樹脂プラスチックの押出成形機械は、プラスチック材料を加熱・溶融して連続的に成形するための機械です。この装置は多くの部品から構成されており、各部品がそれぞれ重要な役割を担っています。以下に、押出成形機械を構成する主な部品とその機能を詳しく説明します。
1. ホッパー (Hopper)
- 役割: プラスチックのペレットや粉末状の原料を機械に投入するための供給部です。
- 詳細: 原料はホッパーに投入され、重力によってスクリューに供給されます。ホッパーには、材料の流量を調節するゲートや、湿気を防ぐ乾燥装置が取り付けられることがあります。
2. スクリュー (Screw)
- 役割: 材料を前進させ、加熱・溶融・混合する機械の中心的な部品です。
- 詳細: スクリューはシリンダー内を回転しながら原料を運び、圧縮・加熱を行います。スクリューには次のような構造が含まれます：
- 供給部 (Feed section): 原料をシリンダー内に供給し、搬送を開始する部分。
- 圧縮部 (Compression section): 材料を圧縮し、溶融させる部分。圧縮比によって溶融の効率が異なります。
- 計量部 (Metering section): 溶融した材料を均一に混合し、押出しに適した状態にする部分。
3. シリンダー (Barrel)
- 役割: スクリューを収容し、加熱・圧縮された材料が移動する筒状の構造です。
- 詳細: シリンダーにはヒーターが巻かれており、材料の溶融を促進します。内部にはスクリューが回転し、材料を前進させます。加熱温度は、材料に応じてシリンダーの各ゾーンで異なる設定がされることが一般的です。
4. ヒーター (Heaters)
- 役割: プラスチック原料を溶融するためにシリンダーを加熱します。
- 詳細: 押出機には複数のヒーターが取り付けられており、通常はシリンダーをいくつかのゾーンに分けて温度制御します。電気ヒーターが一般的で、サーモカップルや温度センサーを用いて各ゾーンの温度を正確に制御します。
5. 冷却システム (Cooling System)
- 役割: 押出プロセス中に、必要に応じて温度を下げるために使用されます。
- 詳細: シリンダーの外側やダイ（金型）の部分に冷却システムが設けられており、温度制御が過剰にならないようにします。ファンや水冷ジャケットが使われることが多いです。
6. ダイ (Die)
- 役割: 溶融したプラスチックを最終的な形状に押し出すための金型です。
- 詳細: ダイは、希望する製品の形状に応じた開口部を持ちます。例えば、フィルム、パイプ、シート、または成形品の断面形状に合わせたダイが使用されます。材料がダイを通過することで、均一な形状を成形できます。
7. ブレーカープレート (Breaker Plate)
- 役割: スクリューから出てくる溶融樹脂の流れを整え、圧力を均等に分散させる役割を果たします。
- 詳細: ブレーカープレートは、スクリューの先端とダイの間に設置され、フィルターの役割も兼ねて異物を除去します。また、均一な流れを作り、製品の品質を高めるのに役立ちます。
8. スクリーンパック (Screen Pack)
- 役割: 溶融樹脂内の異物や不純物を取り除くフィルターです。
- 詳細: 複数の金属メッシュから構成され、樹脂が押出される際に混入した異物を取り除くことで、製品の品質向上を図ります。また、均一な圧力分布を助ける役割もあります。
9. ギアポンプ (Gear Pump)
- 役割: 樹脂の流量を安定させ、ダイに一定の圧力で供給する装置です。
- 詳細: 押出プロセスでスクリューの回転速度が変わることで流量が不安定になることを防ぎます。ギアポンプは、ダイへの供給を安定させ、成形品質を向上させます。
10. 引き取り装置 (Puller)
- 役割: 成形された製品をダイから引き取るための装置です。
- 詳細: 押出された材料を均一な速度で引っ張り、製品の寸法や形状を安定させます。引き取り速度は製品の厚みや寸法に影響を与えるため、慎重な制御が必要です。
11. 巻き取り装置 (Winder)
- 役割: 押出成形されたフィルムやシートなどの製品を巻き取る装置です。
- 詳細: フィルムやシート状に押出された製品を、均一にテンションをかけながら巻き取ります。自動制御された装置は、巻き取りの張力を調整することで、製品の変形を防ぎます。
12. カッター (Cutter)
- 役割: 押出された材料を所定の長さや形状に切断する装置です。
- 詳細: チューブ、シート、プロファイルなどの押出された製品を切断します。回転刃や固定刃など、製品の形状に応じたさまざまなカッターがあります。
13. 制御システム (Control System)
- 役割: 温度、圧力、スクリューの回転速度、引き取り速度などの押出成形プロセス全体を監視し、制御します。
- 詳細: 押出成形機の動作を安定させるために、温度、圧力、回転速度などをモニタリングし、リアルタイムで調整できるシステムが必要です。高度な制御システムは、製品の品質を向上させ、生産効率を最適化します。
まとめ
樹脂プラスチックの押出成形機械は、ホッパーから始まり、スクリュー、シリンダー、ダイ、引き取り装置などの部品から構成され、それぞれが特定の役割を持って材料を加熱、溶融、混合し、最終製品に成形するプロセスを担っています。すべての部品が連携して動作することで、均一な品質の押出成形製品を生産することが可能となります。
