まずはSG5型などの一般的な吊り下げ方式のPVC樹脂についてお話します。すべての処理は樹脂を中心に展開されるため、興味のある読者は本を参照することをお勧めします。PVC加工技術クロルアルカリ産業出版から出版され、表紙は青です。私の記憶が正しければ、それが名前です。
タイプ5樹脂の重合度は約1000ですが、800-グレードの樹脂は流動性が優れています。
一般的に、懸濁法樹脂は、加工性を向上させるために表面に膜を備えた多孔質粒子であることが一般的です。
ポリオレフィン材料の場合、熱処理中に長鎖分子が短い分子に分解され、効果的にオリゴマーが生成され、自己潤滑性が提供されます。その結果、温度とせん断が適切に上昇すると、オレフィン処理の流動性が向上します。
PVC の場合、理論的には、粘度は最初に低下し、その後、温度とせん断の上昇とともに増加します。実際の処理の観点から見ると、PVC 樹脂の粘度は熱と正の相関関係にあり、温度が高いほど流動性が向上します。
樹脂が固体から粘弾性、そして溶融状態に移行すると、分子の運動エネルギーが増加し、分子間力が弱まり、粘度が一貫して低下します。
加工時の熱とせん断により、PVC 分子は脱重合ではなく分解を起こします。これがオレフィン材料との重要な違いです。具体的には、PVC 高分子鎖は塩化水素を放出して二重結合を形成し、溶融粘度が上昇して加工性が低下します。この特性により、最初は溶融しにくくなり、その後流動性が悪くなって分解が進み、最初は可塑化が遅れ、その後可塑化が加速します。
上記の説明に基づくと、PVC は通常の状況下では、オレフィン材料ほど顕著ではありませんが、熱せん断下で粘度が低下するという特性を示します。ただし、PVC の押し出し加工には、固体粉末から溶融状態までの連続プロセスが含まれ、繰り返しサイクルが行われ、考慮すべきもう 1 つの重要な要素はスクリュー押し出しプロセスです。
これは、樹脂粘度が低下し、溶融粘度が高くなるため、早期可塑化によって全体の電流が増加する理由を説明できます。早期可塑化により、溶融ゾーンが供給ゾーンまで拡張され、押し出し電流が全体的に増加します。
理論的には、潤滑剤を単に増やすと、全体的な可塑化が遅れ、電流が低下しますが、高圧縮ゾーンに入るパリソンがより硬くなると、後で電流が増加し、物理的特性も低下します。実際には、電流はわずかに減少する可能性がありますが、大幅に減少することはありません。
課題は、高充填システムにおいて処理電流を低減し、適切な物理的特性を維持する方法です。
まず、せん断の影響を受けにくい大口径の高速押出機を選択することが重要ですが、これにより投資コストが増加します。または、スクリュー構造を変更してルートせん断と推力を高め、エンドミキシングせん断を減らすことも別の選択肢です。金型圧力を下げることも、フィルターの使用を最小限に抑えることも解決策の 1 つです。
次に、不活性または流動性の高い粉末を使用して、原材料を優先します。
そうして初めて、式を調整する必要があります。
処方内の粘度を下げる原則は次のとおりです。
潤滑剤の選択に関しては、経験豊富なオペレーターが推奨する従来の比率はステアリン酸と OPE の 2:3 ですが、私は 2:1 の比率、つまり内部潤滑剤を多くし、外部潤滑剤を少なくすることをお勧めします。
内部潤滑剤には、ステアリン酸 1840 よりも流動性に優れた GMS40 や、PE ワックスよりも優れた性能を発揮する EBS など、より極性の高い種類を選択してください。エステルベースの潤滑剤は、少量で非常に効果的です。流動性と物理的性能の両方を必要とする以前の配合では、特定のブランドの亜炭ワックスが使用されていました。その結果、元の GMS40 の 4 分の 1 の用量で、表面光沢が大幅に向上し、滲出が減少し、低温衝撃強度が向上し、鮮明な印象が残りました。
粉体切り替え時に電流が大幅に増加すると、配合調整が非常に難しくなり、抜本的な対策が必要になります。私の経験では、潤滑剤の量を増やすだけでは初期可塑化が悪化し、材料が溢れるなどの問題が発生することがあります。粉体の流動性を直接改善する方が効果的です。
粉末が加工に与える影響は広範囲にわたります。簡単に言えば、初期の可塑化を遅らせ、後期の可塑化を促進します。溶融流動性への影響はトレードオフのプロセスであり、表面構造と流動性に直接関係します。
この特性により、高充填システムでは処理性能が低下します。そのため、私は、材料の溢れや供給率の低下などの問題を回避するために初期段階の可塑化を促進し、多量の内部潤滑剤で流動性を促進し、脱型時の外部潤滑剤を最小限に抑えることで後期段階の可塑化を遅らせる必要性を強調しています。