ツインスクリュー混合プラスチック工場は、アクセサリーが付いた単一の機械ではありません。それは、大まかに三十種類の異なる機械が、互いに一致した速度、一致した温度、および一致した清浄度で材料をやり取りする連続的な材料処理システムです。共同回転ツインスクリュー押出機はそのシステムの中心ですが、通常は設置された機器数の一部に過ぎず、床面積のより小さな部分を占めます。押出機だけを中心に混合工場を計画するエンジニアは、ほとんど常にギャップを遅れて発見します：吸湿性樹脂でラインを制限する小さな乾燥機、0.3パーセントの添加剤流量を供給できないフィーダの回転速度、夏場にモーターの熱負荷を吸収できない冷却水回路。
この記事は、ビジネスプランというよりも、設備マニュアルです。受け入れ倉庫のトンバッグからパレット化された完成品までの物流を説明し、各ステーションについて、機械が何をするのか、重要な仕様、それらの仕様の選択ロジック、一般的な構成のバリエーション、およびそのステーションが上流と下流の設備とどのように連携するかを説明します。Wanplasの工場である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ラクターに特化しており、このパターンに基づいて完全なラインを構築しています。以下の設備ロジックは、実際にこれらのラインが組み立てられ、稼働する方法を反映しています。
混合ラインは、最も悪い供給装置の精度、最も遅い冷却段の速度、および最も制御されていない輸送ステップの清潔さにのみ依存します。エキストルダーだけでなく、全体のチェーンを指定してください。
ラインアーキテクチャとマスターエキッピメントリスト
ツインスクリュー混合ラインは、大量取り扱いと保管、重量測定式給料、押出、冷却とペレット化、下流の仕上げと梱包、ユーティリティ、ラボラトリーの7つの機能ブロックに分かれています。材料は最初の5つのブロックを通って一方向に流れ、ユーティリティとラボラトリーがすべてをサポートします。ブロックを理解することは重要です。プラントを複数のサプライヤーから調達する場合、範囲、インターフェース、制御に対する責任は、必ずこのような線に沿って分かれます。
レイアウトは通常、2～3階に分けられます。バルトバッグの排出と乾燥は、原材料倉の近くの地上階に設置され、フィーダはエクストラーダの給料口の上にあるメザニンプラットフォームに設置され、材料は重力によってバレルに落下します。エクストラーダ、ペレタイジングセクション、およびパッキングラインは、通常、生産能力に応じて15～40メートルの明確な長さが必要な直線状の地上階に配置されます。ユーティリティは、外部または別のプラントルームに集約され、騒音、振動、および熱を生産ホールから遠ざけるように配置されています。
下の表は、本記事で取り上げたすべてのステーションのマスタ機器リストです。ステーションが機能的ラインに必須かオプションかを示し、投資の相対レベルを通貨ではなく、低から高級までのスケールで評価しています。これは、価格が容量、構造材料、自動化レベル、および生産国によって異なるためです。
| いいえ。 | 機器 | 関数 | キー仕様 | ステータス | 相対投資 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | トンバッグ卸しステーション | 樹脂、充填剤、マスターバッチのバルク袋を放出します | 1～2tのホイスト、振動式放出、ダストフード | おすすめ | 低 |
| 2 | 真空コンベア | ペレットと粉の空気圧転送 | 300～3000 kg/h、DN38～DN76のパイプ | 必須 | 低 |
| 3 | ストレージサイロ | 配送とラインの間の原料をバッファーする | 1 ～ 20 m³、炭素鋼またはステンレス鋼、レベルセンサー | おすすめ | 低から中 |
| 4 | 除湿乾燥機 | 吸湿性樹脂から結合水分を除去する | 結露点 −40°C、50～1000 kgのホッパー | PA、PC、PETに不可欠 | メディア |
| 5 | クラッシャー（グラニュレーター） | 起動時の塊、ひげ、仕様外のペレットを回収 | 7.5～45 kW、スクリーン 6～12 mm | おすすめ | 低 |
| 6 | 重量減少型フィーダ | 樹脂と添加剤の重量測定 | 正確性 ±0.5%, 0.5 ～ 2000 kg/h | 必須 | 中程度から高 |
| 7 | ボリュメトリックフィーダ | 許容範囲の単一レシピ用の低コストの計量 | ネジまたはディスク、通常の精度 ±2% から ±5% | オプション | 低 |
| 8 | 液体注入ポンプ | 溶融体にオイル、シリコーン、または結合剤を注入します | プランジャーまたはギヤタイプ、0.5 ～ 50 L/h | オプション | メディア |
| 9 | サイドフィーダ | 溶融の下流に繊維または粉末を導入する | ツインスクリュー、シングルまたはダブルサイド、ベント付きオプション | 充填されたグレードに不可欠 | メディア |
| 10 | 中央重量管理 | レシピ管理とバッチ追跡可能性 | PLC と HMI、レシピライブラリ、バッチレポート | おすすめ | メディア |
| 11 | 共回転式ツインスクリュー押出機 | 溶融、分散、脱石灰化、および圧力調整 | Ø20 to Ø135 mm、L/D 36 ～ 52：1、300 ～ 1200 rpm | 必須 | ハイからプレミアム |
| 12 | 主モーターとギアボックス | ねじ軸にトルクを伝達 | ACインバータ駆動またはPMSM、硬質歯付きギヤボックス | 必須 | エクストラーダに付属 |
| 13 | バレルの加熱と冷却 | バレル全体のゾーン温度制御 | 6～12ゾーン ±1 から 2°C、軟水回路 | 必須 | エクストラーダに付属 |
| 14 | 真空脱溶システム | 溶融物から水分、モノマー、揮発性物質を除去する | −0.08 から −0.095 MPa、サイクロンプラスフィルター | 必須 | メディア |
| 15 | 画面切り替え | 溶融物からゲル、チャー、および汚染物を除去 | 40～200メッシュ、手動タイプから連続タイプまで | 必須 | 低から高 |
| 16 | 溶融ポンプ（ギアポンプ） | 安定したダイ圧力とリフト出力を実現 | 出口圧力の変動が以下の範囲内 ±2% | オプション | 高 |
| 17 | ヘッド | 繊維を形成するか、ペレタイジングダイの表面にペレットを供給します | Strandは20から120の穴を持つ Ø2.5～4 mm | 必須 | 低から中 |
| 18 | エアナイフ付き水浴式 | カットする前に髪を冷やして乾かします | 2～6 mの長さ、送風式エアナイフ | ストランドラインに不可欠 | 低 |
| 19 | ストランドペレタイザ | 冷却されたストランドをペレットにカットする | 20～120 m/分、ペレット長さ2～4 mm | ストランドラインに不可欠 | メディア |
| 20 | 水リングまたは水中ペレタイザ | 低粘度または高出力グレード用のダイス面切断 | 回転する刃ヘッド、処理水ループ | ストランドカットの代替策 | ハイからプレミアム |
| 21 | 遠心乾燥機 | 水と接触した後、スピン乾燥を実施します | 残留表面水分は通常 0.1% 未満 | 湿式切断時の必須アイテム | 低から中 |
| 22 | 振動スクリーン（分級機） | ペレット流からロング、ファイン、ツインを除去する | 2つまたは3つのデッキ、2～6mmの開口 | 必須 | 低 |
| 23 | ブレンドサイロ | 複数の生産バッチをホモジナイズする | 2 ～ 30 m³、重力または攪拌混合 | おすすめ | メディア |
| 24 | 金属探知機と磁気分離機 | Protect customers’ machines from metal contamination | レアースグラット磁石と自由落下検出器 | おすすめ | 低から中 |
