生分解性プラスチックツインスクリュー混合機の必要な設備リスト

生分解性プラスチックツインスクリュー混合機は、異なるレシピを装着した従来の混合機とは異なります。 材料が変わるため、設備リストも変わります。PLA、PBAT、PBS、PHA、およびデンプンのブレンドは、水酸化に敏感で、熱的な範囲が狭く、また、いくつかの場合には運搬や計量が困難です。 入口側の乾燥機から出口側の袋詰め計までのライン上のすべての機械グループは、これらの三つの制約に対応させる必要があります。 このガイドでは、資材が流れる方向に沿って各段階を説明し、実際に必要なもの、主要なパラメータ、オプションの選択方法、およびプロジェクトが最もよく失敗する場所について説明します。

Kerke、Wanplasの工場は、19,997平方メートル以上の工場で、12年以上にわたり、2,000台以上の機械を70か国以上で稼働させ、100人以上のチームを擁して、共同回転式並列ツインスクリュー複合設備を構築してきました。 生分解性プラスチック混合は、マスターバッチ生産、エンジニアリングプラスチック混合、ケーブル混合、木質プラスチック複合体と並んで、工場の主要な応用分野のひとつです。そのため、以下の設備リストは、実際に出荷、導入、生産に使用されたラインレイアウトを示しており、一般的なカタログチェックリストではありません。

1. 生分解性化合物ラインが独自の設備リストを必要とする理由

三つの材料挙動が、標準的なポリオレフィン混合ラインからのほぼすべての偏差を引き起こします。それらを理解すると、機器リストは、任意の買い物リストではなく、論理的な結果の集合として読めます。

水解感受性は上流部を決定します

PLA、PBAT、PBS、およびPHAはポリエステルです。溶融中、残存水はエステル結合に攻撃し、不可逆的に分子量を低下させます。このような症状は、濡れたポリエステルを使用したことがある人なら誰でも知っているものです。溶融物は金型で発煙し、水浴槽で断裂する繊維が見られ、泡立ったまたは空洞のような粒が生成され、溶融物の流動度がシフトを通過する間に上昇します。また、完成品が引張強度と衝撃強度の基準を満たさないこともあります。これが、生分解可能なラインの上流部に、マイナス40℃の露点を持つ完全な中央乾燥および輸送システムを備える理由です。また、閉鎖された輸送、密閉された日用ホッパードライヤー、および乾燥装置と給送口の間の滞在時間の短さは、設備の決定事項であり、運転の習慣ではありません。

狭い熱窓はエクストラーダと溶融トレインを決定します

PLAは約170〜200℃の溶融温度で処理され、その少し上の温度で測定可能な熱劣化が始まります。PBATはより寛容ですが、高いシェアで長時間停留すると依然として劣化します。澱粉ベースの化合物は水分を保持し、焦げ付きやすくなります。その結果、低トルクで高速回転ではなく、中程度のスクリュースピードで高トルクを要求するエクストラーダが必要になります。また、穏やかな挽き込み強度と短い逆方向要素を備えたスクリュー構成、厳格なバレル温度制御、および最短の滞留経路を考慮した溶融トレインが必要です。長い、空気の多い溶融パイプと過剰なフィルタリングチャンバーは、過度に積極的なスクリューと同様に有害です。

大量の荷物の取り扱いが困難であるため、供給セクションが必要となります

生分解性製剤は、ほとんどが単に簡単に流れるペレットだけから構成されていません。レシピでは、基本のポリエステルペレット、第二のポリエステルペレット、炭酸カルシウムやタルクなどの微細な鉱物充填剤、デンプンまたは植物繊維粉末、数パーセントの配分で投入されるチェーンエクステンダーマスターバッチ、そしてしばしば液体の可塑剤が組み合わされます。パウダーが橋を作り、ホッパーに穴が開き、繊維はまったく流れず、低パーセントの添加物には、体積式スクリューでは得られないような分解能が必要です。だからこそ、真剣な生分解性ラインの供給セクションは、異なる排出形状を備えたロスインウェイトフィーダーのバンクで構成され、ホッパーとスクリューではなくなります。

ラインの6つの段階

1. 第1段階：上流の原料処理：乾燥、輸送、保管、金属分離、粉体流動化、および重量測定による投入。
2. 第2段階 - 押出: 共回転式ツインスクリュー押出機、そのバレルとスクリューの構成、加熱と冷却、およびギアボックス。
3. ステージ3 — 溶融輸送とろ過:ギア溶融ポンプ、スクリーン交換装置、計測装置、安全装置、真空脱溶。
4. 第4段階：ペレット化：ストランド、水環路、または水中ルート、さらにペレットの脱水、分類、乾燥。
5. ステージ5：下流処理：空気輸送、均一化シロ、サンプリング、計量、梱包、金属検出、パレット化。
6. ステージ6 - 設備およびサービス: 冷却水、圧縮空気、ダスト除去、電気配線、安全システム、および実験室の品質管理。

2. 生産ライン全体のマスタ機器リスト

以下の表は、本記事が尋ねる質問に対する単一ページの回答です。生分解性プラスチックツインスクリュー混合物生産ラインにはどのような装置が必要で、どのような装置は後回しにできるかを示しています。 必須項目とは、その項目がないとラインが規格に適合した販売可能なペレットを生産できない項目です。 任意項目は、一貫性、生産量、人件費、製品ラインの幅を向上させ、ライン稼働後、第二段階で追加されることが多い。

表 1. 生分解性混合ラインのマスタ機器リスト（全 6 段階）

機器	ライン上の関数	指定する主要なパラメータ	必須または任意
中央除湿乾燥機	フィード口前にポリエステル樹脂から結合水分を除去します	露点 -40℃、ホッパー容量で3～4時間の滞留時間、定格出力時の60～80℃（PLA）、60℃（PBAT）、70℃（デンプン混合物）	必須
絶縁されたコーンを備えた乾燥ホッパー	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}、および中括弧を保持します。フォーマルな技術用語。テキスト: プラグフローで樹脂を乾燥温度で保持します	コーン角度 60度以上; 内部スプレーダーコーン; 上下で±3℃の温度均一性	必須
真空・空気圧ローダ	乾燥した樹脂、充填剤、再粉砕物を周囲の吸着なしで給送装置に供給します	ポリエステル用のドライエアリターンを備えた閉ループシステム。輸送速度はライン消費量の少なくとも1.5倍。接触面はステンレス鋼	必須
原料シロとデイバン	配送とライン間のバルクストレージとシフトバッファ	8～24時間の生産用のボリューム、レベルセンサー、密閉ベントフィルター、指定された場合は窒素または乾燥空気のブランク	オプションのバッグフィードライン
磁気分離器と金属探知機	ネジ、バレル、スクリーンチェンジャーをトラップメタルから保護します	レアース磁棒（10,000～12,000ガウス）、各インフィードに引出しタイプ、製品の安全のために梱包時の金属検出器	必須
粉体ブリッジブレーカーおよび流動化ユニット	フィラーとデンプン粉のアーチングとローリングを防ぎます	振動式またはエアパッド式; 粒度密度 0.3 ～ 1.2 g/cm3 に適しています; フィーダホッパーの形状に合わせてサイズを調整	記入済みレシピでは必須
重量損失フィーダ、主核素	ベースのポリエステルをメインフィードの口に供給します	計測精度：±0.5％、単一またはツインスクリュー排出、レンジダウン比：最低20：1	必須
重量損失フィーダ、補助装置	メートル秒の樹脂、充填剤、添加剤マスターバッチ、および繊維	2～4ユニット、粉体用ツインスクリュー排出ヘッド、繊維用振動トレイ、材料に合わせたホッパー攪拌機	必須、カウントは変わります
液体計量ポンプ	プラスチファイア、オイル、または液体添加剤をバレルに注入します	ピストンまたは歯車タイプ、0.1～5 kg/hが一般的、加熱ライン、圧力評価は局所溶融圧力を超える、注入ノズルにチェックバルブを装備	オプション、レシピによって異なります
共回転式ツインスクリュー押出機	化合物を溶解、分散、揮発化し、ポンプする	Do/Di 1.55〜1.75、L/D 40〜48：1、特定トルク 8〜11 N.m/cm3、300〜600 rpm、8〜12バレルゾーン	必須
サイドフィーダ、ツインスクリュータイプ	溶融ゾーンの下流部にフィラー、繊維、または熱に敏感な添加剤を導入する	1～2ユニット; メインねじ径に合わせて; 侵入した空気を排出するため、サイドフィーダーバレルに強制排気口を設定	記入済みレシピでは必須
真空脱溶システム	溶融物から水分、モノマー、揮発性物質を除去します	水リング式真空ポンプ; 0.08～0.095 MPa; PLA およびデンプンラインの二段階排気; 凝縮物分離装置	必須
ギア溶融ポンプ	ダイ圧を安定化し、スループットをエクストラーダーの圧力の変動から分離します	圧力の変動がプラスまたはマイナス 2%以内、スループットが 8～15%向上、独立した温度ゾーンを備えた加熱体	500 kg/h以下は任意、水中ルートでは必須
画面切り替え機能	溶融物からゲル、炭化物、および汚染物を除去します	シングルプレート、デュアルプレート、油圧式クイックチェンジまたは連続ベルト; 40～120メッシュのパック; PLA用に最小限のデッドボリューム	必須
溶融圧力および温度センサー	プロセス監視、連動機構、品質追跡	濾過前と後、および金型内のセンサー;浸入式プローブを備えた溶融用温度計;データは制御システムに記録される	必須
破裂ディスク安全装置	オペレーターと機器を過圧から保護します	最も弱い溶融パス部品の設計圧力よりも低く設定;アラームと停止の連動	必須
ペレタイジングシステム	溶融物をストランド、水リング、または水中ルートでペレットに変換します	500 kg/h未満のストランド、300～1500 kg/hのウォーターリング、800 kg/h以上の水中、水中ユニットではダイス面の加熱と刃圧力補正	必須、容量によって選択されたルート
遠心脱水ユニット	ペレットを処理水から分離	残渣表面の水分が0.3％以下。ローターの回転速度とスクリーンの開口部がペレットサイズに合わせて調整されています	湿ったルートでは必須
振動分級スクリーン	ペレット流れから長い部分、ダブル、細粉、そして埃を除去します	2段式デザイン; 上段はオーバーサイズ用、下段は細かい粒用; 2～5mmのペレットに合わせた開口部	必須
ペレット後乾燥機	吸湿性のペレットから残留表面および近接面の水分を除去します	流動化床型または熱風型。PLAの場合、粘着性を防ぐために40～55℃。滞在時間は3～10分	PLAが豊富な化合物では必須
空気圧によるペレット輸送	ペレチザーからシロとパッキングにペレットを移動します	肘部保護装置を備えた希針混合; 角髪の制限のために速度を制御; 吸湿性の高いグレードでは乾燥空気による運搬	必須
ホモジナイゼーションおよび混合シロ	パッキング前にバッチ間の変動を平均化	4～8時間の出力に等しい容量、重力混合内部装置または機械的攪拌装置、排出マスフロー設計	オプションですが、強く推奨されます
自動サンプリング機	溶融流動速度と水分量の確認のために代表的なサンプルを採取します	インラインダイバタイプ; サンプル間隔がプログラム可能; サンプルボトルにバッチコードによるラベル付け	オプション
自動の計量と袋詰め	25 kgの袋または500～1000 kgのバルク袋を充填および密閉します	重量の測定精度は±0.1％、袋の密閉または縫製、充填口にダスト除去フード	商業規模での必須
パレタイザーとストレッチラッパー	完成した袋を積み重ねて出荷します	ロボットタイプまたはガントリータイプ。バギング速度に合わせたスループット。パレットパターンはプログラム可能	オプション
デュアル回路冷却水システム	バレルゾーン、ギアボックスオイル、ペレット水、および真空システムを冷却	ペレット用タワーロープ、樽およびオイルクーラー用8～15℃の冷却ループ、設置電力に対する立方メートル/時間の流量	必須
圧縮空気システム	バルブ、空気輸送、ブレードアクチュエータ、およびパッキンを駆動します	0.7 MPa の作業圧力。乾燥・ろ過して計測器品質に。ピーク需要に合わせてレシーバーを設計	必須
ダスト除去と工場の換気	転送および梱包ポイントでフィラーとデンプンの粉を捕集	フードのキャプチャ速度、カートリッジフィルター、ダストゾーンでのATEX規格に準拠した設計	記入済みレシピでは必須
ラボ用品 QCパッケージ	リリース前に、すべてのバッチが仕様を満たしていることを確認します	溶融流動率測定器、カール・フィッシャー式水分測定装置、DSC、引張強度および衝撃強度測定器、色度分光計	認定製品では必須

