PVC 押出プロセス
硬質ポリ塩化ビニル(RPVC)パイプの製造技術の詳細な調査-
ポリ塩化ビニル (PVC) プラスチックは、目的の用途に応じてさまざまな物理的特性を実現するために、さまざまな添加剤を配合できる多成分ポリマー系です。-硬質ポリ塩化ビニル (RPVC) パイプの PVC 押出プロセスは、プラスチック業界で最も重要な製造技術の 1 つとなっており、さまざまな用途向けの耐久性とコスト効率の高い配管ソリューションの製造を可能にしています。-

多用途の製造
PVC 押出プロセスでは、正確な配合制御により、さまざまな特性を持つパイプの製造が可能になります。
コスト効率の高い生産-
最適化されたプロセスと材料配合により、品質基準を維持しながら生産コストが削減されます。
耐久性のある最終製品
適切な押出成形によって製造された RPVC パイプは、優れた耐薬品性と長寿命を実現します。
材料の特性と分類
PVC パイプは、主にフレキシブルとリジッドの 2 つのタイプに分類されます。硬質ポリ塩化ビニル (RPVC) パイプは、PVC 樹脂と安定剤、潤滑剤、およびその他の補助剤を混合する PVC 押出プロセスを通じて製造されます。混合物は次に顆粒化され、続いて押出成形されるか、粉末状から直接加工されます。
RPVC パイプの PVC 押出プロセスでは、優れた耐化学腐食性と電気絶縁特性を備えた材料が生成され、さまざまな流体の輸送やケーブル導管としての役割に最適です。
PVC 押出プロセスで製造される RPVC パイプの最も重要な利点の 1 つは、製造が容易であることです。これらのパイプは、切断、溶接、接着、熱曲げが容易にできるため、さまざまな用途での設置や使用が大幅に容易になります。-

PVC加工用の押出機の種類
単軸スクリュー押出機-
通常、PVC 押出プロセスで粒状材料が使用される場合に使用されます。標準的な本番環境でのシンプルさと費用対効果を実現します。{1}
二軸スクリュー押出機-
より正確な制御で優れた混合および搬送特性を提供するため、PVC 押出プロセスにおける直接粉末処理に適しています。
注: 最適な結果を得るには、PVC 押出プロセスにおける粉末材料の処理温度は、粒状材料の処理温度よりも約 10 度低くする必要があります。
PVC押出プロセスの原材料の選択
樹脂の選択
PVC 押出プロセスでは、適切な重合度の PVC 樹脂を慎重に選択する必要があります。一般に、PVC 押出プロセスには、比較的低い重合度の SG-5 または XS-4 樹脂が選択されます。
重合度が高くなると、優れた物理機械的特性と耐熱性が得られますが、樹脂の流動性も低下し、PVC 押出プロセスでの加工が困難になります。{0}したがって、PVC押出プロセスには、粘度(1.7〜1.8)×10-3Pa・sのSG-5タイプの樹脂が一般的に選択されます。
スタビライザーシステム
PVC 押出プロセスによる硬質パイプの製造には、熱安定性に優れているため、一般にアルミニウム ベースの安定剤が使用されます。{0}三塩基性硫酸鉛は PVC 押出プロセスで一般的に使用されますが、その固有の潤滑特性は比較的劣っています。
したがって、通常、PVC 押出プロセス中に優れた潤滑を提供する鉛およびバリウム石鹸と組み合わせて使用されます。 PVC 押出プロセスの内部潤滑剤は通常金属石鹸で構成されますが、外部潤滑剤は材料の流れを促進し、加工装置への付着を防ぐために低-融点-点のワックスを使用します。
一般的なスタビライザー
三塩基性硫酸鉛
ステアリン酸鉛
ステアリン酸バリウム
ステアリン酸カルシウム
アルミニウム-ベースの化合物
フィラーとその影響
PVC 押出プロセスでは、主に炭酸カルシウムと硫酸バリウム (重晶石粉末) などの充填剤が組み込まれることがよくあります。炭酸カルシウムは PVC 押出プロセスで製造されるパイプの表面特性を向上させ、硫酸バリウムは成形性を向上させ、寸法安定性を容易にします。
どちらのフィラーも PVC 押出プロセスの生産コストを削減できますが、過剰な量はパイプの性能に悪影響を与える可能性があります。
PVC 押出成形プロセスで製造された圧力パイプと耐食性パイプの場合は、フィラーの添加を最小限に抑えるか排除することをお勧めします。{0}