| 25 | 自動計量・袋詰め機 | 25 kgの袋またはバルク袋に詰め、封じます | 25 kgのバルブバッグまたは500～1000 kgのトンバッグ | オプション | 中程度から高 |
| 26 | パレタイザーとストレッチラッパー | 梱包および梱包済み袋の出荷 | ロボットまたはガントリー、300～900袋/時間 | オプション | 高 |
| 27 | 冷却水システム | バレル、ギアボックス、およびペレタイジングからの熱を排除 | 冷却塔、ポンプ、プレート交換器、軟化装置 | 必須 | メディア |
| 28 | 空気圧縮機と乾燥機 | バルブと輸送のために清潔で乾燥した空気を供給します | 0.6～0.8 MPa、冷蔵または乾燥機 | 必須 | 低から中 |
| 29 | ダストと煙の排出 | 粉塵とベントスタックの煙を捕集 | パルスジェット式バッグフィルター、活性炭、酸化剤 | 必須 | メディア |
| 30 | 電気配電と制御 | 電力、保護、自動化、データ | トランス、制御キャビネット、PLC、HMI、SCADA | 必須 | 中程度から高 |
| 31 | 実験室機器セット | 溶融流動性、機械的および熱的特性を確認 | MFR、引張強度、衝撃強度、HDT、灰分、色、水分 | おすすめ | 中程度から高 |
大量荷降ろし、輸送、保管、乾燥
アップストリームブロックは、混合工場がその後ずっとどの程度の手作業を必要とするかを決定します。このブロックの機械は、エクストラーダに比べて個々に安価ですが、労働コスト、粉塵への曝露、およびエクストラーダがその後修正しなければならない湿気の基準を設定します。このブロックを適切に指定することは、新しい混合工場にとって利用可能な最も安価な品質向上策です。
トンバッグ卸しステーション
バルクバッグ放出装置は、500～1000 kgのバッグを電動ホイストまたはフォークリフトのフレーム上に持ち上げ、出口のスプールを防塵性のグローブボックスに取り付け、下部のホッパーに放出します。必須のオプションとして、粉末ブリッジを破壊するための振動式放出コーンまたはパドルアクチュエータ、コンパクト化したカルシウムカーボネートまたはタルクのためのバッグマッサージ装置、中央抽出システムに接続された一体型ダストフードがあります。フレームの容量は、実際に使用される最も重いバッグよりも一サイズ大きく指定する必要があり、ホイストタイプのフレームでは少なくとも3.5メートルの頭部高さが必要です。ステーションは真空コンベヤーに供給されるか、直接シロに供給されます。粉末用途では、出口に設置されたロータリーバルブにより、溢水を防止します。
真空コンベアと空気圧転送
真空ローダーは、レジンペレット、充填粉末、および再粉砕物を排出点からサイロ、乾燥機、および給料ホッパーに運ぶ。複合プラントでの輸送能力は通常、300～3000 kg/hの範囲で、パイプの直径はDN38からDN76までとなる。材料の流れが悪い場合、輸送距離が約30メートルを超える場合、または大量のメインフィーダーと同調する充填速度が必要な場合は、大きな直径を選択する。単一ステーショントローダーには、独立したモーターが搭載されており、小規模ラインに適している。一方、共用真空ポンプとシーケンシングバルブマニホールドを備えた中央給料システムは、複数フィーダーを備えた複合プラントラインに適している。パイプの曲げは長い半径でなければならず、ガラス繊維入り製品の場合は、完成品ペレット回路の曲げは完全に避ける必要がある。粉末用のフィルターカートリッジには、逆噴流式の清掃機能が標準装備されている。
ストレージサイロ
シロは大量の配送をバッファリングし、ラインを受け入れ船から切り離します。 混合工場では、通常1～20 m³の容器が使用されます。1～5 m³の小さな垂直ホッパーは、フィーダの上に屋内に設置され、10～20 m³の屋外シロは、バルクタンカーで供給されたベース樹脂を保管します。 コモディティポリオレフィンでは、エポキシ内面を備えた炭素鋼が標準ですが、食品接触用、医療用、光学用、淡色の生産では、鉄の汚染が許容できないため、ステンレス鋼が指定されます。 すべてのサイロには、簡単な高低表示のための回転式パドル、または在庫データをプラント管理システムに送信するレーダーや荷重センサーシステムのいずれかのレベルインジケータが必要です。 60度以上のコーン角とエアレーションパッドにより、粉末の橋渡りを防ぎます。
除湿乾燥機
吸湿性樹脂は、混合または押出機に入れる前に乾燥させる必要があります。そうしないと、押出機は、プロセス中の揮発物を除去するのではなく、水を除去するために除揮化能力を消費し、その結果、分子量が不可逆的に低下してしまいます。 閉ループモノマーシーベローターを備えた乾燥脱湿乾燥機は、約−40°Cの露点を実現します。これは、PA、PC、PET、PBT、TPU、およびPMMAにとっての実用的な要件です。 ホッパー容量は、スループットを滞在時間で掛けた値に、25～30％を加えた値として設定されます。 ドライヤーは直接メインの重量減少給送装置に排出され、移送は短く、密閉された状態で行わなければならない。乾燥したPAは、湿気の多い空気にさらされた数分以内に、その水分のかなりの部分を回復する。
| 樹脂 | 乾燥温度 | 乾燥時間 | 目標湿度 | 乾燥機の種類 |
|---|---|---|---|---|
| PA6 / PA66 | 80 ～ 100°C | 4 ～ 6 時間 | 0.10% 未満 | 乾燥剤, −40°C 結露点 |
| PC | 110 から 120°C | 3～4時間 | 0.02% 未満 | 乾燥剤, −40°C 結露点 |
| PET | 150～170°C | 4 ～ 6 時間 | 0.005% 未満 | 結晶化乾燥機と乾燥剤 |
| PBT | 120～130°C | 3～4時間 | 0.02% 未満 | 乾燥剤, −40°C 結露点 |
| ABS / PS | 80 ～ 90°C | 2～3時間 | 0.10% 未満 | 熱風または乾燥剤 |
| PP / PE | 必須ではありません | 必須ではありません | 表面の水分のみ | 屋外で保管した場合は熱気 |
| カルシウムカーボネート/タルク | 100 から 120°C | 1 ～ 2 時間 | 0.30% 未満 | 粉末乾燥機または加熱シロ |
破砕および再利用
すべての混合ラインでは、起動時の洗浄、太い糸の端、過渡材料、および仕様外のペレットが生成されます。7.5～45 kWの駆動力と6～12 mmのスクリーンを備えた破砕機は、その材料を再加工材に変え、制御された割合で専用フィーダを通して再導入できます。ブレードのクリアランスは調整可能でなければなりません。また、洗浄破砕は工場内で最も騒音の大きい作業のひとつであるため、防音キャビネットを設置するのがおすすめです。重量が高い製品や繊維強化製品の場合、耐摩耗性の高いブレードと排出口にサイクロン式分離器を備える必要があります。これにより、微粒子を制御できます。
重量測定式給餌: 精度のコア
混合精度は、混合ライン上の他の変数よりも直接的に混合物の一貫性を決定します。回転共振型ツインスクリュー押出機は、供給量を制御する機械であり、つまりスクリューではなく供給装置が生産量とレシピ比率を設定します。2％の添加物流が10％の値を逸脱した場合、スクリューがどれだけよく混合しても、完成混合物は仕様外になります。
重量減少型フィーダ
重量減少型給料装置、または重量測定型給料装置は、荷重セルに設置され、計測された重量減少速度が設定値に合致するように、給料ねじの回転速度を制御します。 よく構築されたユニットは、設定値の約±0.5％の範囲内で短期的な精度を維持し、測定形状に応じて20：1から100：1のトルンダウン比で線形性を発揮します。 混合ラインの供給速度は、高活性添加剤の場合は0.5 kg/h、大規模ラインの場合はベース樹脂の場合は2000 kg/hと幅広く設定されています。 充填弁、充填頻度、ホッパーの形状は、ロードセルと同じくらい重要です。充填中はコントローラが体積モードで動作するため、ブリッジが発生するとレートのエクスカーションとして表示されます。
