ツインスクリューエクストラーダを使用したリサイクルプラスチック顆粒化コンパウンド工場の開設方法
実行可能性を優先する: プロジェクトが通過しなければならない四つのゲート
ツインスクリュー・エクストルーダーを使用したリサイクルプラスチック顆粒化コンパウンド工場の開設は、主に機械購入の決定ではありません。 これは、原料に関する実行可能性の判断、どの種類のペレットを販売するかという位置づけの判断、電力、水、許可に関する施設の判断、そして最後に設備の判断です。 ほとんどの失敗したプロジェクトは、エクストラーダが間違っていたから失敗したわけではありません。 供給原料が枯渇したため、対象品質が購入者の承認基準を満たせなかったため、または施設が法的にまたは物理的にプロセスをサポートできなかったために失敗します。 このガイドでは、経験豊富なプロジェクトエンジニアが取り組む順序で、全体のビルドシーケンスを説明します。
Wanplasの工場であるKerkeは、並列回転式ツインスクリュー複合成形エクストラーダの設計、製造、試運転に12年以上を費やしてきました。 19,997平方メートルの工場で、70カ国以上で2,000台以上の機械を稼働させ、100人以上の専門家を擁するKerkeは、まさにこの構築手順を通じて、マスターバッチ製造業者、エンジニアリングコンパウンダー、リサイクルペレット工場を支援してきました。 中国でトップ5のツインスクリュー押出機サプライヤーとして認められているこの工場は、単一の原則に基づいて運営されています。「私たちは押出機のコンパウンド化を知っています」。これまでのプロジェクト経験が、以下の計画フレームワークの背骨となっています。
レイアウト図を作成する前に、プロジェクトを四つのゲートを通過させる必要があります。各ゲートは、ハードパス条件を持つ質問です。ゲートが失敗した場合、正しい対処法は計画を変更することであり、大きな機械を購入して問題が下流で解消されることを期待するのではありません。
| ゲート | コアの問題 | パス条件 | プロジェクトを中止すべき赤いフラグ |
|---|---|---|---|
| 1. 原料の安全性 | 私は、少なくとも12ヶ月間、1つまたは2つの主要な廃棄物流の一貫したトン数を確保できますか？ | 二つ以上の独立したサプライヤーが、文書化された品質説明をもとに、毎月の需要の40％以上をカバーすることができます | 供給は単一の収集者に依存しているか、または配送ごとに資材の説明が変更されている |
| 2. 製品の定義 | 私は、どのペレットグレードを販売しているのか、またどの受け入れ基準に基づいているのかを正確に知っているか。 | 溶融流動速度の範囲、灰分、水分、機械的最小値、色の許容範囲、および臭気レベルを網羅する書面による目標仕様 | Plan is “make recycled pellets and find buyers later” |
| 3. サイトとユーティリティ | サイトは、プロセス、負荷、および排出物を法的にそして物理的に処理することができますか？ | 三相容量、水循環、廃水ルート、排気処理路線、および火災遮断室の計画を確認 | トランスフォーマーの容量が設置需要を下回っているか、または洗浄排水の排出ルートが許可されていない |
| 4. プロセスと機械の適合 | 選択されたプロセスルートは、原料を実際に製品仕様に変換しているか? | 実際の原料で試運転を行うと、定格出力で目標仕様を満たすペレットが生成されます | 実際の材料でのサンプル試験を実施せず、カタログから構成を選択 |
ゲート4は特に重要です。これは、資本が投入される前に機械パートナーがお手伝いできるゲートです。リサイクル原料は本質的に異質です。バレットごとのバルク密度は異なり、残留水分は天候によって異なり、汚染物質は収集地域によって異なり、添加物の履歴は不明です。バージン化合物の生産に最適な構成でも、リサイクルされた樹脂では養分不足、過剰供給、劣化などの問題が生じる可能性があります。ゲート4を確実に閉じる唯一の信頼できる方法は、実際の材料を送り、それを実際の機械で使用することです。そのため、サンプル試運転はKerkeの事前注文ワークフローの標準的な部分であり、オプションではありません。
二つ目のポイントは、順序についてです。製品のグレードを決める前に、生産能力を決め、生産能力を決める前に、建物を決めましょう。初めてのオペレーターの多くは、その逆を行います。まず建物を借りて、その後、屋根の高さがストランドペレーティングプラットフォームを受け入れないことや、利用可能な変圧器が315 kWのメインドライブとアクセサリを運ぶことができないことが発覚します。契約を締結した後に建物の決定を修正することは、注文を出す前に機械の決定を修正するよりもはるかに高価です。
製品の定義：どのリサイクルグレードを対象にするか
リサイクルグラнула化ビジネスにおける最も収益性の高い決定は、製造する適切なグレードを選択することです。変更を加えない単純な洗浄再生ペレット化は、単に価格で競争します。ツインスクリュー押出機が充填剤、衝撃修飾剤、相溶性化剤、安定化剤、または着色剤を加えてコンパウンドしたリサイクルグレードは、技術仕様に基づいて販売され、はるかに強固な地位を占めます。ツインスクリュー押出機こそが第二のビジネスモデルを可能にするものであり、単一スクリュー溶融ラインは構造上、第一のモデルに限定されています。
以下は、主なリサイクル流の位置付け表です。これには、それらを提供できるかどうかを決定する技術的特性と、下流の購入者が到着時に実際に検査する受け入れ基準が記載されています。
| 目標レベル | 典型的な原料 | 主要な下流の購入者 | 重要な受け入れ指標 | 技術的難易度 |
|---|---|---|---|---|
| リサイクル PP ペレット、天然またはグレー | 後工業用PPスクラップ、編組バッグ、堅牢なPP包装、自動車のバンパー再生 | 箱、家庭用品、バケツの射出成形機、パイプおよびプロファイル押出機 | 溶融流動速度の範囲、灰分含量、ノッチインパクト、臭気等級、黒点数 | 低から中 |
| リサイクルLDPE/LLDPEフィルムペレット | 消費後および産業用フィルム、農業用フィルム、ライナー | フィルム吹き付け工場、ゴミ袋製造機、点滴灌漑用パイプ | 溶融流動速度、ゲル数、水分、引張強度、色の一貫性 | メディア（低密度、高揮発性負荷） |
| リサイクルHDPEペレット | ボトルリグリンド、ドラムおよび箱リグリンド、パイプスクラップ | パイプ押出、非食品容器のブロー成形、射出成形 | 溶融流動速度、密度、環境ストレスによる割れ強さ、灰 | 低から中 |
| 充填されたPPまたはPE合成物（CaCO3、タルク） | リサイクルポリオレフィンと鉱物フィラーの組み合わせ（20～70％） | 射出成形機、シートおよびボード押出機、建築材料 | フィラーの積載精度、分散品質、歪曲モジュラス、灰分、密度 | 中～高 (研磨性が高く、側面供給が必要) |
| R-PETフレークの混合と再ペレタイジング | 洗浄済みPETボトルフレーク、PET熱成形トリム、ファイバグレードスクラップ | 分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術/産業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略称（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル/部品番号を正確に記載してください。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持してください。フォーマルな技術用語。テキスト: ストラッピング、繊維、シート、エンジニアリングコンパウンドの製造者 | 内在粘度、水分が50 ppm未満、アセトアルデヒド、色のb値、埃 | 高 (結晶化、乾燥、水解制御) |
| リサイクルABSおよびPSコンパウンド | 機器および電子機器のハウジング、シートトリム、おもちゃの廃棄物 | 機器部品、消費財、シート押出 | ノッチインパクト、ヴィカット軟化温度、色のデルタE、燃えにくさ（宣言されている場合） | 中～高 (色とインパクトの回復) |
| リサイクル PA6 / PA66 合成物 | 繊維廃棄物、産業スクラップ、ガラス繊維強化部品の再加工 | 自動車のボンネット下部パーツ、電気部品、ケーブルバンド | 水分、相対粘度、引張強度、ガラス含有率、熱拡張温度 | 高 (吸湿性が高く、厳密な乾燥と脱揮発化が必要) |
| リサイクルPVC合成物 | プロファイルとパイプスクラップ、ケーブル絶縁材スクラップ | プロファイル押出、靴、床材、シート製品 | 熱安定性時間、可塑剤含有量、硬度、色持続性 | 高 (熱的劣化と腐食のリスク) |
この表を戦略マップではなくメニューとして読み取りましょう。新しい工場は、七つの流れではなく、一つの主流と一つの隣接流れで立ち上げるべきです。主流はオペレータの能力、配合物の安定性、そして顧客の信頼を高めます。隣接流れは原料の変動を吸収します。第三、第四の流れを追加するのは、二年後の判断ですが、最初からモジュール式のバレルと交換可能なスクリューエレメントシステムを指定すれば、構成を変更する作業は機械を交換する作業よりもはるかに簡単になります。
また、公開している仕様と保持できる仕様の違いにも注意してください。 買主の購入注文書には、8～12 g/10 min などの溶融流動率の範囲が記載されており、お客様の製造プロセスはその範囲内でバッチごとに一定に保たなければなりません。 リサイクルされた原料だけではそれが達成されません。 ウィンドウを保持するには、入力バッチのテスト、原料ロットの混合による変動の平均化、重量損失による給料精度、およびエクストラーダ内の安定した熱プロファイルが必要です。 その四つはすべて、プラントに組み込む必要がある設計要件であり、後から付け加えることのできる習慣ではありません。
原料供給の半径、安定性、およびスクリーニングの規律
リサイクルにおける原料の経済性は、輸送と汚染によって左右されており、両者とも距離に依存します。廃プラスチックはボリューム密度が低いため、トラックは重量で満たされる前に容積で満たされます。この単一の物理的な事実からすると、ゆるいフィルムやバールされていない硬質スクラップの実質的な収集半径は、バーリングや事前破砕がソースで行われていない限り、ほとんどの事業計画が想定しているよりはるかに短くなります。
| 供給半径帯 | 実用的な原料形態 | 物流負担 | 供給安定性リスク | 推奨される操作 |
|---|---|---|---|---|
| 50 km 以内 | ゆるい剛性スクラップ、バレルなしのフィルム、工場の余剰材、社内のスクラップ | 低 | 複数のソースがある場合は低い | この場所に植物を設置し、二つ以上の収集者との間で年間の収穫量を確認する。 |
| 50 ～ 150 km | バレットフィルム、バレットボトル、洗浄フレーク、緻密化アグロゲート | メディア | メディア; 農業用フィルムの季節的な使用 | 源元で梱包が必要です。購入契約で最低の梱包密度を設定します。 |
| 150～400 km | 洗浄・乾燥したフレーク、凝集体、選別された再粉砕物のみ | 高 | 中～高; 価格が原因で他の購入者に流れる | 事前に処理済みの材料のみを購入し、各ロットごとに湿気と汚染の限度を指定します |
| 400 km を超える | 洗浄済みフレークおよびペレットグレードの中間物のみ | 非常に高い | 高 | ピーク需要に対するバッファソースとして扱い、決してベースロードとして扱わない |
半径が設定されたら、次に行うのは入荷品のスクリーニングです。溶融段階に到達した汚染物質を除去するのは、ゲートで却下された汚染物質を除去するよりもはるかに高いコストがかかります。実用的な入荷品管理ルーチンでは、訓練を受けた受入オペレーターが、以下の五つのチェックを十五分以内に一回の荷物あたりで行うことができます。保持された参照サンプルとの視覚的なグレード確認、代表的な一握りについての沈み浮きまたは密度チェック、フレークの水分量の読み取り、金属検出の合格、そしてラボ用エクストラーダーまたは溶融流動率テスターで、樹脂の同定と大雑把な粘度帯を確認する小規模な溶融試験です。
