ゴム加工における二軸スクリュー押出機と一軸スクリュー押出機の主な違いは何ですか?

1. 構造設計と動作原理の違い

(1) スクリューの数と噛み合い方法

二軸スクリュー押出機は、2 本の噛み合うスクリューで構成され、協調回転により材料の強制搬送とせん断を実現します。1 本のスクリューは、1 本のスクリューの回転摩擦のみを利用して材料を押し出します。二軸スクリューの噛み合い設計により密閉室を形成できるため、材料搬送の安定性が大幅に向上します。

(2) 搬送機構

単軸スクリュー: 材料とバレル内壁の摩擦抵抗を利用するため、材料の粘性や潤滑性の影響を受けやすいです。粉末や高粘度ゴムは、搬送が不安定になったり、「滑り」が発生しやすくなります。

二軸スクリュー: 正圧搬送を採用し、噛み合うスクリューの幾何学的制約を通して材料を押し出します。粘性ゴム、粉末、充填剤への適応性が強く、特に充填率の高いゴム混合 (カーボン ブラック、シリコンなど) に適しています。

2. 混合効率と製品品質

(1) せん断と混合能力
二軸スクリュー押出機は、噛み合いゾーンのせん断場と混練ブロック設計により、効率的な分配混合と分散混合を実現し、ゴムと添加剤の均一な分布を保証します。
単軸スクリュー押出機の混合効果は、スクリュー溝の還流とせん断に依存します。混合の均一性が低く、局所的な過熱や未溶融粒子が発生しやすく、ゴム製品の機械的特性の一貫性に影響を与えます。

(2) 滞留時間分布
二軸スクリュー押出機は材料の滞留時間が短く、分布が狭いため、熱に敏感なゴムの劣化のリスクが軽減されます。単軸スクリュー押出機は滞留時間が長いため、焦げ付きや過度の可塑化を引き起こす可能性があります。

3. プロセス適応性と特殊機能

(1) 材料適応性
二軸スクリュー押出機は、高粘度ゴム、粉末原料、高充填剤配合物に対応でき、未混合ドライブレンドを直接処理できます。一方、単軸スクリュー押出機は、低粘度ゴムやプレプラスチックゴムの押出に適しています。
二軸スクリューの排気性能は優れており、多段真空排気により揮発性物質を除去し、製品の気泡欠陥を回避できます。単軸スクリューは排気効率が低く、追加の設備が必要です。

(2) セルフクリーニング機能とメンテナンス
二軸スクリューの噛み合い部の逆せん断効果により、付着した材料を削り取り、残留物や交差汚染を減らすことができ、材料交換時に洗浄のために停止する必要がありません。単軸スクリューは死んだ材料が蓄積しやすく、定期的に分解して洗浄する必要があります。
二軸スクリューはより均一に摩耗し、耐用年数が長くなります。シングルスクリューは局所的な摩耗が大きく、頻繁に交換する必要があります。

IV. エネルギー消費と生産効率

(1) エネルギー入力方法
ツインスクリューは機械的エネルギー変換効率が高く、加熱エネルギー消費が低い。シングルスクリューは可塑化のために外部加熱に依存しており、エネルギー消費が高い。
ツインスクリューの比エネルギー消費は、特に大規模な連続生産ではシングルスクリューより30％以上低い。

(2) 生産能力と安定性
ツインスクリューの押し出し量は安定しており、高精度製品に適しています。シングルスクリューはヘッド圧力の変動の影響を受けやすく、出力変動が大きい。
ツインスクリューのL/D比は柔軟に調整でき、多段階の温度制御により複雑なプロセスを実現できますが、シングルスクリューのL/D比は固定されており、機能の拡張性は限られています。