス繊維束の一部又は全部が未解繊のペレット数（個／ペレット１０ｋｇ）との関係（相関線）を求めた。なお、図１１にはＱ／Ｎｓ＝１．０の場合の相関線についても示した。
【００９８】
図１１に示すように、Ｑ／Ｎｓ毎に相関線が異なる。そこで、上記数式（Ｉ）の形式の関数に最小二乗法で近似した。近似曲線を図１２に示した。図１２に示すように、Ｑ／Ｎｓにほとんど依存しない一つの相関線で近似できた。なお、γは３．０であった。
【００９９】
図１１に示すように、所定の最小せん断応力履歴値以上であれば、単位量あたりの未解繊ペレット数が所定の値未満になることが確認できた。
【０１００】
［押出機サイズを変更した場合の製造条件の決定］
スクリューエレメントの外径（Ｄ）の条件を０．０４７ｍから０．０６９ｍに変更した。溶融樹脂にかかる比エネルギーが同等になるように上記数式（Ｖ）、（ＶＩ）のδ及びεを上述の方法で検討し、成形加工（第１１巻、第１１号、１９９９年、９１０頁から９１３頁に記載）の方法で補正して決定した。δが２．５、εが０．５であった。
【０１０１】
最終的に量産機では、以下の数式になる。
【数１２】
（Ｋ＝１．０３８２３×１０−４［ｍ３］、Ｄ３＝０．３２８５［ｍ３］）
【０１０２】
比エネルギーが同等になるように調整した上記の式を用いれば、未解繊ペレット数が０になる条件をシミュレーションで最小せん断応力履歴値を導出することにより確認することができる。
【０１０３】
［簡便な製造条件の決定方法］
上記数式（ＶＩＩ）を用いる。
【０１０４】
（近似曲線作成ステップ）
数式（ＶＩＩ）を導出する際に得たデータに基づいて、吐出量と最小せん断応力履歴値との関係を導出した。導出結果を図１３（ａ）に示した。なお、図１３（ａ）には近似曲線も併せて示している。
【０１０５】
Ｑ／Ｎｓ＝０．８の場合についても同様の方法で、近似曲線を作成した。結果を図１３（ｂ）に示した。
【０１０６】
（閾値Ｔｍｉｎ決定ステップ）
未解繊ペレット数Ｎ（個／ペレット１０ｋｇ）が１未満になる条件は、図１２から求めると７８０００Ｐａ・ｓｅｃであった。
未解繊ペレット数Ｎ（個／ペレット１ｋｇ）が０．４未満になるよう設定した場合、図１２から求めると最小せん断応力履歴値は７８０００Ｐａ・ｓｅｃであった。
【０１０７】
（吐出量Ｑｎ算出ステップ）
７８０００Ｐａ・ｓｅｃを図１０中に点線で示した。Ｑ／Ｎｓ＝１．０と０．８の場合に各近似曲線で最小せん断応力履歴値が７８０００Ｐａ・ｓｅｃになる吐出量を表２にまとめた。
【表２】
【０１０８】
（関係式導出ステップ、製造条件決定ステップ）
表２の結果を図１４にまとめた。図１４に示す各直線は、Ｌ／Ｄ毎に未解繊ペレットが所定の値になる最大の吐出量を示すことから、容易に製造条件を決定することができる。また、図１４には、樹脂の劣化限界の温度を示す線（劣化限界線）も併せて示した。劣化限界線との交点までの吐出量から製造条件を選択する必要がある。
【０１０９】
また、フライト部に切り欠きを有するスクリューエレメントを混練部２１に用いることで、製造条件の選択の幅が広がることも、確認された（図１４）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂とガラス繊維束とを押出機内で混練し、未解繊ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造したときの、未解繊ガラス繊維束を含む単位量あたりのペレット数Ｎを所定の値以下に抑える製造条件を導出するためのシミュレーション装置であって、
下記の数式（Ｉ）を導出するための情報を入力する入力手段と、
前記入力手段に入力された情報に基づいて、下記の数式（Ｉ）を導出し、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎが所定の値以下になる製造条件を算出する製造条件算出手段と、
前記製造条件算出手段で算出された製造条件を出力する出力手段と、を備え、
前記入力手段に入力される情報は、
押出機内において前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維束とを混練する部分に配置されるスクリューエレメントの長さをスクリューエレメントの外径（Ｄ）の倍数で表現した（Ｌ／Ｄ）と、
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物の吐出量をＱと、
前記スクリューエレメントでのスクリュー回転数Ｎｓと、
前記Ｌ／Ｄ、前記吐出量Ｑ及び前記スクリュー回転数Ｎｓにおける、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎ及びガラス繊維束が押出機に供給されてから押出機内で受けるせん断応力の時間積分を行い時間積分値の中で最も小さい値である最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎと、の組を複数含むシミュレーション装置。
【数１】
（上記数式（Ｉ）中のα、β、γは、０以上の定数である。）
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維束とを混練するためのスクリューエレメントの外径を変更したとき、前記数式（Ｉ）が下記の数式（ＩＩ）である請求項１に記載のシミュレーション装置。
【数２】
（上記数式（ＩＩ）中のｄ１は変更前の前記外径、ｄ２は変更後の前記外径、α、β、γ、δ、εは、全て０以上の定数である。）
【請求項３】
前記製造条件算出手段は、
複数の前記Ｌ／Ｄの条件毎に、吐出量Ｑと前記最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を作成する近似曲線作成ステップと、
