ケーススタディ
メーカーがEVAワックスを分散剤として使用してカーボンブラック40%のブラックマスターバッチを製造する場合、ストリップを引き伸ばすと非常に脆いものもあれば、全く割れないものまであり、これはカーボンブラックの分散が不均一であることが原因であると判断されます。使用 ツインスクリュー押出機, ミキサーでの予備混合後、ホッパーに投入される際の温度は160℃、165℃、170℃、180℃であり、ヘッド温度は175℃です。.
問題
- ホッパー内の材料が下に流れず、しばしば細片が折れてしまいます。最初は材料がないのかと思いましたが、材料を投入してみると、ホッパー内にまだ大量に残っていることがわかり、手動で押し込む必要がありました。この問題は、カーボンブラックが20%または30%の場合には発生しません。.
- 材料がある場合、ストリップは連続的に破砕され、排出ポートの速度は明らかに不均一であり、中央の2つのポートは速い（合計4つのポート）。.
- 現場に検査方法がなく、直接生産に使われており、マスターバッチの品質を簡単に判断する方法が分かりません。.
解答は以下の通りです。
- EVAワックスの量を増やしてください
- 温度を10℃下げてください
- 回転速度を低下または増加させる
2. ブリッジ形成
ホッパーはプラスチック原料を貯蔵する部品であり、乾燥ホッパーとするためにホッパーに加熱・送風装置を追加するものもある。ホッパーの形状は一般的に下部が円錐形、上部が円筒形である。円錐部分の傾斜角は、粒子サイズ、粒子形状、粒子間の摩擦係数、結合係数が異なると最適な値も異なる。そうでなければ、ホッパーの貯蔵容量が無駄になるか、供給不良や全く排出されない「ブリッジ」または「ラトルパス（漏斗管）」現象が発生する。.
ブリッジング現象の定義:
押出機の供給口付近のホッパーの直径が徐々に減少し、変化が速すぎるため、原料が固まってしまい、押出機に原料が入らなくなります。.
ブリッジ現象の原因
プラスチック粒子が円錐の小さな開口部で開いた橋を形成し、その上の材料を支えるため、粒子が大きく不規則な形状のリサイクル材料で発生しやすい。.
“粒子が流れ落ちる際に、隣接する粒子を引き寄せるほど十分な量がないため、「チューブに漏斗状になる」これは、プラスチック粒子のサイズが小さい場合に起こりがちです。.
特に充填材自体の比重が軽い場合や、充填材の割合が多い場合、ブリッジ現象をなくしたり、ブリッジ現象の発生可能性を最小限にするためには、粉末が二軸押出機に入る前に混合空気を分離し、供給口とスクリュー間の垂直高さをできるだけ短くし、粉末はスクリューの直上ではなく、スクリューの底部から供給する必要があります。さらに、スクリュー構造は、空気がスクリュー溝に沿って移動し、排気部で排出されるようにし、ガスが供給口に逆流して排出されないようにする必要があります。.
メーカーは一般的に、低密度・高充填率であるかどうかにかかわらず、製品が許容する限り、1～2%のホワイトオイルを添加し、2～3分間高速で混合します（ただし、混合時間と方法には注意が必要で、基本的には粉末が凝集した状態になるのが望ましいです）。 この手法により、実際には充填材中の空気が除去され、充填材がある程度「圧縮」されて不要な空気が取り除かれます。凝集塊になると嵩密度も高まるため、スクリュー溝と供給口との距離や供給方向は大きな問題にはなりません。.
3. ブリッジ現象の解決策
一般的な解決策は、ホッパーに振動装置を取り付けるか、コーンの傾斜を減らすことです。バレルに熱がホッパーに伝わり、ホッパーの温度が高すぎると、プラスチックペレットの表面が軟化または塊になり、ブリッジや閉塞が形成されやすくなります。.
一般的に、炭酸カルシウム粉末を添加すると、排出が困難になります。この原因は主に2つあります。1つは、炭酸カルシウム粉末自体が流れにくいこと、もう1つは、加工のために添加される外部滑剤が乾燥粉末の流れを阻害することです。.
解決策は、軽質炭酸カルシウムと重質炭酸カルシウムの混合に注意することであり、一般的に重質炭酸カルシウムの方が軽質炭酸カルシウムよりも優れています。同時に、下部ホッパーにバイブレーターを追加する方法も採用できます。処方の観点からは、内部潤滑剤をより多く添加する必要があります。これらの方法の中で、バイブレーターを追加するのが最も効果的です。.
