コニカルツインスクリューバレルの最適なスクリュー速度を決定する際に考慮すべき要素は何ですか?

加工される材料は、スクリュー速度を決定する重要な要素です。ポリマー、ゴム、複合材料のいずれであっても、各材料には粘度、熱感度、流動挙動などの固有の特性があります。たとえば、粘性の高い材料の場合、過剰なせん断を防ぐためにスクリュー速度を低くする必要があり、材料の劣化や溶融温度の上昇を引き起こす可能性があります。一方、低粘度の材料はより高い速度に耐えることができ、品質を損なうことなくより高速なスループットを実現できます。さらに、PVC などの熱に弱い特性を持つ素材は、変色、機械的特性の損失、または有害なガスの放出を引き起こす可能性のある熱劣化を防ぐために慎重な速度管理を必要とします。

スループット、つまり単位時間当たりに処理される材料の量は、スクリュー速度の選択に直接影響します。より高いスループットの要求には、通常、スクリュー速度の増加が必要です。ただし、これは材料の加工特性とのバランスを取る必要があります。速度が高すぎると、混合が不十分になったり、溶解が不完全になったり、機械的故障が発生したりする可能性があります。逆に、スクリュー速度が低すぎると、生産目標を達成できず、非効率となる可能性があります。最終的な速度は、材料の完全性や製品の品質を損なうことなく、必要なスループットが達成される速度である必要があります。

ピッチ、フライト深さ、全体の形状を含むスクリュー自体の設計は、最終的なスクリュー速度を決定する上で重要な役割を果たします。円錐形のツイン スクリューは、バレルに沿って移動するときに材料を圧縮するように設計されており、混合と溶解を促進します。スクリューフライトのピッチと深さによって、材料がバレル内を移動する速度と、材料が受けるせん断の大きさが決まります。ピッチが浅くフライトが深いスクリューは、通常、ピッチが急でフライトが浅いスクリューとは異なる速度設定が必要になります。結果を達成するには、設計は材料の特性と目的の出力に一致している必要があります。

円錐形の二軸スクリューバレルで処理される材料は、せん断力や熱の影響を受けやすい場合があります。スクリュー速度が高いと、せん断速度と摩擦熱の発生の両方が増加し、熱に弱い材料の熱劣化を引き起こす可能性があります。これにより、変色、分子量の変化、揮発性成分の放出などの問題が発生する可能性があります。特定の熱可塑性プラスチックや食品グレードの製品などの材料の場合、スクリュー速度を低く維持すると、これらのリスクを最小限に抑えることができ、プロセス全体を通じて材料の特性が確実に維持されます。最終的な速度は、適切な混合とスループットを達成しながら劣化を防ぐのに十分なほど低くなければなりません。

最終的なスクリュー速度を決定する際には、バレルの冷却および加熱システムの有効性が非常に重要です。これらのシステムは、加工中の材料の温度を制御し、過熱や加熱不足を防ぎます。スクリュー速度が高すぎると、発生する熱が冷却システムの容量を超え、過剰な溶融温度が発生し、材料が劣化する可能性があります。逆に、速度が低すぎると、加熱システムが処理に必要な温度を維持できず、不完全な溶解または不十分な混合が発生する可能性があります。押出プロセス全体を通じて望ましい処理温度を維持するには、スクリュー速度とこれらのシステムの機能のバランスを取る必要があります。

スクリュー速度はバレル内の圧力に直接影響します。通常、速度が高くなると圧力が増加します。これは、材料を金型に通して最終製品を成形するために必要です。ただし、過度の圧力は、金型の摩耗、不均一な流れ、材料の不安定性など、いくつかの問題を引き起こす可能性があります。一方、圧力が不十分だと金型への充填が不完全になり、最終製品に欠陥が生じる可能性があります。最終的なスクリュー速度は、機器や材料への過度のストレスを回避しながら、適切な金型充填と製品形成を確保するのに十分な圧力を生成する必要があります。

コニカルツインバレルスクリュー