グローバルマスターバッチ市場は、パッケージング、自動車、家電、農業、医療機器などの下流産業の需要の増加により、安定的に拡大を続けています。プラスチックの着色と改質のための重要な材料であるマスターバッチは、最終的なプラスチック製品の外観、機械的特性、および機能性を直接決定します。混合プロセスはマスターバッチ生産の核心であり、混合品質は製品の分散均一性、色の一貫性、および性能の安定性に直接影響します。シングルスクリューエキスプレイダーや内部ミキサーなどの従来の混合装置は、十分なせん断強度、不均一な材料分布、および大きなバッチ間変動のため、高級マスターバッチ生産の要件を満たすことができません。混合品質が不良になると、顔料凝集、色斑、不均一な充填材分布、および機械的特性の劣化などのさまざまな欠陥が発生し、生産企業に高いスクラップ率、原材料の浪費、および顧客からの苦情リスクをもたらします。
効率的な連続混合装置として、共同回転式並列ツインスクリュー押出機は、優れた分散および分配混合能力に依存して、マスターバッチ生産の業界標準となっています。R&Dに特化した専門メーカーとして、&ケルケは、長年の技術蓄積とグローバルな適用経験を基に、マスターバッチ混合プロセス向けの複数の最適化を実現したKTEシリーズの共回転ツインスクリュー押出機を発売しました。この機器シリーズは、マスターバッチ生産におけるさまざまな混合問題を効果的に解決し、お客様が製品品質を向上させ、生産効率を高め、総合的な運用コストを削減できるように支援します。本稿では、マスターバッチ生産における一般的な混合課題をシステマチックに分析し、ツインスクリュー押出機がこれらの問題を技術的な原理からどのように解決するかを詳細に説明します。また、ケルケ機器の構造上の優位性を紹介し、詳細なコスト・メリット分析と投資参考を提供し、実践的な運用・保守のベストプラクティスを共有します。これにより、マスターバッチ生産企業に包括的な意思決定ガイダンスを提供します。
1. 現代のマスターバッチ生産におけるコアミキシングの課題
1.1 顔料凝集と不十分な分散度
色マスターバッチの最も重要な品質指標は色素分散です。特に有機色素とカーボンブラックは表面エネルギーが高く、生産や保管中にミクロまたはミリメートル規模の硬い凝集体を形成しやすくなります。これらの凝集体が加工中に樹脂マトリクス内で完全に分散できず、均一に分散できない場合、最終的なマスターバッチ製品には色点、色素粒子、均一でない着色などの品質不良が発生します。フィルムグレードマスターバッチや繊維グレードマスターバッチなどの高級用途シナリオでは、分散度の要件が極めて厳格であり、わずかな凝集体でもフィルムの破損や繊維スピナーの詰まりを引き起こし、下流の顧客に大きな損失をもたらします。
従来の単一スクリュエキストラクターは、混合のためにスクリュとバレル間のせん断に依存しており、せん断強度が低く分散効果が悪いため、初期混合のみを実現でき、硬質顔料の凝集体を完全に分解することはできません。内部ミキサーは強力なせん断を提供できますが、効率が低く、間欠的な生産設備であり、バッチ間の一貫性を保証することは困難です。多くの中小マスターバッチ企業は、分散不足という問題に悩まされており、高級市場に参入できず、わずかな利益で低級市場で競争するしかありません。
1.2 バッチ間の色差と不安定な配合精度
色の一貫性はカラーマスターバッチの重要な品質指標であり、バッチ間の色の違いは業界でよく見られる問題です。ブランドの顧客にとって、わずかな色の違いでも製品の返品やクレームが発生し、メーカーのブランド評価に深刻な影響を与えます。色の違いの主な原因には、各成分の供給比率の不正確さ、押出プロセスパラメータの変動、不安定な設備操作により生じる分散度の違いなどがあります。製品の品種が複数あり、素材の変更が頻繁な企業では、色の違いの問題がより顕著であり、各切り替えには長いデバッグ期間が必要となり、大量の移行廃棄物が発生します。
現在、国際的なハイエンド顧客は通常、バッチ間の色差ΔEを1.0以内に制御することを要求しており、一部の高級ブランドでは0.5以下にすることを要求しています。しかし、一般的な国内の装置では、通常の生産条件下で色差を2.0程度に制御することしかできず、ハイエンド顧客の要件を満たすことは困難です。色差を低減するために、多くの企業はサンプリングと検査の頻度を増やす必要がありますが、これにより人件費と品質管理コストが増加しますが、それでも根本的な問題を解決することはできません。
1.3 高充填量マスターバッチシステムの分散の困難性
