PVC加工における二軸押出機と単軸押出機の違い

二軸押出機は、改質プラスチック業界で最も一般的な機械であり、ポリマー加工業界やその他の生産および加工分野で広く使用されています。二軸押出機の種類は、係合と非係合の 2 つの主要なカテゴリに分けることができ、係合二軸押出機は、等方性回転と異方性回転の 2 つの主要なカテゴリに分けることができます。

同軸二軸押出機と単軸押出機の動作原理の違い

等方性二軸押出機の構造と機能は単軸押出機の構造と機能に非常に似ていますが、動作原理には大きな違いがあります。主に次のような側面があります。

1. 強制輸送。 2本のネジを同じ方向に回転させ、2本のネジを移動速度とは逆方向に噛み合わせ、1本のネジで材料をメッシュの隙間に引き込み、もう1本のネジで材料を隙間から押し出すと、材料は一方のねじ溝から別のねじ溝に移動し、ねじに沿った材料はミシンヘッドの方向に向かって強制的に搬送されます。
2. 均質化と混合。等方性回転二軸スクリューの噛み合いギャップは非常に小さく、スクリューの突起とスクリュー溝の速度が逆方向であり、相対速度が大きいため、噛み合い領域のせん断速度が非常に高く、せん断力が非常に大きく、混合効果は単軸押出機や異方性回転二軸押出機よりもはるかに優れています。
3. セルフクリーニング。等方性回転二軸押出機は、噛み合いゾーンのスクリュー突起とスクリュー溝の逆方向の速度により、相対速度が大きいため、かなり高いせん断速度を持ち、スクリューに付着した材料の蓄積を削り取ることができ、非常に優れたセルフクリーニング効果があるため、材料の滞留時間が非常に短く、局所的な劣化が発生しにくいです。
4. 材料の可塑化。スクリューギャップのサイズは、材料の可塑化の品質に大きな影響を与えます。ギャップが小さいほど、せん断力は大きくなりますが、材料の量は減少します。ギャップが大きいほど、材料の量は増加しますが、せん断力は減少します。
5. 素材の圧縮。等方性二軸押出機による材料の圧縮は、方法をはるかに超えており、総合的な効果は良好です。
6. 充電方法。同軸二軸押出機は均一定量供給、計量ハンガー供給方式を採用する必要があります。
7. 排気。飢餓供給の結果、大きなリードねじ搬送要素を使用できるため、ねじ溝がゼロ圧力状態で未充填状態になり、排気セクションを設定できます。

二軸押出機の応用

二軸押出機は、2本のスクリューの回転方向の違いにより、異方性二軸押出機と等方性二軸押出機に分けられます。

噛み合い同時回転二軸押出機は、充填、補強、強化、反応押出などのマトリックス樹脂の物理化学的改質に広く使用されています。

さまざまな原料を分散混合する混合ベースの混合には、等方性二軸押出機を使用する必要があります。上図は等方性二軸押出機の速度ベクトルが互いに逆になっているため、二軸スクリューの等方回転と二軸スクリューの等方回転と比較してせん断効果がはるかに大きく、PVCの混合および成形には適していません。

混合フィラープラスチックで一般的に使用されるのは、粉末炭酸カルシウム、タルカムパウダー、二酸化チタンで、一般的なフィラー量は 30% ～ 60%、フィラーマスターバッチは最大 80% です。粉末フィラーには多量の空気が含まれているため、スクリュー混練領域で混合空気が分離し、スクリュー溝内への材料の逆流が発生し、粉末の確実な搬送に影響を及ぼし、最終的には押出量が減少します。

二軸押出機の応用例：ガラス繊維強化難燃剤造粒（PA6、PA66、PET、PBT、PP、PC強化難燃剤など）。高フィラー造粒 (75% CaCO3 を充填した PE、PP など)。熱に弱い材料のペレット化（PVC、XLPE ケーブル材料など）。濃厚な色のマスターバッチ（着色パウダーが 50% 充填されているなど）。帯電防止マスターバッチ、合金、色、低フィラー配合造粒。ケーブルの材質。ケーブルの材質。ケーブルの材質。ケーブルの材質。共混合顆粒の充填；ケーブル材料の粒状化（シース材料、絶縁材料など）。 XLPEパイプ材料の造粒（熱水架橋用マスターバッチなど）。熱硬化性プラスチックの混合および押出（フェノール樹脂、エポキシ樹脂、粉体塗料など）。ホットメルト接着剤、PU反応押出造粒（EVAホットメルト接着剤、ポリウレタンなど）; Kレジン、SBS脱揮造粒など。

メリットとデメリット

二軸押出機の構造設計と加工は複雑であるため、理論開発は完全ではありませんが、等方性二軸押出機の組み合わせ設計は、経験・理論・実践検査に従って、ネジ要素とバレル要素のさまざまな幾何学的形状と調整して組み合わせることができ、さまざまなプロセス配合のニーズに適応するためのさまざまな混合要件に合わせて最適化でき、等方性二軸押出機が完成します。非常に強い適応力を持っています。主に次のような側面があります。