必須と任意の欄を読む方法

必須の分類では、販売のために堆肥化可能性を主張して混合物を生産する商業ラインが想定されます。自社の下流の変換工程に供給するパイロットまたはキャプティブラインでは、均質化シロ、パレタイザー、自動サンプラー、そして場合によってはバギングラインを省略することができます。なぜなら、製品は内部のホッパーに直接流れるからです。遅延できないのは、湿度管理、計量精度、溶融フィルタリング、および安全性に関するものです。これらの四つのカテゴリーは、ペレットが仕様を満たしているかどうかを決定するものであり、これらを稼働中のラインに後付けすることは、ラインとともに購入するよりもダウンタイムと再作業に多くのコストがかかります。

3. ステージ1A：中央乾燥および材料調整

生分解性合成ラインにおける最も大きな影響力を持つ設備選択は乾燥装置です。なぜなら、すべての下流パラメータは、フィード口に入った水分によって既に決定された分子量をもつ溶融物を基準に測定されるからです。 完璧なエクストルーダーと不十分な乾燥機を備えたラインは、稼働している毎日、規格外のペレットを生成します。 手頃なエクストラーダと適切なサイズの中央乾燥・運搬システムを備えたラインは、長年にわたり仕様を維持できます。

中央乾燥・搬送システム

義務。乾燥機の出口と給送口の間で再吸収を起こさず、制御された温度と確認済みの残留水分レベルで樹脂を給送装置に供給すること。

主なパラメータ プロセス空気の結露点は、ホッパー入口でマイナス40度Cである必要があり、測定は入口で行い、乾燥剤ベッドの出口では行わないこと。 空気の流量は、樹脂やホッパーの形状により、通常、毎時間の処理量に対する 1.8 ～ 2.5 キュービット／時間です。 戻り空気のフィルターは乾燥剤を保護します。 各ホッパーには独自の温度制御ループが必要です。バイオ分解可能なライン上の樹脂の乾燥温度が同じではないためです。

表 2. 生分解性樹脂ファミリー別の乾燥パラメータ

樹脂	乾燥温度	乾燥時間	目標湿度	重要な機器の注意事項
PLA（きれいなペレット）	60～80度	4時間	250 ppm 未満	静的なベッドを動かさずにガラス転移領域に近づけないでください。柔らかくなったペレットはホッパーのコーン内でブリッジし、ブロックに変化します。
PLA（結晶化グレード）	80度	4時間	250 ppm 未満	結晶化されたグレードは範囲の上限を許容するが、非結晶化されたグレードは下限に留まる必要がある
PBAT	60度	3時間	500 ppm 未満	融点が低く、粒が柔らかい; 細粉やエンジェルヘアを制限するために、穏やかな運搬速度を使用する
PBS と PBSA	60～70度	3 ～ 4 時間	400 ppm 未満	PBATと同様の取り扱い; 品質に応じた制限については、サプライヤーのデータを確認してください
デンプンベースのブレンドと原生デンプン	70度	2～4時間	1%未満（レシピによって異なります）	一部の製剤では、加工補助として意図的に水分を保持します。乾燥機は単に床まで乾燥するのではなく、目標の水分量を保持できる必要があります。
PHAとPHBV	60～70度	2～3時間	300 ppm 未満	非常に狭い熱窓; ドライヤーとエクストラーダーの間の熱滞在時間を最小限に抑える
カルシウムカーボネートとタルクの充填剤	100～110度	1～2時間	0.1% 未満	フィラーの湿度はしばしば無視され、ベントポートの発汗の原因となることが多い

選定の注意事項 ホッパのサイズは、定格ライン出力での滞留時間に基づいて決定するもので、名目容量に基づいては決定しない。 500 kg/hのライン上にある4時間のPLAホッパーは、およそ2トンの生産能力を備えており、名目上大きいがコーンが浅いホッパーは、一部のペレットを30分間滞留させ、他のペレットには8時間を与える。 スプレーダーのコーン、60度以上のコーン角、そして絶縁された壁を指定します。 二つ以上の樹脂を同時に流す場合は、大きなホッパーではなく、別々のホッパーを使用し、切り替え手順を定める。

よくある間違いです。 上流予算を節約するために圧縮空気乾燥機や熱風乾燥機を購入する。 環境の露点にある熱風ユニットでは、湿度の高い日に約500～800ppm以下のPLAを取り出すことはできません。これは十分ではありません。 もう一つの一般的な誤りは、ドライホッパーを稼働させ、その後、乾燥した樹脂を周囲の空気と共にオープンループで運搬することです。これにより、パイプ内に数百ppmの水分が戻ります。 ドライリターン空気による閉ループ輸送はこれを解決し、別の後付けではなく乾燥プロセスの一部として引き合いに出されるべきです。

再粉砕および再加工処理

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。形式的な技術レジスター。テキスト: 混合ラインでは、起動時のパージ、ストランド破損の廃棄物、および仕様外のペレットが発生します。生分解可能なラインでは、この再処理は二重に湿気に敏感であり、すでに一度の熱処理を受けているためです。必要な装置: パージおよびストランド廃棄物用の低速グラニュレーターと防音装置、再処理用の専用の小型乾燥ホッパー、および再処理を制御された割合で投入するための独立した重量損失フィーダーです。再処理をメインホッパーにスプーンで投入するのは、溶融流量仕様をコントロールできなくなる最も速い方法です。

4. Stage 1B：輸送、シロ、金属分離、粉体処理

倉庫と給料器ホッパーの間には、ラインが無人運転になるか、オペレーターがゴム製のハンマーを使う必要があるかを決める、華やかではない機器が設置されています。 充填および澱粉ベースの生分解性レシピでは、ほとんどの予測できない停止が生じます。

真空・空気圧ローダ

担当業務。レジン、充填剤、およびリワークを、バッグ、シロ、または乾燥ホッパーから、レベルセンサーによって制御されたフィーダホッパーに必要に応じて移す。

主なパラメータ 線量の少なくとも 1.5 倍の供給能力を備えているため、補充サイクルが短く、フィーダホッパーのレベル帯が狭くなります。 集積場所に吸引ランプまたはバッグダンプステーションを設置します。 ステンレス鋼製の接触部品と、粉体用の自動逆噴射洗浄機能付きフィルター。 吸湿性ポリエステルの場合は、周囲の空気ではなく、乾燥空気のループを使用してください。

選択の注意事項 ローダーの補充サイクルを、重量減少型フィーダーの補充ロジックに合わせます。 重量を制御していないボリュメトリックフォールバック中の給料機は、短く頻繁な補充が長くめったに行われる補充よりも優れている。 原則として、リフィルイベントは20秒以内にして、3分ごとよりも頻繁に発生させないようにしましょう。

よくある間違い。 粉末積載装置のフィルター面積の不適切な設定。 ブラインドフィルターが詰まり、供給ホッパーの残量が少なくなり、補充サイクルが長くなり、計量精度が徐々に悪化するが、警告が出されることはありません。

シロ, デイバイン, バッグダンプステーション

担当業務。原材料の供給と連続ラインの消費の間のバッファとして機能します。

主なパラメータ 8～24時間の生産に対応する生産量、連続レベル測定、密閉ベントフィルター、そしてファンネルフローではなく大量流れに対応した排出形状。 25 kgの袋を使用した配送の場合、バルク配送に代わるものとして、ダスト抽出機能を備えた袋投下ステーションと袋圧縮機が同等のアイテムとなります。

よくある間違い。 微細鉱物フィラーにファンネル流れのコーンを設定する。 中央チャンネルの材料は動き、壁側の材料は動かないため、ローテーション分離と先入先出分離の両方が発生します。 マスフローのジオメトリ、または少なくとも適切なサイズの流動化装置を採用すると、この問題を回避できます。

磁気分離と金属検出

義務 2台の異なる機械で、2つの異なる作業を行う。 インフィード部分の磁気分離装置は、ネジ、バレル穴、スクリーンチェンジャーを鉄系の不純物から保護します。 パッキングステーションに設置された金属探知機は、お客様を保護するものであり、食品接触用の供給契約の条件として採用されることが多いものです。

主なパラメータ リワークラインを含むすべてのインフィードポイントで、10,000～12,000ガウスのドロワー型希土類磁棒を使用します。 掃除スケジュールと記録された掃除記録。 梱包時には、自動棄却機能を備えた透過型金属検出器と、シフト開始時の試品確認ルーチンを導入しています。

よくある間違い。 マグネットを設置し、それらを清掃しない。 飽和した磁棒が金属を通過します。 掃除間隔をシフトチェックリストに組み込み、簡単に掃除できる引き出しハウジングを指定することで、オペレーターが実際に30秒で掃除できるようにします。

粉体ブリッジブレーカーおよび流動化装置

担当事項。フィーダーねじに流れ込む細かい粘着性のある粉を一定の体積密度で流すこと。

主なパラメータ 材質によって振動式ホッパー壁、エアパッドフリュイダー、内部攪拌装置、またはフレキシブルウォールマッサージャーを選択します。 固体密度の範囲は0.3～1.2 g/cm3であり、ほとんどの充填剤やデンプンに対応します。 装置は、フィーダーねじが変動するバルク密度をもたらすほど粉を激しく空気を通さないようにしなければなりません。これは同じ根本原因による異なる故障モードです。

よくある間違いです。 すべての粉末に対して、単一の流動化溶液を使用する。 沈降カルシウムカーボネート、粉末カルシウムカーボネート、タルク、天然デンプン、木粉は、まったく異なる流動挙動を示します。 材料ごとに攪拌回数を指定し、レシピポートフォリオが広範囲である場合は、交換可能な給料ホッパーを指定します。

5. Stage 1C: 重量測定式給餌アーキテクチャ

混合ラインでは、フィーダがレシピを定義し、エクストラーダがそれを実行するだけです。 ツインスクリュー押出機は、スターフィード方式の機械です。フィーダが単位時間あたりどのような量を供給するかが、ラインが生産する量と比例し、フィーダが設定した比率で生産されます。 フィーダが2%ずれると、コンパウンドも2%ずれ、どんなスクリュ構成をしてもこれを修正することはできません。

生分解性ラインにはいくつのフィーダが必要ですか

実用的な答えは、メインフィーダーに加えて2～4個の補助フィーダーを使用することです。一般的なPLA-PBAT澱粉フィルム複合物では、5つの計量ポイントが使用されます。PLAペレット、PBATペレット、澱粒または充填材粉末、チェーンエクステンダーまたは相溶性マスターバッチ、液体可塑剤です。剛性製品用のよりシンプルな充填PLA複合物では、3つの計量ポイントが使用されます。レシピポートフォリオは常に増加するため、エクストラーダーのフレームに少なくとも1つの予備の供給位置と1つの予備のバレルポートを指定してください。