金属は最も深刻な汚染物質であり、ねじ部品、バレルライナー、および切削工具を損傷します。リサイクルされた顆粒化工場では、破砕機の前に磁気分離装置を設置し、エクストラーダホッパーに送られるコンベア上に第二の磁石と全金属検出器を設置する必要があります。また、金属が埋め込まれていることが確認された流れでは、渦流分離装置を設置する必要があります。この層状のアプローチは標準的な手法であり、初期設置費用を節約するためにこれを省略すると、最初の年内に消耗部品のコストがより高くなることが確実です。
非金属の汚染物質は異なる方法で問題を引き起こします。紙、木材、ラベル残留物は焼き付き、黒い点として現れます。砂やゴミは摩耗を促進します。PET流中のPPなどのクロスポリマー汚染は溶融されない含有物を生成します。ポリオレフィン流中のPVCは、混合温度で塩化水素を放出し、工具を腐らせ、バッチを劣化させます。これらの各汚染物質に対する書面による入荷時の許容限度を、購入契約に基づく棄却権と結び付けると、リサイクルプラントが持つ最も安価な品質管理ツールとなります。
サイト選定、建物外構および設備計画
建物には、三つの要素が必要です。すなわち、生産ライン、原料在庫、そして製品在庫です。初期のオペレーターは、まず生産ラインの規模を決め、その後、原料のバレルが通路のスペースを占有していることに気づきます。実行可能な計画比率は、床面積の約三分の一を生産ラインとその付属設備、三分の一を入荷原料、そして三分の一を製品ペレット、品質検査室、ワークショップ、およびオフィスに割り当てることです。
| ライン容量レベル | 建物面積の合計 | クリアーの高さ | 床の荷重 | インストール済みの三相容量 | 冷却水循環 |
|---|---|---|---|---|---|
| 100～200 kg/h（パイロット・ニッチ化合物） | 400 ～ 600 m² | 5.0 ～ 5.5 m | 1.0 ～ 1.5 t/m² | 120～200 kW | 10～18 m³/h |
| 300～500 kg/h（エントリ商用） | 800～1,200 m² | 6.0 ～ 7.0 m | 1.5 ～ 2.0 t/m² | 350～500 kW | 25 ～ 45 m³/h |
| 600 ～ 900 kg/h（中規模） | 1,400～2,000 m² | 7.0 ～ 8.0 m | 2.0 t/m² | 550～850 kW | 45 ～ 70 m³/h |
| 1,000～1,500 kg/h（工業用） | 2,000～3,000 m² | 8.0 m | 2.0 ～ 2.5 t/m² | 900 ～ 1,300 kW | 70 ～ 110 m³/h |
| 2,000 kg/h 以上（大規模） | 3,500～5,500 m² | 9.0 ～ 10.0 m | 2.5 t/m² | 1,600～2,400 kW | 120 ～ 190 m³/h |
設置容量の数値は、メインドライブ、バレルヒーター、真空ポンプ、給料装置、ペレタイザー、乾燥機、チラーおよび冷却塔、空気コンプレッサ、輸送ブロワー、照明を含む計画的枠組みとして扱われます。実際の稼働需要は、通常、設置容量の55～70％です。バレルヒーターは起動時に大きな負荷をかけ、溶融物がせん断熱を生成すると、定格出力の一部しか使用しません。トランスを稼働需要ではなく、設置容量に基づいてサイズ設定することは、最も一般的で最も破壊的な計画上の誤りの一つです。これは、フルラインの最初のコールドスタート時にのみ現れます。
特定のレイアウトでは、平面面積よりも高さが重要です。高い水浴槽を備えたストランドペレタイジング、フィードトラクトの上に設置された重量測定式フィーダ、そしてサイロやビッグバッグの排出ステーションはすべて垂直面積を消費します。ツインスクリュー押出機がメザニン上のロスインウェイトフィーダから供給される場合は、フィードトラクトの上に3.5～4.5メートルの空間を確保し、スクリューとバレルの取り外しに対するクレーンのフックの高さを確認してください。大型マシンのスクリューシャフトは数メートルにもなるため、メンテナンス通路には、周囲の構造を解体せずに軸を軸方向に引き出せるようにする必要があります。
水、空気、排気
冷却水は、バレル冷却回路、ギアボックスオイルクーラー、ペレタイザー水ループ、真空システム、およびチラーコンデンサーに使用されます。冷却塔とプレート熱交換器を備えた閉回路が標準的な配置ですが、ペレットの品質が高い場合は、別の冷却ループを使用します。ペレタイジング用の水には微粒子が含まれるため、ループには定着槽とろ過段階が必要です。これらがないと、微粒子が循環し、ポンプシールやスプレーノズルを摩耗させます。
圧縮空気は、気動輸送アシスト、スクリーン交換装置の作動、振動スクリーンの運転、バルブ制御、および清掃に必要です。300～500 kg/hのラインでは、レシーバーと冷却乾燥装置を備えた15～22 kWのスクリューコンプレッサが必要です。大きなラインは、概ね比例して規模が拡大します。プロセス排気には注意が必要です。脱溶化ベントは、溶融物から水分、低分子揮発物質、および臭気化合物を引き出します。真空排出は、コンデンサーを経て排気処理段階に送られる必要があり、この段階は通常、臭気制御のための水スクラバーと活性炭吸着装置から成り、管轄地域の許容排出量に合わせて規模を調整します。
汚水、固体廃棄物、および火災分離室
植物に洗浄段階が含まれている場合、廃水は最大のコンプライアンス課題です。洗浄廃水には懸濁物、残留洗剤、有機物が含まれており、排出基準に応じてスクリーニング、溶解気浮上、凝集・沈殿、そして生物処理または膜処理が必要となります。この処理工程から生じる汚泥、使用済み溶融フィルタースクリーン、スクリーンコンバーターから付着した残渣は通常、管理された産業廃棄物として分類され、許可を取得した業者が文書化された廃棄物受け入れ証明書を提示して処理する必要があります。
火災防止設計は、機械よりもストレージエリアによって推進されます。バレル化されたプラスチックは、高熱価値の燃料であり、表面積が大きいため、原料のヤードは通常、プロセスホールから物理的に分離された独立した火災コンパートメントに配置されます。山積みの高さが制限され、通路の幅が定義され、適切な検知と抑制が行われます。ビッグバッグに入った完成品のペレットには、より低いものの依然として大きな負荷が存在します。細部は現地の規則によって定められます。重要なのは、火災対策が最初のスケッチから現場レイアウトに影響を与え、安価に改修することができないということです。
プロセスルート設計：バレから袋入りペレットへ
リサイクルされたグラニュレーションコンパウンド工場は、単位操作の連続であり、それぞれはその下流の操作を保護するために存在します。ソートはクラッシャーを保護し、洗浄は乾燥機を保護し、乾燥は溶融を保護し、脱揮発はペレットを保護し、濾過はダイを保護し、スクリーニングは顧客を保護します。プロセスを保護の連鎖として理解すると、初期の設備投資を削減するためにある段階を削減することが、後に品質やメンテナンスの問題として再現する理由が明らかになります。
消費者または産業後のプラスチックを混合ペレットに変換する標準的なルートは、次のようになっています。選別と金属除去、粉砕、洗浄、脱水、乾燥、定量供給、ツインスクリュー溶融および混合、真空脱溶、スクリーンチェンジャーを通した溶融液のろ過、ペレット化、振動スクリーンによる分類、混合シロ内での均質化、および梱包です。以下の表では、各ステップの機能、制御しなければならないパラメータ、および制御が失われた場合に発生する障害モードを示しています。
| ステップ | 機器 | 機能 | キー制御パラメータ | 制御不能のときの一般的な問題 |
|---|---|---|---|---|
| 1. ソートと検査 | ソーティングベルト、磁気セパレーター、金属探知機、オプションの渦電流セパレーターおよびカラーセパレーター | 金属、クロスポリマー、木材、紙、大きな汚染物を除去 | ベルト速度、ベルトのメートル当たりのスタッフ数、検出器の感度、廃棄率ログ | 金属がねじに到達し、ペレット内に黒い斑点と溶けない含有物が存在する |
| 2. サイズ縮小 | 大型品のシュレッダー、スクリーンセットのクラッシャーまたはグラニュレーター | 一様なフレークサイズに減らし、一貫して伝達および供給する | スクリーン開口 8～16 mm（標準）、ローター速度、ブレード間隙 0.2～0.5 mm | 過剰な罰金、刃の熱、エクストラーダに流入するフィード |
| 3. 洗浄 | 予洗浄タンク、摩擦洗浄器、熱洗浄タンク、浮上・沈下分離タンク | 汚れ、油、ラベル接着剤、および密度によって分離された樹脂を除去します | 水温：熱洗浄時は60～85℃、洗浄剤投入量、滞留時間、水の更新率 | 残留接着剤はゲルや臭いを引き起こし、密度が低い分割部はクロスポリマーを生成します |
| 4. 排水と乾燥 | Centrifugal dewatering machine, thermal dryer, dehumidifying dryer for hygroscopic resins | 表面と結合した水分を溶融段階が許容できるレベルまで下げる | 遠心分離機の回転速度、空気温度、滞留時間、出口の湿度測定 | 溶融中の蒸気、多孔質繊維、PETおよびPAにおける水溶性鎖切断 |
| 5. 計量供給 | 重量損失フィーダ、体積フィーダ、サイドフィーダ、クラマーフィーダ、液体フィーダ | 処理部に正確で一定の質量速度で配合物を供給する | フィーダのキャリブレーション、リフィルロジック、ホッパーのブリッジ制御、供給速度の安定性（±1％） | フォーミュラドリフト、融着流量の散乱、トルクの急上昇、モーターの停止 |
| 6. 溶融と混合 | セグメント化されたバレルとモジュラーねじを備えた共同回転平行ツインスクリュー押出機 | 輸送、溶融、分散、分配、均一化、および圧力の生成 | バレルゾーンの温度、ねじの回転速度、特定のエネルギー投入量、トルクの割合、溶融温度 | 劣化、分散不良、溶けない粒子、色移り |
| 7. 分解 | 大気放出口とコンデンサーおよび真空ポンプを備えた一つまたは二つの真空放出口 | 溶融物から水分、モノマー、溶剤残留物、および臭気成分を除去します | 真空レベルは通常マイナス 0.06 からマイナス 0.095 MPa、ベントの深さ、溶融シールの完全性 | ベンディングの浸水、多孔質ペレット、臭いの苦情、金型での発泡 |
| 8. 溶融濾過 | ダブルステーションまたは連続スクリーンチェンジャー、または重度汚染時のレーザー穴あけ式連続フィルター | キャプチャーするのは、粘土、ジェル、砂、紙の残留物、および溶けない粒子です | スクリーンメッシュはグレード、圧力差トリガ、切り替え間隔によって40～200 | 圧力の急上昇、凍結、ペレットに混入する汚染 |
| 9. 溶融圧力の安定化 | 閉ループ制御付きギア式溶融ポンプ | Decouple die pressure from extruder surging to stabilize output | インレット圧力の設定値、ポンプ回転数比、差圧制限 | ストランド直径の変動、ペレット長の散乱、スループットの変動 |
| 10. ペレタイジング | Strand pelletizing, water-ring die-face hot cutting, underwater pelletizing, air-cooled die-face cutting | 溶融物を定義されたペレットジオメトリーに変換し、冷却します | 水温、カッター速度、刃のクリアランス、ストランド張力、金型穴のレイアウト | 尾および先端のくぼみ、双子、不規則な長さ、毛束の破損 |
| 11. 分類 | オーバーサイズとファインデッキを備えた振動スクリーン、オプションのダスト除去機能 | 凝集物、双子、尾部、および粉塵を除去 | デッキの開口部、振幅、供給分布、排除コレクション | 罰金や規格外のペレット形状に関する顧客の苦情 |