カルシウムカーボネート、タルク、バリウム硫酸塩などによって表現されるフィラーマスタバッチは、マスタバッチ製品の重要なカテゴリーであり、通常、フィラー比率は70%から85%に達します。高いフィラー含有量は、押出混合に大きな課題をもたらします。一方では、大量のフィラーは樹脂マトリクスによって均一に湿潤され分散することが困難であり、フィラー凝集体が形成されやすく、その結果、製品に白斑、機械的特性の低下、およびその他の欠陥が生じます。また、高フィラーシステムは溶融粘度が高いため、押出機には十分なトルクと輸送能力が必要であり、そうでなければ、ホストの過負荷、不安定な排出、さらには給料口で材料の溢出などの問題が発生しやすくなります。
さらに、カルシウムカーボネートなどの充填剤はねじと缶に対して強い磨耗性を持ちます。高充填量のマスターバッチを生産する場合、通常のニトリド化されたねじ缶はすぐに摩耗し、使用後1〜2年でねじと缶の間に隙間が生じ、輸送能力が低下し、分散効果が悪化し、製品品質がさらに低下します。企業は頻繁にねじと缶の部品を交換する必要があり、これはスペアパーツコストを増加させるだけでなく、メンテナンスによる生産停止による損失も生じます。
1.4 熱に敏感な材料と添加剤の熱劣化
多くのマスターバッチ配合物には、PVC樹脂、有機顔料、部分的な難燃剤、酸化防止剤、光安定剤などの熱に敏感な成分が含まれています。これらの成分は、高温や強い摩擦条件下で熱分解しやすく、その結果、色が変化し、性能が低下し、さらには小分子の揮発性物質が生成され、製品中に気泡や気孔が生じ、外観や性能に影響を与えます。食品接触グレードや医療グレードのマスターバッチでは、分解生成物が食品や医薬品に移行する可能性があり、安全性上のリスクをもたらします。
従来の混合設備では、温度分布の不均一性や滞留時間の広い分布という問題がしばしば生じます。一部の材料は高温領域に長時間とどまり、局所的な過熱や劣化を引き起こします。例えば、通常の単一スクリュエキストラクターでPVCマスターバッチを生産する場合、局所的な炭化が起こりやすく、製品に黒い斑点が生じ、スクリュやバレルの腐食につながります。劣化を防ぐため、一部の企業は処理温度や生産速度を下げる必要があり、プラスチケーションや分散が不十分となり、生産効率が低下し、ジレンマに陥ります。
1.5 交換効率の低さと材料の多量廃棄
マスターバッチ業界は、多くの製品品種と頻繁に色や素材が変わるという特徴を持っています。各変換時には、前の配合の残留物を除去するために機器を清掃し、製品の色と純度が新しい配合の要件を満たすまで待たなければなりません。通常のエキストルダーでは、自己洗浄機能が欠如しているため、流れチャネルには多くの材料残留部位があり、清掃プロセスには多くの清掃材料が必要で時間がかかります。業界の統計によると、通常の単一スクリュエキストルダーでは、1つの色を変えるために2～3時間を要し、数十から数百キログラムの清掃材料を消費し、清掃によって生じる廃棄物は全生産量の約3%～5%を占めます。
分野：プラスチック押出・混合設備製造。正確な技術・工業用語を使用し、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）、商品名、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。フォーマルな技術レジスター。テキスト：複数の品種と小ロットを生産する企業の場合、材料を毎日何度も変更する必要があるため、時間と原材料の累積的な浪費は非常に大きくなります。同時に、清掃が十分に行われていないと、その後の製品に残留不純物が含まれ、色の斑点や色合いの異常などの品質問題が発生し、製品適合率に影響を与えます。設備の清掃効率を向上させ、切り替えの浪費を減らすことは、マスターバッチ企業がコストを削減し、効率を高める重要な方法です。
2. 共回転ツインスクリュー押出機がマスターバッチ混合のゴールドスタンダードである理由
2.1 共回転平行ツインスクリュー押出機の基本的な作動原理
共回転式並列ツインスクリュー押出機は、主に伝達システム、押出システム、加熱・冷却システム、制御システム、および付属装置から構成されています。そのコアは、バレル内で同じ方向に回転する相互に歯車を組み合わせた二つの並列スクリューです。原材料は給料口からバレル内に入り、スクリューの押し付けによって運搬、圧縮、溶融、混合、せん断、脱ガス、および均一化の過程を経て、最終的にダイヘッドから均一な溶融状態で押出され、その後、ペレタイジングによって完成品マスターバッチ粒子となります。