表 3. 生分解性混合ラインにおける材料タイプ別の給送装置の構成

測定ポイント	素材	フィーダータイプ	放電形状	典型的な投与精度	Feed の場所
メイン	ベースポリエステルペレット、PLA、またはPBAT	体重減少	単一凹面ねじ	±0.5%	メインフィード口、バレルゾーン1
補助 1	第二のポリエステルペレット	体重減少	単一凹面ねじ	±0.5%	メインフィード口、複合インレット
補助 2	鉱物フィラーまたはデンプン粉	攪拌時の重量減少	ツインコンカーブねじ	±0.5～1.0％	溶融ゾーンの下流側のサイドフィーダ
補助 3	添加剤またはチェーンエクステンダーマスターバッチ	重量減少、マイクロレンジ	ツインねじ、細ピッチ	低速時は±0.5%	メインの吐出口または第二側の供給
補助 4	天然繊維、木粉、セルロース	重量減少、振動トレイ	振動トレイまたは柔軟な壁	±1.0%	強制換気機能付きサイドフィーダ
液体	可塑剤、油、液体添加剤	ピストン式またはギア式メータリングポンプ	チェックバルブ付き加熱式噴射ノズル	0.1 ～ 5 kg/h 範囲、±1％	最初の溶融ゾーン後の注入ポート

重量損失フィーダー：何を指定するか

担当。フィーダーホッパーを継続的に重量測定し、出力スクリューの速度を設定値に合わせて制御します。次に、ボリュメトリックに基づいて補充し、重量測定制御に戻ります。

主なパラメータ 製剤の計量精度は、2標準偏差で±0.5％を目標としています。 少なくとも20:1のターンダウン範囲を備え、1つのフィーダーでさまざまなレシピをカバーできるようにする。 ライン上の最小線量に適したロードセルの解像度:2 kg/hを供給するフィーダーは、400 kg/hを供給するフィーダーよりもはるかに高い解像度が必要です。そのため、1つの大型フィーダーでは両方をカバーできません。 フューザーとエクストラーダのフレーム間の振動隔離。ロードセルは機械の振動を質量変化として読み取るためです。

選定の注意事項 粉末の場合は、必ずツインスクリュー型排出ヘッドを指定してください。 粘着性のある粉末中の単一のねじは、制御ループが修正するのではなく追いかけるような脈動的な放電を生成します。 繊維の場合は、振動式トレイを使用してください。スクリューを使用すると、繊維が圧縮されて自然な繊維間の隙間が埋まります。 低用量添加物の場合は、相対誤差が最も大きい下限域で大型フィーダーを使用するのではなく、専用のマイクロフィーダーを使用することを検討する。 Kerkeは、給与システムの一環として体積計測システム、ツインスクリュー式サイドフィーダー、クラマーフィーダー、ロスインウェイトフィーダー、液体フィーダーなどを提供しているため、給与バンクはカタログのデフォルトではなく、レシピに合わせて選択できます。

よくある間違い。 エクストラーダプラットフォームに絶縁なしでフィーダを取り付け、その後、フィーダ製造元を不正確さの原因として責める。 もう一つの一般的な誤りは、フィーダを作業所の換気ダクトの通路に設置することです。開放型フィーダホッパーの上に横風が吹くと、ゆっくりと見た目に変化する質量が生じ、制御ループはこれをきちんと補正し、レシピに誤差を注入します。

サイドフィーダ

残務業務。ベース樹脂が溶融した後、フィラー、繊維、または熱に敏感な添加剤を溶融体に導入することで、添加剤のせん断と熱の履歴を少なくする。

主なパラメータ 双スクリュー式、共同回転、独立に駆動され、速度が可変される。 主なエクストラーダに合わせたネジ径を使用し、輸送能力が必要な供給速度を余裕をもって上回るようにします。 サイドフィーダーバレルには、大気圧または真空システムに接続されたベントが必要です。粉末は、溶融チャネルに大量の空気を運びます。 その排気口がないと、空気が溜まり、供給速度が不安定になります。

よくある間違いです。 高い充填荷重のためにサイドフィーダを小さくする。 800 kg/hの50％のカルシウムカーボネート負荷では、400 kg/hの低ボリューム密度の粉がサイドフィーダーの口部分に物理的に収まる必要があります。 サイドフィーダが限界に達している場合、ライン出力はエクストラーダではなく、そこでキャップされます。

液体注入

作業。プラスチファイザーまたは液体添加剤を制御された速度で直接溶融体に加える。

主要なパラメータ 0.1～5 kg/hの範囲のピストン式メーターポンプ、粘性液体用の加熱・保温された供給ライン、スプリング式チェックバルブを備えた注入ノズル（注入圧力が地上の溶融圧力を超える）、および検証用の質量流量計 溶融が完了した後、液体を分散させる混合部の前に注入口を配置する。

よくある間違いです。 部分的に満たされたねじ部に液体を注入する。 チャネルが完全に埋まっていないところに注入された液体は、バレル壁を沿って供給口に向かって逆方向に流れ、固体を運搬するゾーンを満たす。 注入口は、完全に充填され、圧力を生成する場所に設置する必要があります。これは、機器の選択だけでなく、ネジの構成の決定にも関係します。

6. ステージ2：共回転式ツインスクリュー押出機

エクストラーダは、ライン上の唯一の機械で、同時に溶融、混合、分散、脱溶化、およびポンプを行うため、ライン投資インデックスの最大の単一のシェアと技術的リスクの最大のシェアを占めている。 生分解性化合物の場合、仕様の優先順位は、トルク、熱制御、滞留時間制御、という順です。

ねじのジオメトリと機械クラス

Do/Di 比率 外部と内部のねじ径の比率は、チャネル内の自由容積を決定します。 1.55から1.75の比率で、生分解性の作業が対象となります。 高い端はより多くの自由容積を与え、低密度の充填剤、デンプン、繊維を有利にし、脱揮発面を改善します。 下端は、より深い根付きと、単位直径あたりの高いトルク容量をもたらし、高密度かつ高粘度の化合物に適しています。 PLA、PBAT、および充填ブレンドの混合ポートフォリオの場合、通常の妥協値は1.65から1.75程度です。

L/D比 40:1 から 48:1 までを指定します。 40:1 未満では、溶ける長さが不足しているため、サイドフィーダーを通して充填剤を加え、混合し、二段階で脱揮発化させ、いずれかの機能を故障する点まで圧縮せずに圧力を上げます。 48:1 を超える場合、滞留時間と熱処理は PLA と PHA に対して有害になり始めます。 単純な二種樹脂混合物専用のラインでは、40:1の比率で運用できます。でん粉、繊維、および反応性押出加工を扱うラインは、44:1から48:1の比率で設定する必要があります。

特定のトルク 立方センチメートルあたり8～11 N.mを指定してください。 モーターの出力ではなく、特定のトルクが、混合成形エクストラーダがどれだけの仕事をこなせるかを正しく測定するものです。なぜなら、トルクは、溶融物を冷やすのに十分な低速でスクリューを回すことができる作業量を決定するからです。 きれいなポリエステル混紡素材は、8～9の着心地を実現します。 高度に充填されたデンプンとミネラル化合物、および反応性の連鎖拡張作業は、10から11の条件で有益です。

ねじ回転速度。 300～600 rpmの動作範囲 注意してください。生分解性化合物は通常、この帯の下半分で測定されます。 高速では、窄い窓のポリエステルが吸収できないせん断熱が発生するため、設計の目的は中速で高いトルクを発揮することであり、最大回転数を上げることではありません。

バレルゾーン 8～12の独立して制御可能なゾーン ゾーンが多いと、溶融プロファイルの制御がより細かくなるため、良質なPLAと劣化したものとの差が2ゾーンで10℃である場合には、この点が重要になります。

バレル構造

機能。圧力を保持し、熱を内外に伝え、サイドフィード、換気、液体注入のためのポートを提供します。

主要なパラメータ レシピポートフォリオが変更された場合に構成を再配置できるように、4Dブロックでモジュール化されたセグメント化されたバレルデザインを指定します。 表面硬度がHRC 58～62の二金属リナーは、充填剤用の標準材料であり、レシピにカルシウムカーボネート、タルク、またはガラスが含まれている場合は、任意ではありません。 閉じたバレルブロック、サイドフィードブロック、大気通気ブロック、真空通気ブロックを個別の項目として指定し、レイアウトで順序が明確になるようにします。

選択の注意事項 注文を確定する前に、バレルブロックレイアウト図を求め、次の三点を確認します。予定されている充填の正しいL/D位置にサイドフィーダポートが存在すること、サイドフィーダのすぐ後ろにエントレインされた空気を放出するベントポートが存在すること、そして最終的な脱溶剤化前に溶融物が均一化するために、第二の真空ポートが十分に下流に存在すること。

よくある間違い。 微細な炭化物を含む生分解性化合物で、初期コストを削減するためにニトリド化されたバレルを採用する。 塗布されたコンパウンドの摩耗速度は数倍高くなり、穴が摩耗すると、出力が低下し、溶融温度が上昇し、分散品質が低下します。 稼働中のラインで摩耗したバレル部品を交換するには、ダウンタイムのコストが、注文段階で行うバイメタルアップグレードのコストよりもはるかに高くなる。

ネジ要素と構成

義務。モータトルクを、レシピが要求する特定の輸送、溶融、分散混合、分散混合、脱揮発化、圧力の上昇という順序に変換する。

キー要素の種類。

• 伝達要素:前進飛行、さまざまなピッチ。インテーク容量のために、フィード口では長いピッチ、圧力を構築する必要がある部分では短いピッチを使用する。
• 麻し器：30、45、60、90度のオフセット角度 30度の狭い前方ブロックは、穏やかな分散混合を実現します。90度のブロックは、高いエネルギー投入による強力な分散作用をもたらします。逆オフセットブロックは、溶融シールを形成します。
• 逆元素:真空ポートの前と液体注入の後で必要となる、チャネルを完全に埋める圧力消費型シールを作成します。 PLAでは短くしておく。なぜなら、それらが滞留時間と摩擦を一箇所に集中させるからだ。
• 歯状混合素子:ギア型またはスロット付きの混合素子で、低いエネルギー投入で分散混合を実現します。 これらは、シェア熱を発生させず均一な分散を実現することを目標とするPLA-PBATブレンド用の主力材料です。

生分解性化合物の構成原理 低摩擦構造を使用する:90度のブロックの壁ではなく、30度と45度の練りブロックによる優しい溶融、分散のための歯付き混合素子、シールが本当に必要な場合のみの短い逆方向の素子、およびダイへの流れを安定させるのに十分な長さの計量セクション。 設計目標は、ダイ内の溶融温度がバレルの設定値と約 15 ℃の範囲内であることである。 溶融物が樽よりもかなり高温になる場合、スクリュー構造はレシピに必要な以上の機械エネルギーを投入している可能性があります。

選考の注意事項 Kerke は、強力な自己洗浄特性と優れた要素互換性を備えた、揉み込み型の幾何学を使用したコンピュータ支援によるねじ組立設計を採用しています。そのため、ネジセットはレシピ間で再構成することができ、交換する必要はありません。 スクリューが提供する必要がある機能は、業界全体で標準化されています。それらの機能は、材料輸送、プラスチケ化、せん断、分散、均一化、排気、圧力の生成です。 異なるのは、それらの間の強度バランスであり、これがバイオ分解性構成とマスターバッチやエンジニアリングプラスチック構成を異なるものにしているところです。

よくある間違い。 汎用のネジ構成を購入し、それがPLAを実行することを期待する。 高分散強度を中心に構成されたマスターバッチでは、最初の1時間以内にPLAが過熱します。 ネジ構成を実際のレシピリストに基づいて見積もるよう要求してください。

暖房と冷房

義務。スクリューから発生する熱と環境に放出される熱に対する設定値で各バルブゾーンを保持する。

主なパラメータ 埋込み部品を備えた鋳造アルミニウムヒーター帯、ファンまたは水道によるゾーンごとの冷却、および±1℃の制御精度。 生分解性のラインでは、冷却能力が加熱能力よりも重要です。 ヒーターは、起動時と低生産量時のみ必要です。安定生産時には、シェア熱を十分に除去することが課題となります。 300 kg/h以上のラインでは溶融・混合ゾーンに水冷を、低負荷ゾーンには空冷のみを指定します。

よくある間違い。 オーバーシュートする制御ループを受け入れる。 セットポイントを中心にプラスまたはマイナス 5℃の範囲を繰り返すゾーンでは、各サイクルの一部はPLAの劣化しやすい温度を超えることになります。 表示解像度ではなく、負荷下の実際の制御精度を問う。

