はじめに：エンジニアリング問題としての低コストリサイクル
2010年に設立されたウィンプラスの工場、Polyretecは、2017年に設立されたブランドを持つプラスチックリサイクリング機器の設計・製造を行っています。10年以上にわたって、同工場は100件以上のプロジェクトを成功裏に実施し、50か国以上に機器を供給し、リサイクリング業界への10年以上にわたる確かなコミットメントをもとに、24名を超えるフィールドエンジニアによるサポートチームを構築してきました。同工場は、廃プラスチックを再生可能なペレットに変えるプラスチックリサイクリング洗浄ラインおよびペレット生成ラインを専門に利用しています。
「低コストのプラスチックリサイクル」という言葉は、しばしばマーケティング・スローガンとして利用されますが、実際には測定可能な原因を抱える技術的な問題です。リサイクリングラインを、より安価な鋼材や小型のモーターを使用することで、安価にすることはできません。スコープ内で、トンあたりのエネルギー、トンあたりの水使用量、生み出される製品の割れ率、トンあたりの労働時間、予定外のダウンタイムが同時に適切な方向に変化するようにプロセスを構成する必要があります。オーストリアの技術は、このバランスを達成するための高度に開発された手法の一つであり、本稿の対象です。
オーストリアの技術ロードマップは、ある特定のサプライヤーへの参照ではなく、プロセスの特徴の組み合わせです。コータとコンパクターを備えた単縮尺エクストラーダ、連続融融濾過、複数段階真空脱ガス装置、閉ループ式水処理システムを中心としたラインアーキテクチャを説明します。この記事では、各要素の役割を説明し、全プロセスフローを段階的に紹介し、実際のPolyretecシリーズの代表的な仕様表を示し、コスト上の優位性が実際にどこから生じているかを分析します。また、ライン構成を材質と出力目標にマッチするように選択するためのパスも示します。
本稿では、絶対価格ではなく、インデックス化コストモデルを使用しています。従来の低回収率、低活用率のレイアウトをベースラインとして、100点の処理コストインデックスを定義し、改善率をポイント単位で表します。また、各工場の経営者が測定できる物理量である、毎時間のキログラム数、トンあたりのキロワット時間、トンあたりの立方メートル水量、水の再利用率、収率比率、全機器効率などを用いることで、議論を現実味のあるものとし、各工場や地域間で比較可能にします。
目標は実用的です。本書を読んだ後、単一スクリュー型ペレタイジングラインのカッター・コンパクターで再生ペレットのトントーンコストを削減できる理由、どのような材料に適しているか、不適しているか、どの Polyretec シリーズとオプションがどのような原料に適しているかを財務審査官に説明できるようになるでしょう。ここに記載されているすべての主張は、Polyretec が公表している製品範囲や、標準的なリサイクルプロセスエンジニアリングに基づいています。
オーストリアの技術路線の意味
オーストリアの技術路線は、ブランドというよりはプロセスの概念として理解されるべきです。これは、軽量かつ低密度で熱に敏感な物質を、最小のエネルギーで最大の連続性をもって処理できるようにプラスチックリサイクルペレタイジングラインを配置する手法です。その定義要素は、カッター・コンパクターと単軸押出機が直接接続されていること、自己洗浄またはレーザー溶融フィルタリング、複階真空脱ガス装置です。これらを組み合わせることで、通常の口の中に送り込むことが困難なフィルムおよび繊維原料から、安定した溶融体を連続的に生成します。
カッタコンプレッサを使用した片軸押出機。
カッター・コンパクターは、事前に細断されたフィルムまたは繊維粒子を回転する刃によって切断し、摩擦および外部の熱を利用して加熱し、密集した連続的なプラグに圧縮するコンパクトなカメラです。このプラグは通常、ほとんどまたはまったく自由落下がない短い切り替え口を介して、単軸エキスキューの給与部に直接押し込まれます。材料が既に締固されているため、単軸エキスキューでは、短い圧縮ゾーンを使用し、より一様な給与を行うことができ、それが融液を安定化し、盛り上がりを軽減することになります。