単一スクリュー押出機は、材料とバレル間の摩擦に依存して材料を運搬するのに対し、ツインスクリュー押出機では、スクリュー間の連結により正圧移送が実現されます。材料はスクリューゴーーブの体積変化によって前方に押し出され、移送はより安定し、粘性の変化による材料の逆流や滞留を引き起こしません。最も重要なのは、両スクリュー間の連結ゾーンです。材料が連結ゾーンを通過すると、強いせん断、伸張、折り曲げの作用にさらされ、非常に短時間で効率的な混合効果を実現できます。この独特な混合メカニズムは、ツインスクリュー押出機が混合性能において他の混合装置よりもはるかに優れている根本的な理由です。
2.2 デュアルミキシングメカニズム：分散混合と分配混合
マスターバッチ生産では、凝集体を分散させることで粒子サイズを小さくし、各成分を全体のマトリクスに均一に分散させるための分散混合と、各成分を均一に配分するための分散混合が必要です。この二つの混合メカニズムを、異なるスクリューエレメントの組み合わせにより、同時にものづくりが可能です。
分散混合は主に締め込みブロック要素に依存します。締め込みディスクの段階的な配置により、狭い隙間が形成されます。材料がこれらの隙間を通過すると、強いせん断力にさらされ、色素や充填剤などの硬い凝集体が小さな初期粒子に分散します。これにより、高い分散度を実現できます。締め込みブロックの段階角度と厚さを調整することで、異なる材料システムに合わせてせん断強さを柔軟に制御できます。
分散混合は主に、異なるリード長の搬送部品と歯付きの混合部品に依存します。材料流の分割と再配置を通じて、各成分が空間的な位置で繰り返し再分配され、最終的に全マトリクス内で均一な分布を実現します。良好な分散混合により、製品の性能がすべての位置で一貫して保証され、成分の局所集中や不足を回避できます。
デュアルミキシングメカニズムにより、ツインスクリュー押出機は、従来の単一スクリュー押出機や内部ミキサーでは達成できない高分散性と高均一性の両方のミキシング効果を実現します。高濃度のカラーマスターバッチ、高充填量の充填マスターバッチ、または複雑な成分を含む機能性マスターバッチなど、理想的なミキシング品質を実現できます。
2.3 従来の混合装置に比べての総合的な優位性
従来の単一スクリュエキストラクターと内部ミキサーと比較して、共転回式ツインスクリュエキストラクターは複数の面で包括的な優位性を有します。まず、生産効率が高いことです。ツインスクリュエキストラクターでは連続生産が可能であり、単位時間あたりの処理能力が大きくなります。同一仕様の製品の場合、ツインスクリュエキストラクターの出力量は同一仕様の単一スクリュエキストラクターの2～3倍であり、労働生産性が高くなります。
第二に、安定した製品品質。ツインスクリュー押出機では、滞在時間分布が狭く、均一なせん断が得られ、プロセスパラメータが安定しているため、バッチ間の製品品質の一貫性が高く、性能の変動が小さく、大量生産における品質管理に有利です。
第三に、幅広いプロセス適応性。ネジの組み合わせを変更し、プロセスパラメータを調整することで、同じ装置でさまざまな配合物と異なるタイプのマスターバッチ製品を処理でき、一台の機械の多目的性を実現し、企業の繰り返し投資を削減できます。汎用ポリオレフィンマスターバッチからエンジニアリングプラスチック改質マスターバッチ、低濃度トナーから高濃度カラーマスターバッチまで、対応可能です。
Fourth, low energy consumption per unit output. High-efficiency plasticizing and mixing system and energy-saving drive configuration make the energy consumption per ton of product of twin screw extruder 15% – 30% lower than that of traditional equipment, and the long-term operation cost advantage is obvious. In addition, the twin screw extruder also has the advantages of good self-cleaning performance, convenient material change, and high degree of automation, which can well meet the production needs of modern masterbatch enterprises.