1. 混合性能: 2 つのスクリューが互いに噛み合うため、必要に応じて、アンチスレッド要素、係合ディスク要素、歯付きディスク要素などのさまざまなねじ要素を追加して、剪断/混合を正確に調整できるため、混合強度と混合の品質 (分散混合か分散混合か) を効果的に制御できます。これは単軸押出機では到達できないものです。
2. 加工の柔軟性: 共回転二軸押出機は通常、計量ハンガーフィードを採用しており、出力はスクリュー速度とは無関係にフィード量に依存し、独立して制御可能な変数であるため、溶融、混合、排出、反応などのさまざまな加工機能を備えた機械で柔軟に対応できます。
3. プロセスパラメータの制御性: 滞留時間分布が狭く、対流熱伝達が良好で、温度プロファイルが正確に制御されているため、同軸二軸押出機は押出成形におけるせん断時間と温度の履歴を改善し、より広い範囲で機械エネルギーを入力できるため、製品の品質安定性が向上します。
4. プロセス生産の効率の向上: スクリューの容積式搬送動作により、より短いダウンタイムでより多様な原材料や混合配合物を処理できます。
5. 高い経済性: プロセスの柔軟性と生産性が高いため、製品品質の一貫性が高く、幅広い最終製品を生産でき、スクリューの摩耗はスクリューの速度を調整することで補償できます。

異方性二軸押出機と単軸押出機の主な違い

異方性二軸押出機の入力原理は何ですか?

異方性二軸押出機では、材料はギアポンプと同様の容積式で搬送されます。異方性二軸押出機は、回転速度が低く、材料のせん断発熱が低く、材料が分解しにくいため、材料の高い熱安定性が要求されず、特に熱に弱い材料（PVCなど）の成形や加工に適しています。等方性二軸押出機に比べて、等方性二軸押出機は搬送効率が高く、排気効果や溶融効果が優れていますが、材料の分散・混合効果は劣りますが、ヘッド内の安定した圧力を確立する能力が強いため、製品を直接押し出すのに適しています。単軸押出機の代わりに異方性二軸押出機を使用することで、前可塑化造粒工程やPVCパウダーの直接押出加工を省略することができ、製品のコストダウンが図れます。異方性回転二軸押出機は主にPVCパイプの押出に使用されます。プロファイル、プレート、ペレット化。平行異方性二軸押出機は、大規模な HDHDPE パイプ生産ラインでも使用され始めています。

PVC製品の押出には異方性円錐二軸押出機が伝統的に使用されてきましたが、近年、国内でもポリオレフィンパイプの押出に異方性円錐二軸押出機を適用した例があり、おおむね成功を収めています。この実践の目的はエネルギーを節約することです。 65ボディ132μmの円錐二軸押出機、駆動モーター出力はわずか37kW、ポリエチレンパイプの押出では、パイプ仕様と出力は75mmまたは80mm単軸押出機と同等であり、一般に75mmまたは80mm単軸押出機の最小駆動出力は90kWです。海外ではすでに既製の平行異方性二軸押出機の押出製品が成熟しています。外国では、平行異方性二軸押出機による製品の押出に関する成熟した経験がすでにあり、実際に異方性円錐二軸押出機を使用する国内の代替品であるか、または設備コストを考慮すると、平行異方性二軸押出機の製造コストは異方性円錐二軸押出機の製造コストよりも高くなります。

この使用方法は確かに単純な代替品ではありません。結局のところ、ポリエチレン溶融物と PVC 溶融物の流動性能には明らかな違いがあるため、異方性円錐二軸スクリュー押出機で PVC 製品を押出する場合、ポリエチレンの押出に使用できるスクリューを再設計する必要があります。それに応じてヘッドも変更する必要があります。最近では等方性二軸押出機（コニカルツインやフラットツインも含む）で製品を押出しようとする人もいて、ある程度の進歩はありますが、省エネの観点からは等方性二軸押出機でも異方性二軸押出機でも大差はなく、等方性二軸押出機の方がヘッド圧力を安定させるのが難しく、異方性二軸押出機をそのまま採用するほど簡単ではないと思います。

異方性二軸押出機と単軸押出機の主な違いは以下の2点です。

1. それらの搬送機構は異なります。単軸押出機内の材料搬送はドラッグタイプの流れです。固体は摩擦抵抗によって搬送され、溶融物は粘性抵抗によって搬送されます。固体材料と金属表面の間の摩擦係数、および溶融物の粘度が、単軸押出機の搬送能力を大きく決定します。二重反転二軸押出機では、材料は容積移動によって搬送されます。ネジが回転すると、噛み合うネジ山によって材料が前方に強制的に推進されます。容積式搬送能力は、一方のスクリューのフライトと他方のスクリューのフライトの近さに依存します。しっかりと噛み合った逆回転二軸押出機は、最大の容積を実現します。
2. それらの速度フィールドは異なります。単軸押出機の速度プロファイルは比較的明確で説明が簡単ですが、二軸押出機の状況は非常に複雑で説明が困難です。これは主に、二軸押出機の噛み合いゾーンの存在によるものです。噛み合いゾーンで発生する複雑な流れにより、二軸押出機は十分な混合、均一な熱伝達、強力な溶融能力、良好な排気性能などの多くの利点が得られます。しかし、噛合部の流れ状態を正確に解析することは困難です。