二軸混練押出機によるコンパウンドでは、原料を安定して供給し
溶融・混練した樹脂をダイ側へ送り出すことが重要です。

しかし、実際の試作や生産現場では、【押出量が安定しない】
【吐出側の圧力が上がる】【原料が供給側へ戻ってくる】といった
現象が発生する事があります。

このような現象の一つが【バックフロー（逆流】です。

バックフローが発生すると、混錬状態や吐出量が不安定になるだけでなく
場合によってはトルク上昇や滞留、樹脂劣化などに繋がる可能性があります。

本記事では、二軸混練コンパウンドにおける
バックフローの原因発生メカニズム、確認すべきポイント、
具体的な改善方法について解説します。

■二軸混練コンパウンドにおける【バックフロー】とは？

〇バックフローとは、簡単に言うと、本来ダイ方向へ進むべき樹脂が
　スクリュー上流側へ押し戻される現象です。

　二軸混練機では、スクリューが回転する事で樹脂を下流側へ搬送します。

　一方、ダイやストランド口　等の吐出側で流動抵抗が大きくなると
　樹脂を押し出す圧力が高くなります。

　この時、【下流へ送る力】＜【下流側から受ける抵抗】
　となると、樹脂の一部がスクリューの隙間などを通って上流側へ
　戻る事があります。

　これがバックフローです。

■バックフローが発生する主な原因

①ダイ・スクリーン等の圧力損失が大きい

〇最もわかりやすい原因の一つが、吐出側の抵抗増加です。

　例えば、

• スクリーンメッシュが細かすぎる
• スクリーンが目詰まりしている
• ダイの流路が狭い
• ダイ温度が低い
• 高粘度樹脂を使用している
• フィラーの配合量が多い

　等が挙げられます。

　特に高充填コンパウンドでは、フィラー添加量の増加によって
　溶融樹脂の粘度が上昇し、吐出圧力が高くなることがあります。

②樹脂温度が低すぎる

〇樹脂が十分に溶融・過疎化されていない場合、流動性が
　低下します。

　その結果、スクリューが樹脂を搬送しようとしても
　下流側へ流れにくくなり、上流側へのバックフローが
　発生しやすくなります。

　特に注意したいのが、
　【設定温度＝実際の樹脂温度ではない】
　という点です。

　温度計では設定温度に達していても

• 原料投入量が多い
• スクリュー回転数が高い
• 混錬部で発熱している
• 樹脂の溶融が遅い

　といった条件では、実際の樹脂温度が異なる場合があります。

③スクリュー構成が適していない

〇二軸混練では、スクリューエレメントの組み合わせによって
　搬送能力と混錬能力が大きく変わります。

　例えば、強い混練を目的としてニーディングディスクなどを
　多く配置すると、混錬性能が向上する一方で、局所的に
　搬送抵抗が大きくなる場合があります。

　特に、【強い混練部＋高粘度材料＋高充填】という条件が
　重なると、吐出側の圧力が上昇しバックフローに繋がる
　可能性があります。

　したがって、単純に【混練を強くすればよい】
　という訳ではありません。

　搬送・溶融・分散・混練・吐出のバランスを考えた
　スクリュー設計が重要です。

④フィラーの高充填による流動性低下

〇ガラス繊維・タルク・炭酸カルシウム・シリカ・窒化ホウ素
　等のフィラーを高充填する場合、バックフローには特に
　注意が必要です。

　フィラーの種類や粒径、表面処理、添加量によって樹脂の
　流動性は大きく変化します。

　例えば、
　樹脂＋フィラー　→　粘度上昇　→流動抵抗増加
　→ダイ圧力上昇　→　バックフロー
　という流れです。

　その為、フィラー配合の試作では、単純に設定温度だけを
　見るのではなく、トルク・圧力・吐出量・樹脂温度を
　総合的に確認する事が重要です。

■バックフローが発生した時に確認したいポイント

〇バックフローが疑われる場合は、以下の項目を確認します。

• 押出圧力
• スクリュートルク
• スクリュー回転数
• 原料供給量
• 樹脂温度
• ダイ温度
• スクリーンの目詰まり
• ダイの詰まり
• スクリュー構成
• フィラー添加量
• 原料の乾燥状態
• 樹脂の分解、異物発生の有無

　特に重要なのが、圧力とトルクの変化を同時に見る事です。

　例えば、吐出圧力とトルクが同時に上昇している場合
　下流側の流動抵抗が大きくなっている可能性があります。

■バックフローの改善方法

〇バックフローが発生した場合、原因に応じて対策を行います。

対策①　ダイ温度を調整する

〇樹脂の流動性を確保する為に、ダイ温度を適切な
　範囲に調整します。

　ただし、単純に温度を上げれば良いわけではありません。

　樹脂によっては高温で長時間滞留すると、熱分解や着色
　物性低下に繋がる為、注意が必要です。

対策②　スクリュー回転数を調整する。

〇スクリュー回転数を下げる事で、せん断発熱やトルクを
　抑えられる場合があります。

　逆に、材料やスクリュー構成によっては回転数を上げる事で
　搬送性が改善する場合もあります。

　その為、回転数を上げる・下げるのどちらが正解かは
　材料とスクリュー構成によって判断する必要があります。

対策③　原料供給量を下げる

〇供給量が過剰になると、スクリュー内部の充満率が
　高くなり、吐出側の圧力やトルクが上昇する事があります。

　まずは供給量を少し下げ、圧力・トルク・吐出量の変化を
　確認する事が有効です。

対策④　スクリーンやダイの状態を確認する

〇スクリーン交換やダイの清掃によって、吐出抵抗が
　低下する場合があります。

　特に連続運転中に徐々に圧力が上昇している場合は
　スクリーンの目詰まりを疑う必要があります。

対策⑤　スクリュー構成を見直す

〇混錬部の強度が必要以上に高い場合は、ニーディングディスク
　等の構成を変更し、搬送性を改善する方法があります。

　重要なのは、
　【混錬能力を維持しながら、必要以上の圧力を発生させない】
　という考え方です。

■バックフローと【詰まり】は別物

〇バックフローを考える際に注意したいのが、バックフローと
　つまりを混同しない事です。

　詰まりによって下流側の圧力が急激に上昇し、その結果
　として樹脂が上流側へ戻っているケースもあります。

　その為、
　バックフロー＝原因
　とは限りません。

　【なぜ下流側に流れにくくなっているのか？】
　という視点で原因を追究する事が重要です。