| 12. ホモジネーション | リサイクル機能付きブレンドシロまたはバッチミキサー | 梱包前にバッチ間の変動を平均化 | 分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術・工業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル・部品番号を正確に記載してください。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持してください。フォーマルな技術用語。テキスト: シロ容量と毎時間の生産量の比率、ブレンドサイクル、サンプリングポイント | バイヤーに届くロット間の溶融流動速度と色の変動 |
| 13. パッキングと追跡可能性 | 重量計測とシーリング、ロットラベル付けが可能なビッグバッグまたは25kgバッグスタンド | Package to the buyer’s requirement with lot identity retained | 重量の測定精度、水分バリア、製造ログへのロット番号のリンク、保存サンプル | 苦情が届いたときにトレース性がなく、紛争は解決できません |
注：ステップ1から4は上流工程の準備です。多くの顆粒化工場では、最初に外部のサプライヤーから洗浄済みフレークを購入し、ステップ5から13のみを設置し、量が許すようになったら後に洗浄工程を統合します。この段階的なアプローチは適切です。初期の複雑さを軽減し、試運転期間を短縮し、チームが溶融側で経験を積み上げてから排出物処理に取り組めるようにします。洗浄工程が追加された場合、WanplasはKerkeの顆粒化システムに直接供給する、マッチした洗浄および乾燥ラインを提供します。これにより、上流と下流の部分は単一の制御哲学と単一のサービス担当者を共有します。
どのルートを選択しても、段階間のバッファ容量を確保することが重要です。乾燥機と給料機の間にサージホッパーを設置し、ペレタイザーと梱包の間に混合シロを設置すると、リサイクル工場で避けられない小さな停止を吸収できます。バッファがないと、一つのブロックされたシャットが全ラインを停止させ、シフトあたりで六回も停止する工場は、どんなに優れたエクストラーダーを使用しても、ネームプレート出力に達することはありません。
リサイクルコンパウンド化のためのツインスクリューエクストラーダの基礎
共同回転する並列ツインスクリュー押出機は、単一スクリューで組み合わなければならない二つの機能、すなわち輸送と混合を分離する標準的な混合機です。単一スクリュー押出機では、出力と混合は、いずれも一つのチャネルでのドラグフローによって駆動されるため、一つを改善するともう一つが劣化します。共同回転するツインスクリュー押出機では、互いに干渉するスクリューはプラスの方向で輸送し、締め付け部では制御されたせん断力が適用されるため、スループットは給与装置によって独立して設定でき、混合強度はスクリュー構成とスクリュー速度によって独立して設定できます。
このアーキテクチャは、リサイクル原料に特に適しています。まず、この機械はスターフィード方式を採用しています。つまり、原料はフィーダーによって設定された速度で供給され、スクリューによって設定される速度ではありません。そのため、低ボリューム密度のフレーク（例えばフィルムリグリンド）を受け入れることができ、シングルスクリュー再溶融の際に発生する大量供給による混乱を回避できます。次に、相互接合されたジオメトリーは自己拭き式になっており、スクリューのフライトは互いを継続的に清掃するため、劣化した材料が蓄積する停滞領域が生じず、後に黒い点として放出されません。さらに、バレルはセグメント化されており、スクリューはモジュール式になっています。そのため、処理に必要な場所にベントポート、サイドフィードポート、および液体注入ポートを正確に配置することができ、製品の混合物が変化すると、これらのポートを後で移動することができます。
| 特徴 | シングルスクリュー押出機 | 共同回転する並列ツインスクリュー押出機 | リサイクルされた顆粒の影響 |
|---|---|---|---|
| 給食モード | ホッパーからのフロード | 重量または体積の減少による餌付け | 低ボリューム密度のフィルムとふわふわなリグリンドを確実に計量できます |
| 出力とミキシング | カップリング; 出力を上げると混合時間が短縮されます | 分離可能;ねじの回転速度と供給速度を独立に設定可能 | スループットが変化しても分散品質を維持できます |
| 自己洗浄 | 限定的で、停滞領域が一般的 | Intermeshing 自動消去プロファイル | 黒い斑点が少なく、色の切り替えが速い |
| 脱離性 | 分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術/産業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル/部品番号を正確に記載してください。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持してください。形式的な技術用語。テキスト: 1つのベント、表面の更新が制限されている | 溶融体で強い表面更新が行われる複数のベント | 湿気、臭気、揮発性物質を効果的に除去 |
| 添加剤および充填剤の添加 | Pre-blendのみ | メインフィード、サイドフィード、下流フィード、液体注入 | 高い充填量と熱に敏感な添加剤を適切に取り扱う |
| 構成の柔軟性 | 固定ネジジオメトリー | スプラインシャフト上のモジュラ要素 | 1台のマシンが、製品ロードマップ全体にわたって多くのレシピを提供します |
| リサイクリング工場における典型的な役割 | 清潔な単一樹脂のスクラップの単純な溶融 | 混合、改変、充填、脱揮発、アップグレード | プラントが商品再加工品または仕様合成物を販売しているかどうかを判断します |
Kerkeのねじアセンブリは、優れた自己洗浄機能と各部品間の良好な互換性を実現する、締め込み共通型ジオメトリーを採用したコンピュータ支援設計となっています。 実用的には、ねじはその長さに沿って、物質の運搬、プラスチケ化、せん断、分散、均質化、排気、圧力の蓄積という、7つの異なる役割を果たすように設計されている。 ネジのどの部分がどの役割を果たしているかを理解することは、一般的なレイアウトを受け入れるのではなく、特定のリサイクル流に対応した機械を構成するための重要なポイントです。
ねじ構成、L/D、および特定のトルククラス
ツインスクリュー押出機が原料に成功するかどうかを決定する三つの仕様決定事項は、長径比、特定のトルククラス、およびスクリュー要素の配置です。これらは、名目スクリュー径よりも重要であり、径は主にサイズバンドを設定するものであるのに対し、これら三つはそのバンド内の能力を設定します。
L/D 比率の選択
L/D は、プロセス長とねじ径の比率です。これは、滞留時間と機能的なゾーンの数を定義します。長さが長いと、溶融、混合、サイド給餌、真空脱溶化のためのスペースが増えますが、同時に、熱に敏感なリサイクル材料にとって重要な、より長い熱歴史とより特定のエネルギー投入が必要となります。
| L/D範囲 | 典型的なゾーンレイアウト | 最も適しています | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| 28 ～ 32 | 供給、溶融、一つの大気放出口、圧力の上昇 | 単一樹脂の再加工ペレタイジング、熱の履歴を最小限に抑える必要があるPVCの混合 | サイドフィードや深い真空処理の余地が少なく、混合長が限られています |
| 32 ～ 36 | 供給、溶融、混合、一つの真空バルブ、圧力の上昇 | 標準的なリサイクルPPおよびPEのペレタイジング（中程度の揮発性負荷） | 高い充填量またはツイン真空レイアウトの場合の余裕 |
| 36 ～ 40 | 供給、溶融、側方供給、混合、真空排気、均一化、圧力の蓄積 | 約50％の充填材を含むリサイクル化合物、色および添加物の混合 | ベントの前に適切に設計された溶融シールが必要 |
| 40 to 44 | 供給、溶融、最初の排気、側面供給、混合、第二の真空排気、均一化、圧力の上昇 | 高揮発性負荷を有する消費後フィルム、ガラス繊維強化再生合成物、二段階の充填剤添加 | より高いインストール電力;特定のエネルギーはネジの回転速度制御によって管理する必要があります |
| 44 ～ 48 | 複数のサイドフィードとツインの深い真空ベントによる拡張ミキシング | 反応性押出、R-PETのチェーン拡張、60％を超える非常に高い充填率、消費者からの大量の汚染物質 | 最も長い熱歴史; 熱に脆弱な製品には適していません |
特定のトルクと、それが機械クラスを定義する理由
特定トルクは、ニュートンメートル/立方センチメートル（Nm/cm³）で表され、ギヤボックスがスクリューの自由容積に対してどれだけのトルクを伝達できるかを標準化します。これは、同じ名目径の2つのエキスプラーラを比較するための正直な方法です。これは、マシンがその内部の材料単位あたりどれだけの作業ができるかを示すものです。特定トルクが高いと、マシンは、与えられたスクリュー速度で高粘度または高充填量の配合物を処理することができ、または低いスクリュー速度で目標出力を達成し、その結果、摩擦熱も少なくなります。
| 特定のトルククラス | 目安の範囲 | 典型的なアプリケーション | リサイクル原料での挙動 |
|---|---|---|---|
| 標準 | 約 5 ～ 7 Nm/cm³ | 低粘度マスターバッチ、簡単なペレタイジング | 清浄なポリオレフィンリグリンドには適切ですが、充填物の量が増加すると困難になります |
| 高 | 約8～9Nm/cm³ | 一般的な混合、充填ポリオレフィン、リサイクルエンジニアリングプラスチック | 原料の粘度変動に対する優れたヘッドルーム; リサイクリング工場では一般的にこのモデルが選ばれています |
| 非常に高い | 約10～12 Nm/cm³ | 高充填量、ガラス繊維強化化合物、高粘度エンジニアリング樹脂 | 低速高トルク運転が可能で、熱に敏感なリサイクル材料を保護します |
リサイクルされたグラニュレーション工場の場合、実用的なガイダンスとして、起動式がそれを要求していない場合でも、高トルククラスまたは非常に高いトルククラスを指定することが推奨されます。リサイクルされた原料の粘度は、入力に予想よりもより重度に分解されたまたはより多くの充填物が含まれている場合に上昇します。95パーセントのトルクで稼働している機械には、その変動を吸収する余裕がありません。通常は60から75パーセントのトルクで稼働する機械には、安定性の余裕があり、後でより高い出力を得る方法があります。
ねじ要素戦略
ねじはスプラインサホンに組み込まれており、この配置が一般的な機械を特定のプロセスに変換します。主要な要素ファミリーとその役割は次のとおりです。
- 伝達要素 — 異なるピッチの前進飛行要素。 供給ゾーンの長いピッチは、低バルト密度のフレイクの取り込みを最大化します。下流では、ピッチを短くすると充填レベルと圧力が高まります。 これらの要素は物質を運搬し、滞留時間分布を設定します。
- 30度と45度の揉み込みブロック（KB45）—中程度のオフセット角、前方輸送、主に分散的で有用な分散作用をもつ。 過度のせん断熱を生じさせることなく添加物を溶かすための主要な要素です。
- 60度で練るブロック（KB60） — より大きなオフセット、より長い滞留時間、より強力な分散的せん断。色素の凝集や充填剤のクラスターを分解する必要がある場合に使用します。
- 90度で混合するブロック（KB90）—中立な輸送、最大の滞留時間とせん断強度、そして効果的な溶融密封。最も困難な分散作業や真空排気の前に密封するために使用されます。