鍵となるメリットは統合性です。カッティング、事前処理、事前乾燥、および事前加熱は、3台の独立したマシンを使用せずに1つのチャンバ内で行うことができます。接着成型、混合、および圧力構築は、エキストゥーダーのスロットに任されます。使用済みフィルムの場合、このアーキテクチャは効率的です。散乱したLDPEフィルムのボリューム密度は、橋渡しや浮遊現象が発生しないように安定して投入できるほどに10グラム／立方センチメートル未満であるためです。
連続溶融濾過
メロック過濾は、溶融体がダイにまで達する前、紙、木、砂、未溶融ポリマーなどの固形物不純物を除去します。オーストリアの技術方法では、過濾はバッチではなく連続的です。自動清掃スクリーン交換装置やレーザーフィルタディスクによって、不純物が排出される間にライン運転を継続できるため、エクストラーダを停止する必要はありません。フィルタの窓の細さは、望ましいペレットのクリーン度とその後の用途に応じて、通常40～150ミクロンです。
マルチステージ真空脱ガス
パーシュセンターから生じたフィルムには、水分、閉じ込められた空気、およびインク、食品残材、分解生成物などから発生する揮発性の臭気化合物が含まれます。オーストリアの技術では、通常、マイナス0.08からマイナス0.095メガパスカルまでの負圧で、2つ以上の真空区域を使ってこれらの揮発物質を溶融から除去します。効果的な脱ガス処理を行うことで、ペレットの見た目が改善され、臭気度が軽減され、最終製品が気泡や表面に欠陥が発生しないように保護できます。
磨耗洗浄と水回収を実施する閉ループ
製粒工程が焦点ですが、オーストリアの技術ルートでは、上流でよく設計された洗浄ステージが望まれます。閉ループ摩擦洗浄は、水処理と再利用を備え、淡水消費量を低く保ちます。適切に設計されたループでは、処理水の80〜95％が回収され、環境と事業費用の保護に役立ちます。
なぜ、「ヨーロッパスタイル」と表記しているのに、メーカー名を明らかにしていないのか
アーキテクチャは、プロセスのコンセプトが中央ヨーロッパで完成したため、ヨーロッパスタイルのシングルスクリューコンプレッサーラインとして広く認識されています。本稿では、故意に技術的特徴のレベルで議論を継続します。装置メーカーの名前を挙げるのではなく、「従来型の油圧ライン」や「入門レベルの輸入機器」などの一般的なカテゴリに基づいて比較を行います。これにより比較が公正になり、プロセス物理学に焦点を当てることができます。
カッターコンパクターの単一ねじと双ねじ強制供給方式の比較
どのリサイクルペレチゼーションプロジェクトにおいても、主要な決断は、カッターコンパクターにスラリングされたシングルスクリュエキストルダーモデルか、ツインタイヤー式フォースフィード技術の複合型エキストルダー方式を採用するかという点です。どちらの方式も有効で、それぞれ異なる原料や異なる経済構造に適しています。以下の表は、使用コストに関わる主要な要素について両方の方法を比較しています。
| 寸法 | シングルスクリューによるカッター・コンプレッサー送り (オーストリア方式) | ツインスクリュー強制供給 |
|---|---|---|
| ベストの飼料原料 | 軽いフィルム、繊維、織られた袋、低密度PE/PP | 高い填物負荷、修飾度の高さ、粉体ブレンド |
| 特定エネルギー (フィルム) | 一般に 0.28 ～ 0.45 kWh/ kg | 高い、通常0.35から0.55キロワット・時/kg |
| 分裂強度 | 中 ~ 程よく、完全に振る舞いに依存 | 高い、強力な分散混合。 |
| 脱気容量 | マルチステージ真空、揮発性物質に強い | サイド排気、水分と充填ガスに強い |
| 投資格付けレベル | 低中 | 高大型 |
| 設置面積 | コンパクトで統合コンプレッサーとエクストラーダが共用 | 大型で、独立した給エラーとギヤボックス。 |
| 典型的なポリレテックにおける役割 | フィルムおよび再生成分のための新世代ペリタイジングライン | ワンプラスが下流の調合のために供給 |
