ゴム混練におけるゴム押出機の利点

ゴム産業では,エクストルーダは,伝統的にプロファイル,ホース,プロードを製造するための形状装置として認識されています.複合性ポリマーを補強填料,固化剤,柔性化剤と混ぜるプロセスは,ますます重要になっています.この記事では,ゴム化合物の混合と調製におけるゴム挤出機の機能の包括的な分析を提供します.ピン・バレル・エクストルーダー,コールド・フィード・エクストルーダー,内部ミキサーとエクストルーション・システムの統合に焦点を当て,この論文では,現代の挤出技術が,連続混合をいかに容易にするかについて調べています.分散質を向上させ,熱経歴を短縮し,従来のバッチ混合システムと比較してエネルギー効率を向上させます.

ゴム複合化とは,生体エラストメアを特定の機械的特性を持つ加工可能で, vulkanisable素材に変換するために設計された複雑な物理的および化学的プロセスです. 歴史的に,ゴム複合化とは,このプロセスは,バッチ混合装置が支配しているバルブリー・ミキサーなど) と2ロール・ミールなどです. これらのバッチプロセスは効果的ではあるが,バッチ間での変動を含む固有の限界に苦しんでいます.量単位あたりの高エネルギー消費高温での長期滞在により,熱分解のリスクが大きくなります.

この限界を解決するために 特別に設計されたゴム挤出機が登場しました 制御された切削,効率的な熱伝達,継続的な動作洗練された機械に進化しました連続コンパウンダーこの記事では,機械の種類と機能目的によって分類され,ゴム挤出機が複合処理に貢献する具体的なメカニズムを概要します.

複合化における挤出機の役割を理解するには,二つの主要な機能を区別する必要があります.分散式混合そして配分混合.

• 分散式混合:これは,集積物 (例えば,炭素ブラックまたはシリカクラスター) を原粒子に分解する.集積物内の凝結力を克服するために,高い切断ストレスを必要とする.エクストルーダーで,分散混合は,通常螺旋フライト内で,特殊な混合要素を通じて,高長長流量と切断の地域で発生します.

• 配分混合:これは,粒子の大きさを一定に減らすことなく,ポリマーマトリックス全体に成分 (例えば油,治療薬,填料) の均一な空間分布を指します.流量分割と再配置に依存する配分混合ピン,フラットミキサー,またはマドックミキサーなどの機能により容易になります.

現代のゴム挤出機は,この2つの混合メカニズムを制御したバランスを確保するように設計されています. 伝統的なバッチミキサーではしばしば維持するのが難しいバランスです.

すべての挤出機は等しく作られているわけではありません.ゴム複合の文脈では,3つの主要な構成が優れています.

ピン・バレルエクストルーダーは,連続コンパウンドに使用される最も広く使用されている.バレルは,螺旋チャネルに突出する半径調整可能なピンで装備されています.ゴムが樽を通る時ピンがスクリューによって設定されたラミナリー流れパターンを中断します.

• メカニズム:ピン は 連続 的 に 螺栓 の 飛行 から ゴム を 剥き去り,再 方向 に し て 流量 を 分割 し て い ます.この 動作 は 過剰 な 熱 を 生み出す こと を せずに 流量 混合 を 劇 的 に 強化 し ます.

• 適用:ピン・バレル・エクストルーダーは,マスターバッチにキュレーティブ (硫黄と加速器) が組み込まれ,最終混合段階に理想的です.早期の火炎を防ぐ.

伝統的な冷凍エクスプローダーは,主に形付けのために設計されています.しかし,専門の混合螺栓 (例えば,バリアスクリュー,アナナスミキサー,または分散ディスク) で装備されている場合,効率的な混合装置になります.

• メカニズム:螺栓の幾何学は,高圧帯と切断隙間を作り出すために変更され,材料を制限チャネルを通らせ,分散混合を促進します.

• 適用:これは,温度や粘度がわずかに変化する前混合化合物を均質化するために使用され,最終形状化段階の前に均質性を確保する.

プラスチックではより一般的ですが,共旋回と逆旋回の双螺旋挤出機は,高性能ゴム複合化で牽引力を獲得しています.

• メカニズム:交接螺栓は ポジティブな伝送,強烈な切断, 居住時間分布の正確な制御を提供します.モジュール式設計により,特定の混合ゾーンを構成できます.混合の強さを調整する.

• 適用:TSEは,特に"緑色タイヤ"に使用されるシリカリウムで満たされた化合物に対して,フィルラー・ゴムマスターセットを連続的に混合するために使用されます.特定の時間枠で正確な温度制御を必要とするシリカシラン化.

エクストルーダがゴム混合に与える貢献は,複合作業の3つの異なる段階に分類することができます.

歴史的に,内部ミキサー (バンベリー) は,高強度バッチでポリマー,炭黒,油,亜鉛酸化物を混合するために使用されている.連続混合ラインでは,タンデムシステムを使用する:

1. 主要ミキサー (内部ミキサー):部分的に完成したバッチ (マスターバッチ) にフィラーを初期分散させる.

2. 副混合機 (エクストルーダー):セットは直接ピン・バレルまたは双螺旋エクストルーダーに落とされます.