3つの測定形状で、ほぼすべての用途をカバーできます。 単一スクリュー計量ユニットは、自由流れするペレットやグラнулаを処理します。 通常、互いに交差する凹面またはオージュアー型のスクリューを備えたツインスクリュー計量ユニットは、カルシウムカーボネート、タルク、カーボンブラック、難燃剤など、通常なら溢れたりブリッジになる粉体を扱うことができます。 振動式トレイユニットは、粉砕されたガラスストランドや一部の金属顔料など、粉砕しやすい、壊れやすい、または繊維状の物質を扱うことができます。これは、物質を摩擦せずに移動するためです。 一般的な混合ラインでは、1つの主レジン給与装置に2～6つの添加剤給与装置を設定します。実用的なルールとして、最小の流量は選択した給与装置の最大速度の約10％以上でなければなりません。そうでなければ、より小さな給与装置が必要になります。
| マテリアル形状 | 推奨されるフィーダータイプ | 典型的な精度 | 実用的な給与範囲 | メモ |
|---|---|---|---|---|
| フリーフローのペレット、ベース樹脂 | 単一スクリューによる重量減少 | ±0.5% | 20 ～ 2000 kg/h | サイロまたは乾燥機からの補充、攪拌機オプション |
| 細粉 (CaCO₃,タルク、TiO₂) | ツインスクリューロスインウェイト | ±0.5% から ±1% | 5 ～ 800 kg/h | パドル攪拌による柔軟な壁は橋渡りを防ぎます |
| カーボンブラック、低ボリューム密度 | 垂直攪拌装置付きツインスクリュー | ±1% | 2 ～ 200 kg/h | 密閉されたホッパーとダスト除去が必要 |
| カットガラス繊維 | 振動トレイ | ±1% | 5 ～ 500 kg/h | ゼロシェアにより、バレル前の繊維長が保たれます |
| フレイクまたは再粉砕 | クランマ付きシングルスクリュー | ±1% から ±2% | 10～600 kg/h | 不規則なバルク密度には強制充填装置が必要です |
| 0.5％以下の微量添加剤 | 微小な重量減少、ツインスクリュー | ±0.5% | 0.5 ～ 20 kg/h | キャリアマスターバッチに事前に希釈することを検討してください |
| 液体オイル、シリコーン、結合剤 | プランジャーまたはギア測定ポンプ | ±1% | 0.5 ～ 50 L/h | 加熱ラインとノンリターンインジェクションノズル |
| 寛容な単一レシピの大量ストリーム | ボリュメトリックスクリューフィーダ | ±2% から ±5% | 10～1000 kg/h | 最小のコスト、密度の変化に対する補償なし |
ボリュメトリックフィーダ
ボリュメトリックフィーダは、重量ではなくねじ回転数によって測定されます。 これは、ボリューム密度の変化を補償できないため、精度は±2～±5％の範囲にとどまります。 体積単位は、一貫した材料を処理する専用の単一レシピライン、仕様に寛大な許容範囲が設定されている重要度の低い充填流、および後で重量制御にアップグレードできるスターターラインを設定するための経済的な方法として、依然として有効です。 機械インターフェースと取り付けフレームは同一であるべきであり、将来のアップグレードはボルトを外し、ボルトを差し込むだけの作業となるようにする必要があります。
液体注入ポンプ
白油、シリコーン油、可塑剤、結合剤、過酸化物などの液体添加剤は、通常最初の溶融ゾーンの後ろに配置された加熱されたノンリターンノズルを通して直接バレル内に注入されます。0.5～50 L/hの範囲のプランゲージポンプは、逆圧に対する再現可能な排出量を実現します。液体が粘性の高い場合や脈動を最小限に抑える必要がある場合は、歯車ポンプが使用されます。ポンプは中央の計量制御にリンクされ、液体流量が総通過量に比例するように調整されます。供給タンクは負荷セルに設置され、消費量はポンプストローク回数だけでなく、重量によっても確認されます。
サイドフィーダ
サイドフィーダーは、ベース樹脂が溶融した後に、サイドポートを通して材料をバレル内に押し込む短いツインスクリュー装置です。ガラス繊維では、フィードトラウトではなく溶融中にロービングまたは切断ストランドを導入することで、残存繊維の長さが保たれ、その結果、機械的性能が向上します。高い充填量では、サイドフィーダーがフィードトラウトの容積制限を回避するため、低密度粉体の生産量が制限されるのを防ぐことが重要です。構成には、標準の充填グレード用の単一サイドフィーダー、二段階充填または繊維と鉱物を同時に充填するための二重サイドフィーダー、および上部バレルセクションで気泡を除去することにより、粉体をより高速に押し込めるベント付きサイドフィーダーがあります。配置は、フィードトラウトからバレル径で指定され、サイドポート周辺のスクリューエレメントは、伝送要素でなければなりません。決して制限的な練りブロックではありません。
中央の重量計測とレシピ制御
中央制御システムにより、すべての給料装置、液体ポンプ、および押出機駆動装置を一つの比率制御グループに統合します。 その実用的な価値は、レシピ管理にあります。つまり、オペレーターは8つの設定値を入力する代わりに製品コードを選択し、バッチのトレース可能性を確保することで、各生産ロットに実際の給料率、スクリュー速度、溶融圧力、温度の記録を付けます。 システムは通常、産業プロトコルを介してデータを公開し、生産記録が手動転記なしに工場の業務システムに到達します。
ツインスクリュー押出機メインマシン
共回転する並列ツインスクリュー押出機は、溶融、分散混合、分配混合、脱溶解、圧力生成を単一の連続的な過程で実行します。その性能は、スクリュー径、L/D比、特定のトルク、および最大スクリュー速度の4つの数値で定義されます。機械上のその他の決定事項は、これらの数値に基づいて行われます。
Kerke は、20 mm 程度のスクリューダイヤメータから中級機種の 35、50、65 mm クラス、さらには 75、95、135 mm の生産機械まで、全製造範囲にわたって並列回転する機械を製造しています。スクリューダイヤメータは、自由容積を設定し、したがって体積容量を設定します。L/D は、バレル全体に配置可能な処理操作数と滞留時間を設定します。特定のトルクは、中心間距離の立方根で割ったトルクとして表されるもので、シャフトが制限される前に機械が施せる粘性作業量を設定します。スクリュースピードは、せん断速度と、そのトルク範囲内で達成可能な出力量を決定します。
| ねじ径クラス | 典型的なL/D | 典型的なねじ速度 | 推定関税 | 典型的なアプリケーション |
|---|---|---|---|---|
| 20～25 mm | 40 ～ 48:1 | 300～900 rpm | 実験室とサンプリング | 製剤開発、小規模試験バッチ |
| 35 mm | 40 ～ 48:1 | 400〜900 rpm | パイロットおよび小規模生産 | カラーマスターバッチ、特殊化合物 |
| 50 mm | 40 ～ 52:1 | 400〜1000 rpm | 小規模から中規模の生産 | 充填PP、ケーブルコンパウンド、エンジニアリングプラスチック |
| 65 mm | 40 ～ 52:1 | 400 ～ 1200 rpm | 生産中 | ガラス繊維PA、充填剤マスターバッチ、TPE |
| 75 mm | 36 ～ 48:1 | 400 ～ 1200 rpm | 中規模から大規模な生産 | 高出力の充填化合物 |
| 95 mm | 36 ～ 48:1 | 300～900 rpm | 大規模生産 | 専用の単一製品ライン |
| 135 mm | 36 から 44:1 | 300～800 rpm | 非常に大規模な生産 | 商品フィラーとポリオレフィンの混合 |
主モーターとギアボックス
