ベルトの搬出：何種類の金型がカスタマイズに対応していますか？

ハウルオフベルトと押出システムにおけるその役割の理解

脱走ベルトは何のために使われますか?

引き取りベルトはプラスチック押出システムにおいて非常に重要な役割を果たしており、ダイヘッドから剛直した直後のパイプやプロファイルに必要なグリップ力を提供します。通常、ゴムまたはさまざまなポリマー化合物で構成されており、これらのベルトは真空サイズタンクと連携して冷却中の安定性を保ち、製品が硬化する際に形状を維持できるようにします。実際に重要なのは、これらのベルトが押出物の表面全体に均一な圧力をかけることです。これにより、望ましくない反りを防ぎ、毎分約0.5メートルから約10メートルの範囲で生産速度を維持できます。もちろん、オペレーターは材料の厚さやプロファイル設計の複雑さに応じて、これらの速度を調整する必要があります。

引き取りベルトと生産効率の関係

ベルトの搬送速度を適切に調整することは、押出効率において大きな違いを生みます。その理由は主に3つあります。まず、プロセスの次の工程と速度が一致する点、次に、材料全体の張力が不均一になることで発生する厄介な表面欠陥を防ぐことができる点、そして3つ目に、製品が設計寸法に近い状態で仕上がることにより廃材が削減される点です。昨年ポーネマン研究所が発表した研究によると、ベルトシステムを精密に調整している企業では、機械から出る不良品が約4分の1減少しており、これらの不良品が非常にコスト高になることを考えると、これは非常に印象的な成果です。HDPEパイプを高速で製造しているメーカーにとっては、こうした同期式搬送システムを導入することが確実にメリットをもたらします。ここでは、速度のわずかな変化でさえも大きな影響を与えます。例えば、0.5％程度の速度変動でも、規格に合わない楕円形状のパイプが生じ、それらは廃棄または再加工せざるを得なくなります。

金型設計がどのようにハウルオフベルトのカスタマイズを可能にするか

金型設計がハウルオフベルトの性能に与える影響

サーボ制御によるアライメント機能を備えた高精度切削加工金型は、連続運転時でも±0.2mmのトレーサビリティ精度を実現し、特に高速ケーブル押出工程においてハウルオフベルトの一貫性を直接的に向上させます。また、金型キャビティ内への戦略的なベント配置により、ゴムの加硫工程中の空気巻き込みを防止し、重負荷運転時のベルトの層間剥離を回避する上で重要な役割を果たします。

ハウルオフベルトのカスタマイズに対応可能な金型の種類

カスタムハウルオフベルト構成をサポートする主な金型は以下の3種類です：

• 多腔式スタッキング金型 異なる厚さの並列ベルトストランドを生成する
• 交換式インサートシステム 既存金型を新しい形状に迅速に適応可能とし、部品点数を20～30%削減
• コンフォーマル冷却金型 、多くの場合3Dプリントされたものは、加硫時間を18%短縮しつつ、耐摩耗性を向上させます

標準型とカスタム型のハウルオフ構成：金型数を用途に合わせる

標準的な2～4金型のセットアップは、一般押出要件の約76%に対応しています（プラスチック技術研究所 2022）。しかし、自動車業界のTier-1サプライヤーでは現在、ハウルオフシステムあたり平均9～12個の金型を使用しており、2020年以降41%の増加です。これは、8種類以上の特殊なベルトプロファイルを同時に生産する必要がある電気自動車用ケーブルの需要によるものです。

マルチ金型ハウルオフシステムにおける技術的制約および材料要件

ハウルオフベルト用複数金型セットアップ間の材料適合性

引き抜き用ベルトは依然としてポリウレタンとゴムの混合素材に多く依存しています。これらの素材は伸びが良く（少なくとも75％の反発性を持つ）、マイナス40度から華氏240度までの温度変化にも耐えることができます。しかし、複数の金型を使用する場合、製造業者は異なる表面仕上げに対応できるよう素材の配合を調整しつつ、良好なグリップ性能を維持する必要があります。たとえば、鏡面仕上げのアルミニウム製金型では、通常、標準的な70Aではなく、約450psiの張力がかかった際に滑りを防ぐために硬度85A程度のベルトが必要です。最近のテストでは、3層構造の複合ベルトは単一素材のものと比べて著しく長寿命であり、4か所以上の金型ステーションを通過するシステムで使用した場合、摩耗を約32％低減できることが示されています。これは実際の運用においても理にかなっており、複雑な工程では頻繁なベルト交換を許容できないためです。