ギアボックスと駆動装置

用途。スレッドからの全面的な軸方向力を受けながら、極めて近いセンターディスタンスでモータトルクを二つの平行軸に分割します。

主なパラメータ モーターに合わせた定格入力トルクを備えた分散型高トルクギヤボックス。硬化および研磨された歯車、オイルクーラーとオイルフィルターによる強制潤滑、およびAGMAまたはISO 6336の方法に基づく記載された耐用年数。 ねじり軸受けの配置は重要な要素であり、共回転式ツインスクリューマシンでは軸方向の荷重が高く、非常に小さなスペースに集中しているからです。

選定の注意事項 ギアボックスのトルク定格値とサービス係数を尋ね、オイルクーラーが温かい水を運ぶパーセル水ループではなく、冷却水回路から供給されていることを確認します。

よくある間違いです。 試運転中に、オイル温度警報設定値を無視する。 ギアボックスのオイルが常に高温になるのは、主にダイまたはスクリーンパックが設計されたものよりも大きな逆圧を生成しているために、推力ベアリングが過負荷になっていることを示す初期の警告です。

7. Kerke KTE シリーズ：実際の機器構成

上記のジオメトリ要件が決定されたら、実際の問題は、どのマシンサイズが意図する出力に合致するかということになります。 Kerkeは、KTE-16Bの研究用ユニットからKTE-135Dの生産機械まで、30kg/h以上の出力を備えた並列回転式ツインスクリュー押出機のKTEシリーズを製造しています。各機械は、比率、バルブ構造、スクリュー配置、排気配置、給料構成、および電気制御を最適化することができます。 最後の点は生分解性製品の場合に重要です。同じフレームサイズをマスターバッチ機や生分解性混合機として提供することができ、その違いは前のセクションで説明したパラメータにあります。

表 4. Kerke KTE シリーズのツインスクリュー押出機の構成ガイド（生分解性化合物向け）

モデル	ねじ径	典型的なL/D	ねじ速度	PLAとPBATの混合物での推定出力	典型的な役割
KTE-16B	16 mm クラス	40 ～ 48:1	最大600 rpm	実験室規模、グラムから低キログラム/時間	フォーミュラ試験、チェーンエクステンダースクリーニング、DSCサンプル準備
KTE-35D	35 mm クラス	40 ～ 48:1	300～600 rpm	パイロット段階から小規模生産、数十kg/h	パイロットライン、顧客資格確認用サンプル製造、特殊グレード
KTE-50D	50 mmクラス	40 ～ 48:1	300～600 rpm	入力生産帯	小規模の商業ライン、ストランドペレタイジングルート
KTE-65D	65 mmクラス	44 ～ 48:1	300～600 rpm	生産中の帯域	主流のコンパウンド法、ストランド法、またはウォーターリングルート
KTE-75D	75 mmクラス	44 ～ 48:1	300～600 rpm	上段の生産帯	側送、水リングルートによる充填性澱粉混合物
KTE-95D	95 mmクラス	44 ～ 48:1	300～600 rpm	高生産バンド	連続的な単一グレード生産、水中ペレタイジングルート
KTE-110D	110 mmクラス	44 ～ 48:1	300～600 rpm	非常に高い生産帯	大容量のフィルムグレードの化合物供給
KTE-135D	135 mm クラス	44 ～ 48:1	300～600 rpm	最大生産帯	専用の単一レシピ工場、溶融ポンプによる水中ペレタイジング

双軸押出機の出力量は、レシピ、充填物の量、溶融物の粘度、スクリュー構成、およびペレタイジング方法によって異なります。したがって、上記の値は計画に役立つものですが、保証にはなりません。Kerkeは、事前注文の技術レビュー中に、特定のレシピに基づいて達成可能な出力量を確認し、出荷前の試運転中にそれを実証します。これは、容量に関するコミットメントを適切に管理するための正しい方法です。

マシンを変更する設定オプション、単にラベルを変更するものではありません

表 5. 生分解性混合に関連する Kerke KTE の構成オプション

オプション	何が変わるのか	生分解性化合物についてそれを指定する場合
アスペクト比の最適化	バレルブロックを追加または削除することで、L/Dを40:1から48:1に調整します	レシピにサイドフィードと二段階の脱溶剤化が必要な場合は、44:1以上を指定してください
バレル構造	閉鎖型、側方送気型、大気排気型、真空排気型ブロックの選択と配列、二金属内装	鉱物入りおよびデンプン入りレシピでは、常にHRC 58～62のバイメタルライナーを指定してください
ねじ配列	要素の順序、混ぜるブロックの角度、要素の配置の逆順、混合要素の種類	PLAが豊富なレシピやPHAレシピ向けの歯状混合素子を備えた低シェア構成
排気装置	ベントポートの数と位置、大気対真空、凝縮物の処理	PLA、デンプン混合物、および揮発性可塑剤を含むレシピ用の2段階真空
給与設定	メインフィーダー、サイドフィーダー、クラマーフィーダー、重量損失バンク、液体フィーダー	20％以上の充填量の場合は、ツインスクリューフィーダーを使用し、天然繊維の場合は振動フィーダーを使用
電気制御	PLC と HMI アーキテクチャ、レシピの保存、データロギング、リモートアクセス	認定された分解可能な製品のトレーサー性を確保するために、レシピ管理とバッチデータロギングが効果的に必要となります
二段階システム	KTE-SE マザー・ベビーアランジメント、ツインスクリューの第一段がシングルスクリューの第二段を給油する	熱に敏感な製品や高い揮発性を有する製品の場合、第二段階では揮発化を圧力の上昇から分離します
三軸スクリュー構成	特殊材料向けの三軸ジオメトリと高度な分散混合	従来のツインスクリュー式シーラーではポリマーが過熱する難しい分散作業に対応します

8. ステージ3：溶融物の運搬、ろ過、および脱揮発

最後のねじ部品とダイ面の間には、ペレットの均一性、ゲル含有量、およびスクリーンを交換する時間を決める装置の短い部分があります。 生分解性のラインでは、混合が完了した後にポリマーが蓄積する熱の履歴量も決定されます。これは、プロセス上の利点がない「デッドタイム」です。

ギア溶融ポンプ

責務 低圧と変動する圧力でエキストラクターから溶融物を取り出し、高圧と一定圧力でダイに供給するようにします。これにより、エキストラクターのねじは圧力の生成ではなく混合に働きます。

主要なパラメータ スループット帯に合わせた排出量、独立した温度制御を備えた加熱体、閉ループ速度制御を備えたインレットとアウトレットの圧力トランスデューサー、およびエクストラーダの排出を低い一定値に保つサクション圧力コントローラ。 パフォーマンス目標は、プラスまたはマイナス約2％の金型圧力変動と、ポンプを使用しない状態の同一エクストラーダと比較して8～15％の生産性向上です。

選定の注意事項 500 kg/h以下のストランドラインでは、安定した水浴槽と優れた金型を使用することで、メルトポンプを使用せずに十分な品質のストランドが得られます。 ダイフェイス圧力の安定性が直接ペレットのサイズ分布を制御する水中ペレーティングや、後にシートまたはフィルムダイに混合物を供給するラインでは、これは事実上強制的になります。 PLAの場合、内部のデッドボリュームが最小限で、流れのチャネルがスマートに設計されたポンプを使用してください。停滞したポケットに閉じ込められた材料は劣化し、最終的に黒い粒として放出されます。

よくある間違い。 吸引圧制御ループを備えない溶融ポンプの設置。 固定速度モードでポンプを運転し、エクストラーダの出力が変化すると、ポンプが不足するか、エクストラーダの排出圧力が過剰になり、どちらもまったくポンプを使わない状態よりも悪くなります。

画面切り替え機能

義務。溶融物がダイに到達する前に、ゲル、チャー、未溶解の充填材凝集体、および外来汚染物質を除去する。

表 6. 生分解性混合物用のスクリーンチェンジャーの種類

タイプ	動作原理	投資レベル	生分解性ラインで最適なフィット	制限
シングルプレートマニュアル	一つのスクリーン位置を備えたスライドプレート。ラインを移動して位置を変更します。	低	実験室およびパイロットライン; クリーンなペレットのみのレシピ	各画面変更時の生産停止; 塗りつぶされたレシピでは実行可能ではありません
デュアルプレート油圧	2つの画面位置があり、一方がアクティブで、もう一方がサービスされています	メディア	ほとんどの商用生分解性ラインの主流の選択肢	切り替え時の短期的な圧力乱れ;一部の溶融物の損失
油圧式クイックチェンジピストン	ピストンは、ほんの一瞬で新しい画面を流れ込ませます	中程度から高	リサイクルまたは汚染された原料を使用したラインと、新品のポリエステルを使用したラインを並行して運営	メンテナンスのコストが高くなる;充填化合物のシールの摩耗
連続ベルトフィルター	圧力が上昇するとスクリーン帯が自動的に進みます	高	高汚染の原料と連続的なノンストップ運転	最大の投資、より多くの消耗品、より長い溶融滞在経路

主なパラメータ 40～120メッシュのスクリーンパックの組み合わせは典型的で、通常、ブレーカプレートで支えられた粗中粗細のサンドイッチ構造です。 フィルター面積は、交換間の圧力上昇が緩やかなように設定する必要があります。充填済み混合物のフィルターが小さすぎると、シフトごとに何度も交換する必要があります。 PLAの場合は、選択したタイプで利用可能な最短の溶融経路と最小のデッドボリュームを指定してください。フィルター内の滞留時間は、混合効果のない温度での滞留時間であるためです。

よくある誤り。 ミネラルを含有する生分解性合成物にあまり細かいスクリーンパックを設定する。 細目の網は、化合物の通常の成分である充填剤の凝集体を捕獲し、迅速に目詰まりを起こし、圧力と溶融温度を上昇させます。 汚染を除去するためのフィルターを使用し、分散不良を補うものではありません。

計測機器と安全装置

義務。溶融状態を確認し、機器を保護し、操作者を保護する。

主なパラメータ フィルターの前、後、そしてダイの部分で圧力トランスデューサーを溶かすことで、フィルターの差圧は推測ではなく直接測定された値となります。 ダイアダプターに浸入プローブを備えた溶融用温度計。表面実装型のセンサは金属を読み取るため、ポリマーを読み取ることはできません。 低圧部品の設計圧力よりも下に設置されたリパラシスディスクと、駆動を停止させるインターロック機構を備えたもの。 トルク、モータ電流、ねじ回転速度、溶融圧力、およびすべてのゾーンの温度が継続的に記録され、バッチ記録に関連付けられています。

よくある間違い。 破裂ディスクを形式的なものとして扱い、最も強い部品の最大圧力の近くに設置する。 ディスクは、最も弱い部分を保護するために存在します。その場合、通常はスクリーンチェンジャのシールやダイアダプターのボルトです。

真空脱溶システム

作業。溶融物から水分、残留モノマー、分解性揮発物、および混入した空気を引き出し、ペレットが空洞のない状態となり、化合物が無臭になるようにします。

主なパラメータ 水環式真空ポンプは、ポリマーの蒸気や微粒子が乾式ポンプを汚染するのを許容するため、混合に最適な選択肢です。 0.08から0.095 MPaのワーキング真空 ベントポートとポンプの間にサイクロンと凝縮液分離装置を設ける。 成分が排気口に浮上する傾向がある場合（これは、デンプンを含むものや繊維を含むものによく見られることです）、ポート自体にベントスタッファーまたはベントネジを装着します。

選択の注意事項 PLAおよび澱粉ベースのラインでは、二段階の換気を指定します。最初に、サイドフィーダーのすぐ後に大量の空気を放出する大気換気を実施し、次に、均質化後に微細な脱溶剤作用を実現する真空換気を実施します。 両方の作業をこなす単一の真空ポートは、空気負荷に圧倒され、溶けない粉末を真空ラインに引き込むことになります。