ドライブトレインは、可変周波数ドライブ付きACモーター、または高効率を維持できる広い回転数範囲を持つ永久磁石同期モーターになっています。モーターは、耐摩耗性の高い地面された歯車面を備えた高トルク配分ギヤボックスに接続されています。ツインスクリューモーターは、二つの密接に配置された出力シャフトを通して大きなトルクを伝達する必要があるため、その推力ベアリング配置が制限要素となり、機種間の特定トルク差異の主な原因です。中規模以上の機種では、オイルポンプ、フィルター、オイルクーラーを備えた強制潤滑ステーションが標準装備されており、ベアリングが損傷する前にドライブが停止するように、オイル温度をインターロックする必要があります。定期的にギヤボックスのオイルを分析することは、機械の予測保守管理にとって最も有用な手段です。
バレルの加熱と冷却
バレルは、従来 4D の長さに分割されて構成されており、プロセスレイアウトを再構成できるようになっています。閉鎖セグメント、供給セグメント、サイド供給セグメント、ベントセグメント、および組み合わせセグメントは、プロセスの必要に応じてボルトで固定されています。 各セグメントまたはセグメントのペアは制御ゾーンを形成し、通常の混合機では6～12のゾーンが形成されます。 加熱はセラミックまたは鋳造アルミニウムの電熱帯で行い、冷却は穴あき管または鋳造冷却管を通した軟水による循環によって行われ、ソレノイドバルブまたは比例制御バルブによって切り替えられます。 比例制御により、通常 ±1 ～ 2°C 程度の厳密な調整が可能となり、熱に敏感な製品（PVC 合成物、難燃システム、生分解性ポリエステルなど）にとって重要です。 軟水は必須です。硬水は狭い冷却チャネルをふさいでしまい、冷却能力が低下することは、ゾーンが超過し始めるまでに気づかれることがほとんどです。
ねじとバレルの構成
スクリュー構成は、汎用エクストラーダを特定のプロセスマシンに変える場所です。現代の混合スクリューはセグメント化されており、スプラインシャフトに要素が取り付けられているため、単一のマシンを数時間でさまざまな製品に再構成できます。各要素ファミリーの役割を知ることは、購入とトラブルシューティングの両方において重要です。
- 伝達要素は物質を前方に運ぶ。 ピッチは、負荷に合わせて選択されます。フィード口とベント部では長いピッチを採用し、最大の吸入量と自由表面積を確保するとともに、制限的な部位では短いピッチを採用して溶融シールを形成します。
- 酒こねブロックは混合作業を担当します。 30度の段差は、軽度の混合とともに物体を前方に運ぶことができます。45度は汎用的な分散処理を実現します。60度ではせん断強度と滞留時間が増加し、90度では強力な分散処理が可能ですが、物体を運ぶ能力はありません。
- 逆向きの要素は、前のセクションを完全に埋める圧力ダムを作り出し、溶融を完了させ、真空バルブの前にシールを形成します。 また、局所的な溶融温度を急激に上昇させるため、慎重に使用する必要があります。
- 歯の混合要素、時にはギヤまたはスロット付き混合部品とも呼ばれ、低シェアで強力な分散混合を実現し、色の分散や熱に敏感なシステムに適しています。
- 偏心要素は、低温上昇を伴う延長流を生成し、ドロップレットの破裂が原始的な剪断力よりも重要であるポリマーブレンドに有用です。
金属加工材料は、独自の選択決定事項です。ニトリ化された鋼は、未充填および軽く充填された用途に適しています。熱処理を施した工具鋼は、中程度の研磨性の充填材に適しています。高炭化物含有量の粉末金属学グレードや二金属バレルライナーは、ガラス繊維、40％以上の鉱物充填材、およびハロゲンやリンを含む難燃系において、腐食攻撃と研磨が併発する場合に必要となります。最初から耐摩耗性の金属学材料を指定することは、12か月後に穿孔したバレルセクションを交換するよりもはるかに低コストです。
バレル配置は工程順序に従います。標準的な高充填構成では、フィード、45度の練りブロックによる溶融、密閉する逆要素、サイドフィーダー部、混合、大気放出、さらに混合、真空放出、そしてダイへの計量部に至ります。ガラス繊維構成では、サイドフィーダー後の混合を意図的に穏やかにし、長いピッチの運搬と歯状要素を使用することで、積極的な練りよりも、追加の練りブロックは残留繊維の長さを短くし、成形済み混合物の引張強度と衝撃強度を低下させます。
脱気、ろ過、および溶融物の輸送
最後の混合セクションとダイの間には、技術的に正しいコンパウンドが販売可能な状態でペレタイザーに到達するかどうかを判断する三つの機械があります。これらは、多くの場合、エクストラーダ自体の影に隠れているため、適切に仕様されていません。これらの機械は真空システム、スクリーンチェンジャー、およびオプションで溶融ポンプです。
真空脱溶システム
真空排気により、溶融体から残留水分、モノマー、オリゴマー、溶媒、および反応副産物を除去します。 水リング式真空ポンプは、混合ラインでは標準的な選択肢であり、凝縮可能な蒸気負荷に耐え、大体−0.08～−0.09 MPaのゲージを実現します。 より深い真空が必要な場合、たとえば高い揮発性物質含有量を有するリサイクル材料や残留モノマーが臭気や色移りを引き起こすポリアミドの場合、水リングポンプの前にルーツブロワーを追加し、約−0.095 MPa に達します。 真空列車には、混入した粉を捕獲するサイクロン分離器、凝縮液を処理するノックアウトポット、ポンプを保護するカートリッジフィルターが必要です。 通気口詰め物は、逃げ出す材料をバレル内に押し戻す小さなネジで、泡状や低粘度の溶融物で通気口が溢れることを防ぎます。
二段階の脱溶解は、初めに大気を排出し、その後真空を排出する構成が標準的です。これは、溶融物が深い真空部に到達する前に水の大部分を除去できるためです。真空ラインは短く、ノックアウトポットに向かって傾斜し、各排気口に隔離弁が装備されている必要があります。これにより、製品を変更する際に、他の部分の真空を破壊することなく、単一の排気口を清掃することができます。
スクリーンチェンジャーと溶融濾過
スクリーン交換装置は、溶融物からゲル、チャー、未溶解の充填剤凝集体、および外来汚染を除去するフィルターパックを保持します。選択の基準は汚染レベルと停止コストです。手動スライドプレート交換装置は最もシンプルで、スクリーンを交換するには短時間のライン停止が必要です。油圧式クイックチェンジプレートタイプでは、交換作業を数秒に短縮できますが、それでも短時間の圧力乱れが発生します。デュアルピストン、4ポジションの設計では、1つのスクリーンキャビティを交換しながらもう1つは生産を続けることができ、これにより連続運転が可能になります。連続ベルトスクリーン交換装置では、差圧に応じてフィルターメッシュのロールを自動的に進めることができ、汚染がひどいリサイクル原料用に最適です。
| 画面変更タイプ | 典型的なメッシュ範囲 | 切り替え動作 | 最も適しています | 相対投資 |
|---|---|---|---|---|
| マニュアルスライドプレート | 40～100メッシュ | ライン停止、1～3分 | 純粋な樹脂、短い生産ライン、研究所および試験ライン | 低 |
| 油圧式クイックチェンジプレート | 60～150メッシュ | 秒、短い圧力低下 | クリーンな原料による一般的な混合 | 低から中 |
| デュアルピストンの4ポジション | 80～200メッシュ | 連続、ライン停止なし | 微細ろ過が必要なマスターバッチとエンジニアリング化合物 | 中程度から高 |
| 連続ベルトスクリーン | 40～120メッシュ | 完全自動、圧力制御 | リサイクルされたおよび汚染された原料、長期のキャンペーン | 高 |
| バックフラッシュレーザー穴あけフィルター | 100～200メッシュに相当 | バックフラッシュサイクルによる自己清掃 | 非常に高い汚染、24時間連続運転 | プレミアム |
フィルターの微細さは妥協点です。 40～60メッシュの粗いパックは、低圧損失でダイを大きな汚染から保護します。 150～200メッシュの細かいパックは、単一のゲルが顧客のラインを停止させる可能性があるフィルムグレードの化合物や繊維グレードの化合物に使用されますが、バックプレッシャーを上げ、溶融温度を上昇させ、スクリーン寿命を短縮します。 各スクリーンチェンジャーには、警報設定値を備えた差圧トランスデューサーを搭載する必要があり、スクリーンの交換は、オペレータの判断ではなくデータに基づいて行われるべきです。
