ゴム押出プロセス: 生産ラインの仕組み

どちらのプロセスも材料をダイに押し込んで連続的なプロファイルを作成しますが、ゴムの押出には、プラスチックの押出では必要のないその後の加硫（硬化）ステップが必要です。ゴムは加硫後も熱硬化性を保ちます。溶融して再形成することはできません。一方、熱可塑性プロファイルは再加工できます。ゴム押出機は、より低いスクリュー速度とより高い圧力でも動作し、加工温度でのコンパウンドのムーニー粘度は通常、プラスチック溶融物よりもはるかに高くなります。

セットアップ時間は、金型交換の複雑さ、新しいコンパウンドと以前のコンパウンドの類似性、およびラインでレシピ管理システムを使用しているかどうかに大きく依存します。事前ウォーミング規定を備えた、よく整理されたラインでの簡単なプロファイル変更には、わずか 20 ～ 30 分しかかかりません。まったく異なる配合システムを使用した複雑な共押出には、フラッシュアウトと配合パージが必要で、3 ～ 4 時間かかる場合があります。高速交換ダイクランプと標準化された温度ランプレシピへの投資により、切り替え時間が大幅に短縮されます。

ダイスウェル (押出後スウェルまたはバルス効果とも呼ばれます) は、ゴムコンパウンドがダイの収縮部から出るときのゴムコンパウンドの弾性回復です。ゴムは粘弾性です。ゴムはダイランドを流れる間に弾性ひずみを蓄え、拘束が解除されるとそのひずみが回復し、押出物がダイの寸法を超えて膨張します。ダイスウェルは、コンパウンドの弾性、ダイランドの長さ、および加工温度に応じて、数パーセントから 30% 以上の範囲になります。これは、所望のプロファイル寸法よりも小さいダイ開口部を設計することによって補償されます。正確な補償係数は、複合ダイの組み合わせごとに経験的に決定され、ダイランドの形状を変更することによって調整されます。

はい、ただし変更が必要です。高粘度シリコーンゴム (HCR) は、カーボンブラックを充填した有機ゴムとはレオロジー挙動が大きく異なります。加工温度での粘度がはるかに低く、空気の閉じ込めに対してより敏感です。シリコーンラインでは通常、より高い L/D 比 (最大 20:1) と多孔性を防ぐための真空ベントを備えたコールドフィード押出機が使用されます。シリコーンは蒸気硬化には適していないため、シリコーンの硬化トンネルでは通常、蒸気ではなく 200 ～ 220°C の熱風が使用されます。架橋を完了し、揮発性副生成物を除去するには、200℃で数時間の後硬化（二次オーブン）も必要です。

出力はプロファイルのサイズ、配合物、硬化方法に大きく依存します。中程度の複雑さの自動車用ウェザーストリップを製造する 90 mm コールドフィード EPDM ラインは、150 ～ 350 kg/h のスループットで 8 ～ 15 m/min で稼働します。小型の医療用シリコン チューブ ライン (30 mm 押出機) は 2 ～ 6 m/min で動作しますが、生成される製品は非常に軽いです。大きなタイヤ トレッド ラインは、200 mm ピンバレル押出機で 2,000 kg/h を超える出力速度に達します。ライン速度は最終的には、硬化ゾーンの長さとコンパウンドを完全に加硫するのに必要な最小滞留時間によって制限されます。

スコーチとは、コンパウンドがまだ押出機のバレルまたはダイの中にあるとき、つまり成形され意図的に硬化される前に、コンパウンドが時期尚早に加硫されることです。押出物中では粗い表面、塊、または硬い粒子として現れます。スコーチは、過度のコンパウンド温度（硫黄硬化システムでは通常 120 ～ 130°C 以上）、過剰な滞留時間（バレル内に熱いコンパウンドが入った状態でラインが停止した場合など）、またはコンパウンド配合における不十分なスコーチ安全性によって引き起こされます。予防策には、バレルとダイの温度を仕様内に維持すること、プロセス条件に適したムーニー スコーチ時間 (t5) で配合されたコンパウンドを使用すること、長時間停止中にバレルを迅速にパージすることが含まれます。

電気自動車は、従来のウェザーストリップを超えたゴム押出生産ラインに対する新たな需要を生み出します。バッテリーモジュールには、非常に高い耐圧縮永久歪み性（シール力を数十年にわたって維持するため）を備えた周囲シール、熱管理チャネルガスケット、および特殊な難燃性シリコーンまたは EPDM 化合物から押し出された高電圧ケーブル絶縁体が必要です。一部の EV バッテリー カバーでは、接地用の一体型導電層を備えた共押出 EPDM シールが使用されていますが、これは内燃エンジン車には必要のない機能です。 EV市場では、ゴム押出成形におけるより厳しい寸法公差とコンパウンドの性能仕様の強化に対する需要が高まっています。

精密マイクロ押出ラインでは、外径が非常に小さいゴムコードやチューブを使用します。 0.3～0.5mm 医療用途やセンサー用途向けに、通常はシリコーンで製造できます。標準的な生産ラインでは、断面約 2 mm までのプロファイルを大きな困難なく処理できます。非常に小さなプロファイルは、金型の機械加工性、絞り加工時の寸法安定性、および非常に低いスループット率で一貫した供給を維持することの難しさによって制限されます。

構造化されたメンテナンス プログラムには通常、次のものが含まれます。 スクリュー フライトとバレル ボアの磨耗の毎日の検査 (隙間ゲージまたはボアスコープで記録)。牽引ドライブチェーンとテイクオフローラーへの毎週の注油。温度センサーと圧力トランスデューサーの毎月の校正。スクリューとバレルのクリアランスを四半期ごとに検査します (通常の摩耗許容差は 0.003 × D までであり、交換をお勧めします)。押出機のギアボックスのオイルとモーターのベアリングのチェックを年に一度オーバーホールします。ダイ洗浄の頻度はコンパウンドによって異なります。カーボンブラック充填コンパウンドでは 4 ～ 8 時間の実行ごとにダイ洗浄が必要になる場合がありますが、クリーナー コンパウンドでは洗浄の間隔を 24 時間実行できます。

メルトギアポンプ（ラバーギアポンプまたはブースターポンプとも呼ばれます）は、押出機ヘッドとダイの間に取り付けられます。スクリュー速度の変動や背圧の変動に関係なく、脈動のない一定のコンパウンドの体積流量をダイに供給します。これにより、押出機の可塑化機能がダイの流量測定機能から切り離され、通常、 50～70% また、押出機をより低く、より安定した圧力で動作させることができるため、スクリューとバレルの寿命が延び、焦げのリスクが軽減されます。ギア ポンプは、寸法のばらつきが直接不良品の原因となる高精度または高価値のプロファイルの場合に最も費用対効果が高くなります。