内部ミキサーの種類とは？接線式ローターと噛み合い式ローターから選択

内部ミキサーを選択する際、決定は2つの基本的な設計に絞られます。内部ミキサーの主なタイプは、接線式ローター設計と噛み合い式ローター設計です。核となる違いは、2つの混合ローターが互いにどのように配置されているかであり、これにより混合される材料に適用される力の種類と強度が決まります。

接線式ミキサーと噛み合い式ミキサーの選択は、どちらが「優れている」かではなく、ミキサーの特定の機械的動作をコンパウンドの要件に合わせることです。接線式ミキサーは折り畳みとブレンドに優れており、噛み合い式ミキサーは粒子を分解するための高剪断力を生成するスペシャリストです。

基本的な設計の違い

ローターの形状と相互作用は、ミキサーの性能を決定する最も重要な要素です。この機械的な違いは、各タイプがポリマーコンパウンドをどのように処理するかを直接的に示します。

接線式ローター：ブレンドの主力

接線式設計では、2つのローターが互いに接する別々の円筒形チャンバー内で回転します。ローターは接触したり、互いに貫通したりしません。

主な混合作用は、各ローターとチャンバー壁の間のギャップ、または「ニップ」で発生します。材料は、これらの高圧ゾーンを通過する際に、継続的に剪断され、引き伸ばされ、折り畳まれます。

この作用は主に分散的です。手で生地をこねるようなもので、すべての材料を均一に広げるために、質量を常に折り畳み、引き伸ばしています。

噛み合い式ローター：分散のスペシャリスト

噛み合い式設計では、ローターはより近くに配置され、そのローブまたは翼は互いの空間を通過するように形作られています。衝突を避けるために同期されています。

これにより、2つのローター自体の間に閉じ込められた材料に強力な圧搾および剪断作用が生じます。これにより、非常に高い局所剪断応力が発生します。

この作用は主に分散的です。これは乳鉢と乳棒を使用するのと同様で、目標は強力な局所圧力の下で凝集物を粉砕し、破砕することです。

性能：分散混合 vs. 分配混合

コンパウンドに必要な混合の種類を理解することは、適切な装置を選択するための鍵となります。これら2つの概念は、混練全体の分野の中心です。

分配混合とは？

分配混合は、空間的な均一性を達成することに焦点を当てています。その目標は、マイナーな成分（油、硬化剤、一部の充填剤など）をポリマーマトリックス全体に均一に広げることです。

粒子の位置は変化させますが、そのサイズを大幅に縮小することはありません。接線式ミキサーは、その強力な折り畳みと再配向作用により、このタスクに非常に効果的です。

分散混合とは？

分散混合は、カーボンブラックやシリカなどの充填剤の凝集物を、より小さく個別の粒子に分解することに焦点を当てています。

これには、充填剤粒子を結合している力を克服するために、高レベルの応力を生成する必要があります。噛み合い式ミキサーの強烈で局所的な剪断は、これらの力を提供するために特別に設計されています。

トレードオフを理解する

どちらの設計も普遍的に優れているわけではありません。最適な選択は、材料、プロセス、最終製品の目標に完全に依存します。それぞれに明確な利点と限界があります。

接線式ミキサーの考慮事項

接線式ミキサーは、より高い充填率を可能にすることが多く、バッチあたりにより多くの材料を処理できるため、生産量を増やす可能性があります。

その混合作用はより穏やかである傾向があり、より良い温度制御を提供できます。これは、高剪断下で焦げ付く可能性のある熱に敏感なコンパウンドにとって大きな利点です。

しかし、要求の厳しい用途に必要な最高レベルの分散を達成するのに苦労する可能性があり、場合によっては補償のために長い混合サイクルが必要になります。

噛み合い式ミキサーの考慮事項

噛み合い式ミキサーは、比類のない分散混合性能を提供し、分散が困難な材料の場合、より短いサイクル時間で品質目標を達成することがよくあります。

この高い効率にはコストがかかります。通常、バッチ容量が少なく、激しい剪断によりかなりの熱が発生し、慎重に制御しないと材料劣化のリスクが高まります。

また、機械的に複雑であり、バッチ間で完全に洗浄するのがより困難であるため、多くの異なるコンパウンドを製造する生産者にとっては考慮事項となります。

コンパウンドに適したミキサーの選び方

選択は、主要な混練目標を直接反映している必要があります。

• 大量生産と、要求の少ないコンパウンドの分配混合が主な焦点である場合：接線式ミキサーが通常、より効率的で堅牢な選択肢です。
• 高性能用途向けにカーボンブラックのような硬い充填剤を分解することが主な焦点である場合：噛み合い式ミキサーは、優れた分散に必要な高剪断力を提供します。
• 熱に敏感な材料を使用している場合、またはバッチ間の最大限の柔軟性が必要な場合：接線式ミキサーのより穏やかな作用と簡単な洗浄が好ましい場合があります。

ローター設計の根本的な違いを理解することで、特定の混練目標を達成するために必要な正確なツールを選択できるようになります。

概要表：

特徴	接線式ミキサー	噛み合い式ミキサー
主な混合作用	分配（折り畳み、ブレンド）	分散（高剪断、粒子分解）
最適な用途	大量ブレンド、熱に敏感な材料	要求の厳しい分散（例：カーボンブラック）
主な利点	高い充填率、穏やかな発熱	優れた分散混合、短いサイクル
考慮事項	高分散には長いサイクルが必要な場合がある	バッチ容量が少ない、発熱量が多い

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