円錐スクリューバレルは、異なる粘度や硬度の押出材料にどのように適応するのでしょうか?

プラスチック加工、食品製造、化学、医薬品などの多くの産業において、押出機は欠かせない生産設備であり、その中核部品の一つが円錐スクリュー（ 円錐形スクリューバレル ）。この巧妙に設計された構造により、押出効率が向上するだけでなく、さまざまな材料への適応性が大幅に向上し、特に粘度や硬度の異なる材料を処理する場合に優れた性能を発揮します。
1. 円錐ねじの構造的特徴
名前が示すように、円錐スクリューの直径は軸方向に沿って徐々に変化し、通常は供給ゾーンの大径から排出ゾーンの小径まで徐々に減少します。この設計は、材料の搬送経路を最適化するだけでなく、スクリューとバレル間のギャップやせん断力の分布を変更することで、さまざまな材料の加工ニーズに適応します。
可変直径設計: 大直径のフィードゾーンにより、大型または高粘度の材料の初​​期粉砕と予備可塑化が容易になり、詰まりのリスクが軽減されます。小径の排出ゾーンはせん断と混合の効果を強化し、材料の均質化と溶融を促進します。
ねじれの角度と深さ: ねじれの角度と溝の深さを合理的に設計することは、スクリュー内の材料の滞留時間とせん断度を制御するために非常に重要です。より深い溝とより小さなねじれ角は高粘度の材料に適しており、せん断力と滞留時間を増加させて溶融を促進します。逆に低粘度材料や高流動性材料に適しています。
2. 異なる粘度の材料に適応
高粘度材料: ゴム、一部の熱硬化性プラスチックなどの高粘度材料の場合、円錐スクリューはフィードゾーンの直径を大きくし、深溝を採用することで、材料の初期破砕領域と予備可塑化スペースを増やします。材料の前進速度を遅くし、せん断と溶解時間を延長しながら設計します。さらに、スクリューの速度と温度設定を調整することにより、材料の溶解と流動を効果的に促進することもできます。
低粘度材料: 一部の熱可塑性プラスチック、特定の食品原料などの低粘度または高流動性材料の場合、円錐スクリューはフィードゾーンの直径を小さくし、浅い溝の設計を採用することでせん断力と滞留時間を短縮します。 、ねじれ角を大きくして、材料の過熱や劣化、または過度のせん断を防ぎます。同時に、押出プロセス中に材料が安定した流動性と良好な製品品質を維持できるように、適切なスクリュー速度と温度を維持します。
3. 異なる硬度の材料に適応
材料の硬度は、押出プロセス中の粉砕および溶融の困難さに直接影響します。円錐形スクリューは各部の圧縮率とせん断強度を調整することで、異なる硬度の材料に対応します。
高硬度材料：特定の強化プラスチック、硬質ゴムなどの高硬度材料の場合、円錐スクリューは供給領域でより強力なせん断および破砕作用を採用し、ギャップを減らし、増加することで材料の破砕効率を向上させます。スパイラルの深さを深くし、より急なスパイラル角度を採用しています。同時に、溶解プロセス中の過度のせん断によって材料が損傷しないように、せん断強度は後続の段階で徐々に低下します。
低硬度材料: 軟質プラスチック、特定の食品コロイドなどの低硬度材料の場合、円錐スクリューは材料の完全性を保護することにさらに注意を払い、押出プロセス中の材料の機械的損傷を軽減します。せん断強度を高め、より大きなギャップを維持し、より緩やかなスパイラル角度を採用しています。さらに、低硬度材料のスムーズな押出を確保するには、適切な温度制御も重要です。