• 役割:エクストルーダは混ぜる過程を完了し 質量全体で温度を均一化し 残りの詰め物集積物をさらに分散させます温度に敏感な成分 (加速器のようなもの) を下流に追加することができます.

• 利点:内部ミキサーは高速で動作し,快速に詰め物を組み込む.一方,エクストルーダーは"冷却と仕上げ"ミキサーとして機能します.従来のバッチ混合と比較して,全サイクル時間を最大50%短縮する.

複合化における挤出機の最も重要な役割の1つは,治療的加算システム伝統的なバッチミックスでは,2つのロールミールでカレーティングを加えるのは労働を要し,安全リスクがあり,操作者による依存によって変動がもたらされます.

ピン・バレル・エクストルーダーまたはギアポンプ・エクストルーダーを使用して最終混合する場合:

• 温度制御:エクストルーダは,化合物の温度を,治療剤の活性化限界 (硫黄システムでは通常110°C以下) よりも正確に低く維持する.エクストルーダーバレルの高表面積比は,循環水による効率的な冷却を可能にします.

• 均質分布:ピンでは,小量の治療剤 (通常はバッチの1~2%未満) が,局所的な結集なしに高粘度ゴムマトリックス全体に均等に分布することを保証する.

• 連続運転:システムでは,マスターバッチのストリップを完成した, vulkanisation に準備された複合ストリップまたはペレットに継続的に変換できます.カレンダーラインや注射鋳造機などの下流プロセスに直接供給する.

ゴム化合物は,しばしば閉じ込められた空気,水分,または揮発性副産物 (特にシリカ-シランシステムでは,シラン化反応中にエタノールが放出される) を含みます.

• 役割:圧迫下でのゴム輸送により,圧迫下でのゴム輸送により,噴出口の圧力が急落すると,ガスが膨張して掃除される..

• ストレイン:エクストルーダー は ストレイン 装置 の 役目 も 果たす こと が でき ます.エクストルーダー の 頭部 に 置く スクリーン パック や ブレイカー プレート は フィルター の 役目 を 果たし,汚染 物,分散 さ れ た ゲル,外来 粒子 を 除去 し ます.これは医療用ゴム製品などの高品質なアプリケーションにとって重要です汚染物質が壊滅的な失敗を 引き起こす可能性があります

複合処理に挤出機を組み込むことは,従来のバッチ混合のみに比べて定量化可能な利点を提供します.

強化化合物,特に高表面積の炭素ブラックやシラン化シリカを使用する化合物エクストルーダの長長流量は,内部ミキサーで主たる切断流量よりも,アグロメラットを分散するのに効率的です.これは,拉伸強度,磨損耐性,低ヒステレシス (タイヤのロール抵抗) などの機械性能を向上させます.

エラストメアは熱酸化に敏感である.高温 (120°C以上) に使われる化合物は,毎分ポリマー骨組みを分解し,抗酸化物質を消費する.滞在時間が短く (30秒から2分)5~10分に比べると),累積的な熱暴露を最小限に抑え,優れた老化特性と逆転耐性を有する化合物を生み出します.

複合剤 の 製造 に 用いる エクストルーダー の 利点 に かかわら ず に,慎重 な 工学 的 な 検討 が 必要 です.

継続的な混合は,正確な給餌に依存する.減量給餌器は,正確な比率で炭黒,ポリマーストライプ,油を供給する必要があります.不一致な給餌は化合物の漂流につながります.固体ポリマー用エクストルーダのスクリューが完全に浸水していることを確認するために,ギアポンプやラムフィッダーがしばしば必要です.

ゴム化合物は,特に炭黒やシリカが多く含まれているものは,非常に磨き耐性のある材料で作らなければなりません.ナイトリド鋼など過剰な磨きが混合効率と出力を低下させるため,スクリュー・トゥ・バレルのクリアランスの定期的なモニタリングは不可欠です.

エクストルーダーは高粘度材料をうまく処理するが,非常に硬い (高粘度ムーニー) 化合物は,高いトルク駆動と頑丈なギアボックスを必要とします.非常に柔らかい化合物は,効率的な混合のために必要な切断抵抗が欠けることがあります.抵抗流量が増加する特殊な螺旋設計が必要です.

複合化におけるゴム挤出機の役割は,形作りの機械としての伝統的なアイデンティティを超えて,現代の混合戦略の中心的構成要素となっています.コントロール熱効率の良い混合装置は,バッチ加工の根本的な欠点を解決します.

特殊に ピン・バレル・エクストルーダーは 薬剤の安全で均質な組み込みに 革命をもたらしましたツインスクリューと特殊冷却エクストルーダーは,シリカのような高度なフィラーシステムに必要な高強度分散混合を提供します.単一の連続線にデボラティライゼーション,フィルタリング,形状を統合する能力は,資本支出,床面積,優れた一貫性と品質を提供しながら.

ゴム産業が産業4.0に向けて進み,高性能アプリケーション (電気自動車タイヤや医療用エラストーマーなど) でより高精度を要求するにつれて,精密ミックスツールとしてのエクストルーダの役割は拡大し続けます未来は,スクリュー幾何学,リアルタイム粘度モニタリング,圧縮機から出る化合物の各キログラムが,最終製品に要求される正確な仕様を満たしていることを保証する,閉ループ制御システム.