3. ツインスクリュー押出機が一般的なマスターバッチ混合の問題にどのように対処するか
3.1 精密シェア制御により色素凝集の除去
色素凝集の問題に対して、ツインスクリュー押出機は、複数段階のせん断と最適化されたスクリュー構造により、効率的な分散を実現します。まず、スクリュー内の練りブロック要素は強力で均一なせん断力を発揮します。色素凝集体が練りディスクとバレル内壁の間の隙間を通過すると、連続的なせん断作用を受け、硬い凝集体は徐々に細かい初期粒子に分解されます。異なるスタガ角を持つ複数の練りブロックグループを構成することで、材料は運搬プロセス中に複数回せん断作用を受けることができ、すべての凝集体が完全に分解されることを保証します。
Kerke’s technical team will customize the optimal screw combination scheme according to different pigment types and concentration requirements. For carbon black masterbatch with high dispersion requirements, increase the number of kneading blocks, use 45-degree and 60-degree stagger angle elements to enhance shear strength, and cooperate with toothed mixing elements to improve distribution effect, ensuring that the dispersion grade reaches level 5 or above, which can meet the requirements of film-grade and fiber-grade applications. For heat-sensitive organic pigments, appropriately reduce the shear strength, use 30-degree kneading blocks with milder shear, and control the melt temperature within a safe range while ensuring dispersion effect, to avoid pigment degradation and discoloration.
実際の生産では、スクリューの回転速度と給料率を変更することで、さまざまな製品配合に合わせてせん断強度を柔軟に調整できます。閉ループ制御システムにより、プロセスパラメータの安定性が確保され、回転速度や圧力の変化によるせん断強度の変動を防ぎ、異なるバッチ間の分散効果の一貫性が確保されます。
3.2 高精度制御によるバッチ間の色の一貫性を確保する
ツインスクリュー押出機は、色の違いの問題を、正確な成分比率と安定した処理条件の二つの面から解決します。まず、高精度の重量損失給与システムが搭載されています。主成分である樹脂、顔料、分散剤、潤滑剤、その他の添加剤を含む各成分は、専用の重量損失給与装置によって独立に計量されます。給与精度は±0.2%に達し、各成分の比率が厳密に配合要求に従って維持され、比率の偏差による色の変動を引き起こしません。給与システムとホスト速度はリンクされています。ホスト速度が調整されるとき、各給与装置の供給量は自動的に比例して調整され、常に配合比率の安定性が維持されます。
第二に、全体の押出プロセスでは閉ループ精密制御が採用されています。バレルの各ゾーンの温度は、PIDによって独立して制御され、制御精度は±0.5℃です。これにより、各段階での材料の溶融状態と粘度が安定します。ダイヘッドでの溶融圧力と溶融温度はリアルタイムで監視されます。圧力の変動が発生した場合、システムは自動的にスクリューの回転速度と給料率を微調整し、押出状態を安定させます。安定したプロセス条件により、単位時間あたりの材料のせん断と熱の履歴が一貫して維持されるため、顔料の分散度と最終的な色性能が安定します。
Kerke’s control system has a powerful formula storage function, which can store more than 100 sets of production formulas. Each formula records all process parameters including temperature of each zone, screw speed, feed rate, vacuum degree, etc. When producing the same product again, you only need to call the corresponding formula with one click, and the system will automatically set all parameters, avoiding errors caused by manual setting. This design greatly shortens the commissioning time during product changeover, and more importantly, ensures that the process conditions of each batch are completely consistent, controlling the inter-batch color difference Delta E within 0.5, far exceeding the industry average level.
3.3 最適化されたプロセス設計による高充填量システムの均一な分散を達成する
For high-filler masterbatch systems, twin screw extruders solve the dispersion problem through targeted structural and process design. First, the high-torque gearbox design provides sufficient power output, which can ensure stable operation under high-fill and high-viscosity working conditions, and will not have overload tripping or unstable discharge. Kerke’s KTE series extruders adopt hard-tooth surface gearboxes with high torque density, and the torque level reaches the international advanced level, which can easily handle various high-fill formulas.