溶融ポンプ
圧力安定性が重要な場合は、スクリーンチェンジャーとダイの間に溶融ポンプ、または歯車ポンプを装着します。 ツインスクリュー押出機はスターバーフィード方式を採用しているため、供給量の変化やスクリューによる押出動作によって排出圧力が変動します。溶融ポンプは、ダイからこの変動を分離し、出口圧力の変動を通常約±2％以内に抑えます。 利点として、より均一なストランド径、より良いペレットサイズの一貫性、出力を低下させることなくより細かいフィルターを運用できること、そして多くの場合、エクストラーダがすべてのダイ圧を生成しなくなるため、わずかな出力増加が得られることが挙げられます。 そのトレードオフは、より長い滞留時間、色変更時の浄化のために追加の加熱部品、および高い設備投資コストとメンテナンスコストです。そのため、マスターバッチやファイバグレードラインでは溶融ポンプが一般的ですが、一般的なフィラーラインではあまり普及していません。
ヘッド
ダイヘッドは、溶融物の流れを、ペレタイザーが必要とする形状に変換します。 ストランドダイは、熱されたプレート上に、穴数と直径が出力に合わせて20～120個のØ2.5～4 mmの穴を持つ。これにより、ストランドの速度が水浴槽で冷却できる範囲内に保たれる。 充填された合成物用のストランド金型には、沈着した溶融物が劣化し黒点を生じるため、デッドスポットのない流線型の内部マニホールドが必要です。 水リングダイと水中ダイでは、回転する刃が対向する平面が存在し、両方にカッター室、刃圧力制御、および処理水回路が必要です。 プレートは、外側の穴で凍結が生じるのを防ぐために、電気またはオイルで加熱する必要があります。これは、ストランドの破断が不均一になる最も一般的な原因です。
冷却・ペレタイジング設備
ペレタイジング方法は、調合工場における最も重要な下流の決定事項であり、冷却装置、水処理、乾燥工程、顧客に供給されるペレットの形状、および製品の切り替えの難しさを決定します。実用的な方法は、ストランドペレタイジング、水リングダイフェイスカット、水中ペレタイジング、および空気冷却ダイフェイスカットです。
水浴式およびエアナイフ
ストランドラインでは、ステンレス鋼製の冷却槽（長さ2～6メートル）を通って、押し出しされたストランドが走ります。 長さは、出力、ストランド径、およびポリマーの結晶化特性から選択されます。半結晶性の高出力製品では、無定形の低出力製品よりも長い浴槽が必要です。 水温は通常25～60℃の間に保たれます。水があまりにも冷たくなると、糸面が沈黙し、カッター内で変形する熱いコアが生じます。 調節可能なストランドガイドローラーとスロット付きオーバーフロー測定器により、ストランドを並行に保ち、接触や融着を防ぎます。 出口では、高圧送風機で送風されたエアナイフが表面の水を削ぎ落とします。効果的な乾燥が必要なのは、カッター内に運ばれた水が刃の摩耗を促進し、湿ったペレットを生成するためです。その後、これらのペレットはより多くの遠心乾燥能力が必要となります。
ストランドペレタイザ
ストランドペレタイザーでは、冷却されたストランドを給送ロールペアの間に引き込み、ヘリカルローターを使用して固定ベッドのナイフに切断します。20～120 m/分のライン速度は、ほとんどの混合作業に対応します。ペレットの長さは、給送速度とローター速度の比率で設定され、通常は2～4 mmのペレットが生成されます。主要な仕様項目には、ローターの刃材質があり、未充填作業では工具鋼が十分で、ガラス繊維や鉱物充填物の場合には炭化タングステンが必要です。また、給送ロール表面も重要で、ゴムコーティングされた上部ロールは柔らかいストランドを掴み、クランプ加工された鋼製ロールは硬いストランドを掴みます。さらに、刃のクリアランス調整の容易さも重要です。なぜなら、不適切に設定された隙間が尾部、細粉、および双子の主な原因になるからです。防音のエンクロージャーと連動したガードは、標準的な安全要件です。
ウォーターリングと水中ペレタイジング
ウォーターリングペレーティングでは、切断チャンバーの周囲に噴霧された水のリングが切断チャンバーを冷却し、ペレットを運搬することで、溶融物をダイ面で切断します。これにより、ストランドの取り扱いが完全に排除され、低粘度の材料、熱融着剤、安定したストランドを形成できない製品に適しています。水中ペレーティングでは、ダイ面全体を温度制御されたプロセス水回路に浸漬し、ペレットを切断、鋭化し、一回の作業で運搬します。これにより、ほぼ球形のペレットを非常に少ない粉塵で生成できます。両方の方法では、ポンプ、熱交換器、フィルター、および温度制御を備えたプロセス水システムが必要となり、どちらも下流に遠心乾燥機を追加します。両方の方法の弱点は、切り替えに時間がかかることです。浸漬されたダイとカッターチャンバーを浄化する作業は、ストランドを交換するよりも時間がかかるため、多くの色を処理するジョブショップコンパウンド機では、通常はストランド切断に留まります。
| ペレタイジング方法 | 適した材料 | ペレット形状 | 典型的な出力範囲 | メンテナンスの難しさ | 相対コスト |
|---|---|---|---|---|---|
| ストランドペレタイジング、水浴 | ほとんどの充填済みおよび未充填済みの熱可塑性プラスチック、エンジニアリング合成物 | 円筒形、2～4 mm | 50 ～ 3000 kg/h | 低、ブレード、およびロールの調整 | 低から中 |
| 水リングダイフェイスカット | 低粘度グレード、充填マスターバッチ、接着剤 | レンズから楕円形へ | 100 ～ 2000 kg/h | 中間部、ブレード圧力、およびダイ面 | 中程度から高 |
| 水中ペレタイジング | エラストマー、TPE、ホットメルト、高出力の単一製品 | ほぼ球形で、ほとんど埃がありません | 300 ～ 6000 kg/h | 高圧、水ループ、およびシール管理 | プレミアム |
| 空冷式ダイフェイスカット | 湿気に敏感なグレード、PVC合成物、一部のマスターバッチ | Irregular to lens | 50 ～ 800 kg/h | 中間物、ブレードの摩耗、および微粒子の制御 | メディア |
遠心乾燥機と振動スクリーン
あらゆる湿切りペレット流れは、水を外へ投げつけながらペレットを上方に持ち上げる、穴あきスクリーンバスケットの中にある垂直回転ローターを備えた遠心乾燥機を通過します。 適切なサイズで、表面の水分を約0.1％以下に保ちます。これは、非吸湿性製品の即時梱包に十分な水分です。 回転子の速度とパドルの角度は調整可能であるべきです。軟質またはワックス状のペレットは高速ではべこんでしまうためです。 後には振動スクリーン分級機がついており、通常は2つまたは3つのデッキがあります。上のデッキでは長いまたは融着したペレットとストランドの末端が除去され、作業デッキでは仕様に合う製品が通過し、下のデッキでは細粉とダストが収集されます。 スクリーンは単純な機械であり、一回の使用で、大きすぎたツインペレットがお客様の乾燥機や給餌口を塞ぐことなく、自らの費用を回収します。
下流処理、混合、梱包
フィニッシングブロックは、連続的なペレット流れを、お客様が指定したパッケージングにある均一で確認可能で追跡可能な製品に変換します。その機械は従来のものですが、それらの間のインターフェースは、汚染や誤ったラベル付けのリスクが集中する場所です。
ブレンドシロ
生産ライン間で、フィーダの補充、周囲の環境条件の変化、スクリーンの積載状況などにより、混合物の出力はわずかに異なります。 2～30 m³のブレンドシロでは、その変動が均一化されます。 重力式ブレンダーでは、内部チューブに段階的に入口を設けて、多くの水平層の物質を同時に排出する。攪拌式ブレンダーでは、内部のゆっくり回るねじを使用する。 色が重要な製品や、狭い溶融流動速度の範囲で販売される化合物の場合、特に、ロット間の一貫性がすべての価値を決定するため、ブレンドが最も重要となります。 シロは、水準計測装置、上部にダストフィルター、および排出口にサンプリングポイントを備える必要があります。
