1. はじめに

並列ツインスクリュー押出機は、LDPEマスターバッチの生産において不可欠な装置であり、原材料を効率的に混合、溶融、配合することで高品質の着色剤、添加剤、および機能性マスターバッチを生成する上で重要な役割を果たします。LDPE（低密度ポリエチレン）マスターバッチは、着色、老化防止、紫外線保護、およびその他の機能強化のためにプラスチック加工業界で広く使用されています。並列ツインスクリュー押出機は、互いに交差するスクリューが並列方向に回転する設計により、ポリマーマトリクス内の添加剤の優れた混合、分散、および均一な分散を実現し、LDPEマスターバッチの生産に最適です。

2. 製剤比率（さまざまな種類）

LDPEマスターバッチの配合は、色、機能性、性能のニーズなど、用途の要件に応じて異なります。主な成分には、基材樹脂（LDPE）、顔料/染料、添加剤（安定剤、分散剤、潤滑剤）、そして場合によっては加工補助剤が含まれます。一般的な配合タイプとその比率は以下に示されています。

カラーマスターバッチ: LDPE（基材）、顔料（例えば、酸化チタン、カーボンブラック、有機染料）、および分散剤/潤滑剤から構成されます。典型的な比率：LDPE（60〜80％）、顔料（10〜30％）、分散剤（5〜10％）、潤滑剤（1〜5％）。

機能性マスターバッチ（例えば、紫外線安定化）：LDPE（70〜90％）、UV安定剤（阻害アミン光安定剤、ベンツトリアゾールなど）、酸化防止剤、および加工助剤を含みます。比率：LDPE（75〜85％）、UV安定剤（5〜15％）、酸化防止剤（1〜3％）、分散剤（1〜5％）、潤滑剤（1〜2％）。

ブロック防止マスターバッチ：LDPE（80-90％）、ブロック防止剤（例えば、シリカ、タルク）、滑り止め剤（例えば、エルカミド）、および分散剤を含みます。比率：LDPE（85-90％）、ブロック防止剤（5-10％）、滑り止め剤（1-3％）、分散剤（1-5％）。

補強マスターバッチ: 強度や剛性を向上させるために、LDPE（60〜75％）、補強用フィラー（例えば、炭酸カルシウム、ガラス繊維）、および結合剤を組み合わせます。比率：LDPE（60〜75％）、フィラー（20〜40％）、結合剤（1〜5％）、分散剤（1〜5％）。

3. 生産プロセス（詳細）

並列ツインスクリュー押出機を使用したLDPEマスターバッチの生産には、均一な混合と品質の高い製品を確保するためにいくつかの連続的な段階が必要です。

ステップ1：原料の準備

すべての原材料（LDPE樹脂、顔料、添加剤）は、慎重に計量され、水分を除去するために乾燥させられます。これにより、押出時に蒸気の発生を防ぎ、より良い分散性を確保します。顔料と充填剤は、分散剤と潤滑剤とともに混合され、マスターミックスを形成することで、凝集を抑え、加工効率を向上させます。

ステップ 2:給餌

原材料はホッパーを通してエクストラーダに供給されます。並列ツインスクリュー式エクストラーダでは、供給は重力供給または体積制御によって行われ、一貫した材料流量を維持します。供給速度は、製品品質に影響を与える不足供給または過負荷を防ぐために重要です。

ステップ 3:押出 & メルティング

材料はエクストラーダの供給ゾーンに入り、ツインねじが原料を運搬し圧縮します。溶融セクション（例えば、Nanjing Kerke KTEシリーズのエクストラーダでは、温度制御付きのセグメント化されたバレルが採用されていることが多い）を通過すると、摩擦、バレルヒーターからの熱、およびねじフライトジオメトリによって生成されるせん断力により、ポリマーが溶融します。並列ねじ構造により、添加剤が溶融したLDPE内で完全に混合および分散されます。