多金型対応アプリケーションにおける耐摩耗性と張力制御

自動金型交換システムは、3つの主要な課題を悪化させます：

• 表面劣化 1日6個以上の金型を取り扱うベルトは、単一金型構成のものと比べて接触部の摩耗が2.5倍速くなります
• 張力の変動 3つ以上の金型を備えたシステムでは±8%の張力変動が生じ、サーボ制御式巻取り機構が必要になります
• 熱サイクル 繰り返しの金型交換により120°Fを超える熱変動が発生し、加水分解耐性ポリマーが求められます

2023年の『ポリマー工学レポート』によると、セラミックコーティングを施した繊維強化ベルトは8金型回転システムで14,000サイクル以上動作可能であり、標準ニトリルベルトの2.8倍の寿命を達成しています。異種材料ツール群での一貫した離型を確保するためには、製造業者がベルトの空隙率（約0.8%）を金型表面エネルギー（28～34 dynes/cm）に適合させる必要があります。

金型サポート付き搬出ベルトのカスタマイズ需要を押し上げる業界動向

自動化の進展により多金型搬出システムの必要性が高まっています

最新の自動押出ラインでは、製品の切り替えが頻繁に行われるため、それに追随できる牽引ベルトが必要とされています。そのため、最近多くの工場がマルチモールドシステムへ移行しています。現在、ほとんどの製造現場では通常3〜5種類の異なる金型を運用しており、生産停止や工具交換を行わずに、工業用チューブから自動車用シールまで簡単に切り替えて製造できるようになっています。2024年の『製造業オートメーションレポート』によると、約42％の工場が自動化プロセス中に生産量を維持するために、複数の金型に対応したベルト構成の導入を始めています。また、デジタルツイン技術もここでの大きな変革要因となっています。エンジニアは実際に工場で試行錯誤する代わりに、あらかじめ仮想環境でさまざまな金型配置に対するベルトの性能をテストでき、時間とコストを節約できます。

データトレンド：2020年～2023年にかけてカスタム牽引ベルトの注文が68％増加

最近、カスタムハウルオフベルトの注文が大きく伸びており、実際には2020年以降約68%増加しています。その主な理由は、生分解性包装材から電気自動車（EV）用バッテリー部品に至るまで、さまざまな専門的用途が広がっているためです。特に興味深いのは、このトレンドが現在見られる非常に厳しい製造仕様と関連している点です。航空宇宙企業や医療機器メーカーは、公差を0.2mm以下にする必要があり、従来の単一金型では対応できません。現在カスタム品を発注する多くのお客様は、少なくとも3種類以上の異なる金型セットで使用可能なシリコンまたはポリウレタン製ベルトを求めており、これにより業界全体がより柔軟な製造手法へと移行していることがわかります。また、サステナビリティも重要です。顧客の約4分の1は、より優れたアライメント技術によって材料の無駄を削減できる金型を明確に要求しています。昨年の『マテリアル効率指数』報告書によると、このアプローチにより廃棄率を最大18%削減できる可能性があるとの研究結果もあります。

よくある質問

運搬ベルトに一般的に使用される材料は何ですか？

運搬ベルトは、柔軟性、耐久性、および極端な温度に耐える能力があるため、通常ポリウレタンとゴムの混合物を使用します。

押出システムにおける生産効率向上に運搬ベルトはどのように貢献していますか？

適切に調整された運搬ベルトは工程速度に一致し、張力の不均一によって生じる表面欠陥を低減し、廃棄物を最小限に抑えることで、全体的な生産効率を高めます。

金型のカスタマイズは運搬ベルトの性能においてどのような役割を果たしますか？

金型のカスタマイズにより、追跡精度や層状ベント配置のための精密加工が可能となり、運搬ベルトの一貫性が向上し、剥離を防ぎます。

なぜカスタム運搬ベルトの需要が高まっているのですか？

カスタム運搬ベルトの需要は、特殊用途への対応、厳しい製造仕様、および持続可能な製造プロセスへのニーズによって推進されています。