さまざまな材料への単一swere押出機の適応性の評価システム（PP/PS/PE/PLA）

I.はじめに：単一の抜粋における材料処理の課題

単系のプラスチックシート押出熱成形機 Eは、ポリマー材料処理のコア機器として、異なるポリマーへの適応性が製品の品質と生産効率を直接決定します。 pp（ポリプロピレン）、詩（ポリスチレン）、PE（ポリエチレン）、およびプラ（ポリラクチン酸）は、分子構造と物理的特性の有意差により、押出中に異なるレオロジーの挙動と熱安定性要件を示します。単一筋押出機の処理適応性を評価するには、4つの次元から科学的評価システムを構築する必要があります：材料特性分析、機器構造のマッチング、プロセスパラメーター調整、および製品の品質相関。

ii。材料特性と押出処理の間の基本的な相関

（a）ポリマー材料の固有の特性の違い

（b）押出プロセスに対する材料特性の中心的な影響

• PP ：高い結晶化速度は、溶融物が冷却されると大きな収縮速度につながり、ネジ圧縮比と冷却および整形セクションの温度勾配制御に注意を払う必要があります。せん断薄化特性には、融解の破裂を避けるために、ネジ速度と背圧の調整された調整が必要です。
• PS ：剛性分子鎖は、押し出し中に溶融弾力性を顕著にし、押し出し中に骨折しやすくなり、弾性エネルギー貯蔵を減らすためにネジ混合断面構造の最適化が必要です。熱安定性が低いため、±2°C以内の温度制御精度が必要です。
• PE ：低粘度の溶融物は漏れの流れを起こしやすいため、滞留時間を延長し、均一な可塑化を確保するために、直径の長さの比率（L/d≥28）の増加が必要です。 HDPEとLDPEの融解範囲の違いには、異なるネジ溝深度設計に一致する必要があります。
• PLA ：強い吸湿性（水分含有量は0.02％未満である必要があります）。溶融強度が低く、せん断に敏感な押出は、高い回転速度（推奨<100rpm）を避け、低圧縮比（1.8-2.2）ネジを使用してせん断熱を低下させる必要があります。

iii。機器の評価指標は、材料への適応性を構成します

（a）ネジ幾何学的パラメーターの一致

1. 直径の比率（L/D）

   • PP/PE処理にはL/D = 25-30が必要です。 L/Dが不十分な場合、結晶ポリマーの可塑化が不十分になり、産物の結晶点が発生します。
   • PLA処理はL/D = 20-24に適しています。過度に長いネジが溶融滞留時間を増加させ、熱酸化分解を悪化させます。

2. 圧縮率

   • PP（圧縮比2.5-3.0）：高圧縮比は、結晶化構造の正規化を促進し、シートの厚さ耐性を低下させます。
   • PS（圧縮比1.8-2.2）：低圧縮比は、溶融弾性蓄積を減らし、押出の腫れを阻害します。
   • PLA（圧縮比1.8-2.0）：領域の過熱を引き起こす過度の圧縮比を避け、勾配ネジ構造と組み合わせて（ネジ溝深度は摂食セクションから均質化セクションまで直線的に減少します）。

3. ミキシング要素設計

   • PEの低粘度の特性については、溶融均質化セクションにバリアタイプの混合ピンを設定して、溶融引き裂きと分布混合を強化できます。
   • PS/PLA処理では、分子鎖骨折を防ぐために、せん断なしまたは低せん断混合構造（DISスクリュー要素など）が必要です。

（b）成形ダイと補助機の適応性

• ダイフローチャネル設計 ：
  PPシートの押し出しは、フローチャネルの溶融滞留時間を短縮するために、魚のテールダイ（伸展角30°-45°）に適しています。 PLAでは、溶融するのを防ぐために、合理化されたデッドアングルフリーダイ（表面粗さRA <0.2μm）が必要です。
• 冷却および整形システム ：
  PEシートには、過度の結晶成長を阻害するために、クエンチングロール（温度30〜50°C）が必要です。 PLAでは、急速な冷却によって引き起こされる内部応力の亀裂を防ぐために、中温冷却（60〜80°C）が必要です。