ステップ 4: 混合 & 分散

混合セクション内では、ねじの相互接合と逆回転により高いせん断力が生じ、色素の凝集体が分解され、添加剤がポリマーマトリックス全体に均一に分散します。分散品質は、エクストラーダの設計により向上します。この設計には、充填剤や色素の微細な分散を確実にするための混合要素（例えば、こね板、ピン混合要素）が含まれることがあります。

ステップ 5：濾過 & ガス抜き

不純物と揮発性副産物を除去するため、押出物はスクリーンパック（フィルター）と脱気セクション（必要に応じて）を通過します。スクリーンパックは異物を除去し、脱気ベントは水分や揮発性添加物を除去し、清潔で均一な製品を確保します。

ステップ 6: ペレタイジング

溶融化合物はダイを通じて押出機から出て、連続した糸を形成します。この糸は水浴槽で冷却され、その後、ペレタイザーを使用して均一な丸玉にカットされます。丸玉は、残留水を除去するために再び乾燥され、包装前に処理されます。

ステップ 7:品質管理

最終品質チェックには、色の一貫性、溶融流動度指数（MFI）、粒子サイズ分布、および機械的特性が含まれます。サンプルは、分散、引張強度、および熱安定性をテストし、適用基準への適合を確認します。

4. 生産設備の紹介（ツインスクリュー押出機では、南京Kerke KTEシリーズの機械を使用）

Nanjing Kerke KTEシリーズの並列ツインスクリュー押出機は、LDPEマスターバッチ生産に最適化された堅牢で高性能な機械です。その設計と機能は、効率性、混合性、耐久性に最適化されています。

南京Kerke KTEシリーズエクストラーダの主要コンポーネント

バレル & ねじ構成: エクストラーダには、精密な温度制御ゾーン（通常5～10ゾーン）を備えたモジュール式のセグメント化バレルが搭載されています。このバレルは、均一な溶融および加工温度を維持するための搬送フライト、混合要素（例：こね板、前進/後進要素）、および計量セクションを備えています。LDPEマスターバッチの場合、スクリューのプロファイルは高いシェア混合と分散を実現するように最適化されており、添加剤の徹底的な混合を可能にします。

給餌システム: 重力ホッパーとオプションのサイドフィーダーを搭載し、材料の正確な投入が可能です。供給速度は、生産能力と材料流れの要件に合わせて調整できます。

加熱 & 冷却: バレルヒーターでは、PID制御の電気ヒートング要素を使用し、冷却システム（ウォータージャケットまたは空気冷却セクション）により、温度の安定性を維持します。温度ゾーンは独立して制御され、過熱を防ぎ、均一な溶融を確保します。

押出用金型: 統一された流路を備えたカスタム設計のダイプレートにより、均一な押出物の直径と厚さが確保され、これはペレタイジングの一貫性にとって重要です。ダイは、さまざまなペレットサイズ（例えば、直径3～5mm）に対応できます。

電気 & 制御システム: PLC ベースの制御システムと HMI (ヒューマン・マシン・インターフェース) を搭載し、ねじ回転速度、温度、トルク、および生産量などのパラメーターをリアルタイムで監視できます。これにより、オペレーターは設定を動的に調整し、生産を最適化できます。

追加機器: 材料乾燥機、ペレタイザー、冷却水システム、真空脱気装置（水分除去）などの補助システムと組み合わせられ、これらのシステムはエクストラーダと連携して、シームレスな生産プロセスを実現します。

5. パラメータ設定

南京ケルケ KTE シリーズのエクストルーダーのパラメータ設定は、製剤、生産能力、および希望する出力品質によって異なります。以下は、LDPE マスターバッチ生産のための一般的な推奨設定です。

一般パラメータ（KTEシリーズ、例えば KTE-65/132）

ねじ回転速度: 100-300 rpm (製剤に応じて調整) 高速混合用には高速、粘性の高い材料用には低速が適切。カラーマスターバッチでは 150-250 rpm が一般的ですが、機能性マスターバッチでは 100-200 rpm が最適です。

