化学反応における内部ホットスポットの形成を強調するカラーマッピングされた熱シミュレーション。

03.03.2026 by Aileen Sammler

スケールアップと安全性：NETZSCH テルミカ・ネオが予測する問題点

このブログ記事は、5回シリーズ「NETZSCH Termica Neo による熱解析の新次元：工業規模での化学反応の熱シミュレーション用ソフトウェア」の2回目です。

今後数週間にわたり、次のトピックについてお読みください： 動力学モデルから実世界での応用まで；スケールアップと安全性；ポリマー硬化；熱可塑性樹脂の結晶化（PA12）；セラミック焼結

高度な解析と安全性を重視した化学業界向け熱シミュレーションソフトウェア「Termica Neo」のロゴ。

初期状況：バッチは紙上では完璧に見えましたが、温度が上昇し始めると事態は変わりました。

すべてのDSC曲線は許容範囲内に収まり、小規模テストも安定していました。しかし、50kgのドラムでは、DSCデータだけでは予測できない速さで熱が蓄積しました。

 NETZSCH Termica Neoを使えば、このような思わぬ事態に驚くことはありません。
熱の移動や集中の様子を可視化し、通常の配合でも大規模反応では潜在的な熱暴走につながる可能性を、最初の大規模試験前に明らかにすることができます。

ホットスポットとコンバージョンゾーンを含む温度フィールドを表示する3Dシミュレーション。
図：AIBN（アゾビスイソブチロニトリル）のシミュレーションによる SADT（自己加速分解温度） シリンダーを色でマッピングし、内部で形成されるホットスポットを可視化した表示。

洞察から予防へ — ブログ第1回の続き

前回の記事では、Termica Neo が反応動力学を3D空間で可視化する方法をご紹介しました。
今回は、その空間情報を安全性ツールとして活用し、経験則に頼るのではなく、科学的精度で熱リスクを予測できるようになります。

前回の記事はこちら：

球体内の断熱反応における経時的な温度予測を示すグラフで、複数の濃度曲線を示す。
図：液体と固体の比較シミュレーション：固体の方が中心部の加熱が速い。

従来の安全係数では実際の危険を見落とす理由

かつては Φ（ファイ）factorだけで十分と考えられていました。これは熱慣性を補正するための単純な比率です。しかし、実際の材料は理想通りには振る舞いません：

  • 液体は対流によって熱を分散させる
  • 固体や粘性系は、熱伝導が遅いため熱の移動が限定的
  • 反応前線は不均一に進行し、副反応的な発熱を引き起こす

その結果、同じ Φ ファクターでも安全条件は大きく異なることがあります。

Termica NeoによるSADT予測

NETZSCH Termica Neo は、NETZSCH Kinetics Neo ソフトウェアから得た反応動力学データを、実際の容器形状や境界条件と組み合わせます。これにより、自己加速分解温度（SADT） を自動で計算し、どこで、いつ温度が安全限界を超えるかを正確に示します。

ユーザーは次のことが可能です：

  • 断熱シナリオと非断熱のシナリオを切り替え
  • 容器の材質や直径、周囲媒体を変更してテスト
  • 温度分布や反応進行を2Dおよび3Dで可視化

同じΦファクターでもサイズがすべてを変えるケーススタディ

7cmの試料では発生した熱は容易に放散されますが、56cmのサンプルでは危険なほど蓄積します。
Termica Neo  は、大きなサンプルでは内部温度がより速く上昇し、副次的な分解反応を引き起こす様子を示します。
初期温度やΦファクターは同じでも、リスクは変化するのです。
 

様々な試料濃度に対するシミュレーション温度予測を経時的に表示し、熱挙動に関する洞察を強調したグラフ。
図：直径7／14／56cmのサンプルに対する断熱条件下での発熱反応シミュレーション（最大温度マップ付き）

現実との照合 — 加速率熱量測定（ARC®）

シミュレーションは、現実を正確に反映してこそ価値があります。
NETZSCH は、ARC® 305 加速率カロリメーターを用いて、トルエン中の DTBP（ジ-tert-ブチル過酸化物）で実験を行い、Termica Neo の結果を検証しました。
シミュレーション曲線と実測曲線の一致により、Termica Neo が反応開始温度とピーク温度の両方を非常に高精度で捉えていることが証明されています。

熱分析の経時的な温度を示すグラフ。黒い球状の試料と主要なデータポイントが赤で強調表示されている。
図：DTBPを用いたARC®測定によるシミュレーションの検証

推測から予見へ

NETZSCH Termica Neo ソフトウェアを使えば、プロセスや安全担当チームは次のことが可能です：

  • スケールアップ前に SADT や臨界サイズの上限を定量化
  • 画面上で 最悪シナリオの断熱反応 を安全にシミュレーション
  • Identify センサーでは見逃されがちな ホットスポットの位置 を特定
  • 経験則に基づく安全マージンを 予測に基づく信頼性 に置き換え


熱暴走に反応するのではなく、事前に防止できるようになります。

このブログシリーズについて

本記事は、NETZSCH シリーズ 「Termica Neoによる熱分析の新次元」 の続編です。

  • 前回の記事：「反応動力学モデルから実世界への応用 — Termica Neo が熱反応を可視化する方法」
  • 次回の記事：
    • 「ポリマー硬化 — Termica Neo で架橋反応を可視化」
    • 「熱可塑性樹脂の結晶化 — 冷却時のPA12の挙動を理解する」
    • 「セラミック焼結 — グリーンボディから密度勾配まで」

 

スケールアップする前にシミュレーション。プロセスが実際に起こる前に、挙動を確認しましょう。
NETZSCH Termica Neo を体験してみてください。

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便利なリンク

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直接問い合わせ：Feature Request - NETZSCH Kinetics Neo

さらに詳しく学ぶ：Termica Neo - Termica Neo

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