ダイスウェル

ダイスウェル(Die Swell)とは、押出機のダイ(口金)から溶融樹脂が出た直後に、樹脂の径や厚みがダイの出口よりも大きく膨らむ現象のことです。

押出成形では非常に重要な現象で、「バラス効果(Barus Effect)」とも呼ばれます。


■ ダイスウェルとは

ダイの中では、溶融樹脂は狭い流路を通るため、大きなせん断力を受けて変形しています。

ダイから出た瞬間、その拘束がなくなると、

  樹脂が元の状態に戻ろうとして膨らむ

これがダイスウェルです。


■ イメージ

ダイの中

 
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ダイから出ると

 
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  出口より太くなります。


■ なぜ膨らむのか

溶融樹脂は粘性だけでなく弾性も持っています(これを粘弾性といいます)。

ダイの中では、

  • 引き伸ばされる
  • 圧縮される
  • せん断変形する

ことで、樹脂の分子鎖にひずみ(弾性エネルギー)が蓄えられます。

ダイを出ると、そのひずみが解放されるため、樹脂が回復して膨らみます。


■ ダイスウェルに影響する要因

● 樹脂の種類

弾性の大きい樹脂ほどダイスウェルは大きくなります。

  • LDPE(大きい)
  • HDPE
  • PP
  • PVC(比較的小さい)

● 押出速度

押出速度が速いほど、

せん断が大きくなり、

  ダイスウェルも大きくなる傾向があります。


● ダイの形状

短いダイでは、

樹脂が十分に落ち着く前に出るため、

ダイスウェルが大きくなります。


● 樹脂温度

温度が高いほど流れやすくなり、

一般的にはダイスウェルは小さくなる傾向があります。


■ ダイスウェルによる影響

● 寸法が変わる

例えば、

直径10 mmのダイでも、

押し出された製品は11~13 mmになることがあります。

そのため、

  ダイは完成寸法より小さく設計します。


● 厚みムラ

フィルムやシートでは、

厚みのばらつきにつながることがあります。


● 表面不良

スウェルが不均一だと、

形状が乱れたり表面に影響が出たりします。


■ 対策

  • ダイ形状を最適化する
  • 押出速度を調整する
  • 樹脂温度を適切に設定する
  • スクリュー回転数を見直す

製品の形状や材質に応じて条件を調整します。


■ 現場的な理解

シンプルに言うと、

  「押さえつけられていた樹脂が、ダイから出た瞬間に元へ戻ろうとして膨らむ現象」

です。


■ ダイスウェルが重要な製品

ダイスウェルは、次のような押出製品で特に重要です。

  • パイプ
  • チューブ
  • 異形押出品
  • フィルム
  • シート
  • モノフィラメント

これらは寸法精度が求められるため、ダイスウェルを考慮してダイを設計します。


■ 覚え方

Die(ダイ)+ Swell(膨らむ)

つまり、

  「ダイから出た樹脂が膨らむ現象」

と覚えると分かりやすいでしょう。


現場でのワンポイント

押出成形では、「ダイの形状=製品の形状」ではありません。

実際にはダイスウェルや、その後の冷却による収縮も考慮してダイを設計します。この補正技術は「ダイ設計」の重要なノウハウの一つです。

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