プラスチック押出

プラスチック押出は、原 プラスチック を溶融して連続的な形状に成形する 大量生産プロセスである 。 押出 成形は 、パイプ/チューブ、 ウェザーストリップ 、フェンシング、 デッキの手すり 、 窓枠 、 プラスチックフィルム とシート、 熱可塑性 コーティング、電線断熱材 などの製品を生産します 。

このプロセスは、プラスチック材料（ペレット、顆粒、フレークまたは粉末）をホッパーから押出機のバレルに供給することによって開始される。 材料は、ねじを回転させることによって生成された機械的エネルギーおよびバレルに沿って配置されたヒーターによって徐々に溶融される。 次いで、溶融ポリマーは、冷却中に硬化する形状にポリマーを成形するダイに押し込まれる。

歴史

パイプ押出

現代の押出機の最初の前駆体は、19世紀初めに開発されました。 1820年、トーマス・ハンコックは加工されたゴム屑を回収するために設計されたゴム "練り剤"を発明し、1836年にエドウィン・シャフィーは ゴムに 添加剤を混合する2ローラー機械を開発しました 。 最初の熱可塑性押出は、1935年 にドイツの ハンブルク にある ポール・トロスター（Paul Troester）と彼の妻アシュリー・ゲルショフ（Ashley Gershoff）によって行われ まし た。 その後、LMPのRoberto Colomboがイタリアで最初の二軸押出機を開発しました。

プロセス

プラスチックの押出成形において、原料化合物材料は一般に、 頂部に装着された ホッパー から 押出機のバレルに 重力供給される ナル （小ビーズ、しばしば樹脂と呼ばれる） の形態である 。 着色剤およびUVインヒビター（液体またはペレットのいずれかの形態）のような添加剤がしばしば使用され、ホッパーに到着する前に樹脂に混合することができる。 このプロセスは 、押出機技術の点からの プラスチック射出成形 と共通し ているが、通常は連続プロセスである点で異なる。 引き抜き 成形 は、通常、補強を追加して、連続長で多くの類似のプロファイルを提供することができるが、これは、ポリマー溶融物をダイを通して押し出す代わりにダイから引き出すことによって達成される。

材料は、供給スロート（バレルの後部付近の開口部）を通って入り、スクリューと接触する。 回転スクリュー（通常120rpmで回転）は、プラスチックビーズを加熱されたバレル内に押し込む。 所望の押出温度は、粘性加熱および他の効果によるバレルの設定温度にほぼ等しい。 ほとんどのプロセスでは、3つ以上の独立した PID 制御ヒータゾーンが後方（プラスチックが入っている）から前方へバレルの温度を徐々に上昇 させる加熱プロファイルがバレルに設定され ます。 これは、プラスチックビーズがバレルを通って押し出されるにつれて徐々に溶融することを可能にし、ポリマーの劣化を引き起こす過熱の危険性を低下させる。

余分な熱は、激しい圧力と摩擦がバレルの内部で起こることによってもたらされる。 実際、押出ラインがある材料を十分に速く動かしている場合、ヒーターを止め、溶融温度をバレル内の圧力と摩擦だけで維持することができます。 ほとんどの押出機では、過度の熱が発生すると、冷却ファンが存在して温度を設定値以下に保ちます。 強制空冷が不十分であると判明した場合には、鋳造冷却ジャケットが用いられる。

コンポーネントを示すために半分に切断されたプラスチック押出機

バレルの前面で、 溶融した プラスチックはスクリューを離れ、スクリーンパックを通して移動し、溶融物中の汚染物質を除去する。 スクリーンは、この時点での圧力が5,000 psi （34 MPa ）を 超えることができるため、ブレーカプレート（穴が多数開けられた厚い金属パック）で補強されてい ます。 スクリーンパック/ブレーカプレートアセンブリはまた 、バレル内に 背圧 を作り出すのに役立つ 。 ポリマーの均一な溶融および適切な混合のために背圧が必要であり、発生する圧力の量は、スクリーンパックの組成（スクリーンの数、ワイヤーウィーブのサイズおよび他のパラメーター）を変えることによって「微調整」することができる。 このブレーカプレートとスクリーンパックの組み合わせにより、溶融プラスチックの「回転メモリ」がなくなり、代わりに「縦方向メモリ」が作成されます。

ブレーカプレートを通過した後、溶融プラスチックがダイに入る。 金型は、最終製品の形状を与えるものであり、溶融プラスチックが円筒形の輪郭から製品の輪郭形状に均一に流れるように設計されなければならない。 この段階での不均一な流れは、冷却時に反りを引き起こす可能性がある、プロファイル内の特定の点で望ましくない残留応力を伴う製品を生成する可能性があります。 連続したプロファイルに制限された多種多様な形状を作成することができます。

生成物は今度は冷却しなければならず、これは通常押出物を水浴中に引っ張ることによって達成される。 プラスチックは非常に良好な断熱材であり、したがって迅速に冷却することは困難である。 鋼 と比較して 、プラスチックはその熱を2,000回以上ゆっくりと伝導します。 管またはパイプ押出ラインでは、密閉された水槽に注意深く制御された真空が作用して、新しく形成された溶融チューブまたはパイプが崩壊するのを防止する。 プラスチックシートなどの製品の場合、冷却は一連の冷却ロールを引っ張ることによって行われます。 フィルムおよび非常に薄いシートの場合、空気冷却は、吹込フィルム押出の場合のように、最初の冷却段階として有効であり得る。

プラスチック押出機は 、洗浄、選別および/または混合後に、 再生 プラスチック廃棄物 または他の原材料 を再処理するためにも広く使用されている 。 この材料は、ビーズまたはペレットストックにチョップするのに適したフィラメントに一般に押し出され、さらなる加工のための前駆体として使用される。

つづく...