第二に、側面供給技術が採用されています。主成分が完全に溶融した後、フィラーは主供給口から同時に投入されるのではなく、側面供給口から投入されます。この設計により、大量の粉が同時に供給セクションに入ることで生じる材料の橋渡しや滑りの問題を回避し、材料の安定した供給が可能になります。さらに重要なのは、溶融した樹脂が入った後、フィラー粒子を完全に包み込むことで、フィラーの湿潤化と分散が促進され、乾燥した粉の凝集による分散不良の問題を回避することができます。フィラー含有率が80％を超える超高フィルマスタバッチの場合、多段階の側面供給を構成して、フィラーをバッチ単位で投入することで、均一な分散を確保できます。
摩耗保護に関して、ケルケは二金属ねじとバレルのオプションを提供しています。バレルの内壁とねじの飛び面にはニッケルベースのタングステン・カーバイド合金が噴霧され、表面硬度はHRC 62-66です。これにより摩耗性が大幅に向上し、耐用年数は通常のニトリッド化されたねじバレルの3～5倍になります。二金属構成の初期投資はわずかに高くなりますが、部品交換や停止メンテナンスの頻度を大幅に減らすことができ、長期使用コストが低くなります。
3.4 狭い滞留時間分布により熱劣化を最小化する
ツインスクリュー押出機は、狭い滞留時間分布と正確な温度制御により、熱に敏感な材料の熱的劣化を効果的に抑えることができます。積分型輸送モードでは、バルブ内のほとんどの材料の滞留時間が非常に集中し、通常は30秒から2分間に制御できます。これにより、シングルスクリュー押出機のように一部の材料が長時間高温ゾーンに留まるという状況は生じません。これにより、材料の熱的劣化の可能性が大幅に低下します。
同時に、合理なねじ組み設計により、せん断熱発生を正確に制御できます。熱に敏感な材料の場合、強いせん断要素の数を減らし、ねじのリードを適切に増やし、材料の滞留時間を短くし、溶融温度を安全な加工範囲内に制御します。多段階の独立した温度制御システムでは、各機能区間の温度を正確に設定できます。混合区間では、溶融粘度を低減し、分散効果を向上させるために温度を適切に上昇させます。均一化および排気区間では、材料の劣化を防ぐために温度を適切に下げます。金型ヘッド区間では、安定した温度を維持して、均一な排出を確保します。
The efficient vacuum degassing system can timely extract the small molecule volatile substances and residual monomers generated by degradation, avoid them remaining in the product to form bubbles and pores, and also reduce the risk of product discoloration. For food contact grade masterbatch, efficient degassing can also ensure that the product meets relevant safety standards and reduces the migration of harmful substances. Kerke’s equipment can be configured with 2-3 stages of vacuum exhaust ports, which are respectively set in the middle and rear sections of the barrel to achieve step-by-step degassing and ensure sufficient removal of volatile substances.
3.5 優れた自己洗浄性能により、切り替え時の無駄を削減
密に編み込まれたツインスクリュー構造は優れた自己洗浄能力を備えています。両スクリューの回転中、一つのスクリューの飛翔によって、もう一つのスクリューの表面や筒の内壁に付着した素材を削ぎ落とすことができます。そのため、全流路内の素材保持の死角はほとんどありません。素材や色を変更する際、装置内の残留物を迅速に取り除くために、わずかな量の洗浄材が必要で、清掃効率は単一スクリュー押出機よりもはるかに高くなります。
According to the actual use feedback of customers, Kerke’s twin screw extruder takes about 30-60 minutes to change a conventional color, and consumes 10-30 kg of cleaning material, which reduces the cleaning time by more than 60% and the cleaning material consumption by more than 70% compared with ordinary equipment. For enterprises that frequently change products, they can save thousands of dollars in raw material waste costs every year, and at the same time greatly improve production efficiency and increase effective production time.