- 逆方向に流れる要素と逆方向に練るブロック ― 流れを意図的に制限し、填充レベルと圧力を局所的に上げる。 彼らは真空ポートの前に強力な溶融密封を作り、分散が保証される完全に満たされたゾーンを強制します。
- 歯付きミキシングとギアタイプの要素 — 低シェアで高い分散効率を実現し、熱に敏感なリサイクルコンパウンドや後期の色の均一化に適しています。
- 放出部品：スクリーンチェンジャー、溶融ポンプ、ダイに安定した圧力を作り出すための短ピッチの輸送。
40 L/Dのポリオレフィンフィルムの典型的な構成は次のとおりです。フィード口でインプットのための長ピッチの輸送、KB45とKB60を組み合わせた最初の溶融ブロック、最初の大気バルブで圧力を緩和するための輸送ストレッチ、フィラー導入のためのサイドフィードポート、KB45が優勢で、充填を保証するための短い逆要素を備えた第二の混合ブロック、KB90溶融シール、深い真空バルブ、最終的な均一化のための分散歯状セクション、および短ピッチの排出要素です。高充填量のリサイクル化合物では、サイドフィード後の混合ブロックを強化し、逆要素の長さを延長します。熱的に脆弱な流れでは、分散ブロックを短くし、歯状分散要素を代わりに使用します。
脱ガス化、溶解濾過、および圧力安定化
プラントから出るペレットが仕様品のように見え、動作するか、再処理された廃棄物のように見え動作するかを決定するのは、真空脱溶セクション、溶融濾過システム、溶融ポンプの3つのサブシステムです。これらは、初めてプラントを設置する場合に最も指定されないことが多い3つのサブシステムでもあります。
真空脱離分解
リサイクル原料には、洗浄時の水分、吸湿性樹脂中に含まれる水分、残存する印刷インキ溶剤、ラベルの接着剤残留物、分解生成物、およびその材料の最初の使用期間中に吸収された臭気成分が含まれます。 これらすべては、ポリマーが溶融している間に除去する必要があります。なぜなら、この段階でのみ、揮発性物質が自由表面に拡散し、抽出できるからです。
二つのバルブのレイアウトは、消費後の材料の標準です。溶融セクションのすぐ後ろに配置された最初のバルブは、大気圧または軽い真空下で作動し、水蒸気と空気の大部分を除去します。混合セクションの後ろに配置された第二のバルブは、通常マイナス0.06からマイナス0.095MPaの範囲で深い真空下で作動し、残余の水分と臭気を運ぶ低分子の揮発物を除去します。混合セクションと真空ポートの間には、逆要素またはKB90ブロックによって形成された溶融シールがあり、真空が溶融を後ろに引きずり込み、バルブを溢水させないようにします。
作業中の真空部とトラブルの多い部を分ける実用的な設計ポイントは、次のとおりです。大容量のベントインサートを使用して、蒸気が逃げるための断面積を確保します。ベントと真空ポンプの間に水冷式コンデンサを設置し、凝縮可能な蒸気がポンプに到達しないようにします。蒸気負荷に適した液体リングポンプまたはドライポンプを選択します。また、溶融物がポートに押し込まれがちな流れにベントスタッファーまたはワイパーを設置します。消費財に使用されるリサイクルされたペレットの場合、臭気のグレーディングはますます購入仕様になっており、真空性能がその主な要因となっています。
溶融濾過とスクリーンの交換
溶融ろ過は、選別と洗浄で生き残った汚染物質を最終的に除去する段階です。問題は、流れにどれくらいの汚染物質が含まれており、工場がどれくらいの生産中断を許容できるかです。
| フィルタリングオプション | 作動原理 | 汚染耐性 | 生産中断 | 最適なフィット |
|---|---|---|---|---|
| 手動プレートスクリーンチェンジャー | シングルスクリーンパック、手動スライド変更 | 低 | 変更ごとにライン停止 | 清浄な後工業廃棄物、実験ライン、試験ライン |
| 油圧式二段スクリーン交換装置 | 2つのスクリーンキャビネットがあり、1つはフィルターを採用し、もう1つはメンテナンス用です | 低から中 | 切り替え時に短時間の圧力異常 | ほとんどのリサイクルポリオレフィンおよびエンジニアリングコンパウンドライン |
| 連続バックフラッシュスクリーンチェンジャー | 停止せずに逆流溶融によってスクリーンセグメントが洗浄される | 中程度から高 | 実質的にゼロ | 長期のキャンペーンを実施している消費者向けフィルムおよび混合硬質流 |
| レーザー穴あけ式連続回転フィルター | 穴あきドラムを回転させ、汚染物質を連続的に剥がし、排出する | 高から非常に高 | なし; 汚染物質が自動的に排出される | 消費後の高度に汚染された材料、紙および木材残渣 |
メッシュ選択は製品に従います。粗い40～60メッシュのパックは、充填された化合物や建設用のペレットに適しています。80～120メッシュは、一般用途のリサイクルポリオレフィンに一般的に使用されます。表面の品質が重要な場合、例えばフィルムグレードや繊維グレードのリサイクル材料の場合、150～200メッシュまたはさらに細かいメッシュを使用します。細かいスクリーンは圧力差を高め、変更間隔を短縮するため、プラントは清潔さと中断のバランスをとらなければなりません。スクリーンの前後には圧力トランスデューサーを設置し、記録された圧力差の傾向を監視することで、スクリーンの変更を推測から予定されたメンテナンス作業に変えることができます。
溶融ポンプと圧力安定化
スクリーンチェンジャーとダイの間に設置されたギア式溶融ポンプは、ダイ圧力を上流側の変動から分離します。リサイクルプラントでは、これは新品の混合プラントよりも重要です。これは、フィード密度の変動によりトルクと圧力が振動するためです。ポンプがない場合、その振動はストランド径の変動とペレット長の散乱として現れます。インレット圧力を閉ループ制御するポンプを使用すると、ダイではほぼ一定の流れが確保され、ストランド径が安定し、ペレットの形状が整って、エクストラーダをより低いヘッド圧で運用できるため、特定のエネルギーが削減され、溶融温度が低下します。
このポンプは、有用な運用戦略も可能にします。エクストラーダは混合品質にのみ最適化され、ポンプは圧力の生成を担当します。この分業により、スクリューの排出セクションが短くなり、圧力の上昇がもたらす余分な熱入力から、熱に敏感なリサイクルポリマーを保護することができます。
再生樹脂流によるプロセス適応
単一の機械設定では、すべてのリサイクルストリームに対応することはできません。各ポリマーファミリーは、熱感度、水分挙動、粘度、および汚染プロファイルの異なる組み合わせをもたらします。したがって、ツインスクリュー押出機はそれに応じて構成する必要があります。以下の表は、リサイクルグラニュレーションコンパウンド工場で最も一般的に処理されるストリームの実用的な適応をまとめています。
| リサイクルストリーム | ねじ構成の強調 | バレルの温度プロファイル | 真空要件 | 乾燥要件 | 出力補正係数 |
|---|---|---|---|---|---|
| PP/PEフィルムリグリンド（消費者後） | 長いピッチのインテーク、クランマー、またはサイドフィーダーを使用して、低いバルク密度、中程度のKB45溶融、分散的な仕上げを実現します | 170 から 230 ℃まで上昇し、その後平坦になる | 大気圧のプラス深い真空排気口 | 機械的脱水と高温空気乾燥により、0.3％以下に減少 | 評価されたポリオレフィン出力の 0.55 ～ 0.75 倍、インテーク容積によって制限される |
| 硬質PP/HDPEリグリンド | 標準溶融ブロック、単一真空バルブ、短い放出 | 180～235度 | マイナス 0.06 からマイナス 0.08 MPa の圧力で 1 つの真空バルブ | 表面の水分除去のみ、0.5％以下 | 定格出力の 0.90 ～ 1.00 |
| 充填PP/PE複合材（CaCO3またはタルク、20～70％） | 充填用サイドフィーダ、強力なKB45およびKB60分散ブロック、充填用逆元素、耐摩耗性元素 | 170～220度C、遅くに下げてせん断熱を制限する | 充填混合ゾーンの後には、深い真空排気口が設けられています | フィラーは事前に乾燥済み; ポリマー表面は乾燥済み | 填充剤の密度により、未満満率の1.10〜1.35 |
| R-PETボトルフレイク | 低シェア融解、最小限の分散ブロック、ツイン深型真空、サイドフィードによるオプションのチェーンエクステンダー | 255～285度の高温で厳密に管理 | 2つのバルブ、2番目はマイナス0.09からマイナス0.095MPa | 結晶化乾燥機、次に除湿乾燥機。露点は約マイナス40度、水分は50ppm以下 | ポリオレフィンの定格出力の 0.75 ～ 0.90 |
| リサイクルABS/PS | 中程度の分散、慎重な色の均一化、歯状分散要素 | ABS の場合は 190 ～ 240 ℃、PS の場合は 180 ～ 220 ℃ | 残留ストリレンと湿気を排出する深い真空排気口 | 除湿乾燥機。ABS用の湿度は0.05％以下 | 定格出力の 0.80 ～ 0.95 |
| リサイクル PA6 / PA66、ガラス繊維強化を含む | 繊維長を保護し、穏やかな分散と高いトルク予備を実現するダウンストリームガラス繊維供給 | 240～290℃（等級によって異なる） | 2つのベント、深い真空が必須 | 除湿乾燥機で湿度を0.1％以下に調整。水分分解のリスクが高い | 定格出力の 0.70 ～ 0.85 |
| リサイクルPVC（硬質および柔軟） | 全体的に低シェア、強いこねることがない、腐食に強いネジとバレルの表面、短い滞在時間 | 150 ～ 190℃、狭い窓 | 軽い真空のみ。安定剤の揮発物を過度に引き出さないようにしてください | 表面が乾燥している;高温での事前乾燥は避ける | 定格出力の 0.60 ～ 0.80 |
| 相溶性剤を含む混合ポリオレフィン | サイドまたは液体供給によるコンパチライザー、強力な分散混合、中程度の分散せん断 | 180～225度 | 汚染レベルに応じて、1～2個の排気口 | 0.3％以下に乾燥する | 定格出力の 0.70 ～ 0.90 |
最終列にある出力補正係数は、設備計画に関係します。クリーンなポリオレフィンで500 kg/hの生産能力を持つ機械は、後処理されたフィルムでは500 kg/hの生産量を出すことはできません。なぜなら、低いボリューム密度のために、トルクや熱容量が制限要因となる前に、インテーク容量が限界になってしまうからです。エクストラーダのサイジングを、正規の評価値ではなく、補正された評価値に基づいて行うことは、新しい工場が最初の四半期に生産目標を達成できない最も一般的な原因の一つです。インテーク容量が制限要因である場合、適切な対策は、クランマーフィーダー、メインフィードとして使用されるツインスクリューフィーダー、フィルムの密度を上げる処理、またはより大きな機械サイズです。
PETはポリオレフィンとは化学的に異なるため、別の注釈が必要です。PETはポリエステルであり、水の存在下で溶融すると水分解的な鎖切断を受けます。残留水分が100ppm増加すると、内在的な粘度が著しく低下します。そのため、乾燥前に結晶化することが必須であり、熱い乾燥機内で、先に結晶化されていないPETフレークは柔らかくなり凝集することになります。したがって、内在的な粘度を維持する必要があるグレードでは、露点が約-40℃であるという仕様は交渉の余地がありません。分子量を再構築するためにチェーンエクステンダーが使用される場合は、完全に充填された混合ゾーンに専用の給料口を通して導入し、ダイに到達する前に反応が完了するよう十分な滞留時間を確保する必要があります。
品質管理システムと研究所の整備
リサイクルされたグラニュレーション工場は一貫性を提供します。物理的なペレットは簡単に生産できますが、買主がロットごとに受け入れる分析証明書は難しい部分です。品質システムを生産ラインと同時に構築してください。後から追加することは、稼働中の工場に追跡可能性を導入する作業が苦痛であるためです。また、早期の顧客が事業が存続するかどうかを決定するのですから。
| テスト | それが制御するもの | 典型的な機器 | サンプリング周波数 | 仕様外の場合のアクション |