押出機の搬送の大部分は摩擦による引きずりによって行われるため、一般的に供給領域の温度設定は120～160℃の範囲で制御されます。この領域の温度が低すぎると、樹脂がバレルの内壁に付着せず、スクリューの回転に合わせて空転するだけで、溶融帯での材料不足につながります。この領域の温度が高すぎると、材料が事前に溶融・可塑化され、バレルの内壁にリング状の溶融膜を形成し、潤滑の役割を果たすことで、これもまた材料不足の原因となります。.
給餌部のもう1つの機能は、固体のベッドの圧縮率が十分に大きく、材料が十分に高密度になり、溶融に必要な状態を達成することです。通常、粒子または破片状の材料は、圧縮後に表面が容易に変形し、バレルの内壁に密着するため、比較的容易に圧縮できます。粉末材料は滑り性が大きいため、圧縮融解は時間的および位置的に粒子またはシート状材料に遅れます。同時に、粉末材料の空隙面積が大きいため、材料密度は比較的小さく、多量の空気が材料内に残り、固体のベッドを隔離します。これにより、融解プロセスがさらに遅くなり、増加段階の終盤での排気作業が困難になります。.
熱可塑性エラストマー粒子の内部摩擦が大きく、粘度が高いため、加工時に材料不足が生じやすく、生産歩留まりの変動や材料の劣化を引き起こします。一般的には、供給部の長手比の改善、強制冷却、振動供給により解決されます。.
また、一度以上加工されたエラストマーを造粒した原料もあり、これらの原料には少なからず充填油、充填剤、樹脂などの成分が含まれています。内部摩擦や粘性などは原料ほど誇張されていませんが、油分が含まれていることが原料供給時の搬送を困難にするため、そのような材料を過度に細かく破砕することは一般的に推奨されません。同時に、供給部スクリューのスクリューエッジの摩擦係数を高める必要があります。.
顔料を樹脂と混合した後、顔料粉末の予備分散（「擦り粉」）を溶融・造粒する際には注意が必要です。後工程で顔料が分散されるかどうかは、この顔料を調製する過程での分散剤と予備分散に大きく依存します。トナーが予備分散されていない場合、溶融混合の過程で、このトナーで調製された複数のベーストナーは、均一に混合されないために、材料のさまざまな領域で異なる色（「デコール」）を引き起こします。したがって、混合メーカーは、使用する顔料が製造プロセスでデコールを引き起こす場合、トナー供給の鉄骨構造がそれほど専門的ではない可能性があると判断します。.
マスターバッチは、キャリヤーにあらかじめ分散・混合されているため、理論上、分散不良というものは存在しません。しかし、同じ色でもキャリヤーによって加工時の性能が異なる場合があるため、注意が必要です。.
マスターバッチのバルクMFRと、ブレンドする樹脂のMFR（サイズに関わらず）があまりにも異なると、色ムラが発生する可能性が十分にあります。同時に、マスターバッチの地色柔軟性が高すぎて、混合工程でできるだけ早く微細なマスターバッチの破片にならない場合、マスターバッチと樹脂のMFRが一致していても、最終製品に色調の違い（「色ムラ」）が生じる可能性があります。.
職務経歴の概要：
- 材料を乾燥させてください。湿っていると、口の中で最初に溶けますが、完全に溶けきらず、そこで詰まってしまい、うまく飲み込めなくなります。天日で乾燥させた材料の方が、湿った材料よりも入りやすいです。.
- 材料の開口部温度を下げる、あるいは１００℃のように非常に低くして、材料が溶ける前に、熱ではなくスクリューの力に頼って直接押し込むようにする。この方法の欠点は、時間がかかることと、スクリューへのダメージが比較的大きいことである。.
- 壊れたネジを使用して、フロント部分の直径をバックよりわずかに小さく交換すると、隙間が大きくなり、給餌が容易になります。.
- 吸気口を拡大してください。長期間行う場合は、吸気口を大きめにカットしても構いません。もちろん、大きくカットしても、より多くの供給ができるわけではありません。混合設備を取り付けることができます。PSフォームパウダーの製造設備を参考にしてください。.
- モーターのディスクを交換し、回転ディスクの直径を大きくすることで、スクリュー速度を加速させ、材料がまだ溶解していない場合に偽装相がそれをかき混ぜます。欠点は、スクリューが撹拌しやすいことです。より慎重になる必要があり、速度が速くなった後、後方の加熱ゾーンで温度を調整する必要があります。そうしないと、スクリューの搬送力が大きすぎます。.