よくある間違い。 凝縮水処理の規模が不十分である。 ストレッチング糖類とプラスチック化されたレシピは驚くほど多くの水と有機物を放出し、セパレーターが満杯となり、ポンプが真空を失います。 手動で空にすることを忘れる人がいないように、レベル制御と自動排水機能を備えたセパレータを使用してください。

9. ステージ 4：ペレタイジングルートを項目ごとに比較する

ペレタイジングは、生分解性ラインにおける第二の大きな設備選択であり、最も頻繁に行われる選択でもあります。この選択は、材料の特性よりも価格が最も重要視されます。 一般的に3つのルートが使われており、生分解性化合物の場合は、出力波長、溶融粘度、充填剤の量、および顧客がペレットの形状にどれだけ関心があるかによって選択が行われます。

ルート1：砂浜ペレタイジング

機器セット ストランドを切断する装置、調節可能な長さを持つ水冷却槽、ストランドガイドローラー、エアナイフまたはブロワーによる脱水部、および回転式ナイフローターと固定式ベッドナイフを備えたストランドペレタイザー。

主なパラメータ 糸の数はダイに合わせて調整され、出力量に応じてバースの長さは1.5～4メートルです。溶融温度と生産量に応じて、水温は一般的に25～45度です。吸湿性の高い化合物の脱水には、2～3つのエアナイフを使用します。ペレタイザーの切断長は、約2～5ミリメートルの間で調整できます。

適切な場所。 投資レベル 低。 500 kg/h以下が最適です。 実験室、試験ライン、小規模の商業ライン、また頻繁にレシピを変更する場合に最適です。ストランドバスの清掃が迅速かつ安価であるためです。

生分解性に関する注記。 PLAおよびPBATの繊維は浴槽内の水を吸収し、冷たくなると脆くなり、暖かくなると粘着性を示します。 少なくとも2段階の強化エアナイフ脱水を指定し、冷却作業に許容される範囲内でバスタイムを短くする。 繊維が非常に粘着性がある場合は、長いコンベアとブロワーによる空冷式のストランドルートを採用すると、床面積を犠牲にして水との接触を完全に回避することができます。

よくある間違い。 お風呂を冷やして短くする。 冷却された浴槽の水はPLA繊維を脆らしくし、ペレタイザーの取り込み口で破損し、細粉の含有量が上昇します。 より暖かい水で長い時間の入浴は、より冷たい水で短い入浴よりも良い結果をもたらします。

Route 2: 水リングダイフェイスペレタイジング

機器セット 円形の穴模様を持つ金型、直接金型面で切断する回転刃ホルダー、ペレットを渦巻く水膜で捕らえるウォーターリングハウジング、運搬管、遠心乾燥機、および分級機。

主要なパラメータ 出力帯は概ね 300 ～ 1500 kg/h。スプリングまたは空気圧調整機構を備えたブレードを使用。ダイ面の温度を制御。出力に合わせて水の流量を調整し、ペレットは凍結されるが、ポンプ不可能な状態のスラリーにはならない。

適切な場所 投資レベル 中級 中容量の生分解性ラインの主流の選択肢です。 ストランドペレットよりも丸く均一な形状を有するペレットは、お客様の加工機での下流側の投入挙動を改善し、粉塵を減少させます。

生分解性に関する注記。 短い水接触時間は、ストランド浴に比べて、吸湿性ポリエステルにとって真の利点です。 妥協点は、金型プレートを熱く保ちながら、水を数ミリ離れたところに冷たく保つ必要があることです。そのため、金型面の加熱と熱の遮断性が、水リングシステムを常に動作させるものと、毎時間凍結してしまうものを分ける要因となります。

よくある間違い。 PBATを多く含むブレンドなどの低融点化合物におけるダイ面の加熱の不十分さ。 外部穴部での凍結により、有効な金型面積が狭くなり、圧力が上昇し、パターン全体にわたってペレットのサイズが不均一になります。

ルート3：水中ペレタイジング

機器セット 水槽に浸漬された加熱された型板、自動刃圧力補正機構付き回転刃アセンブリ、ポンプ、温度制御、ろ過装置、遠心乾燥機、分級機、および起動用分岐弁を備えたプロセス用水回路。

主要パラメータ 800 kg/h以上の出力。処理水の温度は材料によって制御され、通常は溶融点をかなり下回るが、熱衝撃を防ぐのに十分な温度である。ブレードの圧力を補正し、ブレードが摩耗しても常に接触を維持する。ダイプレートを電気カートリッジまたは熱伝達液で加熱する。ペレット用水ループにファインセパレーターを備える。

適切な場所。 投資レベル 高 800 kg/h以上の生産量で、安定した糸を形成しない低粘度の溶融物や、高い充填率を有する化合物の場合は、糸の破断が主要な問題となるため、上記の選択ルートを使用します。 3つのルートのうち、最も良いペレット形状を提供します。これは、混合物がフィルム押出や射出成形に販売される場合、供給の一貫性が重要になるため重要です。

生分解性に関する注記。 水温制御はポリオレフィンに比べてより重要です。 過冷やしだとPLA粒子が凝結して細粒を生成し、過熱だとPBATが多い混合物が輸送ラインで凝集する。 単なる熱交換器と希望だけでなく、実際の制御権限を持つプロセス水温制御ループを指定します。

よくある間違い。 海底システムを、溶融ポンプを備えていないエクストラーダとペアリングする。 水中ペレタイジングでは、絶えずダイ圧を維持する必要があり、エクストラーダだけでは必要な安定性を実現できません。 ポンプは、見積書に個別のライン項目として記載されている場合でも、実際には水中パッケージの一部です。

表 7. 生分解性化合物の比較した三つのペレタイジング方法

基準	ストランドペレタイジング	水リングダイフェイス	水中ペレタイジング
投資レベル	低	メディア	高
実用的な出力帯域	500 kg/h未満	300 ～ 1500 kg/h	800 kg/h以上
ペレットの形状	円筒形、切断端の変化	丸みを帯びた、均一性が良好	球面からレンズへの移行時、最も均一な画像
罰金の生成	高い、特に脆いPLAでは	適度	最低
水接触時間	最長	短い	短いですが、カット時に完全に浸かります
低溶融粘度に対する適合性	弱い、毛髪が切れる	良い	優秀
高い充填量に対する適合性	悪いから中程度	良い	優秀
レシピ切り替え速度	最速	メディア	最も遅い
オペレーターのスキルが必要	低	メディア	高
ユーティリティ需要	低	メディア	高, water loop plus die heating
床面積	長くて細い	コンパクト	コンパクトですが、ウォータースキッドがあるので高さがあります
溶融ポンプが必要	オプション	おすすめ	事実上強制的

Kerkeのカットおよびペレタイジングシステム

Kerkeは、ペレタイジングセクションを独自の範囲の一部として構築し、それを外注のアクセサリとして扱うのではなく、ダイ、溶融ポンプインターフェイス、カッターを一つのエンジニアリング責任の下に管理しています。利用可能なルートは、上記の全範囲をカバーしています。

表 8. ケルケ切断システムの範囲と生分解性ラインでの適合アプリケーション

Kerke切断システム	原則	典型的な生分解性適用例	投資レベル
水冷式ストランドペレタイジング	水浴中で凍結させ、水分を除去し、その後切断	500 kg/h 以下の PLA および PBAT 合成物、パイロットグレードおよび特殊グレード	低
空気冷却ストランドペレタイジング	強制空気によってコンベヤー上で冷却されたストランドをカット	粘着性の高い、または高い吸湿性を有する化合物で、水との接触を避けなければならない場合	低
空気冷却型ダイフェイスホットカット	金型面でカットし、ペレットを冷却して空気で運搬	低出力特殊化合物および添加剤濃縮物	低～中
水リングダイフェイスホットカット	金型面で水リングにカットし、その後脱水します	主流の中容量のPLA、PBAT、およびデンプンブレンドの生産	メディア
偏心式水霧ホットカット	制御された霧冷却で型面でカット	完全な水リングよりも優しいクエンチングが必要な化合物	メディア
水中グラニュレーションシステム	水中で加熱された浸漬型板でカット	大容量ライン、低粘度溶融物、高充填度のデンプン化合物	高

カッター後のペレット取扱機器

三台の機械はカットの後ろに置かれていて、ペレタイジング段階に属しているにもかかわらず、すべての機械が初回の設備リストから外されていることがよくあります。

• 集水機 スクリーンに対するロータの作用により、ペレットを処理水から分離します。 残余表面湿度を0.3％以下にする。 スクリーンの開口部とローターの回転速度は、ペレットのサイズに合わせて設定する必要があります。そうしないと、細かい粉が水ループに入り、最終的にはダイを塞ぐことになります。
• 振動分級スクリーン 2層のスクリーンは、上層のデッキ上の大きなダブルや長い尾、下層の罰金やほこりを除去します。 生分解性化合物では、これは化粧品としては問題になります。大きすぎる粒が顧客の乾燥機に詰まり、細粒が顧客のエキストルダーの給料域で燃焼します。
• ペレット後乾燥装置。 残りの表面および近接面の水分を除去するための流動化床または熱風ユニット。 PLAが多い化合物の場合、温度を40～55℃の範囲に保つ必要があります。高温ではペレットが粘着し、袋内に凝集物が生じます。

10. ステージ5：下流処理、均一化、梱包

クラスファイアの後ろにあるものは、ばねが作り出した品質を保護し、バッチ番号が記載された袋に入れるためのものです。 このラインの部分では、品質が徐々に、水分の吸着、分離、交差汚染によって低下します。これは劇的なものではなく、静かに進行します。

空気圧によるペレット輸送

業務内容。ペレットをペレティングエリアからシロアリに、そしてパッキングステーションに移動する。

主要なパラメータ 角髪の生成を抑えるために速度を制御した希薄相の輸送;長半径または着脱可能なエルボ;静電気を制御するための接地された輸送パイプ;ペレットがシロに何時間も置かれる場合の吸湿性のあるグレードでは、乾燥空気による輸送。

よくある間違い。 チューニングするよりも簡単なので、運搬速度を高く設定してしまう。 PLAおよびPBATのペレットが高速で肘に付着し、エンジェルヘアーを生成します。これにより、バッチが汚染され、お客様の工場内のスクリーンが詰まります。

ホモジナイゼーションおよび混合シロ

義務。20トンの出荷量について、短期的な変動を平均化し、分散ではなく、ひとつの溶融流動率の値を設定する。

主なパラメータ 4～8時間分の生産量に相当する生産量、複数の引き出しチューブまたは機械的攪拌装置を備えた重力混合内部、質量流量の排出形状、レベル測定、および排出制御弁。

選択の注意事項 これは技術的にはオプション項目ですが、最も顧客の品質感を向上させるオプション項目です。 製造ラインの開始と終了の間で融着流動率が15％変化する化合物は、個々のサンプルが仕様範囲内であっても、厳しいフィルムコンバータでは却下されます。

自動サンプリング

作業。オペレータがペレット流れにスプーンを入れることなく、プログラムされた間隔で代表的なサンプルを採取し、溶融流量、水分、色のチェックを行います。

主なパラメータ プログラム可能な間隔とサンプル量を備えたインラインダイバーサンプラー。バッチコードによる自動ラベリング。お客様または認証機関が求める保存期間に対応するサンプル保存ラック。

重量計測、袋詰め、金属検出

業務内容。完成品を詰め、重量を計り、封止し、識別します。

主なパラメータ 正確な重量は±0.1％、標準的な商用パックの場合は25kgのバルブまたはオープンマウス式の袋、大容量供給の場合は500～1000kgのバルク袋、袋の種類に合わせた熱シールまたはステッチ、充填口にダスト除去ホウド、インライン金属検出器（自動拒否機能付き）、シフト開始時のテスト品確認（記録あり）、各袋に日付、バッチ番号、品質表示を印字する。

よくある間違い。 平均出力でバギングステーションのサイジング バギングはサイクル時間をもつバッチ操作であり、ステーションがピーク時のライン出力に追いつけないと、ペレットがシロに溜まってしまうか、さらに悪い場合には、オペレーターがバイパスを開いて手動で梱包し、バッチ追跡が不可能になってしまいます。

