20 年間、アジアとヨーロッパで シート押出機のスクリュー摩耗 システムの設計と保守を行ってきた結果、私は 1 つの真実を学びました。それは、スクリューが製品ラインの中心であるということです。それが劣化すると、下流にあるすべてのものに影響が及びます。出力が低下します。溶融品質が不安定になります。エネルギー消費量が増加します。ほとんどの工場管理者は、損害が大きくなる時期に気づきます。
JWELLでは、単軸同方向回転ねじを製造しています。 二軸シート押出機 ライン、 高出力シート押出機システム。 PP、PS、PET、PMMA、ポリカーボネートシートのスクリューバレルの摩耗は、5 ～ 7 年間の稼働後にお客様が直面する最大の隠れたコストです。
シート押出小ねじの摩耗の原因
機械的摩耗が支配的です。スクリューが回転するたびに、フライトはバレルの壁に押し付けられます。ガラス繊維、炭酸カルシウム、または二酸化チタンをレシピに追加すると、ネジ山を削り取る微細な切削工具が導入されました。次に腐食が起こります。再生再生材や酸性劣化生成物に含まれる水分はの表面を攻撃し 窒化スクリュー、金属に穴をあけ、機械的損失を加速させます。付着摩耗が 3 番目の要因です。バレルサポートのアライメントがずれたり、スラストベアリングが摩耗したりすると、スクリューフライトがバレルの壁に接触してかじりを引き起こす可能性があります。共回転 二軸スクリューシート押出機 構成では、2 つのスクリュー間でも摩耗が発生します。
窒化ネジの時間の経過とともに劣化する仕組み
ガス窒化は、表面硬化押出機スクリューの業界標準です。適切に窒化処理されたケース深さ 0.3 ～ 0.5 ミリメートルと表面硬度 950 ～ 1100 HV により、ポリマーのみの用途に対して優れた耐摩耗性が得られます。
研磨性フィラーを導入すると、その硬い窒化物層が犠牲バリアになります。当社では、 窒化スクリューの 摩耗率を、清浄な PP シートの場合は 1000 時間あたり 0.01 mm から、高充填コンパウンドの場合は 1000 時間あたり 0.08 mm 以上まで測定しました。
劣化は予測可能な曲線に従います。最初の 2,000 時間の間は、摩耗は最小限に抑えられます。 2,000 時間から 6,000 時間の間に、飛行頂点は徐々に丸くなります。 8,000 時間までに、攻撃的な配合物はより柔らかいコアに到達する可能性があります。その後、摩耗は指数関数的に加速します。スクリューは緩いオーガとなり、後方に滑って溶けて過剰なせん断熱を発生します。
ネジが心臓なら、バレルは動脈壁です。バレルの交換はラインの停止イベントです。
バイメタル バレル は、スチールベースチューブ上に耐摩耗合金ライニングを遠心鋳造することによって製造されます。一般的なライナーには、鉄ベースのコルモノイ、炭化タングステンを分散させたニッケルベースの合金、コバルトベースのステライトなどがあります。
標準的な PP および PS シート ラインの場合、硬度約 58 ～ 62 HRC の鉄ベースのコルモノイ ライナーは優れた耐用年数をもたらします。高度に充填されたシートの場合 研磨性フィラーがレシピの一部である 、炭化タングステン含浸ニッケル合金ライナーはより賢明な投資であり、初期費用が 30 ～ 50% 高くなりますが、多くの場合耐用年数が 2 倍になります。
ほとんどの購入者は、バレルライナーの硬度がスクリューの表面硬度と互換性がある必要があることを見落としています。バレルライナーがスクリューフライト頂部よりも 10 ～ 15 HRC ポイント硬く、バランスのとれたペアでは、最もバランスのとれた摩耗カップルが得られ、総所有コストが最小になります。
研磨フィラー: 損傷を静かに加速させるもの
すべてのポリマーが同じようにネジを摩耗させるわけではありません。バージン PMMA または GPPS は穏やかです。しかし、不透明度、剛性、またはコスト削減のためにを追加すると 研磨性フィラー 、摩耗の方程式は完全に変わります。