金属検知と磁気分離
2つのデバイスが下流のお客様を保護します。 自由落下式シャットに設置されたレアアースグレーテ磁石または引き出し磁石は、摩耗、破損したブレード、および飛散したハードウェアから鉄粒子を捕獲します。 マグネットの下流側に設置された自由落下式金属探知器は、非鉄およびステンレスの破片を検出し、高速の棄却フラップを作動させます。 どちらも安価な保険です。お客様の射出成形機に到達する単一の金属片は、ネジ、ホットランナー、または金型の溝を損傷させ、その結果発生する保険金は、設備のコストを何倍にも上回ります。 検出感度は、各シフト開始時に認定試験球を使用して確認し、その結果を記録する必要があります。
重量計測、袋詰め、パレット化
梱包構成はお客様のプロファイルに従います。25 kgのバルブバッグラインでは、ネットウェイホッパー、バッグプレーザーまたは手動バッグ配置、インペラまたはエアパッカーフィリングヘッド、そしてヒートシーラーまたはシーワードヘッドを使用し、通常は毎時200から600バッグの速度で作業します。バルクバッグステーションでは、500から1000 kgのバッグを、バッグインフレーションとフックシステムを備えた計量台で充填します。印刷フィルムバッグを好む場合は、フォームフィルシーセールヘッドを備えたオープンマウスバッグラインを使用します。充填後に自動チェックウェイは標準的であるべきです。バッグ重量に関する紛争は、商業上の摩擦ポイントとしてよく見られます。下流では、ロボットまたはガントリーパレタイザーが安定したパターンでバッグを積み上げ、ストレッチラッパーが荷物を固定します。パレタイジングは、工場内で最も重い手作業を除去することができるため、第二段階の自動化アップグレードとして最も一般的です。その利益は、生産量に比例して増加します。
ラインの裏側のユーティリティシステム
複合プロジェクトでは、ユーティリティが予算よりも少額に計画されることが常にあり、その結果として、夏季の能力低下、温度制御の不安定性、予定外の停止などの問題が発生します。複合ラインでは、駆動電力の大部分が熱に変換され、その熱を排出する必要があります。また、粉末を移動するために、粉末を捕集する必要があります。
冷却水システム
通常、二つの水回路が必要です。軟水閉塞回路は、バレル冷却チャンネルと、搭載されている場合はギヤボックスオイルクーラーを供給します。バレル冷却チャンネルは狭く、スケールは効果的に逆転できないため、この回路は軟水または無鉱化水でなければなりません。冷却塔からのオープン回路は、ペレタイジング水浴槽、ダイフェイスカット用のプロセス水、真空ポンプシール水、および閉塞回路から熱を放出するプレート熱交換器に供給されます。ストランド浴槽の温度を周囲の湿球温度よりも低くする必要がある場合や、特定の製品に急速な鋳造が必要な場合には、チラーが追加され、ダイまたは水中のプロセス水を一定の温度に保つために、モールド温度コントローラースタイルのユニットが使用されることがあります。水処理、ろ過、およびバイオシデ製剤の管理により、全システムを保護します。
圧縮空気、ダスト除去、および電気配線
0.6～0.8 MPaの圧縮空気は、輸送バルブ、空気スクリーン交換装置、空気ナイフ、バッグ取り扱いおよび清掃ステーションを駆動します。最低限の冷却乾燥装置は、装置の空気品質が指定されている場合に乾燥剤乾燥装置を備え、さらにパルスジェットフィルターの清掃によって生じる需要ピークを吸収できるようにサイズが調整された空気受けが必要です。ダスト収集では、バルクバッグステーション、粉末給料装置、粉砕機、および梱包ポイントでパルスジェットバッグフィルターを使用し、各フードの捕集速度を指定するのではなく、推測することになります。エクストラーダの排気塔とダイフェイスの煙には、別の抽出路が必要です。活性炭吸着装置は中程度の負荷を処理し、ローカル排出限度が厳しい場合や重い安定剤パッケージが必要な場合には、触媒または再生熱酸化装置が使用されます。
電気設計は接続された負荷から始まります：主モーター、バレルヒーター、給料装置、真空ポンプ、水ポンプ、乾燥機、ペレタイザー、空気コンプレッサ、ダストコレクター、およびパッキングライン。ヒーターと主駆動装置が同時にピーク電力を消費することはほとんどありませんので、トランスは将来の拡張のための余裕を持たせた多様な負荷に基づいてサイズが決定されます。制御アーキテクチャは、エクストラーダーにHMIを備えたPLC、フィーダグループに分散制御、およびプロセスデータを記録する監視レイヤーからなります。プラント管理システムへのデータインターフェースでは、OPC UAが一般的に使用されており、古いプラスチック機器ではEUROMAP 63が使用されます。インターフェースを購入時に指定すると、後で高額な改修作業をする必要がなくなります。
| ライン容量 | 冷却水需要 | 推定接続負荷 | 圧縮空気 | ダスト除去用空気流量 |
|---|---|---|---|---|
| 100 kg/h | 8 ～ 15 m³/h | 60～110 kW | 0.3 ～ 0.6 m³/分 | 1500～3000 m³/h |
| 300 kg/h | 15 ～ 30 m³/h | 120～220 kW | 0.6 ～ 1.2 m³/分 | 3000～6000 m³/h |
| 500 kg/h | 25 ～ 45 m³/h | 200～350 kW | 1.0 ～ 2.0 m³/分 | 5000～9000 m³/h |
| 1000 kg/h | 45 ～ 80 m³/h | 350～600 kW | 1.5～3.0 m³/分 | 8000 ～ 15000 m³/h |
実験室および品質管理機器
混合工場では、ペレットではなく測定された特性が販売されます。そのため、研究所はオーバーヘッドではなく生産資産となります。最小セットでは、流動性、機械性能、熱性能、充填材含有量、および外観が確認されます。拡張セットでは、引火性と製剤作業のためのパイロット混合ラインが追加されます。
最もよく使用される機器は、融解流動速度測定装置です。融解流動速度は、フィーダーのエラー、過度の摩擦、または水分による劣化などにより、バッチが変化したことを示す最も速い指標です。引張強度試験では、実際に達成された補強レベルを確認し、衝撃試験では衝撃改質剤の分散不良を明らかにします。また、熱拡張とビカット試験により、データシートに記載された熱特性を確認できます。ムッフル炉では灰分含量を測定し、これによりフィラーとガラスの充填量、およびフィーダーの校正を直接確認できます。カラメーターは色の一致を確認し、水分分析器は入荷した樹脂と完成したペレットの水分量を確認します。
| 実験室機器 | 測定されたプロパティ | 参照基準 | 複合線上で重要な理由 |
|---|---|---|---|
| 溶融流動速度試験器 | 溶融物質の質量流量、溶融物質の体積流量 | ISO 1133、ASTM D1238 | 劣化とフィーダーのずれを最も速くチェック |
| ユニバーサル試験機 | 引張強度、伸び率、曲げ特性 | ISO 527、ISO 178 | 強化レベルと繊維長の保持を確認します |
| 衝撃試験機、イゾド試験およびシャルピ試験 | ノッチインパクト強度 | ISO 180、ISO 179 | 不良なインパクトモディファイア分散を検出 |
| HDTおよびVicat装置 | 熱拡張温度、溶融点 | ISO 75、ISO 306 | エンジニアリング化合物の熱特性に関する主張を検証します |
| ムッフル炉 | 灰および充填剤の含有量 | ISO 3451 | フィラーとガラスの積載の直接検証 |
| カラメーター | 色の違い、白さ、黄色さ | ISO 105 シリーズ、ASTM D2244 | 目的の色の承認とバッチのマッチング |
| 湿度分析器 | 水分含量 | ISO 15512 | 乾燥を抑制し、水解分解を防ぎます |