頻繁な色の変更や厳しい汚染防止要件が必要なシナリオでは、Kerke では、迅速に開くバレルデザインも提供しています。バレルの上半分は迅速に開くことができ、これにより、ネジとバレルの内壁を手動で完全に清掃することが容易になります。黒から白など、大きな色差のある製品を交換する場合、クロスカラー汚染を防ぐために、短時間で完全な清掃を完了できます。また、モジュール式のネジデザインにより、大きな差のある製品タイプを交換する際に、ネジ要素の迅速な交換が可能となり、切り替え時間をさらに短縮できます。
4. Kerke KTEシリーズツインスクリュー押出機：マスターバッチ生産の卓越性を追求して構築
4.1 最大の柔軟性を実現するモジュラーねじとバレル設計
Kerke KTEシリーズの共回転ツインスクリュー押出機は、完全にモジュール化された設計を採用しており、製品の配合や処理要件に応じてスクリュー構造やバレル構造を柔軟に調整できます。スクリューは、コアシャフト上に配置された複数の機能要素によって組み立てられています。これらの要素には、物質を運搬する要素、こねる要素、歯付き混合要素、逆方向に物質を運搬する要素などがあります。各要素は異なる仕様を持ち、自由に組み合わせることができます。たとえば、リードが異なる運搬要素を使用すると、物質の運搬速度と滞留時間を調整できます。異なる段差角を持つこねるブロックを使用すると、異なるせん断強度を得ることができます。
また、バレルはセグメント化されたモジュール構造を採用しており、プロセス要件に応じてセクション数を増減することができます。フィードポート、サイドフィードポート、排気ポート、真空ポートなどをバレルの異なる位置に設定することで、さまざまなプロセスニーズに対応できます。この高度なモジュール化設計により、一つの装置で複数の異なるタイプのマスターバッチ製品を生産することが可能です。例えば、カラーマスターバッチを生産する場合は、分散に重点を置いたスクリューコンビネーションを採用し、充填マスターバッチを生産する場合はサイドフィードポートと耐摩耗性スクリューバレルを構成し、機能性マスターバッチを生産する場合は複数段階の排気と軽度のシェア構成を採用します。企業は複数の異なる装置を購入する必要がなく、装置の利用率が大幅に向上し、繰り返しの投資コストが削減されます。
材質の選択に関して、標準構成のねじとバレルは、全体的に窒化処理を施した高品質の38CrMoAlA合金構造鋼から製造されています。窒化の深さは0.5～0.8mm、表面硬度はHV800～1000に達し、耐摩耗性と耐腐食性に優れ、従来の製剤の生産ニーズを満たすことができます。高充填マスターバッチやガラス繊維強化材料などの高耐摩耗作業条件では、バイメタルねじとバレルのオプションが提供されています。バレルの内壁とねじの表面は、耐摩耗合金でスプレー溶接されており、窒化構成よりも耐摩耗性が強く、耐用年数が3～5倍になります。
4.2 安定した大量生産のための高精度制御システム
KTEシリーズのエクストラーダーには、産業グレードのPLC制御システムと大型のカラフルタッチスクリーンのヒューマンマシンインターフェイスが搭載されています。操作は直感的で簡単です。すべてのプロセスパラメータ（各ゾーンの温度、スクリュースピード、給送速度、溶融圧力、溶融温度、トルク、真空度など）を画面上で設定および監視できます。システムには完璧な故障自己診断機能があり、装置の動作状態をリアルタイムで監視できます。過温、過圧、過負荷、オイル温度の高過ぎなどの異常状態が発生した場合、自動的に音と光による警報が出され、画面上に故障の原因と対処の提案が表示され、オペレーターが迅速にトラブルシューティングを行ってダウンタイムを減らすことができます。
制御システムは豊富な機能拡張をサポートします。重量減少型給餌システム、水中ペレタイジングシステム、自動包装システム、およびその他の付属機器と接続することで、生産ライン全体の連動制御を実現できます。大規模な生産拠点では、ネットワーク機能をサポートし、企業のMESシステムと接続でき、生産データをリアルタイムにアップロードして複数の生産ラインの集中管理と品質追跡を実現します。すべての生産データを保存およびエクスポートできるため、企業は生産統計と品質分析を実施するのに便利です。
For customers who need remote technical support, the equipment can be equipped with a remote diagnosis module. With the authorization of the customer, Kerke’s after-sales engineers can remotely connect to the equipment control system, view the operation parameters and fault information, and solve most operation and process problems online, greatly improving the after-sales response speed and reducing the customer’s downtime loss. Especially for overseas customers, remote diagnosis can save the time cost of on-site service and quickly solve production problems.
