押出成形機:3D、水平、垂直の選択
押出成形機は、プレートフォーマーが答えられない疑問への答えです。すなわち、製品が平らなパティでない場合、どうすればよいのか、ということです。断面を持つ形状、断面を保つ必要がある形状、串にぶら下がったりリング状にカールしたりする形状、成形後に長さにカットされる長く連続した形状など、すべて金型板が生み出せる範囲外に位置しています。それがギャップ押出充填です。
押出成形は多くの購入者が高額なミスを犯す場所でもあります。なぜなら、見積もりでは3つの主要な構成が似ているのに、ライン上では全く異なる挙動をしてしまうからです。このガイドでは、押出成形の仕組み、3D、水平、垂直押出が実際にどのように異なるか、データシートの仕様が実際に何を示しているか、そして販売予定の製品に方向性を合わせる方法を扱っています。
押出成形が異なる点
プレートフォーマーはバッチで作業します。型板を詰めてプレスし、パーツを叩き出し、それを繰り返します。製品の形状は板に固定され、機械は機構が維持できるストロークレートでその板の形状を作り出します。商品を変えるということは、プレートを変えることを意味します。
押出食品成形は連続的に行われます。材料は金型や成形ヘッドを通過して内部に押し込まれます。押出成形器形状はキャビティではなくダイの開口部によって作られます。その一つの違いには、何かを具体的にする前に理解すべき三つの結果があります。まず、形状は輪郭、棒、渦巻き、星の断面などを持ち得ます。なぜなら、ダイはどんな輪郭にもカットできるからです。次に、出力はストロークごとではなく連続的であるため、機械は次の段階に直接送り込まれる流れとして動作します。第三に、素材はポンプ可能でなければならず、そのためすべてのエクストルーダーは単独の機械ではなく充填剤と組み合わされています。
もしまだ原理を形成するか迷っているなら、食品加工における成形機械のガイドプレート、ドラム、押出成形工が仕事をどのように分担するかを定めています。本記事では、決定がどのタイプの押出に移ったかを前提としています。
三つの押出方向
押出機は、材料が成形ヘッドを離れる方向にちなんで名付けられています。その方向性によって、どのような形状が可能か、製品がどのように支えられるか、そして機械がラインにどのようにフィットするかが決まります。
3D押出
A3D押出成形フォーマー成形ヘッドに一列の型を載せるため、製品はスラブから切り出されるのではなく、三次元で成形されます。これは、形状が売りとなる製品、つまりリング、曲線状のパーツ、ドラムスティックスタイルのプロファイル、そして平らな面ではなく明確な上下の形状に使われる構成です。
ハイウェルシリーズのモデルは、1列に6または7の金型で構成された13の成形ヘッドを搭載し、1分間に150回のストロークで動作し、ベルト速度は4〜20m/min、搭載出力は2.99kWで、600mmおよび1000mmのバージョンの両方で提供されます。形状は金型内で運ばれ、金型の開口部によって運ばれるため、原材料の粒状性はスクリュースルーダイ方式よりも成形時に優れており、これが粒子の明確な形状を持つ製品を三次元的に成形可能にしている理由です。
水平押出
A水平押出成形機成形中のヘッドを通して材料を横方向に押し出し、その下を通るベルトに当てます。長短の断面を持つ作品を製造します:丸型、四角型、星形、ハート型、その他の特殊な形状。この3つの中で最も形状が柔軟で、最もストロークレートが高いものです。
H-EXTモデルは6チャンネルから16チャンネルで毎分200ストロークを走らせ、サーボ駆動システム、ベルト速度4〜20 m/min、出力高さ1050mm、34kWの設置電力を備えています。この出力数値は誤字ではなく、非効率でもありません。サーボ駆動のマルチチャネルヘッドが1分間に200回のストロークを、工具なしで金型交換を行うのは、ダウンストローク型とは根本的に異なる機械であり、設置出力は動かす材料量ではなく、独立駆動軸の数を反映しています。
垂直押出
A垂直押出成形機上方または下方に押し出して自由空間に向かうため、表面に触れずに成形されます。そのため、小さな三次元パーツ、例えば球体、オリーブの形、串刺しのアイテム、ナゲット、ベルトに押し付けると変形する短いパーツなど、自然な選択肢となっています。
V-EXTモデルは毎分200ストローク、ベルト速度は3〜15m/分、消費電力は3.5kW、出力は1050±50mmです。成形ベルトと組み合わせると、形状の範囲が大幅に広がり、ベルトは頭部を離れた後に部品の片面を平らにしたりプロファイリングしたりできます。この組み合わせこそが、垂直エクストルーダーを単一形状の機械から短時間の工具へと変える要因です。
エクストルーダーズ・サイド・バイ・サイド
表は典型的な範囲内で現れる3つの構成を示しています。横に読むのではなく、欄を下に読むべきです。重要な違いは見出しの数字ではありません。
| 構成 | モデル | ベルト速度 | ストローク数/分 | パワー | ベルト幅 |
|---|---|---|---|---|---|
| 3D | 3D-EXT600 / EXT1000 | 4–20 m/分 | 150 | 2.99 kW | 600 / 1000 mm |
| 水平 | H-EXT600 / EXT1000 | 4–20 m/分 | 200 | 34 kW | 600 / 1000 mm |
| 垂直方向 | V-EXT600 / EXT1000 | 3–15 m/min | 200 | 3.5 kW | 600 / 1000 mm |