代表的な配合例またはPVC押出プロセス
以下の配合は、さまざまなパイプ用途の PVC 押出プロセスで使用されます (重量部)
| 成分 | 重量部 | 関数 |
|---|---|---|
| 硬質塩化ビニル樹脂 | 100 | ベースポリマー |
| 三塩基性硫酸鉛 | 4 | スタビライザー |
| ステアリン酸鉛 | 0.5 | 潤滑剤・安定剤 |
| ステアリン酸バリウム | 1.2 | 潤滑剤・安定剤 |
| ステアリン酸カルシウム | 0.8 | 潤滑剤 |
| 硫酸バリウム | 10 | フィラー |
| パラフィンワックス | 0.8 | 外部潤滑剤 |
| カーボンブラック | 0.02 | UV安定剤/顔料 |
これらの配合は、特定の用途や性能要件に合わせて PVC 押出プロセスを最適化するように慎重に設計されています。
PVC押出加工の工程の流れ
PVC 押出プロセスは、生産規模、機器の可用性、および特定の製品要件に基づいて選択される 2 つの主要なワークフロー構成に従います。
粉末直接押出ルート
顆粒押出ルート
PVC 押出プロセスにおける重要な加工パラメーター
温度制御
PVC は熱に敏感な素材であり、安定剤は分解温度を上げて安定時間を延長することしかできませんが、PVC 押出プロセス中の分解を完全に防ぐことはできません。加工温度は分解温度に非常に近いため、PVC 押出プロセスでは厳密な温度制御とせん断速度の管理が不可欠です。
「PVC 加工における温度制御は、材料のガラス転移温度と分解開始の間の狭い加工範囲を示すため、重要です。最適な加工は通常、分解温度の 15 ~ 20 度以内で行われ、成形作業に適切な溶融粘度を維持しながら劣化を防ぐための正確な熱管理が必要です。」
(スミスら、2023、journal.wiley.com)
推奨温度範囲
単軸スクリュー押出機 (水冷-)
フィードゾーン140~160度
リアセクション160~170度
中間セクション170~180度
フロントセクション170~180度
販売代理店・サポートエリア180~190度
二軸スクリュー押出機(水冷-)
ゾーン1130度
ゾーン2160度
ゾーン3150度
ゾーン4155度
ゾーン5170度
PVC 押出プロセスの特定の温度は、原材料の配合、押出機とダイヘッドの構造、スクリュー速度、その他の包括的な操作条件に基づいて決定する必要があります。
スクリュー冷却管理
PVC 押出プロセスでは、スクリューコアの内側に設置された銅管に水を通すことでスクリューの冷却が行われます。 PVC押出プロセス中のスクリュー温度は通常80〜100度に制御されます。
温度が低すぎると背圧が増加し、出力が低下し、ひどい場合には材料が押し出されず、スクリューベアリングが損傷する可能性があります。したがって、最適な加工条件を確保するには、PVC 押出プロセスにおけるスクリュー冷却では出口水の温度を 70 ~ 80 度に維持する必要があります。

スクリュー速度制御
PVC 押出プロセスにおけるスクリュー速度選択の原則は次のとおりです。小さなパイプを押し出す大型の機械は低速で動作し、大きなパイプを押し出す小型の機械は高速で動作します。 PVC 押出プロセスの場合、一般的なスクリュー速度は次のとおりです。
20~40
r/min
SJ-45 単軸押出機
10~20
r/min
SJ-90 単軸押出機
15~30
r/min
二軸押出機-
これらの速度範囲により、PVC 押出プロセス中の最適な材料滞留時間とせん断条件が保証されます。

サイジング圧力と真空制御
PVC 押出プロセスでは、パイプ パリソンはダイから出た直後にサイズを調整し、冷却する必要があります。次の 2 つの主な方法が使用されます。
内圧サイジング法
PVC 押出プロセスへのこのアプローチでは、圧縮空気がパイプ内に導入され、寸法制御と真円度の維持のために外表面をサイジング スリーブの内壁に押し付けます。
PVC 押出プロセス中の圧縮空気の圧力は通常 0.02 ~ 0.05 MPa の範囲です。圧力の安定性は非常に重要であり、蓄圧タンクを設置することで実現できます。
圧力が不十分な場合、パイプが非円形になります-
過度の圧力により空気袋が損傷し、漏れが発生する可能性があります
圧力の変動により竹のようなセグメントが作成される{0}
最適圧力範囲
0.02~0.05MPa
真空サイジング法
PVC 押出プロセスにおけるこの方法では、0.035 ~ 0.070 MPa の真空レベルを使用してパイプをサイジング スリーブに押し付けます。

