概要
押し出しプロセスは、他のどのプロセスよりも経済的に重要な、多用途のプラスチック加工技術の利点を提供します。世界中で、押し出しラインはプラスチックの最大のコンバーターであり、プラスチック業界で最も重要な生産機械であると考えられます。
押出機の種類と構造
多種多様なプラスチックや製品を生産するために設計された、さまざまな押出機タイプがあります。広く使用されているのは、単軸押出機と二軸押出機です。
1.1 テーパーツインスクリュー付き押出機
1.2 単軸押出機
押出機のサイズとその駆動機構を選択する際に評価すべき考慮事項は次のとおりです。
評価対象となるスクリュー速度の範囲は次のとおりです。
（１）必要なスクリュー回転速度の範囲
（２）スクリュー速度は無限に可変でなければならないという要件、および特定の速度レベルまたは複数の速度範囲が要求される場合がある。
（３）処理するプラスチックに応じて駆動装置に要求される最大電力
（４）スクリュー速度とスクリュー軸のトルクとの間に要求される関係
（5）機械が単一製品用か複数製品用か。駆動装置はモーターまたはベルト駆動装置で構成され、二重減速ギアボックスなどのシステムを介してスクリューに連結されています。ベルト駆動装置は小型機械に使用されます。駆動装置は、スクリューの操作と制御に必要な、モーターの高速回転を低速と高トルクに変換することを簡素化します。
押出機の操作
機械の操作は 3 段階で行われます。最初の段階では、上流および下流の機器の操作設定を使用して、押出機をウォームアップ操作する必要があります。次の段階では、最低コストで製品要件を満たすために必要な処理条件を設定する必要があります。最後の段階では、ライン全体の微調整と問題解決に取り組みます。操作を成功させるには、溶融品質、溶融には十分だがプラスチックを劣化させない温度プロファイル、スクラップの最小化、およびスクラップを発生しない (または最小限にする) 起動およびシャットダウン手順など、多くの詳細に細心の注意を払う必要があります。
プラスチックを劣化させる。図1.8は温度の例を示している。
さまざまなプラスチックのプロファイル。
プラスチック加工
押し出し機は、スクリューコンベアとコンプレッサーを組み合わせたものです。コンベアとして、それは機械的に自分自身を「ねじる」ように動作します。スクリュー自体は 1 か所に留まるため、プラスチックが移動し、ダイを通って押し出されます。プラスチックは粘性があり、流動に対して摩擦抵抗を生じるため、スクリューを回すには電力が必要です。コンプレッサーとして、スクリューは最初に固体プラスチック (ペレットなど) を動かし、徐々にプラスチックを溶かします。固体段階では、特に結晶性プラスチックは密度が高く、このプラスチックには空気空間が存在するため、嵩密度 (体積あたりの重量) が低くなります。スクリューは固体プラスチックを一緒に圧縮します。この圧力作用により、空気は通常、抵抗が最小の経路をたどり、供給口から押し戻されます。溶融物に空気が残っている場合は、溶融物がダイから出るときに製品に損傷を与えることなく放出されるか、汚染物質として製品内に残る可能性があります。
押出機の加熱と冷却のプロファイル
押出機内の溶融温度の例
プラスチックを軟化させる熱は、バレルの外部加熱と、金属バレル内の金属スクリューの作用によりプラスチックに生じる内部摩擦力の 2 つの方法で供給されます。供給される摩擦熱の量は相当なものです。多くの押し出し操作では、この摩擦熱がプラスチックに供給される全熱量のほとんどを占めます。電気、蒸気などの流体、または高温の油を使用できます。電気加熱は、最も便利で、反応が速く、調整が最も簡単で、清掃が容易で、メンテナンスが最小限で済み、温度範囲がはるかに広く、初期投資の点では一般的に最も安価であるため、一般的に好まれています。
補助装置
ダイの下流では、さまざまな製品要件を満たすために、さまざまなタイプのテイクオフ装置が使用されます。これには、サイジング固定具、冷却タンク、コイル巻き装置、ライン速度制御 (機械式、電気式、および/または音波式)、張力制御 (キャプスタンなど)、牽引装置 (キャタピラー、ピンチ ロール、反対移動ベルトなど)、インライン カッター、収集装置 (トラフ、タンク、スタッカーなど)、ポストフォーミング、高速テイクオフ ロールなどが含まれます。
エネルギー保全
図1.3 押出機からのエネルギー損失の例
消費または損失したエネルギーを調べる場合、プラスチックだけでなく、生産ライン全体で使用される機器も関係します。私たちのポリテックプラント機械は、エネルギー消費とエネルギー損失を削減するための継続的な努力を行っています。図1.3は、
押し出し機からのエネルギー/熱損失が発生する例。
他の材料と比較すると、プラスチックは製造（図1.4）、製品の製造、リサイクルエネルギー消費の特定の必要エネルギーが最も低くなっています。押し出し成形だけでなく、プラスチック産業全体でも、プラスチックの製造から加工、製品のリサイクルまで、さまざまな観点からエネルギー節約を検討できます。ほとんどすべての評価で、プラスチックの利用によりエネルギー要件が節約または削減されます。自動車、航空機、その他の輸送手段では、プラスチックの使用が増えると重量と燃料消費が削減されます。一例として、小型ウイスキーの代替が挙げられます。
航空機に搭載するボトルは、ガラスではなく押し出しブロー成形プラスチックボトルを使用しているため、燃料エネルギーを大幅に節約できます。建設にプラスチックを使用すると、断熱性が向上してエネルギーを節約できます。また、軽量のプラスチック製品を輸送するだけでもエネルギーを節約できます。
図 1.4 さまざまな材料のエネルギー要件。
押し出しプロセスの進歩
この始まり以来、プラスチックの進歩に続いて押し出し装置の進歩も続いています。このすべての活動を通じて、私たちポリテックプラスチック機械株式会社は、プラスチックやその他の材料の押し出しプロセスをより深く理解するために、レオロジーおよび熱力学の分野で広範囲にわたる研究を行ってきました。その結果、生産率の向上、押し出し変数の制御量の増加、および/またはコストの削減が続いています。主要な開発は、既存の押し出し方法の改良において継続しています。