パレティングと包装

仕事内容 完成した袋を積み上げて安定させ、保管および出荷のために準備します。

主なパラメータ プログラム可能なパレットパターンを備えたロボットまたはガントリー式パレタイザー、バッグ詰め速度に合わせた生産能力、調整可能なフィルム張力を備えたストレッチラッパー。 これは品質よりも人件費を考慮した判断であり、第一ラインの製品としては合理的な二次購入です。

11. ステージ 6：ユーティリティ、プラントサービス、および安全

ユーティリティは、最も遅く発見される設備カテゴリーです。通常、設置時に電力供給が不足したり、夏場で冷却塔が水温を保てなくなったりする場合に発見されます。 以下の各項目は、機械が到着した後ではなく、レイアウト段階で数値化する必要があります。

表 9. 生分解性混合ラインのユーティリティ要件

ユーティリティ	提供された機器	仕様	サイジングに関するガイダンス
タワー冷却水ループ	ペレット水、水リングまたは水中回路、真空ポンプシール水	オープンループ、28～34℃の標準供給、サイドストリームフィルタリング	熱負荷はカッターで除去される溶融エンタルピーによって支配されます。ライン出力と溶融温度の低下のサイズ
冷却水ループ	バレルゾーン冷却、ギアボックスオイルクーラー、給油口ジャケット	閉ループ、8～15℃、腐食防止剤を添加した処理水	設置されたメインモータの出力と剪断エネルギーの除去が必要な割合に基づいて、毎時間の立方メートルの流量を推定します
フィードの喉部冷却	エクストラーダ供給セクション	冷却ループの独立したブランチに、独自のバルブを設置する	流動量は小さいが、交渉の余地はありません。暖かいフィード口は低融点樹脂でブリッジを生成します。
圧縮空気	バルブ、ブレードアクチュエーター、空気輸送、エアナイフ、バギング	0.7 MPaの作業圧力、乾燥およびフィルター処理により、計測機器の品質に達します	受信機は、最大の単一消費者であるエアナイフ脱水を含む同時需要のピークに対応するサイズです
ダスト抽出	バッグダンプステーション、給餌ホッパー、分類装置、バッグ装填口	逆噴流式洗浄によるカートリッジフィルター;各フードでキャプチャ速度を設定	レシピポートフォリオの中で最も粉質の高い材料、通常はタルクまたは天然でん粉に対する設計
ワークショップの換気	押出ハル	金型およびベントエリアの上に一般的な換気と局所的抽出	モーターやヒーターからの熱放散、および空気の質向上のためのサイズ
配電	全ライン	マシンごとの保護機能を備えたメイン配電パネル。送電先国の電圧と周波数が確認済み	インストールされた負荷は、乾燥機、冷却装置、真空装置、下流装置、および梱包を含めると、エクストラーダの主モーターの定格値の2～3倍になります。
塵爆発防止	粉体処理ゾーン	ATEX規格に準拠した部品、接地および結合、爆発の排気または抑制（評価済み）	可燃性のデンプン、セルロース、または細かい有機性粉末を大量に取り扱う場合は必須
火災検知と消火	押出ハルと倉庫	植物システムに結び付いた検出; ポリマーと粉塵に適した消火媒体	レイアウト段階で地方当局の要件と調整する
排出水および水処理	ペレットウォーターロープブローダウン	排出前に微粒子を分離する; 閉ループが推奨される	デンプンを含む処理水には有機物が含まれており、直ちに排水に流さないことが必要です

レイアウトと床面積

完全な生分解性化合物製造ラインは、ほとんどの初回購入者が想像するよりも長くなります。これは、乾燥セクション、押出機、ペレタイジングセクション、および梱包セクションがそれぞれにアクセス可能な効果的に並列に配置された4台の機械であるためです。フットプリント自体に加えて、2つの重要な要素があります。それは、押出機の前のスクリューの引き出し長さです。これは、少なくともスクリューの全長に加え、ハンドリングクリアランスと同等にする必要があります。もう一つは、ローダーアクセスのための乾燥ホッパーやシロの上の垂直高さです。Wanplasは、建物が最終的な形に整う前に、ターンキーの範囲の一部として工場レイアウト計画、ユーティリティ設計、ワークショップ計画支援を提供しています。

騒音、人間工学、および操作者の安全

グラニュレーター、送風機、真空ポンプ、およびエアナイフは騒音源です。グラニュレーターのエンクロージャーと送風機の排気口に設置されたサイレンサーが、ほとんどの騒音を抑えます。ペレタイザーのナイフローターに設置されたガード、スクリューの引き出しカートに設置されたインターロック、ダイエリアに設置された熱遮蔽、そして耐熱容器を備えた明確に示されたパージ収集位置は、混合されたソースから組み立てられたラインで最も欠けている安全装置です。パッケージとして供給されたラインでは、これらの安全装置は設計されており、CE宣言の対象となります。

12. 実験室および品質管理機器リスト

生分解性化合物は、認証された特性を持って販売されており、これはラボの設備であり、間接費ではありません。 内部測定がないと、工場はバッチを放出できず、顧客からの苦情を調査できず、堆肥化可能性の認証を確実に取得できません。

表 10. 生分解性混合工場の品質管理装置

楽器	測定対象	生分解性ラインでそれが重要な理由	優先順位
溶融流動率テスター	溶融質量流量と溶融体体積流量	最も速く変化する指標は、水解または熱分解です。実験中の溶融流動率が上昇しているということは、水分または熱が鎖を切断していることを意味します。	必須、最初の購入
カール・フィッシャー式水分試験器	ミリオン分の中での水分含量	乾燥機が実際にPLAで250ppm以下の濃度を出していることを確認します。単に稼働しているだけではありません	必須、最初の購入
差分走査カロリメーター	ガラス転移、結晶化、溶融の挙動	ブレンド成分、結晶化の進展、および核形成パッケージが機能しているかを確認します	製剤作業に不可欠
引張試験機	引張強度、モジュール、破断時伸び率	フィルム、バッグ、および硬質製品のコアメカニカル仕様	必須
衝撃試験機	IzodまたはCharpyのノッチ型衝撃強度	硬質グレードにおけるPBAT含有量と衝撃修飾剤の強化効果を確認	必須
カラースペクトル分光器	色座標と色差	バッチ間の色の一貫性。お客様は他のものを確認する前にこれを確認します	色のあるグレードには不可欠
実験室用オーブンと乾燥器	テスト前のサンプル調整	無条件の吸湿性サンプルの試験結果は、バッチ間で比較できません	必須
分析秤	サンプル質量を四桁小数点以下で表示	水分、灰分、および密度の測定をサポート	必須
灰分炉	無機フィラー含有量	フィラーフィーダーがレシピの割合を提供していることを確認します。フィーダーの表示とは関係ありません。	満杯のレベルの場合は高い
実験室用ツインスクリュー押出機	配合物の開発のための小規模バッチ製造	生産ラインを占有することなくレシピ開発が可能です。KTE-16Bクラスのユニットがこの役割を担います。	独自の製法を持つ生産者の場合は高い
実験用プレス機とフィルム吹き付け装置	サンプルのプラークおよびフィルムの準備	Converts pellets into testable specimens that represent the customer’s process	メディア
キャピラリ・レホメーター	粘度対せん断速度	Predicts behavior in the customer’s converting process better than melt flow rate alone	オプション、高度な実験室
ゲル透過クロマトグラフィー	分子量分布	水解分解の決定的な測定; 通常は最初は外部委託し、その後社内で行います	オプション

実用的な段階的計画として、溶融流動速度測定器、カール・フィッシャータイトレータ、バランス機、オーブン、引張強度測定器をラインとともに購入し、最初の一年間にDSCと分光光度計を追加し、分子量分析は量産が開始されるまで外部委託することが考えられます。水分測定は段階的に導入しないほうがよいです。ポリエステルラインでは、水分測定が他の測定結果のほとんどを説明するものです。

13. 設備グループ別の投資割当て（価格なし）

複合ラインの予算編成は、絶対値ではなく全体の割合として表現すると、比率が容易に維持でき、容量に関係なく比率が比較的安定します。 以下の表では、ストランドペレタイジングを備えた基準300 kg/hの生分解性混合ラインが100ポイントとされたライン投資指数を使用しています。 インデックスは、設備グループ間の予算配分のための計画ツールであり、見積書ではなく、通貨を表すものではありません。

表 11. 投資割当インデックス。ベースラインの 300 kg/h 構成が 100 ポイント

機器グループ	ライン投資指数のシェア	相対レベル	範囲が移動する場所に関する注記
駆動装置と制御装置付きメインツインスクリュー押出機	35～45％	高	特定のトルク、バイメタルバレル、および48:1のL/Dが指定されている場合、より高いシェアを実現します
給餌システム、重量損失バンク、およびサイドフィーダ	10～16％	メディア	測定ポイント数とマイクロドーズ精度の要件とともに急速に増加します
中央乾燥・搬送システム	8～14％	メディア	ホッパーの滞留時間、個別樹脂の数、および閉ループ乾燥輸送時間とともに上昇します
脱水と分級を実施するペレタイジングシステム	10～22％	低から高	ストランド用は低、水リング用は中、プロセス水スキッド付きの水中用は高
溶融ポンプ、スクリーン交換装置、および計測装置	5～10％	メディア	連続ベルトフィルターとフルメルトポンプパッケージが含まれている場合の上限
下流の輸送、サイロ、梱包、パレット化	8～15％	メディア	シロアリの均一化とロボットパレタイジングの場合は対象範囲内です
ユーティリティ:チラー、タワー、圧縮空気、ダスト除去	6～12％	メディア	水中ペレタイジングやダストゾーンでのATEX要件とともに高まります
実験室および品質管理パッケージ	3～7％	低～中	DSCとリオロジーが初日から含まれる場合の上限
インストール、試運転、トレーニング、および部品	4～8％	低～中	目的地、現地の労働力の有無、およびトレーニングの範囲によって異なります

コスト削減が安全なのと、安全でない場所

合理的な節約 パレタイザーとストレッチラッパーを延期する。 自動サンプラーを延期します。 連続ベルトフィルターではなく、デュアルプレート式の油圧スクリーンチェンジャーから始める。 最初の顧客基盤が寛容である場合は、第二段階で均質化シロを購入する。 分子量測定を外部委託する。 容量が小さい場合は、最初は手動で25 kgの袋詰めを行います。

間違った貯蓄 除湿乾燥機の代わりに熱風乾燥機。 重量減少型フィーダではなく、体積型フィーダを使用する。 ミネラル入りレシピにニトリドされたバレル。 レシピポートフォリオよりも低い特定トルクを必要とするエクストラーダ 第二の真空バルブを飛ばす。 チラーのサイズを小さくして、夏場に設定温度を保持できないようにする。 これらはすべて、初期インデックスを数ポイント減らし、その数倍の金額を廃棄物、ダウンタイム、顧客の喪失に費やします。

14. ライン構成の推奨に関する能力

以下の表は、目標出力を具体的な構成に変換し、推奨されるケルケエクストラーダフレームのサイズ、ペレタイジングルート、およびサポート機器セットを示しています。 これは最終仕様ではなく、技術的な議論の出発点として使用すること。フィラーの充填量やレシピの粘度によって境界は変化するからだ。