前記数式（Ｉ）に基づいて、前記単位量あたりのペレット数Ｎが所定の値以下になる最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎである閾値Ｔｍｉｎ決定する閾値Ｔｍｉｎ決定ステップと、
各近似曲線から前記閾値Ｔｍｉｎでの各吐出量Ｑｎを算出する吐出量Ｑｎ算出ステップと、
前記Ｌ／Ｄと前記Ｑｎとの間の関係式を導出する関係式導出ステップと、を備え、
前記関係式に基づいて、製造条件を選択するする請求項１又は２に記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
前記スクリューエレメントは、フライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントである請求項１から３のいずれかに記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のシミュレーション装置の機能をコンピュータで実現するためのプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載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。
【請求項１】
熱可塑性樹脂とガラス繊維束とを押出機内で混練し、未解繊ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造したときの、未解繊ガラス繊維束を含む単位量あたりのペレット数Ｎを所定の値以下に抑える製造条件を導出するためのシミュレーション装置であって、
下記の数式（Ｉ）を導出するための情報を入力する入力手段と、
前記入力手段に入力された情報に基づいて、下記の数式（Ｉ）を導出し、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎが所定の値以下になる製造条件を算出する製造条件算出手段と、
前記製造条件算出手段で算出された製造条件を出力する出力手段と、を備え、
前記入力手段に入力される情報は、
押出機内において前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維束とを混練する部分に配置されるスクリューエレメントの長さをスクリューエレメントの外径（Ｄ）の倍数で表現した（Ｌ／Ｄ）と、
ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物の吐出量をＱと、
前記スクリューエレメントでのスクリュー回転数Ｎｓと、
前記Ｌ／Ｄ、前記吐出量Ｑ及び前記スクリュー回転数Ｎｓにおける、前記単位量あたりの未解繊ペレット数Ｎ及びガラス繊維束が押出機に供給されてから押出機内で受けるせん断応力の時間積分を行い時間積分値の中で最も小さい値である最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎと、の組を複数含むシミュレーション装置。
【数１】
（上記数式（Ｉ）中のα、β、γは、０以上の定数である。）
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂と前記ガラス繊維束とを混練するためのスクリューエレメントの外径を変更したとき、前記数式（Ｉ）が下記の数式（ＩＩ）である請求項１に記載のシミュレーション装置。
【数２】
（上記数式（ＩＩ）中のｄ１は変更前の前記外径、ｄ２は変更後の前記外径、α、β、γ、δ、εは、全て０以上の定数である。）
【請求項３】
前記製造条件算出手段は、
複数の前記Ｌ／Ｄの条件毎に、吐出量Ｑと前記最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎとの関係を表す近似曲線を作成する近似曲線作成ステップと、
前記数式（Ｉ）に基づいて、前記単位量あたりのペレット数Ｎが所定の値以下になる最小せん断応力履歴値Ｔｍｉｎである閾値Ｔｍｉｎ決定する閾値Ｔｍｉｎ決定ステップと、
各近似曲線から前記閾値Ｔｍｉｎでの各吐出量Ｑｎを算出する吐出量Ｑｎ算出ステップと、
前記Ｌ／Ｄと前記Ｑｎとの間の関係式を導出する関係式導出ステップと、を備え、
前記関係式に基づいて、製造条件を選択するする請求項１又は２に記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
前記スクリューエレメントは、フライト部に切り欠きを有する逆送りのスクリューエレメントである請求項１から３のいずれかに記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のシミュレーション装置の機能をコンピュータで実現するためのプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−４５８６６（Ｐ２０１２−４５８６６Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１５４２（Ｐ２０１０−１９１５４２）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（３９０００６３２３）ポリプラスチックス株式会社 (302)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（３９０００６３２３）ポリプラスチックス株式会社 (302)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]