熱可塑性エラストマー2019-01-03T15:23:21+00:00

熱可塑性エラストマー(TPE)のための混練機

熱可塑性エラストマーは、エラストマーの性質と、再利用性と加工性というプラスチックの利点を併せ持つ材料で、TPEはゴムのように加硫する必要はなく、射出成形や押出成形、ブロー成形といった従来の方法で加工できます。

TPEは、熱可塑性樹脂同様に、加熱すると可塑性が生じ冷却すると再び弾性が戻ります。エラストマーにおけるこの挙動は化学的架橋によるものですが、TPEにおけるそれは物理的架橋により生じており、加熱によって生じた状態変化はいずれも可逆的です。材料を冷却すると、新しい架橋が生成し、弾性のあるブロックを結合させて堅い三次元網目構造を作ります。

これは、TPEがエラストマーに似た弾性特性を示しつつも、熱可塑性樹脂のように変形と回復の繰返しも可能であることを示しています。熱可塑性エラストマーはこのような自由流動性と、成形性を備えています。TPEは、両端に熱可塑性ブロック(A)、真ん中に弾性ブロック(B)があるブロック構造(A-B-A)を持ち、熱可塑性樹脂とエラストマーの中間に位置づけられます。ISO/EN/DIN 18064規格では、TPEの各種バリエーションはさらに7つ(TPA、TPC、TPO、TPS、TPU、TPV、TPZ)に分類されます。3番目の文字は下位クラスを示し、Aはアミド、Cはコポリエステル、Oはオレフィン、Sはスチレン、Uはウレタン、Vは加硫、Zはその他材料を意味します。

典型的なアプリケーション

デュロメーター硬さで低いショアAから高いショアDまでに至る軟らかさや硬さ、−60℃~150℃に至る使用温度、他のプラスチックとの優れた相溶性など極めて広範な特性要求のために、TPE調合の要求度は極めて高くなっています。粉末充填剤、難燃剤、添加剤を効かせ、また各種オイル、液体試薬や添加剤も加えなければなりません。TPEに利用される高分子は幅広く、全く異なる融点と粘性を持つこともよくあります。

これらの難題はすべて、精巧な加工技術により克服されています。他のシステムと比べて、ブッスニーダーの強みは、これら特殊コンパウンドに対して、より生かすことができます。

ポリカーボネート・コンパウンドの混練要件

せん断速度が適度で調整することもできるため、溶融エネルギーは非常に効率的に分散し、他のシステムではよくあ局所的な発熱ありません。混合部では、圧倒的な数の混合サイクルにより、添加剤分量がどれほど高くても最高の混合効率が得られます。反応型改質剤が必要な場合は、中空の混練ピンから溶融ポイントに直接液体を注入することができます。注入箇所は、加工部全域のほぼどの位置でも、最適な場所に設定することができます。そのため液体成分はすぐに非常に効率よく混合され、液体がバレルの内壁覆うことがありません。他の混練装置に見られるような、再混合したり、高価な液体を洗い流したりしてしまうことがありません。動的な加硫プロセスも、ブッス・ニーダーのテクノロジーで完璧にカバーできます。

ブッス・ニーダーは二段階システムを採用し、混練段階と昇圧段階を意図的に分けているため、各段階を独立に最適化することができます。TPEコンパウンドの場合、通常押出機をフランジ接続して使用し、造粒や後加工用に昇圧します。ブッス・ニーダーのヒンジ開閉式ハウジングと押出機のスライド式バレルにより内部への迅速かつ容易なアクセスが可能で、システム稼働率が高まります。

モジュラー化により混練ラインを柔軟に配置能にするブッス・ニーダーは、数多くのコンパウンド工場で既に導入されその実力を証明してきており、ブッスが保有する広範囲の加工プロセス知識も相まって、あらゆる種類のTPEを調合する装置として第一選択肢となっています。

熱可塑性エラストマー(TPE)製の黒色、赤色、白色シーリングケーブル

熱可塑性エラストマーのための典型的な混練工場内レイアウト

熱可塑性エラストマー(TPE)のための典型的な工場内レイアウト

ブッスの混練システムには、以下のような優位点があります。

  • 均一で適度なせん断速度
    均一で適度なせん断速度により、作業として必要なせん断のみを行い、低温での混合材料の混練の制御を可能にします。他のシステムと比較してせん断速度の分布が小さいため、全ての分子のせん断履歴を均一にすることができ、より小さな投入エネルギーにより高品質な混合材料を得ることができます。
  • 強力な分配混練
    ブッス・ニーダーは、スクリューの回転と軸方向の往復動により、伸長流や多数のせん断界面、クロスチャネルミキシングを生成して、強力な分配混練を実現しています。
  • 均一な温度分布
    ブッス・ニーダーでは、均一で適度なせん断速度により全スクリュー長にわたって一定で均一な温度分布を維持しています。そのため、他のシステムで通常みられるような過剰な温度ピークは発生せず、プロセス長全体での正確な温度制御が可能です。
  • より多量のフィラー投入
    ブッスの混練技術では、2または3か所に供給口を分けたり、サイドフィードスクリューなどの供給方法の採用、フィラーの重量による独立供給、バックベントによる混入した空気の除去、優れた搬送効率などにより、最大90%のフィラー投入が可能です。適度なせん断速度により、このような高投入量でも極めて高い粘性の材料を扱うことができます。
  • 液剤注入がどの場所でも可能
    液剤注入機能のある混練ピンプロセスセクションのどの位置に設置することも可能なので、プロセスに最適な場所で溶融ポリマーへの液体添加物の直接注入ができます。バレルの壁を汚すことなく直ぐに混練を開始することができ、混練プロセス長がさらに短くなりました。

さらに

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  • Buss Kneader technology
  • Laboratory Kneader MX 30