表 12. 生分解性混合ラインの構成に関する要件と推奨事項

目標出力	代表的な製品	推奨されるKerkeエクストラーダ	ペレタイジングルート	フィーダ	溶融ポンプ	主な補足情報
研究室、製剤開発	PLA、PBAT、PHA、およびデンプンのスクリーニング用の試験バッチ	KTE-16B	水冷式ストランド、ベンチスケール	1 メインプラス 1 アクセサリ	必須ではありません	小型の除湿乾燥機。ラボ用の品質管理パッケージは、まさに投資です
50 ～ 150 kg/h	特殊化合物、少量の生分解性グレード	KTE-35D	水冷ストランド	1 メインプラス 2 アクセサリ	オプション	シングルドライヤーホッパーセット;手動バギング可
150～350 kg/h	コンポスト可能なバッグ素材、商用供給開始	KTE-50D	水冷ストランドまたは空冷ストランド	1 本体と 2 ～ 3 個の補助機	オプション	二つのホッパーを備えた中央乾燥; PLAが多いグレードでは分級装置と後処理乾燥装置が必須
350 ～ 700 kg/h	フィルムグレードのPLA-PBATブレンド、充填剛性グレード	KTE-65D	水リングダイフェイスホットカット	1本のメインと3本の補助、ツインスクリューサイドフィーダ	おすすめ	二段階の換気;溶融ゾーンに冷却水;均質化シロを推奨
700 ～ 1100 kg/h	デンプン入り化合物、大容量フィルム化合物	KTE-75D	水中リングまたは水中	1本のメインと3～4本の補助、ツインスクリューサイドフィーダ	必須に推奨	ATEX評価による粉塵除去;バルクバッグパッキングステーション
1100 ～ 1800 kg/h	連続的な単一グレードの商用供給	KTE-95D	水中の凝集	1本のメインポンプと4本の補助ポンプ、液体ポンプ	必須	温度制御付き処理水スキッド、バルクシロ貯蔵、自動袋詰め
1800 ～ 2800 kg/h	大容量の堆肥化可能樹脂の生産	KTE-110D	水中の凝集	1本のメインプラグと4～6本の補助プラグ	必須	大量配送とサイロインフラストラクチャ; 評価する価値のある連続スクリーン交換機
2800 kg/h以上	専用の単一レシピ工場	KTE-135D	水中の凝集	レシピ固有のバンク	必須	フルプラントユーティリティ設計、チラーと真空装置における冗長化計画
出力時の熱に敏感なまたは高い揮発性を有するレシピ	PHAが豊富なまたは高プラスチファイザーを含む化合物	KTE-SE 二段階システム	出力帯域によるルート	レシピ固有のバンク	第二段階の設計に依存します	第二段階では、脱分解を圧力の蓄積から分離し、熱負荷を低減します

このラインが対象とするアプリケーション産業

生分解性化合物は、プラスチック化合物カテゴリー内のケルケの主要な応用分野のひとつで、エンジニアリングプラスチック、ケーブル化合物、PVC化合物、熱可塑性エラストマー、木材プラスチック複合材、およびカラー、充填剤、添加剤、黒色、およびテキスタイルマスターバッチをカバーするマスターバッチカテゴリーと並んでいます。 生分解性の側では、これらのラインで生産される化合物は、堆肥化可能なショッピングバッグや廃棄物バッグ、農業用の覆土用フィルム、カトラリーやストローなどの食品サービス用品、コーヒーのカプセル、使い捨て食器、熱成形された食品トレー、果物や野菜の包装用ネット、そして堆肥化可能な包装用の射出成形キャップや蓋として使用されます。 同一の設備プラットフォームは、リサイクルされたPETフレークの混合、ペットフード、およびテクスチャー化されたタンパク質の処理にも対応しており、同一の資産から二つの収益源を得たいと考えている工場にとって重要な要素です。

15. 認証、規格、およびドキュメント

機器リストは、機器の設置と製品の販売を可能にする書類がなければ不完全です。 別々の認証プログラムが適用されており、これらはよく混同されます。一つは機械に関するもので、もう一つは化合物に関するものです。

機械トレック

• 機械指令に基づくCEマーキング 欧州経済領域での設置には必要です。 保護カバー、インターロック、緊急停止アーキテクチャ、電気安全、技術ファイルについて 多機種ラインの適合宣言を発行する主体を確認する必要があります。個別に認定された機械から組み立てられたラインは、依然として組み立て品として適合評価が必要です。
• ISO 9001 製品供給者における製造品質管理体制 これは性能を保証するものではありませんが、ネジ、バルブ、ギヤボックスなどの重要部品の検査記録、材質証明書、およびトレーサビリティが存在し、作成可能であることを意味します。
• ATEXおよび粉塵爆発評価 可燃性の粉塵が取り扱われる場合に適用されます。可燃性の粉塵には、天然のデンプン、セルロース繊維、木粉などが含まれます。 評価ではゾーンを定義し、これらのゾーン内の機器には適切な等級、接地、および結合が必要です。
• 設置先の電気規格。電圧、周波数、パネルの構造基準、およびラベルの言語は、設置時に判明するのではなく、注文段階で指定する必要があります。

製品追跡

• EN 13432 堆肥化や生分解によって回収可能なパッケージに関する欧州規格。 この規格では、分解性、生分解性、重金属、および環境毒性に関する要件が定められており、ヨーロッパにおけるほとんどの堆肥化マークの基準となっています。
• ASTM D6400。市民および産業施設で堆肥化されるために設計されたプラスチックに対応する北米規格です。
• EU 10/2011。食品と接触することを目的としたプラスチック材料および製品に適用され、どのような物質が存在することが許可されているか、またどのような移行限度が定められているかを規定します。
• GB 4806 シリーズ。中国の食品接触材料および製品に関する国家標準。当該市場で販売または製造される化合物に適用される。
• ISO 17088。堆肥化可能なプラスチックに関する国際規格で、上記の地域標準とともに参照されることが多い。

製品の追跡が可能であることは、その装置の重要な特徴です。堆肥化認証では、完成品のロットを特定の原材料ロット、特定の製造プロセス条件、および特定の品質結果にまで遡って追跡できることが求められます。つまり、制御システムはレシピ、給料器の設定値と実際の流量、バレル温度、溶融温度と圧力をログ記録し、これらの記録を製品が袋のラベルに到達するまでのバッチ番号に関連付ける必要があります。データロギングとレシピ管理を電気制御の範囲に指定してください。標準で備わっているものと仮定するのではなく。

16. 購入者が忘れがちな12の設備品

以下の項目は、ほぼすべての委託時の穴あけ作業リストに記載され、ほとんどの初期設備リストには含まれていません。いずれも、ラインに比べると安価ですが、後から追加するには高価です。

1. ネジ抜取カートと持ち上げ装置 クリーニングや再構成のためにネジを取り外す必要があります。 カートやレールがないと、ネジの交換はフォークリフトを使って一日中かかる上、部品が損傷するリスクもあります。
2. 予備ネジ部品セット。揉みこみブロックと逆元は最初に摩耗します。摩耗の激しい部品の予備セットを用いることで、交換を数週間ではなく数時間に短縮できます。
3. 予備のバレルライナー部品。 塗りつけ済みレシピでは、溶融および混合の部分が他の部分よりも早く摩耗します。 棚の最も摩耗しやすい部分が二つあると、生産の危機を計画的なメンテナンス停止に変えることができます。
4. 収集容器と材料在庫を浄化します。PLAの起動と停止には、浄化の手順が必要で、どこか高温のポリマーを安全に保管できる場所が必要です。
5. プレート洗浄オーブンまたは流動化槽。水中および水リング型のプレートには、定期的な深い洗浄が必要です。ドリルを使った手作業による洗浄は、穴を傷つけることになります。
6. 音障壁付きのグラニュレーターを改良。起動時に生じる塊やストランドの廃棄物を供給可能な材料にする必要があり、エクストラクションホールに設置された生産用グラニュレーターは騒音問題を抱えています。
7. 給与口に設置された携帯型湿度分析器。使用時の迅速なチェックにより、不良の乾燥機を早期に発見し、製品のシフトを危険にさらす前に対策を講じることができます。
8. 2 台のフィーダーホッパーとねじ。粉末レシピとペレットレシピを切り替えるには、クリーニングよりも 2 台のホッパーとねじセットを使用するほうがはるかに高速です。
9. 排気口と真空ラインは凝縮した揮発物と運搬中の粉末でふさがれます。取り外し可能なスプール部品と定期的な清掃作業により、予期せぬ停止を防ぎます。
10. ペレット水の微細なゴミのろ過。これを行わなければ、微細なゴミが循環し、最終的に水リングや水中システムのダイの穴を塞ぐことになります。
11. 重量減少型給餌装置用の校正重量。給餌装置の精度は確認されるまでは主張であり、確認には認定された重量と文書化された間隔が必要です。
12. 適切な容量の圧縮空気乾燥機。 湿った圧縮空気はエアナイフによる脱水を破壊し、空気圧アクチュエータを腐食させ、エアドライヤは古いプラントの負荷に合わせて設計されているため、新しいラインに適切なサイズではありません。

出力を制限する5つの設定エラー

• サイドフィーダの容量が充填要求量を下回っている。ラインの出力上限は、慎重に選択されたエクストラーダではなく、サイドフィーダによって設定されてしまう。
• 単一のバルブが二つの作業をこなす。粉末からの空気と溶融物からの揮発物が同じ真空ポートに送られることで、真空ラインにキャリーオーバーが発生し、真空が損失される。
• 冬用のチラー。2月の設定値を保持するバレルゾーンは7月にずれ、溶け温度もそれに連動して変化します。
• 溶融温度に対する水浴の時間が短すぎるため、糸は柔らかくペレタイザーに入って、切断時に変形し、クラシファイアでスクラップとして排除されるオーバーサイズとダブルが生成されます。
• 下流側の運搬速度が調整されていない。すべての工程制御が完了した後、製品にエンジェルヘアーが発生します。

17. テスト、設置、トレーニング、およびスペアパーツ

機器リストは、それを取り巻くサービスによってのみ作業ラインとなり、これらのサービスは、機械仕様と同じ緻密さで注文に記載される必要があります。 研究、設計、製造、サービスに関する12年以上の経験を持つWanplasの工場であるKerkeは、独立した機械の箱ではなく、統合されたターンキー・スケールとして生分解性のコンパウンドラインを提供しています。

出荷前に組み合わせた実行テスト

最も価値のあるサービス項目は、ライン出荷前に工場で実施される総合走行テストです。 エクストラーダ、フィーダ、溶融ポンプ、スクリーン交換装置、ペレタイザー、脱水ユニット、および分級装置は、お客様の実際のレシピまたは最も近い同等のものを使用して組み立てられ、一緒に稼働させられます。 この試験によって証明できることは、他の方法では証明できないことです。フィーダがエクストラーダの近くで正確性を保ち、スクリュー構成が目標出力で目標溶融温度を生成し、ダイとカッターの組み合わせが意図したペレットの形状を作り出し、制御システムのインターロックが負荷下で正しく機能することです。 お客様は実走行にご参加いただくことができ、Wanplas はまさにこの目的のためにオープンファクトリーのポリシーを維持しています。

インストールと試運転

Kerke のエンジニアは、機械および電気設備の設置管理、ユーティリティ接続の確認、ドライランのチェック、初期溶融、レシピの読み込み、生産の開始に向けた準備を行うために現場へ出張します。生分解性ラインの試運転の順序には重要な意味があります。まず、独立した湿度測定によりドライヤーの性能を確認し、次に認定された重量に基づいてすべての給料機を校正し、その後に樽の温度プロファイルを確立し、最後にペレチザーを起動して、最後に出力の最適化を開始します。この順序を逆行する工場では、試運転の週を症状追跡に費やしてしまいます。

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。HTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧をすべて保持します。フォーマルな技術用語。テキスト: オペレーターおよび保守作業員のトレーニング

トレーニングは三つの対象者を対象としています。オペレーターは、起動と停止の手順、ポリエステル交換時の浄化手順、レシピの読み込み、日常的なチェック、アラーム対応について学習します。メンテナンス技術者は、ねじの取り外しと組み立て、要素の配列の文書化、スクリーンの変更、ブレードの交換、圧力補正、ギアボックスの潤滑スケジュール、真空システムの清掃について学習します。プロセスおよび品質担当者は、給送速度、ねじ構成、温度プロファイル、およびその結果となる溶融流速度、水分、機械的特性の関係について学習します。トレーニングは、出荷前の試験中にケルケ工場で実施され、その後、設置場所で試運転中に再び行われます。