結論は明白です。ポストコンシューマーのリサイクルで圧倒的なシェアを占めるフィルムと軽量リグリンドの場合、シングルスクリュー構成のカッターコンパクト台はより低い比特エネルギーと低投資性能を実現できます。高濃縮や改質されたコンパウンドの場合は、ツインスクリュー混合システムがより適しています。PolyretecはWanplasグループに属しているため、下流の混合設備はWanplasから源の提供され、Polyretecの洗浄ラインに直接統合された、ツインスクリュー形状のペレッティングシステムとして利用できます。
全ラインの処理フローと主要パラメーター
安いペレタイジング結果は、エクストラダーだけでなく、全体のラインにも左右されます。以下に示す9つのステップは、ほこりざんだ廃棄物から梱包済みペレットへの一般的な流れを示しています。それぞれのステップでは、コストと品質に関わるパラメーターを記しています。
ステージ1：給送および粉砕
茹茹したバラスまたは散らばったフィルムを解き、リサイクル用語では「グラナー」として知られる破砕機に投入します。ブレードの隙間は0.5〜1.5ミリメートル、スクリーンの孔は10〜20ミリメートルに設定します。これにより安定した洗浄が可能になり、かつ微細な破片の発生を抑えるほど大型のブロックが生成されます。金属分離装置を備えたコンベアベルトが、下流の装置への不純物であるスチールと非鉄金属の侵入を防ぎます。
ステージ 2: 予洗浄およびラベル除去
フリクションワッシャで、汚れやラベルを取り除く。ラベル除去装置と流し浮き分離槽で、物質を密度に応じて分離する。ポリエチレンとポリプロピレンは0.90〜0.96g／cm³で浮かび、PETは1.38g／cm³で沈む。この工程で、残りのラインに取り扱わなければならない汚れのレベルを設定する。2. 700〜1,000rpmの回転をするフリクションワッシャで、フレーク表面を掃除し、タルクや油、ゆるい繊維をかき落とす。次に、75〜90℃の温度で1〜3％の水酸化ナトリウム溶液と非イオン性界面活性剤（サーフェクタント）を加えて保持する熱処理槽に物質を流し込む。高温とアルカリ性によって、皮脂、タンパク質が変性し有機物の汚れが溶解し、サーフェクタントはゆるんだ油脂が再び固着するのを抑える。処理時間や浴溶液の濃度、洗浄の品質によって、最終成形物の清潔さや汚れの有無が決まる。
ステージ3:必要に応じて高温洗浄
プリント済みまたは脂ぎるといフィルムの場合、60～85℃の高温洗浄で、1～2％のカルシウム塩化物と界面活性剤を使用すると、インクと有機物汚れを除去できます。滞在時間は汚れのレベルに合わせて調整され、過剰な猛薬剤を使用すると化学物質のコストと水分の負担が増加し、ペレット品質を向上させることなく、洗浄レシピはフィードストックに合わせて設定されるのです。
ステージ4：脱水および乾燥
遠心分離機では、フレイクを3%から8%の表面水分に乾燥させます。次に熱風乾燥機で水分を1%以下、さらに0.5%以下に減らします。乾燥エネルギーは可能な限り回収されるので、トータル特異エネルギーが抑えられます。2. 強いフレイクは一般的に遠心分離機またはスクイーザーから水を除去し、その後熱風乾燥機で乾燥します。薄いフレイクはちょうど遠心分離機ではなくスクイーザーが必要になります。乾燥したフレイクは数パーセントの水分付近となり、保存やペレタイジングに適しています。
ステージ5：圧縮、可塑化、押出し
カッター・コンプクターは温度自動制御で動作し、単一スクリュ型エクストラーダに溶融物を供給します。スクリュ長/直径比は一般的に30:1～36:1であり、PE・PPの場合、バレル温度帯はおよそ180～230度です。安定的な供給によりメルト圧が安定し、スクリーン交換機とメルトポンプを守られます。2. 割りure作業そのものは制御されたけん切り作業です。静止したベッド刃と回転するフライ刃は、通常数ミリメートルの精度で接合し、きれいなエッジを作り出します。摩耗によって隙間が拡大すると、カットは引っかきではなく裂けのようになり、尾や粉が生じます。材質に適した刃の角度が間違っていると、溶融物がにじんだり付着したりします。したがって、グラニュー缶を選択する際には、機械的精度と材質学を兼ね備える必要があります。
ステージ6：溶融フィルタリングとスクリーン交換