|---|---|---|---|---|
| 溶融流動速度（MFR） | 分子量、分解、バッチの一貫性 | 樹脂ごとの標準荷重と温度を備えた溶融流動指数テスター | 1～2時間ごと、および原料ロットが変わるたびに | 溶融温度、ねじ回転速度、または入荷ロットの混合比率を調整する |
| 水分含有量 | 水解のリスク、ペレットの気孔性、下流処理の不具合 | 乾燥時の損失バランスまたはカール・フィッシャー法を使用して低レベルの測定を行います | すべての乾燥機のバッチとすべての完成品ロット | 乾燥時間を延長し、露点を確認し、真空排気機能をチェックします |
| 灰分含量 | フィラーの積載精度、無機物汚染 | ムッフル炉の燃焼 | 満員の場合は毎シフト、それ以外の場合は毎日 | サイドフィーダを再校正し、原料に砂や鉱物が混入していないか確認してください |
| 引張強度と伸び率 | 下流部の機械性能 | 注射成形試料を使用したユニバーサル試験機 | すべての生産キャンペーンおよびお客様の要請に応じて | 劣化、汚染、および相溶性調整剤の投与についてレビューします |
| ノッチインパクト強度 | 強度、特にリサイクルされたABS、PP、PAの場合 | IzodまたはCharpy衝撃試験機 | すべてのキャンペーン、特にインパクトが変更されたグレードの場合はより頻繁に | インパクト修飾剤を増やし、せん断を減らし、クロスポリマー汚染を確認する |
| 色の差異（デルタE） | ロットごとの色の一貫性 | プラークまたはペレット固定装置付き分光光度計 | 着色度の高いグレードの各ロット | 顔色の配分量を調整し、前回のキャンペーンからの遺留効果を確認します |
| 黒点数とジェル数 | 清浄度、劣化、濾過性能 | 参照図に対してフィルムを投影またはプレスされたプレートを検査します | 生産中は2時間ごと | 画面パックを変更し、デッドゾーンを確認し、ダイを消去して検査します |
| 臭気等級 | 消費者向けアプリケーションへの適合性 | 標準化された密閉容器式センサーパネル | 消費者向けグレードのすべてのロット | 真空を深化し、コンデンサーを確認し、原料の供給源を検討する |
| ペレットの形状と細粒 | Feeding behavior at the customer’s machine | 尾および双生児のシーブ分析と手計算 | すべてのロット | カッターの速度、刃の隙間、水温を調整し、再スクリーン処理を行います |
| バルク密度 | 下流部の梱包、輸送、および投与行動 | 標準的なバルク密度カップ | すべてのロット | ペレットのサイズ分布と細粉含有量を確認する |
このラボの価値を高める二つの支援的な実践があります。まず、すべての生産ロットの密封されたサンプルを少なくとも12ヶ月間保存し、生産ログ、消費された原料ロット、および使用されたプロセスパラメータと照合します。8ヶ月後、苦情が届いた場合、保存されたサンプルは、問題が自社工場内で発生したのか、それとも下流工場で発生したのかを確認する唯一の方法です。次に、製品開発と入荷原料のスクリーニングのためにラボのツインスクリュー機を使用します。新しい原料や添加物パッケージをラボの機械で試すと、数キログラムの材料と1時間の時間がかかりますが、生産ラインで試すと、生産量の一時停止と汚染されたスクリーンパックが必要になります。
Kerke KTEシリーズツインスクリュー押出機
KTEシリーズは、Kerkeの並列回転式ツインスクリュー押出機ファミリーであり、リサイクルグラнула化コンパウンド工場を構築するためのコアマシンです。 対象範囲はKTE-16BからKTE-135Dまでで、30kg/h程度のラボスケールでの配合開発から大容量の工業用配合までをカバーしています。 このシリーズのすべての機械は、同じ設計ロジックに基づいて構築されています。セグメント化されたバレル、交換可能な要素をスプラインサポートされたシャフトに組み込んだモジュラーねじ、高トルク配分ギアボックス、そしてオペレーターがフォーミュラを再現するために必要なプロセスパラメータを記録する制御システムです。
このシリーズがリサイクル原料に特に適しているのは、アスペクト比、バレル構造、スクリュー配置、排気構造、給料システム、および電気制御がすべて、プロジェクトごとに最適化できるためです。硬質PPリグンダから始め、後に充填された合成物や消費者後処理フィルムを追加する工場は、新しい機械を必要としない。スクリュー構造を変更し、場合によっては追加のバレルセクションとサイドフィーダーを必要とするだけです。揉み合わせ型スクリューのジオメトリーは、優れた自己洗浄機能を提供し、色の変更を短縮し、リサイクル材料に黒い斑点を生成する停滞領域を制限します。
| モデル | ねじ径 | L/D 比 (設定可能) | 最大ねじ速度 | 主モーターの出力 | 特定のトルククラス | リサイクルポリオレフィンの推定出力 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| KTE-16B | 約16 mm | 32 から 48 | 500～600 rpm | 2.2 ～ 4 kW | 高 | 1～10 kg/h（実験室および試験用） |
| KTE-20B | 約 21 mm | 32 から 48 | 500～600 rpm | 4 ～ 7.5 kW | 高 | 5～25 kg/h |
| KTE-35D | 約 35.6 mm | 32 から 48 | 500～600 rpm | 15～22 kW | 高から非常に高 | 30 ～ 120 kg/h |
| KTE-52D | 約 51.4 mm | 32 から 48 | 500～600 rpm | 45 ～ 75 kW | 高から非常に高 | 150 ～ 400 kg/h |
| KTE-65D | 約 62.4 mm | 32 から 48 | 500～600 rpm | 90～132 kW | 高から非常に高 | 300 ～ 700 kg/h |
| KTE-75D | 約71mm | 32 から 48 | 500～600 rpm | 132 ～ 200 kW | 高から非常に高 | 500 ～ 1,000 kg/h |
| KTE-95D | 約 93 mm | 32 から 48 | 450〜600 rpm | 250 ～ 400 kW | 高から非常に高 | 1,000 ～ 2,000 kg/h |
| KTE-135D | 約 133 mm | 32 から 48 | 400～600 rpm | 630～900 kW | 高から非常に高 | 2,500 ～ 5,000 kg/h |
出力列は意図的に示値としてマークされています。リサイクルされた流れでの実際のスループットは、バルク密度、充填材の量、水分量、真空排気口の数、およびペレット化方法によって異なります。そのため、容量の約束をする前に、樹脂適応表の補正係数を適用する必要があります。Kerkeは、サンプル試運転中に特定の原料で達成可能な速度を確認し、生産能力保証に記載されるのは、カタログ値ではなく確認された速度です。
KTE シリーズの給餌システムオプション
リサイクル原料は計量が困難であるため、供給システムはエクストルーダー自体と同じくらい重要です。KTEシリーズは幅広い供給構成をサポートしており、ほとんどのリサイクルグラニュレーションプラントでは、同じ機械に2つまたは3つの構成を使用しています。
- 重量減少型給送装置 — 直接質量速度を測定し、継続的に補正するグラビメトリック制御。 これは、公式に重要な作業の精度基準であり、バルク密度の変動に対するフィラーの積載量または添加剤の投与量を維持するための唯一の信頼できる方法です。
- 体積計測システム — 単一成分の供給で一貫したボリューム密度が得られる場合や、重量計測段の前に設置するプレフィーダとして、よりシンプルでコストが低くなります。
- ツインスクリュー・サイドフィーダー — フィラー、ガラス繊維、または二次ポリマーを溶融部下流に導入します。 高い充填率を実現するために不可欠であり、繊維の長さや熱に敏感な添加物を保護するのにも同様に有用です。
- Crammer フィーダ — フィルムフレーク、フラフルン、繊維廃棄物などの低密度物質をフィードトホートに強制的に送り込み、これらの流れで出力を制限するインテーク量の上限に直接対処します。
- 液体給油装置 — メーターポンプとインジェクションノズルを通じて、オイル、可塑剤、液体色、または液体添加剤を直接溶融体に注入します。
Kerkeのペレタイジングシステム、SEシリーズ、および二段階押出
ペレタイジングシステムは、ペレットの形状、細粉の生成、およびラインの溶融粘度の変動に対する耐性を決定します。Kerkeは、6種類の切断およびペレタイジング構成を提供しており、適切な選択は、樹脂、粘度、出力レベル、および稼働開始時のオペレータのスキルレベルによって異なります。
| ペレタイジングシステム | 作動原理 | 適合樹脂 | 実用的な出力範囲 | ペレット品質 | オペレーターのスキル需要 |
|---|---|---|---|---|---|
| 水冷式ストランドペレタイジング | 水浴中に引き出された糸を、エアナイフで乾燥させ、その後回転する刃で切断します | PP、PE、ABS、PS、PA、充填合成物、ほとんどのエンジニアリンググレード | 30 ～ 2,000 kg/h | 正しく設定すると、均一な円筒形のペレットで、細粉が少ない | 低～中; 訓練が最も簡単 |
| 空気冷却ストランドペレタイジング | ストランドは冷却された空気コンベヤで冷却され、その後カットされます | 水分に敏感で水に反応する化合物 | 30～500 kg/h | 良い; 水の付着を完全に防ぎます | メディア |
| 水リングダイフェイスホットカット | ブレードは、ペレットをすぐに沈める水リング内のダイ面で切断されます | 低粘度で粘り気のあるリサイクル溶融物が糸状に分裂する | 100 ～ 1,500 kg/h | わずかにレニカルペレット; ストランド破断のリスクが非常に低い | メディア |
| 偏心水霧熱切断 | ダイフェイス切断時の制御された水霧冷却 | 接着剤および粘着性製剤、一部のエラストマー化合物 | 50 ～ 600 kg/h | 良好な分離、低い凝集 | 中程度から高 |
| 空気冷却型ダイフェイスホットカット | 空気冷却と空気輸送によるダイス面切断 | ホットメルト接着剤、ワックス化合物、低出力の特殊グレード | 20～300 kg/h | 球形からレニキュラー | メディア |
| 水中ペレタイジング | カットチャンバーが完全に浸水し、ペレットが切断され、温度制御された水ループで運搬されます | PET、PA、高出力ポリオレフィン、エンジニアリング合成物 | 300～5,000 kg/h 以上 | 最高の幾何学的均一性、最小の細粒 | 高:経験豊富なオペレーターによる運用 |
初期のプラントでは、実用的なデフォルトは、剛性リグリンドとエンジニアリングコンパウンドの場合は水冷式ストランドペレタイジング、後処理用フィルムやストランドを保持できない低粘度流の場合は水リングダイスフェイスホットカットです。1,000 kg/h以上の生産能力を目指すプラント、または湿気の取り込みとペレットの均一性が重要なR-PETの生産に参入する場合は、最初から水中ペレタイジングを計画する必要があります。後からこの機能を追加する場合は、ダイス、水ループ、乾燥機、床レイアウトの変更が必要になるためです。
SE シリーズのシングルスクリュー押出機と KTE-SE 二段階システム
すべての作業にツインスクリュー押出機が必要とは限らず、すべての作業を一台の機械で行うこともできません。 KerkeのSEシリーズ単一スクリュー型エクストラーダは30kg/hから800kg/hまでの範囲をカバーし、主にプラスチックリサイクルに使用されています。この分野では、単一樹脂の清浄な流れを簡単に溶融し、ペレット化する作業が行われます。 単純な再粉砕と仕様の混合物の両方を処理するプラントでは、SEシリーズラインとKTEシリーズラインを並列に配置すると、それぞれが得意とする作業を行うことができます。単一スクリューは大量の商品作業を低い特定エネルギーで処理し、ツインスクリューは技術仕様を満たす混合物の処理に使用されます。