部品とアフターサービスのサポート

Wanplas は、すべての工場にわたってグループ全体のサービスポリシーを適用しており、Kerke が供給する生分解性混合ラインにも適用されています。毎年、500米ドル分の無料部品, 保証期間内に損傷した部品の無償交換、輸送保証、生産能力保証、品質基準保証。複合ラインでは、推奨される初期の予備品として、摩耗が激しいねじ部品のセット、溶融ゾーン用の交換可能なバレルライナー部品、スクリーンとブレーカプレートガスケットのフルセット、ペレタイザー刃とベッドナイフ、フィーダネジとホッパーシール、溶融圧力トランスデューサー、最も使用頻度の高いゾーンサイズ用のヒーターバンド、真空ポンプシールが挙げられます。

リモートサポートと長期的な最適化

制御システムはリモートアクセスで指定できるため、エンジニアはトレンドデータを確認し、現在の稼働状態を試運時の基準と比較し、現場の技術者に診断を進める指示を出すことができます。移動を待つ必要はありません。 生分解性合成物のライフサイクルにおいて、最も一般的なサポート要請は、新しい樹脂グレードへのレシピの拡張、スクリューの再構成による出力増加、およびボリューム増加に伴うペレタイジングルートのアップグレードです。 これらの三つの問題は、元のサプライヤーがバレルレイアウトとネジ構成の設計記録を保持している場合に解決しやすくなります。これは、ラインを一つのエンジニアリング責任の下で保持することのもう一つの理由です。

機器の背後にある工場の能力

上記のサービスのコミットメントは、以下の製造能力に基づいています。19,997平方メートル以上の工場、70カ国以上で稼働する2,000台以上の機械、100人以上のチーム、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の認知などです。 Kerkeが宣言した焦点は、「私たちは複合成形エクストルーダーを知っています」という言葉で要約できますが、これは狭いものです。 工場では、実験用のツインスクリュー押出機、並列ツインスクリュー押出機のKTEシリーズ、トリプルスクリュー押出機、ダブルステージ押出システム、リサイクル用のSEシリーズの単スクリュー押出機、カットとペレタイジングのシステム、一段階で混合と板状成形を行うシート押出ライン、高速ミキサー、グラнулаータ、粉砕機、チラー、押出機コア部品などの付属機器を製造しています。 製造工程以外のものについては、Wanplasがグループ内の適切な機器を提供するため、プラントを一つのプロジェクトとして調達することができます。

18. よくある質問

生分解性コンパウンドラインの最小機器セットはどのようなものですか？

不可欠最小要素は、マイナス 40℃の露点を実現できる除湿乾燥機、少なくとも3つの重量損失量供給装置、40：1から48：1のL/D比とサイド供給能力を備えた共同回転式ツインスクリュー押出機、真空脱溶システム、スクリーン交換装置、脱水と分類機能を備えたペレチザー、冷却水回路です。マスターリストに記載されているその他のすべての項目は、一貫性、生産量、人件費、または製品範囲を向上させます。これらの7項目がないと、ラインは公表された仕様に適合するペレットを製造できません。

他の樹脂には必要ないのに、PLAにはマイナス40度の露点が必要なのはなぜですか？

PLAはポリエステルであり、溶融中に水分解します。水はエステル結合に攻撃し、分子量を永久的に低下させます。その結果、繊維が破損し、引張強度が低下し、溶融流動率が上昇し、ペレットの状態が不安定になります。大気乾燥機では、湿度の高い日にはPLAを約500～800ppm以下に安定して保つことはできませんが、マイナス40℃の露点では、60～80℃で4時間のサイクルで250ppm以下にまで下げることができます。露点の要件は化学的な特性によるものであり、仕様上の好みではありません。

重量減少フィーダをいくつ予算に組み込むべきですか?

予算に合わせて、メインフィーダーと2～4個の補助フィーダーを備え、フレーム上に1つの予備フィーダー位置を残しておきましょう。一般的なPLAおよびPBATフィルム合成物では、5つの計量ポイントが使用されます。それは、2種類の樹脂、充填剤またはデンプン粉末、添加剤またはチェーンエクステンダーマスターバッチ、そして多くの場合、液体可塑剤です。レシピポートフォリオは、稼働後に信頼性の高い成長を示し、既存のエクストラーダーフレームにフィーダー位置を追加することは、注文段階で指定するよりもはるかに困難です。

一つのエクストラーダでPLA、PBAT、およびデンプンを含んだ化合物を処理できますか？

はい、ただし、最も厳しいケースに対応するように指定されている場合です。これは、充填レシピではHRC 58～62の二金属バレルライナー、8～11 N.m/立方センチメートルの帯域の上部で特定のトルク、最高の充填量に対応したツインスクリュー側送り装置、二段階の換気、そしてレシピ間で再配置可能なスクリュー構造を意味します。きちんとしたポリエステル混合物だけに指定された機械では、充填化合物が劣化し、素早く摩耗します。

600 kg/hのラインでは、どのペレタイジングルートを選択すればよいですか?

600 kg/hの生産量では、水リング型の切断とストランドペレタイジングの両方が技術的に実現可能であり、通常は水リングがより良い選択となります。水リングでは、水との接触時間が短く、丸みのあるペレットが得られ、吸湿性の高いポリエステルに適しています。また、ストランドペレタイジングよりも低い溶融粘度を扱うことができます。ストランドペレタイジングは、設備が短期間のレシピ変更を繰り返す場合に、生産量が高いと魅力的です。ストランドバースの清掃は、ダイフェイスシステムの清掃よりもはるかに早く行えます。

溶融ギアポンプが必要ですか?

500 kg/h以下のストランドラインでは任意ですが、水中ペレタイジングでは必須です。ギア溶融ポンプは、ダイ圧の変動を約±2%以内に抑え、通常、スループットを8～15%増加させます。これは、エクストラーダのねじが放出圧を作り上げる必要がなくなり、混合作業に専念できるためです。PLAの場合、もう一つのメリットがあります。エクストラーダの放出圧が低いと、最終的なねじ部でのせん断熱が低減します。

どの程度の電力を計画すべきですか?

中央乾燥機、冷却装置、真空ポンプ、サイドフィーダ、ペレタイザー、脱水装置、輸送ブロワー、パッキング装置などすべてを考慮すると、通常はエクストラーダのメインモーターの定格の2～3倍の負荷を想定してください。乾燥機と冷却装置はバイオデグレダブルライン上でエクストラーダ以外の消費電力が最も大きい装置です。発注段階で、パネルが正しく構築されるように、電圧と周波数を確認してください。現場で修正するよりも、事前に正しく構築する方が簡単です。

ラインにはどのくらいの冷却水が必要ですか?

二つの回路が必要です。タワーロープは、ペレット水と真空ポンプに供給され、カッターで溶融物から除去される熱の大部分を運びます。8～15℃の冷却ループは、バレルゾーン冷却、ギアボックスオイルクーラー、およびフィードトホートジャケットに使用されます。時間当たりの立方メートルの流量は、設置されたモータの出力と、除去しなければならないせん断エネルギーの割合から推定され、年間平均よりも夏季の環境条件に基づいてサイズを決定する必要があります。

機械にどの認証が適用され、ペレットにはどの認証が適用されますか？

機械については、機械指令に基づくCEマーキングで欧州市場向けの安全性を保証し、ISO 9001で製造業者の品質管理システムを認証し、可燃性のデンプンやセルロースの粉が取り扱われる場合にはATEX評価を実施しています。 ペレットの場合、堆肥化性能に関する主張は、EN 13432とASTM D6400が定め、それらのほかにISO 17088が参照されることが多く、食品接触用途にはEU 10/2011とGB 4806シリーズが適用されます。 両トラックは独立しており、両方ともプロジェクト開始時に計画が必要です。

どの程度の床面積と建物の高さを許容すればよいですか？

各機械群にメンテナンスアクセスを備え、さらにエクストラーダの前部に少なくともスクリュー全長とハンドリングクリアランスに相当するスクリュー引き出しゾーン、さらにローダアクセスのために乾燥ホッパーやサイロの上に垂直方向の高さを確保する必要があります。最も忘れられがちなのがこの引き出しゾーンの寸法で、壁に近すぎる位置にラインを設置すると、2時間のスクリュー交換作業が一日の作業に変わってしまいます。

ストランドペレタイジングから始めて、後で水中にアップグレードすることはできますか？

はい、これは合理的な段階化戦略ですが、ただし、エクストラーダーと溶融流路は最初から将来のルートに対応するように指定する必要があります。これは、エクストラーダーを溶融ポンプを受け入れる排出フランジとアダプター構造を備えたものとして注文し、プロセス用水配管用の物理的スペースとユーティリティスチュブを確保し、電気配線を追加負荷に合わせてサイズ調整することを意味します。元のラインが当初の構成に完全に適合しているため、成長に余裕がなくても改修は失敗します。

最初の商用バッチを生産する前に、どのような品質管理装置を設置する必要がありますか？

最低限必要なものは、溶融流動速度測定装置、カール・フィッシャー式水分測定装置、分析秤、調整オーブン、引張試験機です。これらの5つの装置を備えると、工場は乾燥機を検証し、劣化を検出し、機械仕様を確認し、文書化したバッチを放出することができます。DSC、色分光計、灰炉は、特に充填された色付きグレードの場合、最初の1年以内に導入する必要があります。

19. 結論と次なるステップ

生分解性プラスチックツインスクリュー混合物製造ラインは、機械のリストではなく、材料流れに沿って要求事項が伝播するため、6つの接続された段階として最適に指定されます。 水解感受性のため、マイナス40度の中央乾燥・運搬システムと、上流に閉鎖された材料取り扱いシステムが必要です。 粒状物質が大きくて処理が困難な場合は、物質に応じた排出形状を備えた減量型フィーダを使用します。 狭い熱窓により、40:1から48:1のL/D比で、高トルク、中速の共回転式ツインスクリュー押出機を使用し、バイメタルバレル、低摩擦スクリュー構造、および二段階の脱揮発化を実現しています。 溶融感度により、ギアポンプと適切なサイズのスクリーンチェンジャーを備えた短く、低死積み量の溶融流を実現します。 ペレットの品質と出力帯によって、ストランド、水リング、および水中ペレタイジングのいずれかを選択します。 下流のすべての部分はすでに達成されたものを保存するために存在し、ユーティリティと研究所は、ラインが仕様を満たすことができ、それを証明できるかどうかを決定します。

Kerkeは、12年以上のツインスクリュー混合技術を持つWanplasの工場で、19,997平方メートル以上の面積を有し、70カ国以上で稼働中の2,000台以上の機械、100人以上のチームを擁しています。KTEシリーズは、レシピに基づいてカタログではなく、ラインを構成します。KTE-16Bの研究所ユニットからKTE-135Dの生産機械まで、水冷および空冷ストランド、空冷および水リングダイフェイスホットカット、偏心水霧カット、完全水中顆粒化などの切断システムが含まれます。給餌システム、サイドフィーダ、クラマーフィーダ、液体フィーダ、および付属品はすべて同じ工場から供給され、プロジェクトが混合カテゴリーを超える場合は、グループ内の他の場所から適切な機器が供給されます。すべてのラインは出荷前に組み合わせ試験を受け、工場のエンジニアによって設置および試運転され、オペレータおよびメンテナンストレーニングが提供され、グループのサービスポリシー（年間500米ドルの無料部品）が適用されます。

生分解性のコンパウンドラインを計画している場合、最も有益な次のステップは、一般的な問い合わせではなく、具体的な情報を送信することです。実行する樹脂システム、充填剤と添加剤の量、毎時間の目標出力量（kg）、お客様が期待するペレットの形状、保持する必要がある認証、およびサイトで利用できるユーティリティなどの情報を提供すると、Kerkeのエンジニアリングチームが段階的な設備リスト、バレルとスクリュー構成の提案、ユーティリティスケジュール、およびお客様の建物に合わせたレイアウト図をご提供します。また、工場を訪問し、類似のラインの稼働状況を観察し、コミットメントをする前に、お客様自身の原材料を使用して試運転を行うことも可能です。