IV。プロセスパラメーターコラボレーション最適化の評価方法

（a）温度制御戦略

1. 3ゾーン温度パーティション原理
   • 給餌セクション：PP/PEは、壁に付着するのを防ぐために、溶融点（例：PP給餌セクション150°C）よりも10〜20°C低いバレル温度を維持する必要があります。水分浸潤を避けるために、PLA給餌セクションに乾燥した空気（露点<-40°C）を供給する必要があります。
   • 圧縮セクション：PS圧縮セクションの温度は、200〜220°Cで制御する必要があります。 240°Cを超えると、ベンゼンリングの酸化と黄色が発生します。 PLA圧縮セクションの温度上限は175°Cで、強制空気冷却装置が必要です。
   • 均質化セクション：PE均質化セクション温度は、融解の流動性を確保するために、融点（例：HDPEホモジナイズセクション150-160°C）よりも20〜30°C高くする必要があります。 PPホモジナイズ断面の温度は180-190°Cで、可塑化とエネルギー消費のバランスが取れています。

（b）圧力と回転速度の調節

• バック圧力設定 ：
  PP押出後の圧力は0.5-1.0MPaです。高圧による溶融粘度の突然の増加を避けるために、PLAバック圧力≤0.3MPa。
• ねじ回転速度 ：
  PE（低密度）は、高い回転速度（150-200rpm）を採用して出力を増加させることができます。 PLA回転速度は、低速高トルクモーター（トルクの変動≤5％）と組み合わせて、<80rpmである必要があります。

©張力および伸縮比制御

• PPシート張力比1.2-1.5、ストレッチ比2-3、同期速度調節張力マシンと一致する必要があります。
• PLAシート張力比≤1.2張力速度による溶融骨折を避けるため、融解強度を改善するために張力ロール温度を50-60°Cに維持する必要があります。

V.製品の品質と処理適応性の相関評価

（a）主要なパフォーマンステスト指標

1. 物理的特性

   • 厚さの均一性：PP/PEシート耐性は≤±3％、PLA≤±5％（溶融強度によって制限）である必要があります。
   • 機械的特性：PSシート引張強度は40MPa以上、破壊時の伸長が2％以上である必要があります。押出中にせん断が過剰な場合、破損時の伸びは1％未満に低下します。

2. 微細構造

   • PPシートの結晶性は、55％-65％で制御する必要があります。高すぎると、シートの脆性が増加します。
   • PLAシートの分子鎖の方向程度は15％未満である必要があります。これは、偏光顕微鏡で複屈折現象を観察することで評価できます。

（b）典型的な欠陥と機器の適応性の相関

• 溶融骨折（PS/PLAで一般） ：
  原因は、ネジせん断速度が高すぎる可能性があります（PSせん断速度> 1000s¹）または大きすぎるインレット角度で、回転速度を低減し、ダイ収束断面角度を15°-20°に最適化する必要があります。
• シート黄褐色（PS/PLAで共通） ：
  均質化断面温度が240°CのPS上限を超えるかどうか、またはPLAバレルに局所的な過熱領域（熱電対障害など）があるかどうかを確認する必要がある熱分解の発生を示します。

vi。持続可能な処理適応性の拡張評価

従来の処理指標に加えて、PLAのようなバイオベースの材料の場合、次のように注意する必要があります。

• エネルギー効率 ：PLA押出エネルギー消費量はPPの約1.3〜1.5倍であり、ネジ加熱と冷却効率の一致の評価が必要です（推奨される加熱密度≤0.3kW/kg・H）。
• クリーンプロダクション ：PLA処理後の機器の残留材料は、他の材料との相互汚染を避け、ネジの分解の利便性（クイックリリースフランジ構造など）を評価するために、特別な洗浄剤（イソプロピルアルコールなど）で洗浄する必要があります。

vii。多次元適応性評価モデルの構築

PP/PS/PE/PLAへの単一筋押出機の適応性の評価は、コアとして「材料特性 - 材料特性 - エクテッシ構造プロセスプロダクション品質品質」の論理チェーンを取得する必要があります。 PS）の低温低圧圧力戦略と、製品の微細構造と物理的特性のリアルタイム監視と組み合わされています。新しい材料（PLAなど）の場合、持続可能な処理指標も評価フレームワークに組み込まれ、「単一材料適応」から「マルチマテリアル互換性のグリーン生産」にアップグレードする機器を促進する必要があります。この評価システムの確立は、シート押出プロセスの最適化の理論的サポートを提供するだけでなく、単一の押出装置のモジュラー設計の技術的基盤も提供します。