フィルターの厚みは汚染物質の負荷と下流の不満リスクに対し選択されます。より細かい処理により圧力が上昇しスクリーンの消耗が増大するため、選択する金網の大きさは適切なバランスで決定されます。継続的な自己洗浄フィルターは汚染物質を排出しながら運転し続け、フィルター媒体損失率は生産量のトン単位で追跡されます。
ステージ7：脱気と臭気制御
二つ以上の真空ステージで水分と揮発性物質を除去します。臭気対策レベルは滞留時間と真空度によって異なります。地域のルールによって必要とされる場合、排気口の後に専用の揮発性有機化合物処理装置を追加します。効果的な除気は、泡や臭いがある廃棄ペレットと使用可能なペレットを分けるポイントとなります。
ステージ8：ペレタイジング方法
切断は、水輪で、水中で、ディア面ホットカット、または空冷式です。ペレットサイズは通常 2.5 ～ 4 ミリメートルです。水輪で行われる切断や水中で行う切断では、均一で粉じんが少ないペレットが得られ、自動処理に適しています。ディア面ホットカットは特定の化合物により適し、空冷状態では湿度に敏感な材質では水と接触を避けることができます。バルク密度とペレットの見た目は、下流の仕様に対応して調整します。
第 9 段階：後処理と梱包
振動スクリーニングでサイズ外ピリオドや長いペレットを除去し、粉塵を取り出し、ペレットを調合の一貫性を確保するため、均一な状態で梱包およびパレット化します。連続エキス処理を行うお客様が安定したメルト流量を得るには、均一化が重要です。
| ステージ | 主要なパラメーター | 一般的な範囲 | コストまたは品質効果 |
|---|---|---|---|
| 粉砕 | ブレード隙間/スクリーン穴 | 0.5～1.5ミリメートル／10～20ミリメートル | フレイクサイズを設定し、細粉を制限する |
| 90�@0.91 g/cm3, PS | PE/PP対PETの密度 | 0.90～0.96 vs | 流れの純度を引き起こします。 |
| ホット洗浄 | 温度/苛性 | 60 ~ 85 ℃ / 1 ~ 2% ナトリウムオキシド | インクと汚れの除去 |
| 乾燥 | ボール化前のモイスチャー | 1%以下、よりも低い 0.5%以下を好む | 保護デガジング、ペレット外観採用 |
| 押出 | ヘックスＬ／Ｄ比 / 容器部位 | 30:1 ~ 36:1 / 180 ~ 230 ℃ | 安定した融物、エネルギー使用 |
| ろ過 | フィルターの粗さ。 | 40から150マイクロメートル | 浄化能力と圧力コスト |
| 脱気 | 真空度 | 0.08 MPaから0.095 MPaまでの負圧 | 臭いと気泡のコントロール |
| ペレティゼーション | 異物除去粒のサイズ | 0 まで 1 | 下流処理 |
Polyretec 製品モジュールと仕様表
Polyretec 社が公開している製品範囲には、このオーストリア式プロセスコンセプト上に構築された洗浄ラインおよびペレタイジングラインが含まれています。下の 2 つのモジュールは、この範囲から直接引き出されています。スペック値は容量クラスによる代表的な技術的範囲を表しており、正確な構成は注文時に確認します。なぜなら電力、水の使用量、およびフロア面積は注文された容量、材料、および施設のレイアウトによって異なるからです。
モジュール1: 新世代ペレーティングライン
新世代ペレタイジングラインは、薄壁LDPEフィルムだけでなく厚壁PEやPPのリグレン・メディアにも対応できます。このラインは、消費者後期廃棄物に対する最大の性能を実現するように設計されており、堅牢なカッター・コンパクターが単一スプレステクノロジーに直接接続され、連続溶融フィルタ、多段式真空脱気、および安定したチャンプレッシングを可能にする溶融ポンプが備わっています。代表的なエンベロープ値は次のとおりです。
| パラメーター | 300 kg/hクラス（LDPEフィルム） | 500 kg/hクラス | 1000 kg/h クラス |
|---|---|---|---|
| 容量 | 300 kg/h | 500 kg/h | 1000 kg/h |