KTE-SEの二段階押出システム（双子ねじの第一段階が単子ねじの第二段階に物料を供給するマザー・ベビーアレンジメント）は、別の問題を解決します。一部の材料は、混合と脱揮発のために高いせん断力と深い真空が必要である一方、ペレット化のために低いせん断力と安定した圧力が必要であるため、単段機で満足のいく加工ができません。大量に汚染された後処理用フィルム、高揮発性の流れ、熱に敏感な充填合成物は典型的な例です。二つの業務を二つの機械に分離することで、双子ねじは純粋に混合と脱揮発のために最適化され、単子ねじの第二段階は、ダイ圧力を優しく構築し、ポリマーに余分なせん断を加えることなく大面積のろ過システムを駆動することができます。
| 設定 | モデル参照 | ねじ配列 | 典型的なL/D | 推奨される出力 | リサイクル工場での主な業務 |
|---|---|---|---|---|---|
| 実験室用ツインスクリュー | KTE-16B / KTE-20B | 共同回転する並列ツインスクリュー、モジュラー | 32 ～ 44 | 1～25 kg/h | 製剤の開発、投入原料のスクリーニング、顧客サンプルの製造 |
| 生産用ツインスクリュー | KTE-52D から KTE-135D | 共同回転する並列ツインスクリュー、モジュール式、マルチベント | 36 から 48 | 150 ～ 5,000 kg/h | リサイクルされた流れの混合、充填、変更、脱揮発 |
| シングルスクリューリサイクリングライン | SEシリーズ | シングルスクリュー、ベント付き、スクリーン交換機能付き | 30 to 36 | 30 ～ 800 kg/h | 清浄な単一樹脂スクラップの単純な溶融とペレット化 |
| 二段階の母子システム | KTE-SEシリーズ | ツインスクリューの第一段が、単一スクリューの第二段に供給される | 第一段階 36 ～ 44; 第二段階 12 ～ 16 | 200 ～ 2,000 kg/h | 強く汚染されたまたは高揮発性の流れ;熱に敏感な化合物 |
| 三軸スクリュー押出機 | KTE-T シリーズ | 三つのねじの配置 | プロジェクト固有 | プロジェクト固有 | 特殊な混合行動が必要な特殊材料 |
Kerke はまた、これらの機械を取り囲む補助機器も提供しています。事前混合のための高速ミキサー、サイズを小さくするためのプラスチック顆粒生成装置と粉砕装置、冷却ループのための水冷却装置、そしてエクストラーダのコア部品（スクリューエレメント、バレルライナー、シャフトなど）です。リサイクルにおいては、機械メーカーからのコア部品の調達が、新規混合よりも重要です。研磨性の高いまたは汚染された原料は、スクリューエレメントとバレルライナーをより速く消耗するため、交換用エレメントと元のアセンブリ間の寸法の一貫性が、自動拭きのジオメトリーを維持するために重要になります。
リサイクルされたペレットの下流アプリケーション
リサイクルグラニュレーションコンパウンド工場はペレットを販売するのではなく、他の人の成形や押出加工に使用する材料を販売しています。 ペレットがゲートを出た後、何が起こるかを理解することが、お客様が受け入れる仕様書を作成し、そのグレードの価格を、それが生み出す価値に基づいて設定するための前提となります。 以下の用途は、ツインスクリューラインで生産されたリサイクルコンパウンドの再び使用される目的地です。
| 下流産業 | 最終製品 | リサイクルグレードが必要 | 購入者がテストする重要なプロパティ | プロセスノート |
|---|---|---|---|---|
| 射出成形家庭用品 | ストレージボックス、バケツ、箱、ハンガー、椅子、植木鉢 | リサイクルされたPPまたはHDPE、天然または着色された、しばしば軽く充填されています | 溶融流動速度の範囲、低温での衝撃、色の一貫性 | 緻密な溶融流量制御が主要な購入基準であり、広範囲の散乱はショットの短縮とフラッシュを引き起こします |
| パイプ押出 | 排水管、ケーブル保護管、農業灌漑用管、波形管 | リサイクル HDPE または PP、制御された密度および溶融流量 | 溶融強度、環境ストレスによる割れ強さ、灰分、ゲル数 | ゲルと溶けない粒子は壁の欠陥を生じます。細かい溶融のろ過は不可欠です |
| シートとボードの押出 | パレットデッキ、保護シート、建設用ボード、中空プロファイルボード | 20～60％の鉱物含有量で再生PPまたはPEを充填 | 曲げ強さ、灰分の正確性、分散の品質、平坦性の特性 | フィラー分散は表面品質を決定します。サイドフィードとKB60ブロックが重要です |
| 包装（食品非接触） | 分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術・工業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル・部品番号を正確に記載します。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持します。フォーマルな技術用語。テキスト: 産業用ライナー、ゴミ袋、収縮フードフィルム、ストラッピング用 | 製品に応じてリサイクルLDPE、LLDPE、またはR-PET | ゲル数、破断時の引張強さ、ダート衝撃、ストラッピング用の内在粘度 | フィルムグレードのリサイクルペレットには、プラント内で最高のフィルタリングが必要です |
| 自動車のインテリアとボディ下部 | ホイールアーチライナー、バッテリトレイ、インテリアブラケット、騒音遮断材 | 充填および衝撃改質されたリサイクルPP、ボンネット下用のリサイクルPA | 凹部衝撃、熱拡張温度、臭気等級、排出挙動 | 臭気と排出物の仕様により、深い真空での脱揮発化は不可欠です |
| 建築と支保柱 | プラスチック製のフォームワークパネル、ケーブルトレイ、足場部品、ジオ製品 | 重量的に充填されたリサイクルポリオレフィン、しばしば相溶性剤を含む | 曲げ強さ、寸法安定性、耐候性 | 高い充填量には非常に高いトルククラスと耐摩耗性の要素が必要です |
| 繊維・糸 | ステープルファイバー、ストラッピングテープ、不織布原料 | 制御された内在粘度を有するR-PET、またはリサイクルPPファイバーグレード | 内在粘度、水分、塵含有量、濾過清浄度 | 水中ペレタイジングと細かいろ過が通常指定されます |
| ケーブルおよびワイヤー化合物 | リサイクルベース樹脂を使用した絶縁材およびシース化合物 | 安定剤と充填剤を含むリサイクルPEまたはPVC合成物 | 誘電特性、熱安定性、硬度、清浄度 | 汚染耐性は非常に低く、レーザーの濾過または細かなスクリーンが必要です |
これらの下流市場は、KTEシリーズでサービスを提供しているアプリケーション業界と直接関連しています。カラー、フィラー、添加剤、黒色、および繊維用マスターバッチを含むマスターバッチ生産、エンジニアリングプラスチック、生分解性プラスチック、ケーブル混合、PVC混合、熱可塑性エラストマー、および木材プラスチック複合体を含むプラスチック混合、およびリサイクルされたペットフレークリサイクルなどの専門的な作業。再生粉砕工場が、リペレーティングラインではなく、混合機としての立場を取っているため、同じ価値領域で競争しています。だからこそ、単純な溶融ラインではなく、ツインスクリュー押出機が戦略的な設備選択となっています。
モデル選択に関するガイダンスの要件
以下の表は、プラントの稼働条件を開始機械の推奨値とねじの構成方向に変換します。 予算やレイアウトの計画のための初回の検討として扱ってください。実際の原料を使用したサンプル試運転後、最終的な構成が確認されます。
| 目標出力 | 原料の種類 | 高い充填物または補強材? | 推奨されるKerkeモデル | ねじの構成方向 | 推奨されるペレタイジングシステム |
|---|---|---|---|---|---|
| フォーミュラ試験のみ、1～25 kg/h | 任意; 小さなサンプル量 | または | KTE-16B または KTE-20B ラボ用ツインスクリュー | 36 ～ 44 L/D、クイックチェンジエレメント、一つの真空バルブ | 水冷式ストランドペレタイジング、実験用 |
| 30 ～ 120 kg/h | クリーンな後工業用PP/PEリグリンド、ニッチなエンジニアリングコンパウンド | いいえ | KTE-35D | 36 L/D、中程度のKB45溶融、単一真空バルブ | 水冷式ストランドペレタイジング |
| 150 ～ 400 kg/h | 硬質PP/HDPEリグリンド、一般的なリサイクル合成物 | いいえ | KTE-52D | 36～40 L/D、深い真空排気口、重量損失主送風 | 水冷式ストランドペレタイジング |
| 150 ～ 400 kg/h | 消費後のフィルム、低ボリューム密度 | いいえ | KTE-52D（クランマーフィーダー付） | 40 L/D、長いピッチのインテーク、大気圧プラス深い真空排気 | 水リングダイフェイスホットカット |
| 300 ～ 700 kg/h | 鉱物ファイバーを20～50％含むリサイクルPP/PE | はい | KTE-65D（ツインスクリューサイドフィーダー） | 40 to 44 L/D、KB45プラスKB60分散ブロック、逆元素、耐摩耗性元素 | 水冷式ストランドペレタイジングまたは水輪式ホットカット |
| 300 ～ 700 kg/h | 洗浄済みR-PETフレーク | いいえ | KTE-65D（結晶化および除湿乾燥機付） | 40 L/D、低摩擦溶融、ツイン深型真空バルブ、オプションのチェーンエクステンダーポート | 水中ペレタイジング |
| 500 ～ 1,000 kg/h | 相溶性剤を含む混合後消費ポリオレフィン | 適度 | KTE-75D | 44 L/D、分散優先混合、相溶性剤用液体給料装置、ツインベント | 水リングダイフェイスホットカットまたは水中ペレタイジング |
| 500 ～ 1,000 kg/h | 消費後の高揮発性負荷を有する重度に汚染されたフィルム | いいえ | KTE-75Dの第一段をベースとしたKTE-SE二段階システム | 第一段階では、混合と脱揮発のために40～44 L/D、第二段階では圧力と大面積のろ過のために単一スクロールを使用します | 水リングダイフェイスホットカット |
| 1,000 ～ 2,000 kg/h | 産業規模のリサイクルポリオレフィン化合物 | はい | KTE-95D | 44 L/D、デュアルサイドフィード、ツインディープ真空、溶融ポンプ、および連続スクリーンコンバーター | 水中ペレタイジング |
| 2,500 kg/h 以上 | 大規模なシングルストリームリサイクルコンパウンド | はい | KTE-135D | 44 ～ 48 L/D、複数の側面供給、ツイン深吸込、溶融ポンプ、レーザーフィルタリング | 水中ペレタイジング |
| 任意の出力、クリーンな単一樹脂スクラップの再溶融 | ポスト産業用トリム、単色リグリンド | いいえ | SEシリーズ シングルスクリュー押出機 | 30 ～ 36 L/D、シングルベント、スクリーン交換機 | 水冷式ストランドペレタイジング |
二つの選択方法を採用する価値があります。まず、最悪の原料量を考慮して機械のサイズを調整することが重要です。平均値ではなく、最悪の原料量を基準にしてください。そうすれば、低密度の原料が入荷した悪い月でも、工場が約束された生産量を下回ることはありません。次に、直径ではなくトルククラスでヘッドルームのサイズ帯を購入しましょう。トルクヘッドルームを利用すると、後でより豊富な配合物や高い充填量を実現できます。機械のサイズを変更する必要はありません。直径ヘッドルームは主に最小生産可能バッチを増やすために使用されますが、製品の組成がまだ進化途上の工場では、このような柔軟性は望ましくありません。
人材配置、スタートアップ SOP、エネルギーと生産量の増加
