押し出しの基本: 水、水、どこにでも (ただし、外部には近づけないでください)

アラン・グリフ 2017 年 9 月 11 日

プラスチック問題が深刻なテキサス州の洪水を見て、耐水性のプラスチック製品（ボート、防水シート、あらゆる種類のバッグ）が多くの財産や命さえ救っているが、ヒューストンやフロリダと同様、押出成形では水がしばしば敵であることを思い出した。 。

これは、次の 2 つの方法のいずれか (または両方) で発生します。

サミュエル・テイラー・コールリッジの「古代の船乗り」は、「水、どこにでも水、一滴の飲みものもない」と言いましたが、ここではギュスターヴ・ドレによって描かれています。 マストビームが押出機のスクリューのように見えることに注目してください。

化粧品 —樹脂に吸収された水は金型から出るときに沸騰して蒸気となり、製品の表面に気泡、穴、点線ができます。 押出機内では 100°C (212°F) をはるかに超えますが、圧力が高すぎて沸騰できないため、水はダイリップを通過する際に圧力が低下するまで液体のままです。

大まかに言って、0.1% を超える水 (ゲイロードに入った 16 オンスのウォーターボトル) には目に見える跡がつきますが、配合、ダイの出口速度、ドローダウンも同様に影響します。

多くのポリマー (ABS や PMMA など) は、通常の大気からこれ以上の量を吸収します。 その他 (PS) は、高湿度で表示されるのに十分な境界線にあります。 また、一部 (PE、PP、PVC) は湿気をまったく吸収しません。

ただし、白や黒の着色剤や木材や炭酸カルシウムなどの充填剤などの添加物が含まれている場合があるため、これで問題が解決するわけではありません。 あるいは、雨の降る屋外や雨漏りの多い屋内で保管されていたためにポリマーが濡れた可能性もあり、さらには開放ホッパー上の冷水パイプから温空気水が凝縮したためにポリマーが濡れた可能性もあります。

化学反応 - 一部のポリマーは縮合ポリマーであり、特にポリエステル (PET など)、ポリカーボネート、ナイロン (ポリアミド) ファミリーです。 これらはすべて、あるモノマーの -H と別のモノマーの -OH を反応させて、H-OH = H₂O = 水にすることによって作られます*。水は製造プロセスで除去され、2 つの遊離端が結合し、結果としてポリマーが得られます。確かに耐水性があります。 しかし、押出機で溶かすときのように十分に熱くなると、周囲の水分子は元の場所に戻ろうとするため、最初に反応したときに形成された鎖が切れてしまいます。 チェーンに重大な損傷を与える可能性のある水の量は、目に見える（化粧上の）跡を避けるために必要な量よりもはるかに少なく、ゲイロードに含まれる 16 オンスのボトルではなく、スプーン一杯の水に近いです。

では、何ができるでしょうか？ これらの問題を回避する最も一般的な 2 つの方法は、予備乾燥と通気です。 予備乾燥では、原料は押出機の上のホッパー内、または近くの同様の容器内で熱風で加熱され、押出機に連続的に供給されます。 ホッパーは、乾燥する材料に十分な乾燥時間を与えるのに十分な大きさでなければなりません。 したがって、フィードはまだ固体ではありますが高温であり、押出条件は室温のフィードの場合と同じではありません。

ベントを使用すると、バレルにはフィードの約 70% 下流にある単ネジの穴が開きます。 双子の場合、場所は異なります。 スクリューの設計はベントのないシステムとは異なり、ベント位置に深いチャネルがあり、部分的に満たされているため、ベントからは何も出てきません（ただし、場合によっては出てくることもあります）。 材料が通気口に到達するまでに、特に真空が適用されている場合には、そこにある水分が蒸発してしまうほど熱くなります。 ほとんどの粉体供給ラインで必要なように、真空によって空気も除去されます。

通常、PE-PP-PS 樹脂にはどちらのプロセスでも十分ですが、ABS、PMMA、および縮合ポリマーには必ずしも適しているとは限りません。 これらの場合、伝統的な方法は除湿ホッパードライヤーです。この乾燥機では、空気が乾燥剤を通過し、必要な乾燥時間を提供するのに十分な大きさのホッパー内の材料を通過します。 樹脂、粒子サイズ、気温、乾燥機の構造によっては、これに 6 時間かかる場合もあります。 凍結、赤外線、真空といった他の乾燥方法もありますが、二軸装置の PET では特に (それだけではありませんが) ベントが有力な代替手段となっています。 チェーンの破損を最小限に抑えるために十分な水分を除去するには、このようなラインを高速で実行し (滞留時間を短縮し)、供給速度を最適化する必要があります。

生地に水分が含まれていても良いのでしょうか？ はい、ナイロン (ポリアミド) は水によって可塑化されるため、粘度が低下し、発熱が少なくなります。 乾燥しすぎると粘度が高くなり、摩擦熱が高くなりトラブルの原因となります。 これは、金型内での良好な流動性が重要である射出成形において最も重要ですが、押出成形においてもナイロンの含水率を注意深く監視する必要があります。

* ほとんどの PC と一部の PET には水以外の反応生成物があることは知っていますが、結果は同じです。これらの他の生成物が除去された場所に水が戻る可能性があり、飼料を乾燥させる必要があります。

アラン・グリフはベテランの押出成形エンジニアで、最初は大手樹脂サプライヤーの技術サービスに従事し、現在はコンサルタントとして、訴訟の専門証人として、そして特にウェビナーやセミナーを通じて教育者として長年働いています。公共と社内。 彼は 1960 年代に最初の実用的な押出成形の本と、ほぼ毎年更新され、英語だけでなくスペイン語とフランス語でも入手できる「プラスチック押出成形操作マニュアル」を執筆しました。 詳細については、彼の Web サイト www.griffex.com をご覧いただくか、[email protected] まで電子メールでお問い合わせください。

グリフの秋冬の活動には、ヒューストン、トロント、シカゴでの 1 日公開押出入門セミナーと、10 月 19 日にノースカロライナ州シャーロットで開催される押出 2017 カンファレンスでの生産速度の限界に関する講演が含まれます。

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