プラスチックパイプの押出成形に関しては、次の 11 の基本原則に従う必要があります。

寧波方力技術有限公司です機械装置メーカー約30年の経験を活かし、プラスチックパイプ押出装置, 新しい環境保護と新材料設備。 Fangli は創業以来、ユーザーの要望に基づいて開発してきました。継続的な改善、コア技術の自主研究開発、先進技術の消化吸収等により、塩ビ管押出ライン, PP-Rパイプ押出ライン, PE給水・ガス管押出ライン、中国建設省によって輸入製品の代替として推奨されました。 「浙江省一流ブランド」の称号を獲得しました。

01  機械原理

押出成形の基本的なメカニズムは非常に単純です。バレル内でスクリューが回転し、プラスチックを前方に押します。スクリューは実際には中央層の周囲にある傾斜面または斜面です。その目的は、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。のために押出機克服する必要がある抵抗には 3 種類あります。1 つはバレル壁に対する固体粒子 (フィード) の摩擦、もう 1 つはスクリューの最初の数回転の間の固体粒子 (フィード) の相互摩擦 (フィード ゾーン) です。バレル壁への溶融物の付着。そして、溶融物が前方に押し出されるときの、溶融物内の物流抵抗。

ニュートンはかつて、物体が特定の方向に動かない場合、その物体にかかる力はその方向でバランスがとれていると説明しました。ねじは軸方向には動きませんが、円周付近で横方向に急速に回転することがあります。したがって、ねじにかかる軸力はバランスが取れており、ねじがプラスチック溶融物に大きな前方への推力を及ぼす場合、同様に物体にも同じ後方への推力が作用します。この場合、それが及ぼすスラストは、入口の後ろのベアリング、つまりスラストベアリングにかかります。

木工や機械で使用されるネジやボルトと同様、ほとんどの単ネジは右ネジです。背面から見ると、バレルから可能な限り後方にねじ出そうとしているため、逆回転しています。一部では二軸押出機、2 本のネジが逆回転し、両方のバレル内で交差するため、1 つは右巻き、もう 1 つは左巻きにする必要があります。他の閉塞ツインスクリューでは、2 本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。プラスチックを溶かすための熱はどこから来るのでしょうか?供給予熱とバレル/金型ヒーターが役割を果たす可能性があり、始動時には重要ですが、モーター入力エネルギー、つまり粘性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バレル内で生成される摩擦熱は、小型システム、低速スクリュー、高溶融温度のプラスチック、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とって最も重要な熱源です。

他のすべての操作では、バレル ヒーターは操作の主な熱源ではないため、押出成形で果たす役割は予想より小さいことを認識することが重要です (原則 11 を参照)。後部バレル温度は、供給物中の固形物の輸送速度やエンゲージメント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しない限り、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

ほとんどの場合押出機、スクリュー速度はモーター速度を調整することによって変更されます。モーターは通常、約 1750 rpm の最高速度で回転しますが、これは押出機のスクリューにとっては速すぎます。このような高速で回転すると、摩擦熱が過剰に発生し、プラスチックの保持時間が短すぎて、均一でよく混合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またはプーリーのセットのいずれかになりますが、2 番目のステージはすべてギアで、ネジは最後の大きなギアの中心に配置されます。

一部の低速稼働マシン (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 60:1) になる場合があります。逆に、混合に使用される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、減速率がタスクに誤って一致し、エネルギーが多すぎて使用できない場合があり、モーターと最大速度を変更する最初の減速段階の間にプーリー ブロックを追加する可能性があります。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。

04 クーラントを供給する

押出とは、モーター (場合によってはヒーター) から冷たいプラスチックにエネルギーを伝達し、それによってプラスチックを固体から溶融物に変換することです。入力フィードは、フィードゾーンのバレルおよびスクリュー表面よりも低温です。ただし、供給ゾーンのバレル表面は、ほとんどの場合、プラスチックの溶融範囲より上にあります。供給粒子との接触によって冷却されますが、熱は高温のフロントエンドからバックエンドへの熱伝達と制御された加熱によって維持されます。フロントエンドの熱が粘性摩擦によって保持され、カートリッジの熱入力が必要ない場合でも、リアヒーターのスイッチを入れる必要がある場合があります。最も重要な例外は、ほぼ HDPE 専用のスロット フィード カートリッジです。