機器は、工場のパフォーマンスの上限を定めるものであり、運用規律は、実際にどれだけその上限に近づけるかを決めるものです。 最初の年は、三つの運用課題を決定します。人員構成、書面による立ち上げ手順、および収益とエネルギーの正当な増加計画です。
シフトスタッフ体制
| 役割 | シフトあたりの人員数、300～600 kg/hのライン | シフトあたりの人数、1,000～1,500 kg/hのライン | 主要責任 |
|---|---|---|---|
| シフトリーダー/エクストラーダオペレーター | 1 | 1 | プロセスパラメータ、トルクと圧力の監視、画面変更の決定、シフトログ |
| 給餌および配合剤オペレーター | 1 | 1 から 2 | フィーダの校正と補充、配合物の確認、添加物の計量、ロット記録 |
| ペレタイジングおよびスクリーニングオペレーター | 1 | 1 | カッター刃の状態、水温、ストランドの取り扱い、スクリーンデッキの監視 |
| 梱包と物流 | 1 から 2 | 2～3 | ビッグバッグと袋の充填、ラベル付け、パレタイジング、倉庫内の移動 |
| ソートと前処理（洗浄が内部で行われている場合） | 2～4 | 4～6 | ベルトの分類、汚染物質の除去、クラッシャーと洗浄機のメンテナンス |
| 品質技術者（交代制） | 1人/植物、日勤 | 1～2本/植物 | 溶融流動速度、水分、灰分、色、衝撃試験、分析証明書の発行 |
| メンテナンス技術者（交代制） | 1本/植物 | 1～2本/植物 | 予防保守、摩耗部品の交換、ギヤボックスオイル、電気故障 |
人員数は出力量と直線的に拡大しない。これは、最小限のラインから始めるのではなく、有意な規模で建設することが主な労働力の問題である。300 kg/hのラインから1,000 kg/hのラインに移行すると、出力量はほぼ3倍になるが、シフトの人員数はわずか2人または3人しか増えないため、人員投入量はキログラムあたり大幅に減少する。これは実際に大きなラインを供給できるようにすることが条件であれば、運用上の大きな利点となる。
スタートアップSOP
書面に記載されて掲示された起動手順により、最もコストのかかる最初の二つの事象が防止されます。すなわち、ネジを損傷させる冷スタートと、湿った材料からのスタートにより、売れない初回の生産物が生まれるのを防ぎます。重要な手順は次のとおりです。
- バレルゾーンの温度設定値を式の記録と照合し、すべてのゾーンが設定値に達していることを確認してから、金属の質量を均一に加熱するためのソーク期間を設定します。ソークが完了する前にネジを回すことは決して行わないでください。
- ギアボックスのオイルレベル、オイル温度、およびギアボックスクーラーと給気口ジャケットへの冷却水流量を確認します。
- 冷却水ループ、ペレタイザーの水温、およびチラーの設定値を確認します。
- 真空システムを確認してください：コンデンサの水が入っており、真空ポンプが準備できており、ベントインレットが清潔で取り付けられていることを確認してください。
- 各部品のフィーダーのキャリブレーションを、記録された式に基づいて確認し、生産前に静的重量チェックを実施します。
- 新しいスクリーンパックをインストールし、開始時の圧力差を記録します。
- スクリューを低速で始動し、互換性のあるパージ材料または新品材料を使用してパージし、再生原料に切り替える前にダイで清浄な溶融物を確認してください。
- 原料を段階的に投入し、トルク、溶融圧力、溶融温度を監視しながら、スクリューの回転速度と供給速度を同時に上げてください。
- 安定した後、溶融流動速度、水分含量、および視覚検査のために最初のサンプルを取り、その後に生産ロットの記録を開始します。
- レシピ管理システムに安定したパラメータセットをログ記録し、次の起動時に既知のポイントから開始できるようにします。
シャットダウンの規則は同じです。 特に、充填された色付けされた、または熱に敏感な材料を使用した後に、機械を停止する前に清掃してください。また、PVCやPAを熱い缶の中に放置しないでください。 機械に一晩放置された劣化した材料は、明日の最初のロットに黒い斑点として現れます。
エネルギー指標と収益の増加
具体的なエネルギー消費量は、キログラムあたりキロワット時で表されるもので、造粒工場における最もクリーンな運転基準となります。これは、スクリュー構成の効率、熱管理、およびスクリュー速度の適切性を単一の数値で捉え、ライン上のエネルギーメーター以外の特別な計測装置を使用せずにシフトごとに追跡できます。
| 製品タイプ | エクストラーダでの典型的な比特エネルギー | 付属装置を含む全ラインのエネルギー | 主要エネルギーレバー |
|---|---|---|---|
| 単純なリサイクルPP/PEペレタイジング | 0.15 ～ 0.25 kWh/kg | 0.28 ～ 0.45 kWh/kg | ねじ回転速度を制御する。公式に必要な速度よりも速く回さない |
| 充填されたポリオレフィン化合物 | 0.18 ～ 0.30 kWh/kg | 0.32 ～ 0.52 kWh/kg | メインフィーダの代わりにサイドフィーダを使用し、正しい分散ブロック長を確保 |
| 深い真空下での消費者後処理フィルム | 0.22 ～ 0.38 kWh/kg | 0.45 ～ 0.70 kWh/kg | 上流の乾燥効率、真空ポンプのサイズ設定、インテークの改善 |
| 結晶化と乾燥を伴うR-PETの混合 | 0.20 ～ 0.32 kWh/kg | 0.55 ～ 0.85 kWh/kg | 乾燥機の熱回収; 過剰な乾燥ではなく、正しい露点を維持 |
| リサイクルエンジニアリング合成物（ABS、PA） | 0.22 ～ 0.35 kWh/kg | 0.42 ～ 0.65 kWh/kg | 溶融温度制御：過長の分散部からの過剰なせん断を回避 |
収率は予測可能な学習曲線に沿って上昇し、誠実な曲線に基づいて計画すると、非現実的な目標を達成できなかったという屈辱的な経験を回避できます。最初の月間では、オペレータがフィード制御、スクリーン交換タイミング、ストランド処理、および色の切り替えを学ぶ中で、初回の収率は70～82％の範囲になると予想されます。3ヶ月目には、文書化されたフォーミュラライブラリ、書面化されたSOP、および安定した原料供給が整っている場合、88～93％は通常のレベルです。6ヶ月目には、予防保守が予定どおりに行われ、入力材料のスクリーニングが強化されている場合、安定した流れで94～97％を達成できます。残余損失は主に起動時および切り替え時のパージ、スクリーン交換時の移行材料、および規格外の細粉であり、これらは内部で再加工することができるため、フィードシステムに戻すための内部再加工ループが最初から配置されている必要があります。
コンプライアンス、許可、製品基準
リサイクルはほとんどの法域で許可が必要な活動であり、許可手続きは通常、機器の納期よりも長くかかります。機器の仕様作成と同時にコンプライアンスの準備を始めることで、プロジェクトをスケジュールに沿った状態に保つことができます。
| コンプライアンス領域 | 通常どのようなものが必要となりますか | トリガ | 計画ノート |
|---|---|---|---|
| 環境影響評価 | 排出物、排水、騒音、固体廃棄物に関する評価報告書と承認 | 新しいプラスチック加工施設 | 早めに始めましょう。承認条件では、排気処理やレイアウトがしばしば決められています。 |
| 汚水放出許可 | 許容された放出ポイント、処理トレイン、監視、および報告 | 社内での洗浄作業 | 放出ルートが存在しない場合は、閉ループの水システムを計画するか、洗浄済みフレークを購入することです。 |
| プロセス排気および臭気管理 | 許容範囲に合わせてサイズが調整されたコンデンサ、スクラバー、活性炭段 | 真空脱溶および熱処理 | 隣人からの臭いの苦情は、強制停止の一般的な原因です |
| 堅実かつ管理された廃棄物管理 | 登録、許可を受けた処分業者、汚泥および使用済スクリーンのマニフェスト記録 | 洗浄スラッジ、フィルター残留物、汚染された廃棄物 | マニフェストを保存してください。これらは、検査官が最初に要求するドキュメントです。 |
| 火災防止設計 | コンパートメント化、山積みの高さ制限、保管エリアの検出と抑制 | バレるプラスチックと完成品のペレットの一括保管 | サイトレイアウトを管理します。建設後に経済的に追加することはできません |
| 労働安全衛生 | 騒音、埃、熱の暴露を制御する手順、ロックアウト手順、機械のガード | すべての運転プラント | 熱溶融、回転ねじ、および高電圧ドライブでは、正式なロックアウト規制が必要です |
| 品質管理システム | ISO 9001認証、文書化された手順、トレース可能性 | 産業および自動車関連のお客様 | ほとんどのB2B購入者はこれを最低限の資格として扱い、差別化要素とは考えていません |
| リサイクル樹脂製品の規格 | リサイクル材料の特性評価および試験に関する公認仕様への適合 | 仕様に沿った製品を契約による供給 | ASTM D7209 は、リサイクルされた PE の用語と実践について規定しており、市場によっては地域別の GB/T および EN 仕様が適用されます。 |
| 機械の適合性 | 宛先市場が要求する場合の CE マーク付け、電気安全に関する文書 | 規制市場への機械の輸入 | 注文段階で、必要な適合性パッケージを確認してください。通関では確認しません。 |
実用的なコンプライアンス手順は、次のように進められます。サイトの区画許可を確認し、プラスチックリサイクルを実施する。環境影響評価を委託します。評価条件に基づいて排出物および排気システムを設計します。レイアウトに関する防火設計の承認を取得します。廃棄物流を登録し、認定された廃棄業者を指名します。設置と試運転を行い、その後、本格生産が開始される段階でISO 9001の文書化を行い、認定監査を実施します。実際の生産データがない状態で品質システムの認定を試みることはほとんど成功しません。
製品側では、食品接触用と主張する場合には注意が必要です。食品接触用のリサイクル材料は、除染プロセスの検証を含む、より厳格な承認手順に従う必要があり、一般的なリサイクル許可に基づいては決して主張してはなりません。新しい工場では、まず非食品用の産業および消費者向けの用途にターゲットを絞り、食品接触用のグレードは後から、別途設計されたプロジェクトとして扱うほうがずっと良い結果が得られます。
Kerke のサービスとサポート
紙面上の仕様と販売可能なペレットを生産する工場の間のギャップは、エンジニアリングサポートによって埋められます。そして、そのサポートは、問題が発生した後に交渉されるのではなく、注文を出す前に定義されるべきです。KerkeはWanplas工場として、Wanplasブランド全体で共有される以下のサポートフレームワークを提供しています。
- 供給物質のサンプル試運転 — 実際の材料を送り、生産機械上で達成可能な出力、ねじ構成、および処理範囲を確立してから、生産に移ります。 リサイクルされたストリームの場合、これは最も重要な前処理の手順です。なぜなら、カタログ出力ではきれいな均一な素材が想定されていますが、実際にはそうではありません。
- 構成エンジニアリング — L/D 比、バレル構造、ねじ部品配置、ベントの位置、給送システム、電気制御は、お客様の樹脂流れと目標品質に基づいて指定され、固定パッケージとして販売されるのではなく、お客様のニーズに合わせて設計されます。
- 出荷前の工場試験 — 機械を負荷なしで稼働させて、機械的および電気的機能を確認し、次に材料を使用して、試験中に記録されたプロセス挙動を確認します。 テスト記録は機械と共に移動します。
- 設置および試運転 — エンジニアが現場に赴き、機械の設置管理、電気接続の確認、水および真空システムのチェック、最初の起動および試運転を行います。
- オペレータおよびメンテナンスのトレーニング — 稼働開始および停止のSOP、ネジ構成の変更、スクリーンの変更、フィーダの校正、摩耗部品の検査、トルク、圧力、温度の偏差に対する故障解析の手順などをカバーします。
