ニーディングVSミキシングディスク！二軸押出機でどう使い分ける？混錬性能・樹脂ダメージの違いを徹底解説

二軸押出機のスクリュー設計において、

【ニーディングディスク】と【ミキシングディスク】は

非常に重要な混錬要素です。

・なんとなくニーディングディスクを入れている

・混ざればどちらでも同じ

・違いがよく分からない

というケースも少なくありません。

ですが、この2つは

・分散性能

・樹脂へのせん断

・フィラー破壊

・発熱量

・滞留性

・フィッシュアイ発生

等に大きく違いを与えます。

特に、

・高充填配合

・ガラス繊維配合

・難燃配合

・熱に弱い樹脂

・フィッシュアイ対策

では、設定ミスが品質不良へ直結する事もあります。

今回は、二軸押出機で使用される

【ニーディングディスク】と【ミキシングディスク】の違いを

現場目線でわかりやすく解説します。

■ニーディングディスクとは？

●ニーディングディスクとは、強いせん断を利用して

　材料を【練り込む】混錬要素です。　主に、

・分散混合

・凝集解砕

・フィラー分散

・顔料分散

等に使用されます。

■ニーディングディスクの特徴

①強いせん断力が発生する

●ディスク同士が細かく配置されている為、材料に

　強いせん断が加わります。　その為、

・カーボンブラック

・タルク

・ガラス繊維

・難燃剤

・ナノフィラー

等の分散に非常に有効です。

②分散性能が高い

●凝集を壊す能力が高く

・白点

・異物

・フィッシュアイ

・分散ムラ

対策に効果があります。

特に高充填配合では重要な要素になります。

③発熱しやすい

●強いせん断を与える為

・樹脂温度上昇

・熱劣化

・焼け

・ゲル化

が発生しやすくなります。

熱に弱い樹脂では注意が必要です。

④繊維を破壊しやすい

●GF強化材では、ガラス繊維長を短くしやすい

　というデメリットはあります。　その為、

・強度低下

・物性低下

に繋がる場合があります。

■ミキシングディスクとは？

●ミキシングディスクとは、材料を【穏やかに混ぜる】

　事を目的とした混錬要素です。

　ニーディング程強いせん断を与えず

・分配配合

・温度均一化

・添加剤配合

等に使用されます。

■ミキシングディスクの特徴

①低せん断で混合できる

●樹脂へのダメージが少なく、

・熱劣化防止

・分子量低下防止

・焼け防止

に有効です。

②ガラス繊維を保持しやすい

●GF破断が少ない為、

・強度維持

・長繊維保持

に有効です。

特にエンプラ系では重要になります。

③分配配合に優れる

●材料全体を均一に混ぜる能力に優れています。

　例えば、

・添加剤均一化

・潤滑剤分散

・色ムラ防止

などで効果があります。

④強い凝集解砕は苦手

●一方で、強固な凝集体を壊す能力は低いという

　特徴があります。　その為、

・高充填

・ナノフィラー

・顔料凝集

・フィッシュアイ対策

では、混錬不足になる場合があります。

■ニーディングVSミキシングディスク　比較表

　　　項目　　　　　　　　ニーディング　　　ミキシング

・混錬タイプ　　　　　：　分散混合　　　：　分配混合

・せん断力　　　　　　：　　強い　　　　：　穏やか

・発熱　　　　　　　　：　　多い　　　　：　少ない

・分散性能　　　　　　：　　高い　　　　：　中程度

・樹脂ダメージ　　　　：　　大きい　　　：　小さい

・ＧＦ破断　　　　　　：　　多い　　　　：　少ない

・フィッシュアイ対策　：　　強い　　　　：　やや弱い

・熱劣化対策　　　　　：　　不利　　　　：　有効

■実際の現場でどう使い分ける？

●ニーディングディスクが向くケース

・高充填コンパウンド

⇒タルク高充填

⇒アルミナ高充填

⇒難燃剤高充填

・凝集解砕が必要

⇒フィッシュアイ対策

⇒顔料分散

⇒カーボンブラック分散

※分散不足が問題の時

　【混ざらない】が原因なら、まずニーディングディスクを疑います。

●ミキシングが向くケース

・熱劣化しやすい樹脂

⇒PLA

⇒PVC

⇒一部エンプラ

・GF強度を維持したい

⇒GF-PP

⇒GF-PA

⇒長繊維補強材料

※樹脂を傷めたくない場合

　過混錬防止に有効です。

■実は【組み合わせ】が最重要

●現場では、【ニーディングだけ】【ミキシングだけ】

　というケースは少なく、実際には両者を組み合わせて

　使用する事がほとんどです。　例えば、

・前半でニーディング分散

・後半でミキシング均一化

という、設計は非常に多く使われています。

※重要なのは、

・どこで

・どのくらい

・何を目的に

混ぜるかです。

ここを理解すると、二軸押出機のトラブル改善スピードが

大きく変わります。

■まとめ

●ニーディングディスクとミキシングディスクは

　見た目は似ていますが役割は大きく異なります。

・ニーディング

⇒強分散

⇒凝集解砕

⇒フィッシュアイ対策

⇒高充填向き

・ミキシング

⇒低ダメージ

⇒均一混合

⇒GF保護

⇒熱劣化対策向き

重要なのは、【とにかく混ぜる】ではなく

【目的に応じて適切な混錬を行う】事です。

過混錬は品質悪化に繋がる事も多く

混ぜればいいわけではありません。

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