押出機の原理

01 機械原理

押出成形の基本的な仕組みは単純で、シリンダー内でスクリューが回転し、プラスチックを前方に押し出します。ネジは実際には、中央層の周りに巻き付けられたベベルまたはランプです。目的は、より大きな抵抗に打ち勝つために圧力を高めることです。押出機の場合、克服すべき抵抗は 3 種類あります。シリンダー壁上の固体粒子 (フィード) の摩擦と、スクリューが数回転するときの固体粒子間の相互摩擦 (フィード ゾーン)。シリンダー壁への溶融物の付着。溶融物が前方に押し出されるときの内部物流に対する抵抗。

ほとんどの単ネジは、木工や機械で使用されるものと同様に右ねじです。後ろから見ると、バレルを後ろに回転させようと頑張っているため、反対方向に回転しています。一部の二軸押出機では、2 つのシリンダー内で 2 つのスクリューが逆回転し、互いに交差するため、1 つは右向き、もう 1 つは左向きである必要があります。他のバイトツインスクリューでは、2 つのスクリューは同じ方向に回転するため、同じ向きでなければなりません。ただし、どちらの場合でも、後方の力を吸収するスラストベアリングがあり、ニュートンの原理は依然として適用されます。

02 熱原理

押出可能なプラスチックは熱可塑性プラスチックであり、加熱すると溶け、冷却すると再び固化します。プラスチックが溶けるときの熱はどこから来るのでしょうか？供給予熱とシリンダー/ダイヒーターは機能する可能性があり、始動時に重要ですが、モーター入力エネルギー、つまり粘性のある溶融物の抵抗に抗してモーターがスクリューを回転させるときにシリンダー内で生成される摩擦熱が最も重要な熱源です。小型システム、低速スクリュー、高融点プラスチック、および押出コーティング用途を除く、すべてのプラスチックに適しています。

他のすべての操作では、カートリッジ ヒーターが操作時の主要な熱源ではないため、押出への影響が予想よりも少ないことを認識することが重要です。後部シリンダーの温度は、メッシュまたはフィード内で固体が輸送される速度に影響を与えるため、依然として重要である可能性があります。ワニス塗布、流体分配、または圧力制御などの特定の目的に使用されない限り、ダイおよび金型の温度は通常、所望の溶融温度またはそれに近い温度にする必要があります。

03 減速原理

ほとんどの押出機では、スクリュー速度の変更はモーター速度を調整することで実現されます。モーターは通常、約 1750rpm の最高速度で回転しますが、これは 1 本の押出機スクリューには速すぎます。このような高速で回転すると、摩擦熱が過剰に発生し、プラスチックの滞留時間が短すぎて、均一でよく撹拌された溶融物を調製できなくなります。一般的な減速比は 10:1 ～ 20:1 です。最初のステージはギア付きまたはプーリーのいずれかですが、2 番目のステージはギア付きで、ネジは最後の大きなギアの中心に配置されています。

一部の低速の機械 (UPVC 用のツイン スクリューなど) では、3 つの減速段階があり、最大速度が 30 rpm 以下 (比率は最大 60:1) になる場合があります。逆に、撹拌用の非常に長い二軸スクリューの一部は 600rpm 以上で動作するため、非常に低い減速率と十分な深冷却が必要になります。

場合によっては、減速率がタスクに適合しない場合があります。つまり、あまりにも多くのエネルギーが未使用のまま残されているため、モーターと最初の減速ステージの間にプーリー セットを追加して、最大速度を変更することが可能です。これにより、スクリュー速度が以前の制限を超えて増加するか、最大速度が減少して、システムが最大速度のより大きな割合で動作できるようになります。これにより、利用可能なエネルギーが増加し、アンペア数が減少し、モーターの問題が回避されます。どちらの場合も、材料とその冷却ニーズに応じて出力が増加する可能性があります。

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