| 燃焼性試験室 | 燃焼挙動評価 | UL 94 | 炎抑制性化合物の開発に必要 |
| 実験室用ツインスクリュー押出機 | 小規模バッチの混合試験 | 該当なし | 生産ラインを占有することなくレシピを開発 |
特に注目すべきは、実験室用ツインスクリュー押出機です。生産ラインと同じスクリュージオメトリファミリーを備えた20～25mmの実験室用機は、数キログラムの材料で製剤を開発し、その後、信頼性の高いスケールアップが可能です。具体的なエネルギー投入量とスクリュー構成が範囲全体で変わらないためです。ケルケは、開発作業と生産作業を比較可能なジオメトリで行うように、実験室用ツインスクリュー押出機を生産機とともに提供しています。これにより、スケールアップが実験的ではなく予測可能になります。
スループットクラス別の完全なライン構成
ターゲット出力が上がるにつれて、設備選択は単に量的にではなく質的に変化します。100 kg/hの場合、混合工場は最小限の自動化で半自動的に稼働できますが、1000 kg/hになると、材料の取り扱い、ユーティリティ、梱包すべてが機械化される必要があり、そうしないと労働力やダウンタイムがスループットのメリットを消費してしまいます。
| 駅 | 100 kg/h | 300 kg/h | 500 kg/h | 1000 kg/h |
|---|---|---|---|---|
| エクストラーダクラス | Ø35 mm、L/D 40 ～ 44 | Ø50 mm、L/D 44 ～ 48 | Ø65 mm、L/D 44 ～ 48 | Ø75 ～ 95 mm、L/D 40 ～ 48 |
| 重量減少型フィーダ | 1本のメインプラス 1～2本の添加物 | 1本のメインプラス2～3本の添加物 | 1 つのメイン成分と 3 ～ 4 つの添加物 | 1 つのメインプラス 4 から 6 つの添加物 |
| サイドフィーダ | オプション、単一 | シングル、ツインスクリュー | シングルまたはダブル | ダブル、片側通気 |
| 大量処理 | 手動バッグ傾け | トンバッグステーションと真空コンベア | トンバッグステーション、シロ、中央輸送装置 | 屋外シロ,タンカーの吸入口,中央輸送 |
| 乾燥 | ドメイン: 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：50～100 kgのホッパードライヤー | 150～300 kgの乾燥機 | 300～500 kgの乾燥機 | 600～1000 kgの乾燥機 |
| 画面切り替え | マニュアルスライドプレート | 分野: プラスチック押出および混合装置の製造。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}、および中括弧を保持します。フォーマルな技術用語。テキスト: 油圧式クイックチェンジ | 油圧式またはデュアルピストン式 | デュアルピストン式の4位置または連続 |
| 溶融ポンプ | 典型的ではありません | オプション | 細かいろ過に推奨 | おすすめ |
| ペレタイジング | ストランド、2 m バス | ストランド、3 m の浴槽 | 4～5 mのバースや水リング | 5～6mの浴槽、または水中 |
| 分類 | シングルデッキ画面 | 2層スクリーン | 2層または3層のスクリーン | 3層のスクリーンと細かいサイクロン |
| ブレンド | バッチミキサー（オプション） | 2～5 m³ silo | 5 ～ 10 m³ silo | 15 ～ 30 m³ silo |
| 梱包 | 手動で重量を計測し、シールを貼付 | 半自動バギング | 自動バギング | 自動バギングプラスパレタイザ |
| 制御 | エクストラーダのPLCとHMI | エクストラーダとフィーダーのグループ制御 | 中央レシピ制御 | SCADA データロギングによる中央制御 |
二つのパターンに注目すべきです。まず、フィーダの数はスループットよりも速く増加します。これは、製品の複雑さがフィーダの数を左右するためです。300 kg/hの特殊な混合ラインは、1000 kg/hの一般的な充填ラインよりも多くのフィーダを持つことがあります。次に、500 kg/hを超える場合には、自動梱包が必須になります。これは、そのレート以上の手動での袋詰めでは、継続的な複数オペレーターによる対応が必要となり、機械のコストをはるかに上回る費用がかかるからです。
必須と任意の選択: 機器の段階的導入
マスターリストにあるすべての機器が最初の日に到着する必要はありません。複合プラントを段階的に導入する信頼できる方法は、溶融路に触れるすべての機器と改修が困難なすべての機器を最初に設置し、その後に精度、自動化、および生産能力を追加することです。溶融路の設備は、プラントが物理的にどのような製品を生産できるかを定義します。周辺機器は、その生産効率を定義します。
初期からの設置：最終的なL/D比とバレル構成を備えたエクストラーダ、真空システム、スクリーン交換装置本体、金型、最終長さのウォーターベース、ペレタイザー、分類スクリーン、最終容量の冷却水システム、電源とケーブルトレイ、最大予定フィーダ数用のスペースを備えたメザニンプラットフォーム。プラントが稼働している後で、バレルを延長したり、ウォーターベースを長くしたり、トランスを大型化したり、冷却塔を拡大したりすると、コストが増加し、生産が停止することになります。
必要に応じて、初期レシピの要件を超える追加の重量損失フィーダ、液体注入ポンプ、溶融ポンプ、第二側フィーダ、金属検出器、自動バギング装置、パレット化装置、混合シロ、および拡張ラボなどを後から統合することができます。これらの機器は、物理的スペース、電気配線、および制御キャビネットの余分な容量が確保されている場合に統合できます。予約は重要な作業です。取り付けフレーム、空のバルブポート、スペアドライブスロット、およびラベル付きケーブルルートを確保することは、建設中にほとんどコストがかかりません。これにより、将来のアップグレード作業を週末の作業に変えることができます。
2つの一般的に延期される項目には注意が必要です。 金属検出器を省略することは、単一の破片が顧客の成形機に与える損害を考えると、間違った節約です。 アッシュ炉と溶融流量テスターを省略すると、工場では自らの充填物の積載量を確認したり、劣化を検出することができず、品質管理はお客様からの苦情に依存することになります。 どちらも、そのリスクに比べれば控えめな投資です。
Wanplasの工場であるKerkeは、並列回転式ツインスクリュー押出機と供給システム、サイドフィーダー、カットおよびペレタイジングシステム、高速ミキサー、グラニュレーター、粉砕機、および水冷却装置を組み合わせて製造し、これらを完全な混合ラインとして供給します。Coperion、Leistritz、JSW、Berstorffなどの国際的なプラットフォームは、高級品の市場に対応しており、ほとんどの購入者にとっての実質的な比較は、単一の試運転責任を持つ完全に統合されたラインと、現場で調整が必要な複数のベンダーによる組み立てとの間です。Kerkeとその姉妹工場を支える親ブランドであるWanplasは、すべての機器に関する部品サポート、容量確認、品質基準に関するグループ全体のコミットメントを適用しています。
よくある質問
ツインスクリュー複合ラインの最小限の可搬装置セットはどのようなものですか？
機能的なラインには、主な減量供給装置、真空脱溶化機能を備えた共同回転ツインスクリュー押出機、スクリーン交換装置、ストランド金型、エアナイフ付き水浴槽、ストランドペレタイザー、振動スクリーン、半自動バギングステーション、冷却水、圧縮空気が必要です。これらの設備を備えれば、簡単なレシピから販売可能なペレットを製造できます。マスターリストに記載されているその他の設備は、精度を向上させたり、製品ラインを拡張したり、労働時間を短縮したり、品質を保護したりするものですが、ラインを稼働させるために必須ではありません。
ラインを再構築せずに後から追加できる機械はどれですか?