- 部品保証方針 ― Wanplasグループは、毎年500米ドルの無償部品を提供するとともに、保証期間内に破損した部品を無償で交換します。 リサイクル工場では、実際の推奨事項として、摩耗が最も激しいゾーンのスクリューエレメント、バレルライナーセクションの予備品、スクリーンパック、ペレタイザーブレード、ダイプレートを常備しておくことが重要です。これらは、予期せぬ停止時間を決定する要素です。
- リモート技術サポート ― 機器の独自データを使用してプロセスパラメータの確認と故障診断を行うことで、多くの場合、現地訪問なしにフォーミュラの問題を解決することができます。
- オープンな工場ポリシー ― お客様は工場を訪れ、建設中の機械を確認し、出荷前に実際に試運転を目の当たりにすることができます。
生産計画に基づいて設備を資金提供する場合、さらに二つのグループのコミットメントが重要です。一つは輸送保証であり、もう一つは試運転中に確認された構成に基づく生産能力保証です。保証された能力は、一般的な数値ではなく実際の資材に基づいていますので、ビジネス計画に確信を持って組み込むことができます。
よくある質問
リサイクルされたプラスチックの顆粒工場を開くにはツインスクリュー式エクストラーダが必要なのでしょうか、それともシングルスクリューで十分なのでしょうか？
単一のレジン、単一の色の流れをきれいな状態で製品ペレットに再溶融するだけの作業の場合、単一スクリュエキストラクターが十分です。Kerke の SE シリーズは、30 kg/h から 800 kg/h までの作業に対応します。 植物が水分や揮発性物質を除去し、充填剤や顔料を分散させ、インパクト改質剤や相溶性改善剤を添加し、二つの樹脂を混合し、または変動する後処理原料に対して緻密な溶融流動速度の範囲を維持する必要があると、ツインスクリュー押出機が必要になります。 ほとんどの顆粒製造事業は、最初の2年間で調合に移行します。なぜなら、調合された製品は技術仕様に基づいて販売されるのに対し、単なる再粉砕製品は価格のみで競争するからです。
リサイクルグラニュレーションプラントには、どの程度の建屋面積と電気設備が必要ですか？
計画上のルールとして、300～500 kg/hのラインには、原料と製品の保管を含めて約800～1,200平方メートル、クレーンのフックの下のクリアー高さ6～7メートル、および約350～500 kWの三相インストール容量が必要です。1,000～1,500 kg/hのラインでは、通常2,000～3,000平方メートル、8メートルのクリアー高さ、および900～1,300 kWのインストール容量が必要です。稼働需要は通常、インストール容量の55～70％ですが、バレルヒーターは寒い状態からの起動時に大きな負荷をかけますので、トランスはインストール容量に合わせてサイズを調整する必要があります。機械の設置面積ではなく、保管エリアが、初めてのオペレーターが最も過小評価する部分です。
リサイクルされた複合型ツインスクリュー押出機では、どのL/D比を選択すればよいですか？
単一の排気口を備えた単純な PP または PE の再生ペレット化では、32 ～ 36 L/D が十分です。サイドフィードと 2 つの排気口を備えた充填物や強化されたリサイクルコンパウンドでは、40 ～ 44 L/D が実用的な基準となります。大量に汚染された消費者向けフィルム、充填物の量が 60% を超える場合、反応押出や PET チェーン拡張作業では、44 ～ 48 L/D で必要な滞留時間と空容量が得られます。長いものが必ずしも良いとは限りません。追加の長さは、熱の履歴と特定のエネルギー投入を増やすため、熱に敏感なリサイクル流にとって必要ないものです。
PETフレークはどれくらい乾燥していなければならないのですか？
PETはまず結晶化しなければならず、その後、露点が約マイナス40度の除湿乾燥機で乾燥する必要があります。内在粘度を維持する場合は、溶融段階前に水分を50ppm以下にまで減らす必要があります。乾燥前に結晶化することは必須です。なぜなら、無定形のフレークは高温乾燥機で柔らかくなり、凝集するからです。うまく設計されたツイン真空脱溶セクションは許容範囲をある程度拡大しますが、溶融温度での残留水分は水溶解による鎖切断を引き起こし、その結果生じる内在粘度の低下はグレード仕様で受け入れるか、専用フィードポートを介して導入された鎖延長剤で補正する必要があります。
リサイクルされた顆粒化工場はどのペレタイジング方法を使用すべきでしょうか？
水冷式ストランドペレタイジングは最も寛容で、操作員をトレーニングするのが最も簡単です。また、PP、PE、ABS、PS、およびほとんどのエンジニアリング合成物に適しています。水リングダイフェイスホットカットは低粘度および粘着性の高いリサイクル溶融物を扱うことができ、ストランドを保持できません。水中ペレタイジングは、最も高い幾何学的均一性と最小の細粉を実現し、およそ1,000kg/h以上の生産量とR-PET、および湿気に敏感なエンジニアリンググレードの場合に通常選択されます。空冷式ダイフェイスカットは、高温溶融物および低出力の特殊作業に適しています。レイアウトを決定する前に選択してください。後から水中ペレタイジングを追加すると、ダイ、水ループ、乾燥機、および床面のレイアウトに影響が出ます。
リサイクルペレタイジングプラントはシフトごとに何人のオペレーターを必要としますか？
300～600 kg/hの単一の混合ラインでは、通常、1シフトあたり4～5人のスタッフが働いています。シフトリーダーとエクストルーダー操作員、供給と配合操作員、ペレタイジングとスクリーニング操作員、そして梱包と物流スタッフ1～2人です。品質技術者とメンテナンス技術者は、通常、日勤のシフト間で共有されます。洗浄と選別が社内で行われている場合は、1シフトあたり2～4人の選別と事前処理スタッフを加えてください。生産量が増えるにつれて、スタッフ数はわずかに増えるだけで、そのため、より大きなラインでは、1キログラムあたりの労働投入量が明らかに高くなります。
新しいリサイクルグラニュレーション工場が安定した生産量を達成するにはどのくらいの時間がかかりますか？
分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術・工業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル・部品番号を正確に記載します。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持します。フォーマルな技術レジスター。テキスト: 現実的な稼働開始により、初月の初回生産率は70〜82％になるとされています。オペレーターはフィード制御、スクリーン交換時期、およびストランドの取り扱いを学習します。第3か月は、固定されたフォーミュラライブラリと書面によるスタートアップSOPにより、通常88〜93％に達します。第6か月は、規律ある入力検査と予防保守を計画的に行うことで、安定した入力流れで94〜97％に達します。カーブを支配するのは機械の能力ではなく、原料の変動であるため、第6か月の帯に到達する最速の方法は、入力受入れ基準を書面にしたり、原料ロットを生産前に混合することです。
リサイクルされた造粒化合物工場にはどのような認証と許可が必要ですか？
一般的な要件には、廃水および処理排気に関する環境影響評価と排出許可、スラッジおよび使用済みフィルタースクリーンに関する固形かつ管理された廃棄物管理登録、貯蔵エリアに関する防火設計の承認、また職業健康と安全計画とロックアウト手順が含まれます。商業的には、ほとんどの産業購入者はISO 9001品質システム認証を求めており、製品の適合性は通常、再生樹脂の仕様（例えばASTM D7209による再生PEの用語と実践）および地域別のGB/TまたはENの要件に基づいて示されます。食品接触用の再生材料は、別の、はるかに厳しい承認プロセスを経ており、一般的なリサイクル許可に基づいて主張されるべきではありません。
一台のツインスクリュー押出機で、複数のリサイクル材料を処理することは可能ですか？
はい、その機械がそれに対応している場合は可能です。KTE シリーズは、セグメント化されたバレルと交換可能な要素から構成されたモジュール式ねじを使用しているため、ねじの配置を変更し、必要に応じてサイドフィーダやセカンダリベントを追加することで、1台の機械をリサイクルポリオレフィン、充填化合物、およびエンジニアリング化合物の作業間で再構成できます。実用上の制限は、PVC などの腐食性材料であり、これらの材料は耐腐食性の表面を備えた専用機に保管するのが最適です。また、高い着色度や黒色の配合物は、変換洗浄を減らすために明るい色の後にスケジュールする必要があります。
リサイクルグラニュレーション工場はどのような部品を在庫にしておくべきですか？
生産を停止させる項目と、交換に最も時間がかかる項目を優先してください。例えば、分散型混練ブロックやサイドフィードの直後の部品、予備のバレルライナー部品、稼働中のメッシュ内のスクリーンパック、ペレタイザーブレードとブレードホルダー、ダイプレートとダイインサート、予告なしに故障するシールと熱電対などです。磨耗材料は、原料よりも早く消耗します。そのため、最初の月からの稼働時間で磨耗部品の寿命を追跡し、一般的な間隔ではなくそのデータを使用して再注文ポイントを設定してください。
結論
リサイクルされたプラスチックの顆粒化コンパウンド工場をツインスクリュー式押出機を使用して開設するプロジェクトは、明確なクリティカルパスを持つものです。まずは原料を確保しましょう。すべての後続工程は、その原料に基づいてサイズが決まっています。販売する顆粒のグレードと、保持すべき受け入れ基準を定義しましょう。それらが、コンパウンド製造能力が必要か、単に溶融能力だけが必要かを決めます。賃貸契約を締結する前に、現地の設備の範囲（変圧器容量、水循環、排出路、排気処理、火災隔室）を確保しましょう。これらは後で変更できない四つの属性です。その後、プロセスルートを保護の連鎖として設計し、最後に機械を指定しましょう。
マシン自体では、最も重要な三つの決定事項は、L/D比、特定のトルククラス、およびねじ要素の配置です。リサイクルされた原料の粘度が変動するため、まだ必要としないトルクの余裕を指定してください。最悪の揮発性負荷を想定した配管配置を指定してください（平均ではなく）。ペレタイジング方法を決定する前に、レイアウトを決定してください。そして、カタログの出力数値は、消費者後の原料には決してない均一性を前提としていますので、実際の原料でサンプル試運転を行って、全体の構成を確認してください。
Kerkeは、12年以上にわたって並列回転式ツインスクリュー混合エクストルーダーに専念してきたWanplasの工場で、19,997平方メートルの工場、70カ国以上で稼働している2,000台以上の機械、100人以上の技術チームを擁しています。この工場全体をサポートしています。それは、ラボラトリのKTE-16Bでの製剤試験から、KTEシリーズの生産設定、KTE-135D、SEシリーズの単一スクリューライン、KTE-SE二段式システムに至るまで、そして工場を完了するペレーティング、スクリーニング、補助装置までの全プロセスです。プロジェクトが上流の準備が必要な場合は、WanplasはKerkeのペレーティングシステムに直接供給する、マッチした洗浄および乾燥ラインを提供します。
リサイクルされたグラニュレーションコンパウンド工場を計画している場合、最も有益な次のステップは試験です。実際の原料の代表的なサンプル（毎週購入するものを正確に反映するフレークや再粉砕の数バッグ）と、目標出力量、およびお客様が要求する仕様を送ってください。Kerkeは、材料を実行し、実現可能な生産量とプロセスの範囲を確立し、カタログ上の仮定ではなく、試験結果に基づいた構成提案を返します。生産目標と製品ロードマップを共有すると、構成がそれに合わせて調整されます。お客様は工場を実際に訪問して、建設中の機械を確認し、試験実行を目撃することもできます。