3.3 ターンキーソリューションのための完全な補助機器のマッチング
Kerke は、メインエクストルーダー以外のすべての必要な付属機器を含む完全なマスターバッチ生産ラインソリューションを提供し、トーケイデリバリーを実現します。お客様は、複数のサプライヤーからの機器を個別に購入する必要がなく、異なるメーカーの機器間の不一致の問題を回避できます。また、後続のアフターセールスサービスもより保証されます。
給餌システムは、自動真空給餌装置、計量給餌装置、重量損失給餌装置など、ニーズに応じて構成できます。複数成分の配合物の場合、同時に給餌するために複数の給餌装置を構成することができ、正確な配合を確実に行えます。ペレタイジングシステムにはさまざまなオプションがあります。ストランドペレタイジングシステムは最も一般的に使用されており、構造がシンプルで操作が簡単で、ほとんどの従来のマスターバッチ製品に適しています。空気冷却型ダイフェイスペレタイジングは粘度が低く粘着性が高い材料に適しています。水中ペレタイジングシステムは、粒子の外観に高い要求を持つ高級製品に適しており、美しい外観と良好な流動性を持つ球状粒子を生成します。
その他の補助装置には、冷却水タンク、空気乾燥機、振動スクリーン、保管シロ、自動包装機などがあります。すべての補助装置とホストはスピードリンクされており、ホスト出力に合わせて自動的に操作速度が調整され、生産ライン全体の安定性を確保します。自動化要件が高い生産ラインでは、集中制御が実現できます。すべての装置の操作はメイン制御画面で完了するため、オペレータの数を減らし、生産効率を向上させることができます。
4.4 グローバルなアフターセールスサービスと技術サポートシステム
Kerke has always adhered to the service concept of customer first, and has established a comprehensive global after-sales service system to provide customers with full-cycle technical support. After the equipment is delivered, professional engineers will be arranged to guide the installation and commissioning on site, be responsible for the equipment to reach the designed production capacity and quality indicators, and conduct systematic operation and maintenance training for the customer’s operators and maintenance personnel. The training content includes equipment operation specifications, process parameter adjustment, daily maintenance methods, common fault judgment and treatment, etc., to ensure that customers can independently and normatively use the equipment for production after the engineers leave.
ケルケ機器の全機械には一年間の無償保証が付き、ギヤボックスなどの主要部品にはさらに長期の保証期間が設けられています。保証期間中に品質上の問題が発生した場合は、無料の修理および部品の交換が提供されます。保証期間が終了しても、生涯にわたる技術サポートと予備品の優遇供給が行われます。同社は大規模な予備品倉庫を持っており、ヒーターリング、シール、センサー、カッター刃などの一般的な消耗部品は迅速に納品できるため、お客様の待ち時間を短縮できます。
In addition to equipment maintenance services, Kerke also provides process technical support. When customers develop new products or adjust formulas, they can get professional guidance from Kerke’s technical team, including screw combination optimization suggestions, process parameter setting guidance, etc. Customers can also send raw materials to Kerke’s laboratory for trial production experiments. The laboratory is equipped with small and medium-sized test extruders, which can simulate mass production conditions, help customers determine the optimal process plan, reduce trial and error costs, and shorten the new product launch cycle.
5. Kerkeマスターバッチエクストルーダーへの投資のコストとROI分析
5.1 モデルごとの初期投資の内訳
Kerke KTEシリーズのツインスクリュー押出機には、さまざまなモデルが用意されており、それぞれ異なる出力範囲と適用シナリオに対応しています。以下は、標準構成の価格範囲をご紹介しています。具体的な見積りは、実際の構成要件に応じて調整されます。
KTE-35モデルは、ネジ径が35mmで、長径比が40:1です。出力は30kg/hから80kg/hまで広範囲にわたります。ラボ用として最適です。&D、小規模多品種生産、および新規事業。標準メインフレームのFOB上海価格は35,000米ドルから55,000米ドルです。給餌システム、ストランドペレタイジングシステム、冷却水タンク、振動スクリーン、その他の付属機器を含む完全な生産ラインの総投資額は約45,000米ドルから70,000米ドルです。
KTE-65 モデルは、スクリュー径が 65mm、長径比が 40:1 です。出力量は 100kg/h から 300kg/h です。これは最も主流の大量生産モデルで、中小規模のマスターバッチ生産企業に適しています。標準メインフレームの FOB 上海価格は 80,000 米ドルから 120,000 米ドルです。完全な生産ラインの総投資額は約 100,000 米ドルから 150,000 米ドルです。サイドフィーダ、二金属スクリューバレル、水中ペレタイジングシステムなどの高機能構成を備えた場合、価格はそれに応じて上昇します。
KTE-75 モデルは、ねじ径が 75mm、長さと直径の比率が 40:1 です。出力量は 300kg/h から 600kg/h です。単一品種と大量の注文を扱う大規模な量産企業に適しています。標準メインフレームの FOB 上海価格は 130,000 米ドルから 180,000 米ドルです。完全な生産ラインの総投資額は約 160,000 米ドルから 220,000 米ドルです。より大規模な生産ニーズには、より高い出力量とそれに応じた価格上昇を備えた KTE-95 モデルと KTE-110 モデルがあります。
In addition to the equipment itself, customers also need to reserve 3% to 5% of the equipment price as the initial spare parts reserve, and prepare the plant, power supply, cooling water and other supporting facilities. Kerke’s quotation includes standard installation, commissioning and training services, and customers do not need to pay additional service fees.
