PVC製品用二軸押出機の各ゾーンにおける可塑化メカニズムの解析

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しい材料設備。 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。

PVC材料の可塑化プロセスに基づいています。二軸押出機スクリューは、固体搬送ゾーン、溶融ゾーン、溶融搬送（押出）ゾーンの 3 つのゾーンに分かれています。

I. 固体搬送ゾーンにおける可塑化メカニズム

バレル内で、固体ポリマー (PVC) とその添加剤が流れ、予熱され、圧縮される領域が固体搬送ゾーンとして定義されます。まず、ホッパーからバレルへの固体ポリマー粒子の流れは重力によって行われます。スクリューが回転すると、ホッパー内の粒子が連続的に流れながら、粒子がダイヘッドに向かって搬送されます。固体搬送ゾーン (バレル C1 ゾーン) では、PVC 材料内の高分子、小分子、およびその他の粒子が徐々に加熱されます。同時に、スクリューからのせん断と粒子間の摩擦によって粒子の熱も増加し、粒子が圧縮された状態で完全に接触、拡散、浸透することが可能になります。

このゾーンでは、スクリューのピッチやフライト幅などの変化により、PVC 材料の粒子が高密度に圧縮され、スクリュー チャネルに沿ってスライドする固体ベッドまたは固体プラグが形成されます。ソリッドプラグの動きはバレル表面とソリッドプラグの間の摩擦に依存しており、一方、スクリューとソリッドプラグの間の摩擦はその動きを妨げます。したがって、バレル内では、PVC 材料の粒子は同じ方向に均一に進むのではなく、転がったり、滑ったり、スクリューとともに回転したり、周期的に「橋渡し」したりします。それらは「ブリッジ」の後ろに積み重なって壊れ、PVC 材料の押し出しとホッパー内の材料の流れによってプロセスが継続的に繰り返されます。

このゾーンでは、PVC の押出および可塑化の品質が良好であることは、PVC がガラス状態から高弾性状態に移行することによって示されます。凝集状態構造的に見ると、塩ビ樹脂粒子の50～60％が一次粒子に破壊され、この一次粒子に各種添加剤粒子の表面が十分に接触・拡散した状態となります。

安定した動作のためには、ホッパー内の固体材料の高さが常に一定の臨界値を超えていなければならないことに注意してください。この臨界値を超えると、材料の高さの変化は影響を与えません。押出機のパフォーマンス。ただし、材料の高さが臨界値を下回ると、不安定性の重大な要因になります。固体材料の高さが変化すると、底部の圧力が変化し、圧力が変化する可能性があります。押出機の使用条件が変化すると、PVC 押出および可塑化の品質の低下につながります。

II.溶融ゾーンにおける可塑化メカニズム

バレル内で固体ポリマーと溶融物が共存する領域は、溶融ゾーンまたは相転移ゾーンとして定義されます。このゾーンは C2 および C3 加熱ゾーンに対応します。溶融ゾーンは、押出機。温度設定 (バレル C2 ゾーン、C3 ゾーン、スクリュー コア)、スクリュー速度、スクリュー間のギャップ、スクリューとバレル間のギャップなどのパラメーターは、PVC 押出の品質に大きく影響します。 PVC 材料が溶融ゾーンに到達すると、スクリュー ピッチ、フライト幅などの変化により、PVC 粒子は高密度に圧縮され、すでにかなりの圧力が発生しています。この圧力と周囲の熱媒体の軟化効果が組み合わされて、圧縮された粒子が緻密な「固体床」に変わります。この固体層は、一部が高弾性状態のPVC、一部がガラス状、および少量の粘性流動状態の混合状態である。固体ベッドは螺旋状のスクリューチャネルの形状をとり、その中をスライドします。この相対運動により、固体層とバレル表面の間の溶融膜内に速度分布が生成されます。その結果、フィルム内の溶融物が押し出しフライトに向かって流れ始めます。飛行機が飛行機に遭遇すると、飛行機はバレルから溶融物を「削り取り」、押し出す飛行機の前にあるチャネルの後部にある溶融物プールにそれを集めます。固体床がチャネルに沿って移動するにつれて、より多くの溶融物が溶融プールに運び込まれます。したがって、溶融プールのサイズは増加しますが、固体床のサイズは減少します。固体層は徐々に破壊され、粘性流の状態で前方に運ばれます。

このゾーンでは、PVC の押出および可塑化の品質が良好であることは、PVC が高弾性状態から粘性流動状態に移行することによって示されます。凝集状態構造から見ると、PVC一次粒子の60～70%が一次粒子に分解され、PVC一次粒子に各種添加剤分子が接触して物理的・化学的結合を形成します。

PVC の押出および溶融ゾーンでの可塑化の品質を向上させる要因には、次のようなものがあります。

(1) スクリュー速度を上げる。

（２）溶融ゾーンにおけるバレルの設定温度を上げる。

(3) スクリューとバレルの間に適切な隙間があります。

特定の PVC プロファイルの製造配合では、溶融ゾーンに最適なバレル温度のセットが必要です。

Ⅲ．溶融物搬送ゾーンにおける可塑化メカニズム

バレル内で固体ポリマーが完全に溶融し、溶融物がダイヘッドまで強制的に搬送される領域を溶融搬送ゾーン（バレルC4加熱ゾーン）と定義します。このゾーンでは、溶融高分子がせん断作用下でさまざまな添加剤とさらに反応し、均質化されます。 PVC 粘性流体が連続的かつ定量的に押し出されるにつれて、溶融圧力が形成され、最終的に形成された PVC 製品の緻密性が確保されます。このゾーンでは、PVC の高分子が粘性流動状態を維持していることから、PVC の押出および可塑化の品質が良好であることがわかります。集合状態構造的に見ると、PVCの一次粒子と少数の一次粒子から構成される結晶構造です。これらの残りの一次粒子は、最終材料の強度と靱性を高めることができます。このような結晶を含む材料を押出して冷却すると、一次粒子が外力による一次粒子の動きを妨げ、強度が向上します。さらに、一次粒子は表面積が大きいため、衝撃を受けた際に衝撃エネルギーの一部を吸収することができ、靱性が向上します。

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