スクリューの根元表面も原料によって冷却され、プラスチック製の原料粒子（および粒子間の空気）によってバレル壁から断熱されます。スクリューが突然停止すると、送りも停止し、熱が熱い前端から後方に移動するため、送りゾーンのスクリュー表面はさらに熱くなります。これにより、根元で粒子の固着やブリッジが発生する可能性があります。

05 フィードはバレルに接着されるか、スクリューにスライドさせられます

一軸スクリュー押出機のスムーズなバレル供給ゾーンで固体粒子の輸送を最大化するには、粒子がバレルに付着してスクリュー上を滑らなければなりません。ペレットがネジの根元に付着した場合、それを引き剥がすものは何もありません。チャネル容積と固体の入口容積が減少します。根元での接着力が低下するもう 1 つの理由は、プラスチックがここで熱凝縮してゲルや同様の汚染粒子を生成したり、出力速度の変化に伴って断続的に接着したり剥がれたりする可能性があることです。

ほとんどのプラスチックはルート上で自然に滑ります。これは、プラスチックが入ったときは冷たく、摩擦によってルートがバレルの壁と同じレベルの熱までまだ加熱されていないためです。一部の材料は、他の材料よりも接着する可能性が高くなります。高可塑化 PVC、アモルファス PET、および最終用途に望ましい接着特性を備えた特定のポリオレフィン コポリマーなどです。

バレルの場合、プラスチックがネジ山によって削り取られ、前方に押し出されるように接着する必要があります。粒子とバレルの間には高い摩擦係数が存在する必要があり、これは後部バレルの温度に強く影響されます。粒子が付着していないと、その場で回転するだけで前に進まないため、スムーズな送りができません。

表面の摩擦だけが送りに影響を与える要因ではありません。多くの粒子はシリンダーやスクリューの根元に決して接触しないため、粒子内部には摩擦と機械的粘度の結合が存在するはずです。

表面摩擦だけが送りに影響を与える要因ではありません。多くの粒子はバレルやスクリューの根元に触れることはありません。そのため、粒子内では摩擦、機械的および粘度の相互作用が存在するはずです。

溝付シリンダーは特殊なケースです。溝は供給エリアにあり、シリンダーの他の部分から断熱され、深く水冷されています。糸が粒子を溝に押し込み、比較的短い距離内で高圧を形成します。これにより、同じ出力でより低いスクリュー速度に対するバイト許容値が増加し、その結果、フロントエンドで発生する摩擦熱が減少し、溶融温度が低下します。これは、冷却によりインフレーションフィルム生産ラインでのより速い生産が制限されることを意味する可能性があります。この溝は、過フッ素化プラスチック以外で最も滑らかな通常のプラスチックである HDPE に特に適しています。

06 材料費が最もかかる

場合によっては、医療用カテーテルなど、特に重要な品質とパッケージングを必要とする少数の製品を除き、材料費が生産コストの 80% を占め、他のすべての要素の合計を上回ります。この原則は当然 2 つの結論につながります。加工業者は、原材料の代わりにスクラップや廃棄物をできる限り再利用する必要があることと、目標の厚さからの逸脱や製品の問題を避けるために公差を厳密に遵守することです。

07 エネルギーコストは比較的重要ではありません

工場の魅力と実際の問題はエネルギーコストの上昇と同じレベルにありますが、押出機の運転に必要なエネルギーは依然として総生産コストのほんの一部にすぎません。材料コストが非常に高く、押出機が有効なシステムであるため、常にこのような状況になります。エネルギーが多すぎると、プラスチックはすぐに非常に高温になり、適切に加工できなくなります。

08 ネジの先端の圧力は非常に重要です

この圧力は、スクリューの下流にあるすべての物体、つまりフィルター スクリーンと汚染クラッシャー プレート、アダプター コンベア パイプ、固定撹拌機 (存在する場合)、および金型自体の抵抗を反映します。これらのコンポーネントの形状だけでなく、システム内の温度にも依存し、ひいては樹脂の粘度や処理速度に影響します。温度、粘度、スループットに影響を与える場合を除き、スクリューの設計には依存しません。安全上の理由から、温度を測定することは重要です。温度が高すぎると、金型ヘッドと金型が爆発し、近くの人や機械に損害を与える可能性があります。

