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材料の溶融均一化とは？課題と対策・製品を解説
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押出成形における材料の溶融均一化とは？
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● [F-MAG-IH]はプリ・ポスト・プロセッサ [Simcenter Femap]と[誘導加熱解析プログラム]を組合せた製品です。
● 極薄な非加熱材でも、[Femap]が長年に渡り蓄積してきた多くのメッシングのノー・ハウを活用することができます。
● 高周波電流で生じた渦電流によるジュール損発熱(誘導発熱)分布を求めます。
● 発熱密度を基に熱伝導解析を行ない、時間とともに変化する温度分布を求めます。
● 誘導加熱では、被加熱物の温度が数百℃から1000℃以上になり、被加熱物の物性に温度依存性が出てきます。
● 物性に温度依存性がある場合、温度分布計算後に物性変更の必要性を自動的に確認します。
● 必要であれば、物性を変更して再度誘導発熱解析を行い、それに基づく新しい温度分布を求めます。
● 誘導発熱解析を再度行なうかどうかの判定は、最後の時刻ステップまで自動的に行います。
● この連成解析の自動化により、操作手順が少なく、精度よく解析できる環境を実現しました。
誘導加熱連成解析ソフトウェア F-MAG-IH
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押出成形における材料の溶融均一化
押出成形における材料の溶融均一化とは？
押出成形において、原料樹脂を均一な温度と粘度で溶融させるプロセスを指します。これにより、製品の品質安定化、不良率低減、生産効率向上を実現します。
課題
温度ムラによる品質低下
シリンダー内の温度分布が不均一だと、樹脂の溶融度にばらつきが生じ、製品の強度不足や外観不良を引き起こします。
異物混入による欠陥発生
未溶融の樹脂塊や異物が混入すると、製品表面にブツや線状の欠陥が発生し、製品価値を著しく低下させます。
生産効率の低下
溶融が不十分だと、押出速度を上げられず、生産サイクルタイムが長くなり、生産性が低下します。
材料特性の劣化
過剰な加熱や滞留時間が長すぎると、樹脂が熱分解を起こし、材料本来の物性が損なわれる可能性があります。
対策
精密な温度制御
シリンダー各部の温度を精密に管理し、均一な加熱を実現することで、溶融ムラを解消します。
スクリュー設計の最適化
樹脂の混合・分散性を高める特殊な形状のスクリューを採用し、溶融均一化を促進します。
適切な滞留時間の管理
樹脂の種類や成形条件に合わせて、シリンダー内での滞留時間を最適化し、熱劣化を防ぎます。
フィルターの活用
溶融樹脂をろ過することで、異物や未溶融物を除去し、製品の品質を向上させます。
対策に役立つ製品例
温度管理システム
複数のセンサーと制御ユニットにより、シリンダー内の温度をリアルタイムで監視・調整し、均一な溶融状態を維持します。
高機能スクリュー
混合エレメントや分散エレメントを備えた特殊なスクリューが、樹脂を効率的にせん断・混合し、均一な溶融を促します。
精密フィルターユニット
微細なメッシュ構造を持つフィルターが、溶融樹脂中の異物や未溶融樹脂を効果的に捕捉し、製品の欠陥を低減します。
粘度計連動制御装置
溶融樹脂の粘度をリアルタイムで測定し、その情報に基づいてスクリュー回転数や温度を自動調整することで、常に最適な溶融状態を保ちます。
