二軸押出機特殊スクリューエレメントの流動パターンと混練メカニズム

概要

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近年同方向回転二軸スクリュー押出機に対して，切り欠きスクリューなど特殊エレメントが提案されている．これらは高押出量と良混練性能のバランスをねらったものと考えられ，ある種の混練プロセスでは積極的に利用されている．しかしながらこれら特殊スクリューエレメントの実験的解釈については幾つか報告があるものの，数値シミュレーションによる理論的解釈はほとんど行われていないのが現状である．このため筆者らは従来開発を進めている三次元非等温流動解析を切り欠きスクリューエレメントに適用し，その流動パターンや温度分布を定量化した．もちろんこれは実験検証による裏付けを伴うものである．また得られた流動パターンより運転条件と混練性能についても考察した．その結果，切り欠きスクリューは，分散混合性能にはやや劣るものの，高回転域での分配混合性に優れ，かつせん断発熱を抑制する効果を確認した．ただし，混練性能は切り欠き数，幅，ピッチなどに大きく影響されるため，その最適化には数値シミュレーションが不可欠である．
日本学術会議「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」の論文