二軸押出機の「10のコアコンポーネント」を徹底ガイド！

寧波方力技術有限公司です機械装置メーカー30年以上の経験がある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。

の二軸押出機ポリマー材料の製造、改質、加工に不可欠な装置です。 PLA や PBAT などの生分解性材料の改質、PVC や PP の充填や強化、マスターバッチや機能性マスターバッチの調製などに不可欠です。しかし、多くの実務者は、マシン内の主要コンポーネントの具体的な役割を理解せずに、「起動してパラメータを調整する」方法しか知りません。これにより、障害のトラブルシューティングが無力になり、機器の選択時に落とし穴に陥りやすくなります。実際には、二軸押出機のコア構造は複雑ではありません。主に 10 個のコア コンポーネントで構成されます。今日は、これら 10 個のコンポーネントの中核となる機能と実践的なキーポイントを 1 つずつ詳しく説明します。業界の初心者であっても、機器の選択を最適化したいと考えているベテランであっても、システムの「内部ロジック」をすぐに把握できます。二軸押出機.

01 スクリュー+バレル

もし二軸押出機が「加工ツール」であり、スクリューとバレルがその「心臓部」です。材料の搬送、溶解、混合、可塑化はすべてこの「デュオ」に依存しています。また、これらは装置の選択時に最も重要なコンポーネントであり、処理効率と製品の品質を直接決定します。機能の面では、この 2 つは異なる役割を持ちながら連携して機能します。バレルは「密閉容器」であり、高温や摩耗に強い滑らかな内壁 (通常は窒化または合金層でコーティングされています) を備え、材料処理のための安定したスペースを提供します。ネジは「動力の核心部品」です。 2 本のネジはバレル内で同方向または逆方向に回転します。スクリューフライトとバレルの内壁の間の絞りと剪断作用により、可塑剤や酸化防止剤などの添加剤が混合されながら、固体樹脂ペレットが溶融状態に「混練」されます。最後に、均一に可塑化された溶融物がダイヘッドに向かって押し出され、特定の形状が形成されます。選択時には、2 つの重要なパラメータを注意深く監視する必要があります。1 つはネジの直径 (通常は 30 mm ～ 150 mm の範囲) です。直径が大きいほど、単位時間あたりにより多くの材料を搬送できるため、大量生産のシナリオに適しています。 2 番目は、長さと直径の比 (L/D)、つまりネジの長さと直径の比です。比率が大きいほど、バレル内の材料の混合と可塑化にかかる時間が長くなり、深い修正が必要なシナリオに適しています。

02 加熱バンド

ポリマー材料の固体から溶融状態への変化は、継続的かつ均一な加熱に依存します。加熱バンドは二軸押出機の「コア ヒーター」であり、主にスクリューとバレルを加熱してバレル内部の温度を材料の融点まで上げる役割を果たします。加熱バンドの取り付けは非常に特殊です。それらは通常、バレルの長さに沿って「セグメント」（通常は 3 ～ 5 個のセグメント）に配置されており、各セグメントは独立した温度制御が可能です。たとえば、供給ポートを詰まらせる可能性のある材料の早期溶融や凝集を防ぐために、供給ゾーンの温度は低くなります (わずか 80°C ～ 100°C)。溶融ゾーンの温度が上昇し (材料の融点に達し)、材料が徐々に可塑化されます。計量ゾーンの温度は溶融温度範囲内で安定し、溶融の均一性が確保されます。加熱に加えて、予熱も加熱バンドの重要な機能です。装置を始動する前に、加熱バンドを介してバレルとスクリューを予熱する必要があります (通常は 30 ～ 60 分間)。コールドスクリューとバレルを直接使用して始動すると、材料の可塑化が不均一になり、過度の温度差によりコンポーネントが損傷する可能性があります。このステップは、突然の加熱によって引き起こされる材料の劣化を軽減できるため、生分解性材料を処理する場合に特に重要です。

03 モーター

スクリューとバレルが「心臓」だとすると、モーターは心臓に血液を供給する「動力源」です。スクリューの回転と二軸押出機での材料の搬送はすべてモーターの動力に依存しています。モーターの出力と安定性は、装置の処理効率と動作の安全性に直接影響します。市販されている二軸押出機に使用されているモーターは「可変周波数非同期モーター」が多く、速度調整が可能で出力が安定しているなどの利点があり、材料の加工ニーズに合わせて出力を調整できます。選択の際は、「出力のマッチング」に注意してください。小径ネジ (30mm ～ 50mm) は小ロットの実験室試験に適しており、15kW ～ 37kW のモーターで十分です。工業生産用の中型から大型のネジ (65mm ～ 100mm) には、55kW ～ 160kW の範囲のモーターが必要です。高充填材料 (例: 炭酸カルシウム充填剤含有量が 50% を超える PP) を処理する場合、過剰な負荷によるモーターの過負荷シャットダウンを避けるために、モーター出力を適切に増加する必要があります。