数字を読む:力がどこへ行くのか
この表について最もよくある疑問は、なぜ水平押出が他の2つの表の約10倍の出力を消費するのかということです。答えは、材料を押すのがどれだけ難しいかとは関係ありません。最大16チャンネルの水平機械には最大16の独立駆動型成形ポジションがあり、それぞれのサーボは毎分200ストロークで動作します。搭載動力の多くは製品を動かすためではなく、高速で位置を維持するためのものです。単一のヘッドとシェイピングベルトを備えた垂直エクストルーダーは、フィギュアの一部に対して同じ量の成形作業を行います。
パワーよりも注目される仕様の細部が2つあります。1つ目は金型またはチャネル数です。3D機械では1列あたり6または7個、水平型では6〜16チャネルの13個のモールドが、1ストロークあたりヘッドから出るピース数を決め、結果として出力パターンの形状を決定します。次に出力高さです。この範囲の垂直・水平機械はどちらも約1050mmの高さで供給されており、これは多くの下流コンベヤーやコーティングユニットが期待する高さです。異なる高さで出力する機械は、送り替えやエレベーターをラインに追加します。
また、見落としやすいデータポイントもあります。これらの機械の製品パラメータはチップに保存されているため、レシピをダイヤルインするのではなく呼び出すことができます。型を変え、レシピを読み込むと機械が自ら設定を調整します。週に2〜3種類の形状を作るラインでは、最も一般的なスクラップの発生源、つまりオペレーターが毎回少しずつ異なるセットアップをするのが免れます。
方向性と製品のマッチング
実際には、選択は機械ではなく製品によって左右されます。三つの質問で決まります。
製品は三次元すべてで形状があり、上下がそれぞれ異なる見た目でなければならないのでしょうか?それなら、ダイアパーチャではなく成形ヘッドが必要で、これは3D押出を示唆しています。製品には明確な断面(丸、四角、星)と高い分解率、そして同じ形状の長い連写が必要ですか?水平押出は最も速いストロークレートと最も広いプロファイル範囲を提供します。その製品は、表面に当てて成形されると平らになったり歪んだりする小さな三次元の作品なのでしょうか?垂直押出は成形中に部品を支えずに残し、成形後には成形ベルトで精細化できます。
第四の問いはこれらよりも決定的なことが多いです。それは、製品がその後何を生き残る必要があるのかということです。ドラムの布を直接積み込むものは、転がせるほど頑丈でなければならず、そのためより密度が高く圧縮された形状が求められます。ベルトにコーティングされたものや、コーティングされていないものは、より柔らかく細かく定義されていることがあります。押し出は作品の構造を決定します。その後、コーティング段階でその構造が良いアイデアだったかどうかが判断されます。
押出機に必要な上流と下流の対応
どのエクストルーダーも単独の機械ではありません。上流では、材料を傷つけずに供給できる充填剤が必要です。粒状感を抑える3D作業にはツインスクリュー式真空充填剤、水平・垂直作業にはスクリュー式真空充填剤が必要です。このペアリングは商業的な追加要素ではありません。ポンプで材料をせん断する押出機は、同じ機械から異なる製品を優しく送り出して作り、その違いが噛み合いに現れます。
下流では、機械は出力パターンに合ったテイクアウェイが必要です。エクストルーダーは連続的に供給されるため、製品を受け取るベルトは成形過程の一部であり、移動手段としては存在しません。ベルトの速度が成形速度に追いつかない場合、部品同士が近すぎたり引き伸ばされたりし、3D機械では型に設定された間隔が失われてしまいます。ハイウェルのラインでは、段間隔が設定されるとベルト速度が自動的に成形速度に合わせて調整されます。これが、連続フォーマーを可変スループットのラインで使用可能にするディテールです。
なぜHiwell Machineryを選ぶのか
ハイウェル、a食品加工機器メーカー成形、コーティング、切断を横断し、3つの押出構造すべてに加え、プレートフォーマーやドラムフォーマーも作るため、推奨はカタログにあるタイプではなく製品に基づいています。機械はステンレス鋼で作られ、FDA準調の非金属素材を使用し、タッチスクリーンから自動故障警報を発動し、製品のパラメータをチップに保存して迅速な切り替えが可能です。この装置はTüV CE認証を取得しており、HACCPの要件に従って製造されており、成形、コーティング、切削技術に関する70件以上の特許によって支えられています。
結論
押出は金型板が作れない形状に対して存在します。3次元すべてで明確な形状が必要な場合は3D押出を選択し、断面や部品の比率が最も重要な場合は水平押出、そして表面に対して歪むほど小さい場合は垂直押出を選びます。次に、買い手が無視する2つの数字―型数やチャネル数、出力高さ―を確認し、材料を傷つけずに機械に供給する充填剤を指定します。
機械は簡単な部分です。その周囲のライン、つまり充填材からテイクアウトベルト、そしてその後のコーティング段階までが、設計した形状が顧客に無傷で届くかどうかを決めます。
プレートフォーマーでは作れない形が必要ですか?
製品の図面、ターゲット工賃、材料仕様をHiwell Machineryに送り、押出方向、充填材の組み合わせ、下流取り扱いに関する推奨を受け取ります。
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