あなたはおそらく今日、気付かないうちに何十もの押出成形製品を使用したことがあるでしょう。シンクの下のプラスチックのパイプ？押し出し加工。さっき通り過ぎた窓枠？押し出された可能性が高いです。お昼のパスタも材料が違うだけで、基本的には同じ工程を経ています。
基本的な考え方
押し出しは、成形された開口部に材料を押し込むことによって機能します。-チューブから歯磨き粉を絞り出すようなものだと考えてください。ただし、チューブが加熱されると、開口部の形状に関係なく「歯磨き粉」が連続した長さとして出てきます。ダイ (これを成形開口部と呼びます) によって、最終製品の外観が決まります。
このすべてを機能させるのは圧力と熱です。通常はペレットまたは粉末の形で原料を取り出し、動けるほど柔らかくなるまで加熱してから、金型に押し込みます。コンセプトはシンプルですが、実行はすぐに複雑になります。
プラスチックがこのプロセスを好む理由
プラスチック押出成形が普及したのは、各セクションを個別に成形することなく、長くて一貫性のある部品をどのようにして製造するかという、メーカーが常に直面していた問題を解決するためです。
スクリュー押出機がすべてを変えました。加熱された樽の中に巨大なコルク栓抜きが入っているところを想像してください。-このねじは一度に 3 つの役割を果たします。プラスチックを前方に移動させ、摩擦とバレルの熱によってプラスチックを溶かし、すべてを均一な粘稠度に混合します。単軸スクリュー マシンは、遭遇するほとんどの作業に対応しますが、より複雑な材料用に二軸スクリュー セットアップも存在します。-
内部では実際に何が起こっているかを次に示します。固体ペレットがホッパーに落ち、重力によってスクリューに供給され、その後物理学が引き継ぎます。スクリューの回転によりせん断力が発生し、外部の加熱要素と組み合わせて硬いペレットを流れる溶融物に変えます。材料が金型に到達するまでに、材料は均質な液体になり、すぐに成形できます。
原材料が入って製品が出てくる
フィードセクションはペレットを掴みます。圧縮部はそれらを溶かし、加圧します。計量セクションは流量を制御し、一貫性を確保します。各ゾーンには仕事があり、それぞれの温度管理は多くの人が考えている以上に重要です。
プラスチックを超えて
確かに、プラスチック押出成形が市場を独占しているため、私たちはプラスチック押出成形についてよく話しますが、この技術は金属にも適用できます。たとえば、アルミニウムの押出成形も基本的に同じ原理を使用します。-ビレットを加熱し、巨大な圧力の下で金型に押し込みます。温度が関係するため、スチールを押し出すのはより困難ですが、完成しました。
セラミックが押し出されます。明らかに食品です。一部の製薬用途でも、一貫した薬物送達システムを作成するために押出を使用しています。核となるアイデアは、驚くほどうまくさまざまな素材に応用できますが、各素材には特有の悩みが伴います。
経済学は理にかなっている
製造関係者は、一度金型を作成し、プロセスを調整すれば、継続的に実行できるため、押出加工が大好きです。射出成形のように金型が冷えて開くのを待つ必要はありません。熱成形のようなバッチ制限はありません。
セットアップのコストは決して簡単ではありません。{0}特に複雑な形状の場合、金型は高価になる可能性があります。-しかし、数千フィートの製品を製造すると、単位あたりのコストは急速に下がります。-建設やインフラストラクチャーのいたるところで押し出しプロファイルが見られるのはそのためです。
テクノロジーが進化し続ける場所
最新の押出機は、50 年前の先祖とほとんど似ていません。コンピューター制御が複数のゾーンのバレル温度を監視し、リアルタイムで調整します。-スクリューの設計は、バリア スクリュー、混合セクション、溝付きフィード ゾーンなど、洗練されたものになりました。-人々はネジの形状を最適化することだけにキャリアを費やしてきました。
共押出成形では、さまざまな材料を層状に組み合わせて押し出すことができるため、コアとは異なる表面特性を持つ製品の可能性が広がります。{0}これは食品の包装でよく見られますが、-構造層の間に挟まれたバリア層かもしれません。
柔軟性の要素
自分が作っているものを変えたいですか？ダイスを交換します。これは明らかに単純化しすぎています。-温度、スクリュー速度、冷却速度を調整する必要があるかもしれません-が、根本的な変更は射出成形のセットアップ全体をやり直すよりも簡単です。
インフレーションフィルム押出は基本プロセスを採用し、空気圧を加えて薄いシートを作成します。パイプ押し出しではマンドレルを追加して中空の中心を作成します。プロファイル押し出しでは、他の方法では作成が困難または不可能な、非常に複雑な断面を作成できます。-基本的なマシンは同じですが、下流の機器は異なります。
素材の多様性も役立ちます。ポリエチレン、ポリプロピレン、PVC、ポリスチレン-はすべて押し出し成形されますが、それぞれ必要な加工条件は異なります。より多くの熱を必要とするものもあれば、それほど必要でないものもあります。特殊なネジ設計が必要なものもあります。しかし、基本的なプロセスはそれらに対応します。
品質管理の課題
一貫した出力を得るのは自動的ではありません。ダイスウェルは、材料がダイから出てわずかに膨張するときに発生します。温度変化により寸法変化が生じます。冷却速度は半結晶性ポリマーの結晶化度に影響を与え、それが特性に影響を与えます。
オペレーターは、厚さの監視、表面の欠陥の監視、寸法公差のチェックに多くの時間を費やします。レーザーマイクロメーターは現在、連続測定が可能であり、データを制御システムにフィードバックして自動調整します。やはり経験は大事です。メルト フローを観察したり、床に置いた時間から生じる駆動モーターの変化を聞いたりすることで、何かが異常であることを知ることができます。-
押出成形プロセスは魅力的なものではありませんが、現代の製造業の基本です。建物の中を歩いたり、ほとんどの消費者向け製品を見たりすると、いたるところで押し出し成形されたコンポーネントを目にすることになります。このテクノロジーは進化し続けていますが、-成形された穴に柔らかい素材を押し込む-という中心的なアイデアは、数十年前に初めて普及したときと同じくらい今も有効です。