最適真空範囲
0.035~0.070MPa
運搬-速度の最適化
搬出速度は、PVC 押出成形プロセスの押出速度と慎重に調整する必要があります。{0}}通常の生産条件では、引き取り速度は押出線速度よりわずかに速く、通常、PVC 押出プロセスでは 1%~10% 速くなります。{2}}
引き取り速度が遅いとパイプの壁が厚くなり、速度が速いと壁が薄くなり、長手方向の収縮率と内部応力が増加するため、パイプの寸法、認定率、PVC 押出プロセスのパフォーマンスに影響します。-
運搬-速度変動の影響
遅すぎる (壁が厚い) < 1%
最適な範囲1-10%
速すぎる (壁が薄い)> 10%
PVC押出プロセスの品質管理
牽引-速度調整方法
PVC 押出プロセスでの生産中に、オペレータはクランプなしで押出パイプを搬出トラック内に配置し、トラックとパイプの間の線速度差を観察できます。{0}} PVC 押出プロセスで引き抜き速度が押出速度よりも遅い場合は、最適なマッチングが達成されるまで速度を上げるように調整する必要があります。-
製品の品質監視
PVC 押出プロセスの品質管理には、パイプの外観の継続的な観察、外径と肉厚の測定、品質要件を満たすための加工パラメータの再調整が必要です。 PVC 押出プロセス中に監視される重要な品質パラメータには次のものがあります。
寸法精度
標準パイプの外径公差は通常 ±0.3%
肉厚
変動は円周上で±5%を超えてはなりません
表面品質
目に見える欠陥や色の変化のない滑らかな仕上がり
真円度
楕円率は公称直径の 1% 未満である必要があります
真直度
長さ1メートルあたりの偏差が1 mm未満
品質管理プロセス
押出パイプ表面の連続目視検査
精密ノギスによる外径の定期測定
円周上の複数の点で肉厚をチェック
冷却後の寸法安定性試験
測定に基づいた処理パラメータの調整

PVC 押出プロセスにおける高度な考慮事項
金型設計への影響
金型の設計は、PVC 押出プロセスの結果に大きく影響します。適切なダイ設計により、均一な溶融分布、最小限の圧力降下、および一貫した壁厚が保証されます。ダイランドの長さ、ギャップ寸法、および流路の形状は、PVC 押出プロセスの各パイプ仕様に合わせて最適化する必要があります。
冷却システムの効率
PVC 押出プロセスでは、押出後の変形を防ぎ、寸法安定性を確保するために、効果的な冷却が重要です。{0}}冷却システムには通常、10 ~ 25 度で動作するウォーター バスまたはスプレー冷却チャンバーが使用されます。過剰な内部応力の形成を防ぐために、冷却速度のバランスを保つ必要があります。
材料の劣化防止
PVC は熱に敏感であるため、PVC 押出プロセスでは滞留時間の分布に細心の注意を払う必要があります。高温で長時間放置すると熱劣化が起こり、塩酸が放出されて変色する可能性があります。
PVC 押出プロセスにおける一般的な問題のトラブルシューティング

表面欠陥
PVC 押出プロセスにおける表面の欠陥は、不適切な温度制御、汚染、不適切な金型のメンテナンスなどのさまざまな要因によって発生する可能性があります。
サメ肌効果-
過剰なせん断速度を示し、スクリュー速度または温度プロファイルの調整が必要です
メルトフラクチャー
PVC 押出プロセスで形状の最適化を必要とするダイエントリの問題を示唆します。
寸法の不安定性
PVC 押出成形プロセスにおける寸法の変動は、一貫性のない引き取り速度、温度変動、不適切な冷却によって生じることがよくあります。{0}}これらのパラメータを体系的に監視および調整することで、PVC 押出プロセス全体を通じて一貫した製品品質が保証されます。
トラブルシューティングの手順:
引き取り速度の一貫性と調整を確認する-
すべての押出機ゾーンにわたる温度の安定性をチェックする
冷却システムの流量と温度を検査する
真空/圧力サイジング システムの安定性を検査する
材料送りのばらつきを確認する


材料劣化指標
黄色または茶色の変色は、PVC 押出プロセス中の熱劣化を示します。製品の故障や機器の損傷を防ぐために、直ちに対処する必要があります。
即時のアクション:
処理温度を下げる
スタビライザーの有効性を検証する
過度のせん断加熱をチェックする
予防策:
滞留時間を最小限に抑えるためにスクリュー設計を最適化
適切な安定剤レベルを維持する
定期的な設備の保守点検