PP シートには炭酸カルシウムが 20 ～ 40 パーセント配合されているのが一般的です。タルクと硫酸バリウムも同様のパターンに従います。各粒子は、スクリューフライトとバレル壁の間で微小研磨材として機能します。粒子サイズが小さいほど、細かい粒子が表面の欠陥に浸透し、ラッピング材のように作用するため、摩耗はより激しくなります。ガラス繊維はもっと悪いです。 15 パーセントのガラス充填 PC または PET 配合物は、ネジの寿命を 60 パーセント以上短縮する可能性があります。ガラスフィラメントは溝を切り、柔らかいコアを露出させます。コアが露出すると、摩耗が暴走します。二酸化チタンは、高負荷では驚くほど研磨性が高くなります。私たちは、原因が 8 ～ 10% のレットダウン率の高 TiO2 マスターバッチである場合に、スクリューの磨耗をポリマーのせいにするクライアントを何度も見てきました。
実際に役立つクリアランス測定テクニック
測定しないものは管理できません。スクリューとバレル間の 隙間測定は 、残りの耐用年数を予測するための最も重要な診断ツールです。しかし、多くのプラントはそれを無視し、モーター負荷ドリフトなどの主観的な指標に依存しています。それまでにダメージは完了しています。
新しい押出機のスクリューとバレルのベースラインの半径方向クリアランスは、通常、スクリュー直径 1 インチあたり 0.001 ～ 0.0015 インチです。 150 mm のネジの場合、新品の場合は 0.15 ～ 0.23 mm になります。このクリアランスが 2 倍になると、出力は大幅に低下します。それが 3 倍になると、借りた時間が有効になります。
具体的な方法は3つあります。リード線技術では、スクリューフライトとバレルの間に押しつぶされた軟線が使用されます。ダイヤルインジケーター方式でネジ先端の振れをゆっくり回転させながら測定します。最も正確な方法は、ネジを取り外した後のボアゲージ測定です。ことをお勧めします。 クリアランス測定監査を行う 充填配合物については 2,000 時間ごと、非充填ポリマーについては 4,000 時間ごとに
スクリューバレルアセンブリの交換時期と修理時期
最終的には、すべてのネジが許容範囲を超えて摩耗します。問題は、修理するか、再表面にするか、それとも完全に交換するかです。
フライトの頂部が丸くなっているが、コアの直径がまだ許容範囲内にある軽度の摩耗は、溶接と再機械加工によって対処できる場合があります。炭化タングステンを堆積させた PTA 溶接とその後の再窒化により、形状が古くなく、バレルがまだ良好な状態であれば、ネジを新品に近い状態に戻すことができます。
ただし、限界もあります。ネジの溶接と再加工を複数回行った場合、芯材が熱影響部で劣化し、真直度が損なわれる可能性があります。このような場合、新しいネジを購入する方が安全な投資です。バレルライナーがベースメタルまで磨耗している場合、ライナーを張り直すか完全に交換することが唯一の実行可能な方法です。
重要な 高出力シート押出機 ラインの場合は、予備のスクリューバレル アセンブリを棚に保管してください。計画停止中に摩耗したセットを交換し、生産のプレッシャーをかけずに再生のために送ります。
高出力シート押出機ラインの予防保守
予防は治療よりも安価です。 の場合、規律ある予防プログラムを実行すれば、最初の 1 年以内に元が取れます。 高生産性のシート押出機 1 日 24 時間稼働する
まずは材料管理から始めます。再生材を清潔で乾燥した状態に保ちます。湿気は加水分解や腐食を引き起こすだけでなく、スクリューとバレルの間の溶融膜を不安定にする蒸気ポケットを生成します。リグラインドを濾過して金属片を除去します。たった 1 枚のトランプメタルでも、数秒でバレルライナーに修復不能な傷が付く可能性があります。
動作温度を監視してください。過熱によりポリマーの劣化が促進され、劣化したポリマーは酸性または架橋していることがよくあります。良好な溶融品質を得るために必要な最低温度でバレル ゾーンを実行します。毎年アライメントをチェックしてください。バレルサポートの移動、スラストベアリングの摩耗、カップリングの位置ずれはすべて、局所的な摩耗帯を引き起こす側面荷重を引き起こします。ギアボックスのスラストベアリングには適切に潤滑する必要があり、スクリューシャンクの冷却により一貫した水流を維持する必要があります。実行します クリアランス測定プログラムをスケジュールどおりに 。