04 ギアボックス

モーターから出力された力はネジに直接伝わりません。一方で、モーター速度が高すぎて (通常、数千 RPM)、必要なスクリュー速度をはるかに超えています (二軸押出機のスクリュー速度は、ほとんどの場合 100 ～ 600 RPM です)。一方、モーターには出力端が 1 つしかないため、2 本のネジに分配する必要があります。変速機は「減速＋動力分配」の中核的な役割を担っています。具体的には、ギアボックスには 2 つの重要な機能があります。 1 つ目は「減速」です。内部ギア セットを通じて、モーターの高速回転をネジに必要な低速の高トルク回転に変換し、ネジが材料を押し出し、剪断するのに十分な力を確保します。 2 番目の「動力分割」 – モーターの動力を 2 つのスクリューに均等に分配し、スクリューが同じ速度 (同時回転モデルの場合) または一定の比率 (逆回転モデルの場合) で回転するようにし、速度の違いによる材料の不均一な混合を防ぎます。毎日の使用では、ギアボックスのメンテナンスが非常に重要です。ギアの摩耗を防ぐために、専用のギア オイルを定期的に追加する必要があります。ギヤボックスに異音や油漏れが発生した場合は、停止後速やかに点検してください。速度制御の不具合や製品の品質への影響、さらにはネジの破損の原因となります。

05 セーフティクラッチ/シャーピン

の操作中、二軸押出機予期せぬ故障は避けられません。たとえば、金属汚染物質が供給ポートに侵入したり、材料の凝集が原因でネジのロックアップが発生したりすることがあります。この時点では、モーターはまだ電力を出力しています。保護装置がなければ、巨大なトルクがギアボックス、ネジ、バレルに直接伝達され、ネジが曲がったり、バレルに傷がついたり、ギアボックスのギアが破損したりする可能性があり、その結果、非常に高額な修理費用が発生します。この問題を解決する「安全弁」がセーフティクラッチ（またはシャーピンアセンブリ）です。モーターとギアボックスの間に取り付けられ、その中心機能は「過負荷保護」です。故障が発生し、負荷が設定値を超えると、安全クラッチが自動的にモーターをギアボックスから切り離し、モーターを空転させ、同時にシャットダウンアラームを作動させ、ギアボックス、ネジ、バレルへのさらなる損傷を防ぎます。安全クラッチの「過負荷しきい値」は、モーターの出力と加工される材料に応じて設定する必要があることに注意することが重要です。このしきい値は、通常の材料の場合はわずかに高くてもかまいませんが、高硬度で高充填の材料を加工する場合は、保護がタイムリーに作動するように適切に下げる必要があります。

06 給餌システム

「給餌の均一性」二軸押出機溶融物の可塑化品質に直接影響します。供給にばらつきがあるとバレル内の圧力変動が発生し、最終製品の厚みが不均一になったり、性能が不安定になったりします。供給システムは「供給速度」を正確に制御する「管理者」であり、主に容積式フィーダーと重量式フィーダーの 2 つのタイプに分けられます。

· 定量フィーダー:中心となる原則は「体積による計量」です。材料はスクリューコンベアを介してバレルに供給されます。構造がシンプルでコストが安く、メンテナンスが容易なことが利点です。成分の精度要件がそれほど高くないシナリオに適しています。定期的なメンテナンスには、材料の残留物や凝集を防ぐためにコンベア スクリューを定期的に洗浄することが含まれます。

· 重量フィーダー:基本原則は「重量による計量」です。ロードセルを使用して送り速度をリアルタイムで監視し、スクリュー速度を自動的に調整して時間当たりの送り速度誤差が ±0.5% 以内に制御されるようにします。その利点は正確なバッチ処理であり、多成分材料の混合や機能変更のシナリオに適しています。

07 真空システム

ポリマー材料は主に小分子モノマーから重合されるため、加工中に必然的に小分子モノマーが残ります。特に生分解性材料 (PLA、PBAT など) の場合、高温処理中にわずかな分解が発生し、低分子物質が生成されることがあります。真空システムがなければ、これらの小さな分子は揮発して煙となり、作業場の環境を汚染するだけでなく、製品の内部に泡を形成することになります。真空システムの中心的な機能は、材料の可塑化中に真空ポンプを介してバレルを排気し、残留する小分子モノマーと分解生成物を迅速に除去することです。これにより、作業場での煙が減り、小分子が製品に残留するのが防止され、それによって製品の機械的特性が向上し（気泡による強度損失の低減など）、可塑剤の移行の可能性が低下して製品がより安定します。