追加の重量減少型給料器、液体注入ポンプ、溶融ポンプ、第二のサイド給料器、金属検出装置、自動バッグ装置、パレット化装置、混合シロ、およびほとんどの実験室用機器はすべて簡単に改修可能です。ただし、メザニン、樽口、ユーティリティ接続、および電気キャビネットは、建設時に最終構成に合わせてサイズが決定されている必要があります。容易に追加できないのは、樽の長さ、水浴槽の長さ、変圧器の容量、および冷却塔の容量です。これらの要素は、最初から最終目標を明確にする必要があります。
ガラス繊維線と標準の充填線の違いは何ですか?
ガラス繊維ラインでは、研磨に耐えるためにバイメタルバレルライナーと粉末金属製ねじ部品を使用し、溶融ゾーンの下流側に設置された専用サイドフィーダーを通して繊維を導入し、サイドポートの後ろにある意図的に優しい混合構造を採用して、残存繊維の長さを保持します。ストランドペレタイザーでは、タングステンカーバイドまたは高合金製の刃と、より頻繁な刃のメンテナンスが必要です。高粉体ミネラルラインでは、代わりにサイドフィーダーの容量、ツインシャフト粉体計量、追加の真空容量、および大幅に大きなダスト収集システムを重視します。
水中ペレタイジングは、どのような場合に余分な複雑さを伴う価値があるのでしょうか?
水中ペレタイジングは、ストランドを保持できない低粘度の製品、エラストマー、TPE、およびホットメルト接着剤、1000 kg/h以上の高出力の単一製品ライン、および顧客が球状の粉末を要求する場合に適しています。この方法では、プロセス用水ループ、熱交換器、シールのメンテナンス、および長い切り替え作業が必要となります。頻繁に色や材料を変更するジョブショップコンパウンダーでは、ストランドペレタイジングが通常、より経済的で運用上の面でも優れている選択肢となります。
バレルには何個の温度制御ゾーンが必要ですか?
ほとんどの混合機は、バレルの各セグメントまたはセグメントのペアごとに1ゾーン、およびダイとアダプターの個別制御を備えています。より多くのゾーンは、溶融プロファイルをより細かく制御することができ、PVC混合物、難燃性グレード、および生分解性ポリエステルなどの熱に敏感なシステムでは有用です。プロセスが約1～2℃以内で制御される必要がある場合は、比例バルブによる冷却とゾーン数を合わせる必要があります。ソレノイドによるオン・オフ冷却では、この範囲を確実に達成することはできません。
大気通気口と真空通気口の両方が必要ですか?
原料に大量の水分や揮発性物質が含まれている場合、つまりリサイクル材料、未乾燥フィラー、および反応系が含まれている場合は、二段階の換気が推奨されます。大気側の換気口では、低コストで大部分の蒸気を除去できるため、真空側では残りの蒸気のみを処理する必要があり、より深い有効真空に達することができます。添加物の量が少ない未乾燥された新品樹脂の場合、単一の真空換気口で十分です。
この回線はどのようなデータインターフェイスをサポートする必要がありますか?
プロセスデータ、レシピのダウンロード、およびバッチレポートの主要インターフェースとして、プラスチック機械の接続に関する現在の方向性であるOPC UAを指定してください。EUROMAP 63は、古い機器にまだ存在しており、既存のプラントシステムとの互換性を確保するために必要となる場合があります。タグリスト、サンプリング間隔、および接続の責任について購入段階で合意することで、試運転後に高額な統合プロジェクトを回避できます。
完全な混合ラインにはどの程度の床面積が必要ですか？
100～300 kg/hのラインは、通常、約15～22メートルの直線部分と、5～7メートルの幅、そしてフィーダプラットフォーム用の少なくとも4.5メートルのメザニン高さを占有します。500～1000 kg/hのラインでは、一般に25～40メートルの長さ、8～12メートルの幅、6メートル以上の高さが必要です。原材料保管、完成品、ユーティリティプラントルーム、および実験室のための個別のエリアを追加し、バルブを引き抜くためのメンテナンスアクセスを少なくとも1面に確保してください。
結論
ツインスクリュー複合プラスチック工場を建設することは、約30台の機械を一貫したシステムとして動作させることを意味します。エクストラーダは工場がどのような製品を生産できるかを決めますが、フィーダはその製品の精度を、真空とろ過装置は溶融物がダイにどれだけきれいに到達するかを、ペレタイジング装置は顧客が受け取る形状と粉塵レベルを、そしてユーティリティは年間最も暑い日にすべての機器が正常に動作するかどうかを決めます。工場を材料流として、ステーションごとに読み解くことは、個々の機械の集合として機器を購入した場合に生じるギャップを回避するための唯一の信頼できる方法です。
実用的な順序は簡単です。まず、目標のスループットと製品ファミリーを確定します。これらがねじ径、特定のトルク、L/D、およびフィーダ数を決定するからです。次に、ペレタイジング方法を選択します。これは冷却、乾燥、および水処理の範囲を決定します。最後に、実質的な熱負荷と粉塵負荷に対してユーティリティを規模化します。最後に、今すぐ設置するものとスペースを確保するものを決定し、すべての装置を溶融路に設置し、改修が困難なものを設置します。Kerkeは、12年以上にわたって並列回転式ツインスクリュー複合成形押出機に専念しているWanplas工場で、これらのラインを供給しており、供給、押出し、ペレタイジング、および補助装置を含む統合システムとして、ステーション間のインターフェースを一度設計することで、現場で交渉するのではなく、一度設計することができます。