圧力は、特に単軸スクリュー システムの最終エリア (計量エリア) での撹拌に有益です。ただし、圧力が高いということは、モーターがより多くのエネルギーを出力する必要があることも意味します。したがって、溶融温度はより高くなります。これにより、圧力制限が指定される可能性があります。二軸スクリューシステムでは、2 本のスクリューの連動により撹拌がより効果的に行われるため、この目的のために圧力は必要ありません。

コアの位置決め用のブラケットを備えたスパイダー金型を使用して製造されたパイプなどの中空コンポーネントを製造する場合、別々の物流を再結合するのに役立つように金型内に高圧を生成する必要があります。そうしないと、溶接線に沿った製品が弱くなり、使用中に問題が発生する可能性があります。

09 アウトプット

最後のねじ山の変位は法線流れと呼ばれ、これはスクリューの形状、スクリュー速度、および溶融密度にのみ依存します。これは、圧力ロジスティクスによって調整されます。これには、実際には、出力を減らす抵抗効果 (最高圧力で表されます) と、出力を増加させるフィードにおけるオーバーバイト効果が含まれます。ねじ山の漏れはどちらの方向にも発生する可能性があります。

各 rpm (回転数) の出力を計算することも役立ちます。これは、特定の時点でのスクリューのポンプ能力の低下を表すためです。もう 1 つの関連する計算は、使用される馬力またはキロワットあたりの出力です。これは効率を表し、特定のモーターとドライバーの生産能力を推定できます。

10 せん断速度は粘度に大きな役割を果たします

通常のプラスチックはすべてせん断力減少特性を持っています。これは、プラスチックがより速く動くにつれて粘度が低下することを意味します。一部のプラスチックの影響は特に顕著です。たとえば、推力が 2 倍になると流速が 10 倍以上増加する PVC もあります。逆に、LLDPEのせん断力はあまり低下せず、推力を2倍にしても流速は3～4倍しか増加しません。せん断力の低減効果が低下すると、押出条件下で粘度が高くなるため、より多くのモーター出力が必要になることになります。

これは、LLDPE がLDPE よりも高い温度で動作する理由を説明できます。流量はせん断速度として表され、スクリュー チャネルでは約 100 s-1、ほとんどの金型口形状では 100 から 100 s-1 の間、ねじ山とシリンダー壁の間のギャップおよび一部の小さな金型ギャップでは 100 s-1 を超えます。

メルト係数は粘度の一般的に使用される測定方法ですが、逆になります（推力/流量ではなく流量/推力など）。残念ながら、せん断速度が 10s-1 以下でメルトフローレートが速い押出機での測定は、正確な測定値ではない可能性があります。

11 モーターはバレルの反対側にあり、バレルはモーターの反対側にあります

特に測定エリア内で、バレルの制御効果が必ずしも期待どおりにならないのはなぜですか?バレルが加熱されると、バレル壁の材料層の粘度が低下し、この滑らかなバレル内でモーターが動作するために必要なエネルギーが少なくなります。モーター電流（アンペア）が減少します。逆に、バレルが冷えると、バレル壁の溶融物の粘度が増加し、モーターをより激しく回転させる必要があり、アンペア数が増加します。バレルを通過する際に除去された熱の一部は、モーターによって送り返されます。通常、バレル調整器はメルトに影響を及ぼしますが、それは私たちが期待していることですが、その影響はどこにおいても地域変数ほど重要ではありません。何が起こったのかを正確に理解するには、溶融温度を測定することが最善です。

金型ヘッドと金型にはスクリューの回転がないため、第 11 の原則は適用されません。そのため、外部の温度変化がそこでより効果的になります。しかし、溶融温度の変化や撹拌に有効なツールである固定撹拌機で均一に撹拌しない限り、これらの変化は内部から外側まで不均一になります。

さらに詳しい情報が必要な場合は、寧波方力技術有限公司詳細な問い合わせを歓迎します。専門的な技術指導や機器調達の提案を提供します。