平行二軸スクリューバレルの設計は、押出プロセス中の材料の混合と均質化の向上にどのように貢献しますか?

平行二軸スクリューバレルの設計は、いくつかの重要なメカニズムを通じて、押出プロセス中の混合と均質化を強化する上で重要な役割を果たします。

かみ合うスクリュー: 平行二軸スクリューバレルの設計により、材料とスクリュー間の界面接触が最大化されます。ネジは正確な公差で設計されており、確実に近接し、材料の流れに迷路のような経路を作り出します。この複雑な配置により、材料が広範囲に分解され、混合されます。材料がバレル内を進むにつれて、圧縮、伸長、せん断のサイクルが繰り返され、その結果、添加剤が完全に分散し、凝集体の破壊と成分の混合が行われます。噛み合うスクリューはダイナミックミキサーとして効果的に機能し、バレルの長さに沿って材料を継続的に再分配して最適な均質性を実現します。

チャネルの深さと構成: スクリューチャネルの形状は、処理される材料の特定のレオロジー特性に合わせて細心の注意を払って調整されています。チャネルの深さ、幅、ピッチは、材料の効率的な輸送と混合を促進するために最適化されています。混練ブロック、分配混合要素、反転要素などのさまざまな混合要素がスクリューフライトに沿って戦略的に配置され、追加の乱流とせん断を導入します。この制御された乱流により、巨視的かつ分子レベルの混合が促進され、ポリマーマトリックス全体に添加剤と改質剤が均一に分散されます。

せん断力と混練力: 平行二軸スクリューバレルは、噛み合うスクリューと混合要素の協調動作により、強力なせん断力と混練力を生成します。隣接するスクリューフライト間の速度差からせん断力が発生し、材料層が相互に滑り、激しい変形を引き起こします。このせん断作用により凝集物が破壊され、添加剤が分散され、分子の整列が促進されます。一方、混練力はスクリュー要素の連動によって生じ、材料がバレルを横切るときに材料を圧縮、伸張、折り畳みます。これらの混練動作により、成分の緊密な混合が促進され、均一な特性と向上した性能を備えた均質化された溶融物が得られます。

温度制御: 材料の流れを最適化し、一貫した加工条件を確保するには、正確な温度制御が不可欠です。平行二軸スクリューバレルには複数の加熱ゾーンと冷却ゾーンが装備されており、それぞれが独立して制御され、目的の温度プロファイルを維持します。バレル壁内に埋め込まれた発熱体が材料の温度を必要な処理範囲まで上昇させ、溶融物の流動性を促進し、混合効率を高めます。逆に、戦略的に配置された冷却チャネルは材料の過熱と熱劣化を防ぎ、製品の品質と安定性を維持します。押出プロセス全体にわたって温度を制御することにより、バレルは材料の粘度、滞留時間、反応速度を正確に制御できるようになり、優れた製品の一貫性と性能が得られます。

滞留時間分布 (RTD): 平行二軸スクリュー バレル内の滞留時間分布は、スクリュー構成、材料特性、加工条件などの要因によって影響されます。スクリューの形状によって生成される複雑な流れのパターンにより、材料成分ごとに滞留時間が変化します。この動的な滞留時間分布により、材料成分間の完全な混合と相互作用が保証され、添加剤と改質剤の均一な分散が促進されます。

通気と脱気: 通気と脱気システムは平行二軸押出機に統合されており、溶融物から揮発性汚染物質、閉じ込められた空気、水分を除去します。バレルに沿って戦略的に配置された通気ポートにより、ガスと蒸気の放出を制御し、最終製品の多孔性、気泡、表面欠陥を防ぎます。真空脱気システムを組み込むと、特に揮発性の高い材料や湿気に敏感な材料の場合、脱気効率をさらに高めることができます。捕捉されたガスや不純物を除去することで、通気および脱気システムは製品の美観、機械的特性、プロセスの安定性の向上に貢献し、一貫した品質と性能を保証します。

WEBER 107MM フラットツインスクリュー