適切なシート押出機のスペアパーツの選択
交換用コンポーネントを購入する時期が来ると、 シート押出機のスペアパーツを調達したいという誘惑が現実になります。 非 OEM サプライヤーから低コストの冶金学的適合性と寸法トレーサビリティを検証していない限り、それには抵抗してください。
ネジは、単なる螺旋を備えたシャフトではありません。フライトの形状、圧縮比、混合セクションの設計、通気機能はすべて、特定のポリマー、出力速度、シート ゲージの範囲に合わせて調整されています。一般的な交換用ネジは物理的に適合する可能性がありますが、性能が低下します。溶融温度プロファイルが変化し、出力の安定性が低下し、シートの欠陥が発生します。
JWELL では、出荷するすべての押出機の設計記録を保管しています。お客様が交換用のスクリューまたはバレルを注文した場合、当社は元の仕様に合わせて、または現在の配合要件に基づいて更新された設計に合わせて製造します。また、PTA溶接硬化肉ねじや真空熱処理を施した工具鋼ねじなど、アップグレードされた表面処理も提供しています。
交換用バレルは、元の加熱ゾーンの間隔、熱電対ポートの位置、および供給ポートの形状と一致する必要があります。わずかな偏差が、熱伝達と材料の流れのパターンに影響を与えます。適切な シート押出機のスペアパーツに投資すると、ライン全体の生産性が保護されます。
よくある質問
シート押出スクリューの寿命はどれくらいですか?
GPPS や PMMA などの未充填ポリマーの場合、標準的なバイメタル バレル内のガス窒化ネジは 15 ～ 20,000 時間使用できます。ガラス繊維または炭酸カルシウムを高配合した充填製剤の場合、6 ～ 10,000 時間かかると予想されます。研磨性の高い WPC コンパウンドは、4 ～ 6,000 時間ごとに交換する必要がある場合があります。
ネジの摩耗の最初の兆候は何ですか?
一定のスクリュー速度での出力の低下、モーター負荷の上昇、溶融温度の変動の増加、およびシートの厚さの不均一。ダイラインが見えるまでに、摩耗は中程度から重度になります。
バレルを交換せずにスクリューの寿命を延ばすことはできますか?
時々。バレルライナーがまだ良好な状態にあり、クリアランスが許容範囲内であれば、硬化肉盛と再窒化でスクリューの表面を再表面化し、性能を回復することができます。しかし、バレルも摩耗している場合、新しいネジだけでも損傷した表面に対して急速に摩耗してしまいます。決定する前に両方のコンポーネントを測定してください。
二軸シート押出機は単軸スクリューラインよりも多かれ少なかれ摩耗しやすいですか?
場合によります。噛み合うツイン スクリュー システムでは、2 つのスクリュー間に摩耗面が追加されるため、メンテナンスの必要性が増大する可能性があります。ただし、二軸スクリュー機械は多くの場合、同じ生産量に対してより低いせん断速度で動作し、高充填配合物をより効率的に処理します。摩耗プロファイルは異なりますが、必ずしも悪化するわけではありません。
バイメタルバレルのアップグレードが必要かどうかはどうすればわかりますか?
標準バレルを 8,000 時間未満で再ライニングまたは交換する必要がある場合、またはより研磨性の高い処方に切り替える場合は、プレミアム合金 バイメタル バレル は賢明な投資です。耐用年数の延長とダウンタイムの削減により、大きな利益が得られます。
ネジ交換のスケジュールを立てる最善の方法は何ですか?
を使用して クリアランス測定データ 、ラジアル クリアランスがメンテナンスしきい値 (通常は元の値の 2 倍) に達する時期を予測します。計画的なシャットダウン中に交換をスケジュールします。予備のネジを現場に保管してください。
シート押出機のスクリューの摩耗は不思議ではありません。これは、材料特性、動作条件、メンテナンス規律によって推進される、測定可能で予測可能なプロセスです。メカニズムを理解し、進行状況を測定し、介入を計画します。
