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二軸混練で材料が詰まる原因とは?試作前に確認したい5つのポイント

樹脂コンパウンド

〇二軸混練機によるコンパウンド試作では、材料の供給不良や
 押出部でも詰まりが発生する事があります。

 特に、フィラーを高充填した材料や、粉体・繊維を含む材料
 溶融しにくい樹脂 等は注意が必要です。

 材料が詰まると、安定した試作が出来ないだけでなく
 設備の清掃や条件の再設定が必要になる場合もあります。

 今回は、二軸混練で材料が詰まる主な原因と、試作前に確認しておきたい
 ポイントを解説します。

■二軸混練で材料が詰まる主な原因

①フィラー充填量が多すぎる

〇アルミナ・シリカ・炭酸カルシウム 等のフィラーを高充填すると
 溶融樹脂の流動性が低下し、押出負荷が増加する事があります。

 特に高充填コンパウンドでは、フィラーの種類や粒径、樹脂との
 配合比率によって、加工の難易度が大きく変わります。

②材料供給が安定していない

〇粉体や軽量な材料は、ホッパー内でのブリッジや粉体の付着に
 よって供給が不安定になる場合があります。

 供給量が不足したり、一度に大量の材料が投入されたりすると
 混練状態や押出量が不安定になる場合があります。

③樹脂が十分に溶融していない

〇シリンダー温度やスクリュー回転数 等の条件が適切でないと
 樹脂が十分に溶融せず、材料の搬送や混練が不安定になる事があります。

 ただし、温度を上げれば必ず改善するわけではありません。
 樹脂の耐熱性や熱分解リスクも考慮する必要があります。

④スクリュー構成や運転条件が適切でない

〇二軸混練機では、スクリュー構成・回転数・供給量・温度設定 等が
 材料の搬送性や混練状態に影響します。

 材料の特性に対して適切な条件が設定されていない場合
 局所的な滞留や押出負荷の増加に繋がる事があります。

⑤材料同士の相性や分散性に問題がある

〇樹脂と添加剤、フィラー 等の組み合わせによっては
 濡れ性や分散性が悪く、凝集や搬送不良が発生する場合があります。

 特に新規材料や特殊な配合では、既存の加工条件をそのまま適応出来る
 とは限りません。

■試作前に確認したい5つのポイント

〇材料の詰まりを防ぐ為には、試作前の情報整理が重要です。

材料情報樹脂の種類・融点
加工温度・熱安定性
配合情報フィラーの種類・充填率
添加剤の配合比
材料形状ペレット・粉体・繊維などの
形状や供給性
試作条件目標吐出量・温度設定
スクリュー回転数
設備条件スクリュー構成・供給装置
対応可能な加工温度

〇これらを事前に確認する事で、詰まりのリスクを予測
 しやすくなり、試作条件の検討もスムーズに進められます。

■材料が付埋まった場合は原因の切り分けが重要

〇材料が詰まった場合、単純に温度を上げたり、供給量を
 減らしたりするだけでは根本的な解決に繋がらない事があります。

 供給部・混練部・押出部のどこで問題が発生しているのかを確認し
 材料特性と運転条件の両面から原因を切り分ける事が重要です。

 また、試作時にはトルクや吐出量、温度 等の変化を記録しておくと
 次回の条件設定や材料設計の改善に役立ちます。

■まとめ

〇二軸混練で材料が詰まる主な原因は、フィラーの高充填、
 材料供給の不安定さ、樹脂の溶融不足、スクリュー構成や
 運転条件、材料同士の相性 等です。

 特に、新規材料や高充填コンパウンド施策では、事前に材料情報と
 加工条件を確認し、無理のない条件設定を行う事が重要です。

 N.6株式会社では、二軸混練機によるコンパウンド試作を通じて
 材料に応じた加工条件の検討や課題の把握を支援しています。

 【この配合で混練出来るか確認したい】
 【フィラーを高充填した材料を試作したい】

 等、材料や配合が確定していない段階でも、お気軽にご相談下さい。

 材料の特性に合わせた試験検討を通じて、新素材の開発をサポーとします。