08 冷却システム

の操作中、二軸押出機、加熱には加熱バンドが必要であるだけでなく、温度を下げるために冷却システムも必要です。一方で、スクリューとバレルは連続運転中の摩擦により追加の熱を発生します。すぐに冷却しないと、バレル内の温度が過剰になり、材料が劣化する可能性があります。一方、溶融物をダイヘッドから押し出した後は、形状を固定するために冷却する必要もあります。冷却方式は主に空冷と水冷の2方式を採用しています。

・空冷：ファンによる冷風を利用してバレルやスクリュー、押出製品を冷却します。構造が簡単で水を必要としないのが利点です。小型装置、低温処理シナリオ、または高い冷却速度を必要としない製品に適しています。ただし、冷却効率が比較的低いため、高温、高出力の生産シナリオには適していません。

・水冷：循環水を利用してバレルや押出製品を冷却します。その利点は、高い冷却効率と正確な温度制御です。中型から大型の産業機器、高温処理シナリオ、または高い冷却速度を必要とする製品に適しています。ただし、冷却性能に影響を与えるスケールの詰まりを防ぐために、冷却水パイプの定期的な清掃が必要です。

09 電気制御システム

これまでのコンポーネントが「実行器官」だとすると、電気制御システムはシステムの「頭脳」です。二軸押出機– 装置の起動/停止、温度調整、速度制御、真空レベル設定、さらには故障警報もすべてこれによって実現されます。これは、オペレータが機器と対話するための中心的なインターフェイスでもあります。現在、主流の電気制御システムは「タッチスクリーン+PLC制御システム」を採用しており、直観的で便利な操作が可能です。オペレーターがタッチスクリーン上でバレルゾーン温度、スクリュー速度、送り速度、真空レベルなどのパラメータを設定するだけで、システムが各コンポーネントの動作を自動的に制御します。障害が発生した場合（モーターの過負荷、温度の限界超過など）、システムはただちにアラームをトリガーし、障害の原因を表示するため、迅速なトラブルシューティングが容易になります。日常使用においては、電気制御システムが湿気や油で汚れないようにしてください。接続の緩みによるパラメータ制御の失敗を防ぐために、配線がしっかりと接続されているかどうかを定期的に確認してください。特に可燃性および爆発性の材料 (特定の改質プラスチックなど) を処理する場合は、生産の安全性を確保するために防爆電気制御システムを選択する必要があります。

10 ベースフレーム

最後のコンポーネントはベース フレームです。単純そうに見えますが、二軸押出機のモーター、ギアボックス、バレル、スクリューなどのコンポーネントはすべてベースフレームに取り付けられており、これが装置の安定稼働の基礎となります。ベースの核となる機能は「装置全体を支え」、動作時の振動を軽減することです。高品質のベースは通常、厚い鋼板を溶接して作られており、モーターやネジの回転によって発生する振動を効果的に吸収するために、振動減衰パッドが底部に取り付けられていることがよくあります。ベースが不安定な場合、装置稼働時に激しい振動が発生し、部品の接続部の緩みや騒音が発生するだけでなく、スクリューとバレルの嵌め合い精度に影響を与え、材料の可塑化ムラを引き起こしたり、スクリューやバレルを損傷する可能性があります。機器を設置するときは、傾きによる機器への不均一な応力を避けるために、ベースが水平に設置されていることを確認してください (水準器で調整してください)。長期間使用した後は、ベースの制振パッドが劣化していないか確認してください。装置が安定して動作するために、経年劣化した場合は速やかに交換してください。

結論: をマスターするためのコンポーネントを理解する二軸押出機

二軸押出機の 10 個のコアコンポーネントは、一見独立しているように見えますが、実際には連携して動作します。フィードシステム「材料の供給」から、加熱バンドの加熱、スクリューとバレルの可塑化、揮発性物質の除去を行う真空システム、形状を設定する冷却システムに至るまで、すべてのステップは対応するコンポーネントの機能に依存しています。

実務者にとって、各コンポーネントの役割と重要なポイントを理解することは、選択時に「傾向を盲目的に追う」という落とし穴を回避するのに役立ち、生産ニーズに適した機器を選択できるだけでなく、障害が発生したときに迅速なトラブルシューティングを可能にしてダウンタイムを削減することもできます。初心者にとって、これは二軸押出機を使い始めるための基礎でもあります。 「装置の内部ロジック」を理解することによってのみ、装置をより適切に操作し、プロセスを最適化することができます。

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。