5.2 年間の運用コストの計算
最も広く使用されているKTE-65規格の生産ラインを例にとって、年間の運転コストは、30%カーボンブラック含有量の通常のPE黒色マスターバッチを生産するために、年間7200時間（300日、24時間毎日）の運転に基づいて計算されます。
Raw material cost is the largest part of the total cost. Calculated based on an average output of 200kg/h, the annual output is 1440 tons. The average price of raw materials is calculated at 1200 US dollars per ton, and the annual raw material cost is about 1,728,000 US dollars. Kerke’s equipment has a high product qualification rate, which can reach more than 99%, far higher than the industry average of 95% to 97%. Only reducing scrap can save tens of thousands of dollars in raw material costs every year.
Electricity cost is the main energy expenditure. The total installed power of the complete production line is about 180kW, and the actual average operating power is about 110kW. Calculated at an industrial electricity price of 0.1 US dollars per kWh, the annual electricity cost is about 79,200 US dollars. Thanks to the servo energy-saving drive system and high-efficiency ceramic heating ring, Kerke’s equipment saves 25% to 30% energy compared with traditional extruders of the same specification, and can save about 20,000 to 30,000 US dollars in electricity bills every year.
労働コスト：生産ラインでは、1シフトあたり2人のオペレーターが必要で、3シフトで合計6人のオペレーターが必要です。一人あたりの平均年収が6,000米ドルと仮定すると、年間の労働コストは36,000米ドルとなります。高度に自動化された生産ラインの場合、オペレーターの数をさらに減らすことができます。
保守および部品のコスト:標準的な使用と標準化された保守を実施した場合、年間の保守コストはホスト価格の約4％、つまり約4,000～5,000米ドルに相当します。これは主にヒーティングリング、シール、カッターブレードなどの消耗部品の交換に関連しています。バイメタルねじバレルを選択した場合、コアコンポーネントの寿命は5年以上になり、平均的な年間減価償却コストは低くなります。
工場その他の雑費：生産ラインと原材料・製品保管スペースを備える工場には約300平方メートルが必要です。毎月5米ドルの賃料で計算すると、年間賃料は18,000米ドルになります。これらに水道料金、圧縮空気料金、管理費などの雑費を加えると、年間5,000米ドルほどかかります。
要約すると、原材料費を除いた年間運用コストは約142,200米ドル、原材料費を含めた年間運用コストは約1,870,200米ドルです。
5.3 収益予測と投資回収期間
通常のPE黒色マスターバッチの生産量に基づいて計算すると、製品の工場出荷価格は約1450米ドル/トンであり、トンあたりの総利益（原材料費を除く）は約250米ドルです。年間生産量が1440トンである場合、年間総利益は約360,000米ドルになります。原材料以外の運営コスト（電気、労務、保守、賃料など）を差し引いた場合、税引前の年間純利益は約217,800米ドルとなります。
完全な生産ラインへの120,000米ドルの総投資額に基づいて計算すると、固定資本回収期間は約0.55年、つまり約6.6ヶ月です。生産能力の不十分な利用や原材料価格の変動などの要因を考慮した場合でも、70％の生産能力利用率に基づいて計算すると、年間純利益は約130,000米ドルであり、投資回収期間は12か月未満です。
有機顔料カラーマスターバッチ、難燃性マスターバッチ、生分解性マスターバッチなどの高付加価値製品を生産する場合、トンあたりの利益はより高くなります。機能性マスターバッチを例にとると、トンあたりの粗利は500～800米ドルに達し、投資回収期間は通常3～5か月です。このように、マスターバッチのツインスクリュー押出機生産に投資することは、投資回収率が高く、回収期間が短いプロジェクトであることがわかります。
