Leistritz が 2022 年第 1 四半期の二軸押出成形市場動向を報告

最新のポリマー加工において、共回転噛み合い二軸押出機 (TSE) は、効率的、迅速かつ正確な混合を達成するために不可欠な装置となっています。独自のスクリュー間流体力学により、ポリマーと充填剤/添加剤を配合する場合でも、最終製品に特定の特性を付与する場合でも、優れた分散および分配混合能力が可能になります。中心的な利点は、洗練されたスクリュー設計とプロセスパラメータの最適化にあり、材料の深い混合と性能の向上が可能になります。

• スクリュー速度 (TSE スクリュー rpm):適度に増加させると混合が促進されますが、過度の速度は高いせん断により材料の劣化を引き起こす可能性があります。
• ネジの充填度:充填率が高いと滞留時間と混合頻度が長くなり、充填率が低いとより穏やかな処理が可能になります。
• 温度：材料の粘度に直接影響し、混合効率に影響します。最適な温度により、せん断抵抗を低減しながら劣化を防ぎます。
• 伸長混合と平面せん断:TSE における重要なメカニズム。滞留時間と混合頻度が分散混合の有効性を決定します。
• 連続給紙:さまざまな段階でコンポーネントを導入すると、せん断応力の露出が制御され、正確なプロセス管理が可能になります。

柔軟な包装では、優れた物理的、機械的、およびバリア特性により、二軸延伸フィルム (biax) が主流です。 TSE の生産能力は 1 時間あたり数トンに達することが多く、コストと能力の比率の点で単軸押出機 (SSE) に比べて大きな利点があり、新しい二軸フィルム ラインの好ましい選択肢となっています。

• エネルギー効率:TSE はモーターのエネルギーをより効率的に材料の溶解/加熱に変換し、20 ～ 35% のエネルギー節約を達成します。内蔵の揮発分除去機能により、PET などの吸湿性素材の事前乾燥が不要になります。
• プロセスの利点:統合生産により、熱/せん断履歴が減少し、ゲルの形成が最小限に抑えられ、均一な分子量分布が確保され、材料の凝集が防止されます。
• メンテナンスとフットプリント:モジュール設計により、個々のコンポーネントの交換が可能ですが、TSE の占有スペースは SSE の半分未満です。

ポリ乳酸 (PLA) とポリヒドロキシアルカノエート (PHA) は、独特の加工特性を持つ著名なバイオプラスチックの代表です。 PLA は通常、ペレット処理に高トルク TSE を必要としますが、PHA の粉末形態では最適化された供給ゾーン設計が必要です。ライストリッツの実験は、セグメント化されたスクリュー構成が供給と溶解のパフォーマンスをどのように向上させるかを実証しています。

• PLA 溶融試験:最適化されたメルトゾーン設計により、NatureWorks™ 4032D PLA 加工におけるトルクと温度が低減されました。
• PHA処理:遅延溶融と大気排出を備えた変更されたスクリュー設計により、800 rpm での処理量が 12 kg/hr から 62 kg/hr に増加しました。

複数の押出機を直列に組み合わせることで、特殊な材料をコスト効率よく生産できます。これらのシステムは、単軸、同方向回転、および逆回転の二軸押出機を統合し、100 L/D を超える有効長さ対直径比を達成し、連続ユニット操作を容易にします。

たとえば、自動車用安全ガラスからポリビニル ブチラール (PVB) をリサイクルするには、脱水、ガラス繊維の分散、フィラーの組み込み、ペレット化を行う 2 つの共回転 TSE を備えたタンデム システムが必要です。

オーバーフライト ギャップ (スクリュー先端とバレル壁の間の空間) は、材料が激しい伸長混合と平面せん断を受ける場所です。ピークせん断速度は次のように計算されます。

ピークせん断速度 = (π × D × n) / (h × 60)

ここで、D = スクリュー直径、n = スクリュー速度、h = オーバーフライト ギャップです。ギャップ 0.55 mm の 77.5 mm ネジの場合、600 rpm で、これは 4867 s⁻¹ に達します。

せん断応力 (せん断速度 × 粘度) によって、分散混合の有効性が決まります。初期段階の高粘度は分散を促進しますが、せん断に敏感な材料では劣化の危険性があります。一方、後期段階の粘度低下により応力が最小限に抑えられます。必要に応じて冷却すると溶融粘度が高まり、より強力な分散が可能になります。

• 複数の TSE (ZSE 12 MAXX ～ ZSE 50 MAXX)
• 多彩な造粒システム（ストランド、水中、ホットフェイス）
• ペレット、粉末、繊維、液体、リサイクル品用の 40 以上のフィーダー
• フィルム/シート (幅 50 mm ～ 1 m)、チューブ/プロファイル、および 3D プリンティング フィラメントの下流機器
• 超臨界発泡および多段階脱揮システム

分解の場合は、プロパン トーチを使用して要素を加熱し、その後真鍮の先端が付いている空気圧式インパクト ハンマー (自動車の排気ツールと同様) を使用すると効果的であることがわかります。

1. 温かいうちに分解するか、冷えた場合は樽の中で20分間再加熱します。
2. 長いネジを均等に支え、たわみを防ぎます。
3. エンドナットを取り外します。可能であれば、最後の要素をスライドさせて外します。それ以外の場合は、熱と忍耐を加えてください。
4. 頑固な要素には真鍮のドリフトとハンマーを使用し、タッピング中に熱を維持します。
5. 取り外した後は毎回、露出したシャフトを清掃します。