バレル温度プロファイル: ゾーン1～2（供給）：150～170°C（材料の結着を防ぐため）。ゾーン3～5（溶融）：170～190°C（LDPEは約115～135°Cで溶融するため、完全な溶融を確保するための温度が設定されています）。ゾーン6～10（混合/射出）：180～200°C（押出しのために溶融状態を維持する）。注：温度はねじの設計と原料の特性によって異なる場合があります。

トルク: 最大トルクの 20-40% (最適な負荷を示します。過剰なトルクは過負荷または流れの不良を示す可能性があります)。LDPE マスターバッチでは、安定した運転のための典型的なトルクは 25-35% です。

スループット: スクリュー直径によって異なります (例えば、KTE-65 の典型的な生産量はカラーマスターバッチで 50 ～ 200 kg/h です。KTE-90 などの大型モデルでは 150 ～ 350 kg/h に達します)。生産量は、スクリュースピードと給送速度で調整されます。

温度: 180-200°C (溶融したポリマーをダイの中を流し、均一な糸を形成する)。

ペレタイザ速度: エクストラーダの出力に合わせています。通常は1000〜3000rpmで、均一な3〜5mmのペレットを生成するように調整されています。

6. 装置価格（ナニジャング Kerke KTE シリーズのツインスクリュー押出機、米ドル）

Nanjing Kerke KTEシリーズの並列ツインスクリュー押出機の価格は、モデルサイズ、仕様、オプション機能によって異なります。以下は、一般的なLDPEマスターバッチ生産モデルの概算USD価格です。

KTE-65 (65mmネジ径):

Standard model (basic configuration): $80,000 – $120,000

With auxiliary systems (hopper, die, pelletizer, cooling): $120,000 – $180,000

KTE-75 (75mmネジ径):

Standard model: $120,000 – $180,000

With full automation and high-precision controls: $180,000 – $250,000

KTE-90 (90mmネジ径):

High-production model: $200,000 – $300,000

Customized for high-throughput (300+ kg/h): $300,000 – $450,000

注: 価格にはインストール、配送、および追加アクセサリー（色測定システム、高性能フィルターなど）は含まれていません。高い価格は、より大きなネジ径、高いトルク、および高度な自動化機能を反映しています。

7. 一般的な生産上の問題と解決策（詳細）

LDPEマスターバッチの生産中に、いくつかの課題が生じる可能性があります。以下に、一般的な問題、その原因、解決策、および予防策を示します。

問題1：色素分散不良

原因: 粒状顔料、不十分なせん断混合、低いスクリュー速度、または適切でない供給速度。

ソリューション:

1. ピグメントを分散剤（例：EBS、PEワックス）と混合し、凝集体を分散させます。

2.ねじの回転速度を上げて(トルクの制限範囲内で)、せん断力を強化します。

3. バレルの温度プロファイルを調整し、混合前に完全に溶融するようにします。

4. より細かいメッシュ（例えば、200〜300メッシュ）のスクリーンパックを使用して、大きな凝集体を除去します。

予防: すべての原材料を乾燥させ、色素と媒体を混合し、一貫した供給速度を維持します。

問題 2：色の分布が不均一

原因: 顔料の供給が一貫していない、スクリュー設計の混合要素が不十分である、または温度が変動している。

ソリューション:

1. 精密な顔料添加のために体積型フィーダを使用します。

2. スクリュ構成を変更して、より良い分散を実現するために混合要素（例：こねるブロック）を追加します。

3. 温度ゾーンを調整し、均一な溶融と混合を確保します。

予防: エクストラーダを定期的に清掃し、残留物の蓄積を防ぎ、原料の品質を一貫して維持してください。

問題 3:押出物の膨張または表面の不規則性

原因: 過剰な金型圧力、不適切な金型温度、または不良な材料流れ。

ソリューション:

1. スクリュースピードを低下させ、ダイ圧を下げる。

2. ダイの温度を調整し、エキストラダートの均一な冷却を確保します。

3. スクリーンの障害を確認し、ダイを定期的に清掃してください。

予防: 操作中の圧力を監視し、一貫した生産性を維持するために最適なねじ速度を維持します。

問題4：ペレットの汚染

原因: 原材料中の異物、スクリーンパックの故障、または金型の摩耗。

ソリューション:

1. 金属粒子を除去するために前処理フィルターシステム（例えば、磁気分離器）を使用する。

2. 画面パックを定期的に交換してください（連続運転の場合、2～4時間ごとに）。

3. 耐久性がなくなったダイプレートを検査し、交換します。

予防: 原材料の品質をチェックし、清潔な生産環境を維持し、設備を清潔に保つ。

8. メンテナンスと保守

定期的なメンテナンスにより、南京Kerke KTEシリーズの押出機が効率的に動作し、寿命が延びます。主要なメンテナンス手順には次のものがあります。

日常メンテナンス:

1. ホッパーと給餌システムを清掃し、残留物を除去します。

2. ねじの回転速度、トルク、および温度の測定値に異常がないか確認します。

3. ギヤボックスとベアリングの潤滑レベルを確認します。

毎週メンテナンス:

1. スクリーンパックとフィルタシステムを分解し、清掃します。

2. ネジとバレルを点検し、特に混合ゾーンの摩耗を確認します。

3. 製造元のガイドラインに従って、動く部品（例：ギアボックス、ベアリング）を潤滑します。

毎月のメンテナンス:

1. 使用感のあるスクリーンパックとフィルターを交換してください。

2. バレルヒーターの要素に損傷がないかを確認し、温度制御の正確さをテストします。

3. ダイプレートの状態を確認し、必要に応じて交換します。

年間メンテナンス:

1. ネジとバレルの全体的な検査を行い、摩耗パターンを確認します。

2. シール、ベアリング、ガスケットを交換し、漏れを防ぎます。

3. すべての制御システム（PLC、HMI）を調整し、精度を確保します。

潤滑: ギヤボックスには高品質のギヤオイル（例：ISO VG 100）を、ベアリングにはリチウムベースのグリスを使用し、メーカーの仕様に従ってください。

9. FAQ

Q1: 南京Kerke KTEシリーズエクストラーダの最小LDPEマスターバッチ生産能力はどのくらいですか?

A1: 最小のKTEモデル（KTE-50）は20～50kg/hの低い生産量を実現でき、より大きなモデル（KTE-90）は300kg/h以上を達成できます。

Q2: エクストラーダは色と機能性マスターバッチの両方を処理できますか？

A2: はい、並列のツインスクリュー設計により、さまざまな処方が可能です。マスターバッチの種類に応じて、スクリュー構成とプロセスパラメータを調整してください。

Q3: スクリーンパックはどのくらいの頻度で交換する必要がありますか？

A3: スクリーンパックの交換頻度は、原材料の品質と生産負荷によって異なりますが、通常は連続運転の場合、2～8時間ごとに交換します。

Q4: 南京ケルケ KTE シリーズのエクストルーダーの予渫寿命はどのくらいですか?

A4: 適切なメンテナンスを実施すれば、エクストラーダは10〜15年、ネジとバレルは通常の運転条件下で5〜8年持つことができます。

10. 概要

並列ツインスクリュー押出機、特に南京 Kerke KTE シリーズは、LDPE マスターバッチ生産の基盤であり、優れた混合、分散、および効率性を提供します。原材料を慎重に調合し、プロセスパラメータを最適化し、厳格なメンテナンスを実施することで、メーカーは多様な用途向けの高品質のマスターバッチを生産できます。主な利点には、均一な添加剤配分、一貫した着色、および製品の性能の向上があります。プラスチック加工業界が進化するにつれ、高度なマスターバッチへの需要は、押出機の設計におけるさらなる革新を促進し、自動化、エネルギー効率、および環境にやさしい処方を重視しています。適切な機器の選択と運用の専門知識を持つことで、並列ツインスクリュー押出機を使用したLDPE マスターバッチ生産は、プラスチックの着色と機能強化において信頼性の高い、コスト効率の良いソリューションであり続けます。