押出スクリューとバレルの設計: 製品の品質と一貫性を向上

押出成形は、プラスチック フィルム、パイプ、プロファイルなどの幅広い製品を作成するための一般的な製造プロセスです。このプロセスには、加熱されたバレルと回転スクリューを通して原材料を溶かして成形することが含まれます。スクリューは材料を溶かして金型に運び、材料を最終製品に成形します。

押出スクリューとバレルの設計と製造プロセスは、高品質で一貫した製品を保証するための重要な要素です。ここでは、押出スクリューとバレルの形状と材料特性が最終製品にどのような影響を与える可能性があるかについて説明します。

ネジの形状

スクリューの形状は、押出プロセスのパフォーマンスを決定する上で重要な役割を果たします。ネジの設計は、使用する特定の材料と目的の最終製品に合わせて調整する必要があります。ネジの設計にはさまざまな種類があり、それぞれに長所と短所があります。

最も一般的なスクリュー設計は、シングルフライトの 3 ゾーン スクリューで、フィード ゾーン、圧縮ゾーン、計量ゾーンが含まれます。供給ゾーンは原材料を押出機に搬送する役割を果たし、一方、圧縮ゾーンは材料を圧縮して溶融します。計量ゾーンは、圧力を生成し、材料を均質化する役割を果たします。

もう 1 つのスクリュー設計はバリア スクリューです。これには、供給セクションと計量セクションを分離するバリア フライトが含まれています。この設計は、より高い混合または圧力を必要とする材料に有益であり、その結果、より高品質の製品が得られます。

イランのアミカビル工科大学のポリマー工学部による研究では、スクリューの設計をシングルフライトスクリューからダブルフライトスクリューに変更すると、最終製品の品質が 16.8% 向上し、均質性が向上し、気孔率の減少。

材料特性

スクリューとバレルの材料特性は、最終製品の品質を決定する重要な要素です。材料は、高い耐摩耗性、高温安定性、および低い摩擦係数を備えている必要があります。耐摩耗性を向上させ、摩擦を低減するために、窒化鋼やバイメタルコーティングなどの材料が一般的に使用されます。

ムンバイにあるインド工科大学の研究者らによる研究では、ねじの表面にバイメタルコーティングを使用すると、耐摩耗性が 60% 向上し、摩擦係数が 25% 減少し、その結果、製品の品質が向上し、エネルギー消費が削減されることがわかりました。

バレルの形状

バレルの形状も、最終製品の品質と一貫性を決定する重要な要素です。均一な温度分布と材料の効率的な溶解を確保するには、バレルの設計を最適化する必要があります。最も一般的なバレルの設計は、内部に加熱要素と冷却要素を備えた滑らかなボアのバレルです。冷却要素は、製品の品質低下につながる可能性のある材料の過熱や劣化を防ぐために不可欠です。

イタリアのナポリ大学フェデリコ 2 世の研究者らによる研究では、螺旋状のチャネルを備えた溝付きバレルを使用すると、圧力損失が 28% 減少し、最終製品の機械的特性が 17% 向上することがわかりました。