| ねじ径 | 120ミリメートル | 150 mm | 200 mm。 |
| L/D比 | 32:1 | 33:1 | 34:1 |
| メイン駆動電力 | 90 kW | 160キロワット | 315 kW |
| 合計インストール電力 | 約160 kW | 約280kW | 約520 kW |
| ペレット冷却用水 | 0.78 から | 1.2 m3/h | 0 t / h（閉ループでリサイクル可能） |
| 設置面積 | 約18×6 m | 約22×7m | 約28×8m |
| 適用可能な材料 | LDPE/LLDPE フィルム、PP フィルム、編組PP、PE/PP再生、硬質PPおよびHDPEフレーク | ||
モジュール2: 食品グレードPETボトル洗浄ライン
食品グレードのPETボトル洗浄ラインの容量は500kg/hから6000kg/hまであり、さまざまなフラークグレードに対応するように設計されています。廃棄PETを、破砕、冷却と熱洗浄、摩擦洗浄、分別、乾燥などの前処理を経てクリーンなフラークに仕上げます。クリーンなフラークを食品接触用または食品非接触用のペレットにペレチゼーションすることは、後方モジュールで実現します。統合プロジェクトでは、ペレチゼーション段階をマッチングされたシステムとして提供し、ワンプラズに依頼できるダブルスクリュー化合成段階もあります。
| パラメーター | 1000 kg/h クラス | 3000 kg/hクラス | 6000 kg/hクラス |
|---|---|---|---|
| 容量 | 1000 kg/h | 3000 kg/h | 6000 kg/h |
| エキストラクタスクレーウォームテスト | 洗浄段階では関係ありません。ペレーティングは独立した下流モジュールです。 | ||
| 合計インストール電力 | 約220kW | 約 480 kW | 約850 kW |
| 水消費（補給） | 約1.5 m3/h | 約3.5m3/h | 約6.0 m3/h |
| 水の再利用率 | 閉ループ処理で 80〜95 パーセント | ||
| 設置面積 | 約 35 x 10 m | 約50×12m | 約70 x 14 m |
| 適用可能な材料 | 消費済みPETボトル、PETボトルフレイク | ||
モジュール3: PP/PE軟質プラスチック粉砕洗浄ライン
PP/PE軟質プラスチック粉砕および洗浄ラインは、500 kg/h～1500 kg/hのスループットを備え、フィルム、網入り袋、農業用フィルムなどに対応します。単発パレチゼーションが可能な本ラインは、送込物がソフトで汚れている場合における次世代パレチゼーションラインの先端構成となります。本ラインでは、原料の洗浄とパレチゼーションを同一のシステムとしてシーケンシャルに実施するのではなく、独立した二つの機器として購入する別々の設計ではなく、一体的に組み合わされたシステムとして計画されています。
| パラメーター | 500 kg/hクラス | 1000 kg/h クラス | 1500 kg/hクラス |
|---|---|---|---|
| 容量 | 500 kg/h | 1000 kg/h | 1500 kg/h |
| 単一ステップのペレタイジング | 市場で利用可能なカップル洗浄型カッターポーランド機用エグストラーダを入手できます。 | ||
| 合計インストール電力 | 約180 kW | 約 320 kW | 約450kw |
| 水消費（補給） | 約1.0 m³/h | 約1.8 m3/h | 約2.6m3/h |
| 水の再利用率 | 閉ループ処理で 80〜95 パーセント | ||
| 設置面積 | 約 30 x 9 m | 約42 x 10 m | 約55 x 12 m |
| 適用可能な材料 | 農業用フィルム、包装フィルム、編地PPバッグ、LDPE/LLDPE/PPフィルム | ||
これらの3つのモジュールは、実際のPolyretec製品ファミリーです。原料や要求される出力レベルに応じて選択・組み合わせが行われ、実際の消費電力や設置面積は、現地の条件に基づいて設計段階での最終決定を受けます。Polyretecの適用範囲は、PEおよびPP農業用フィルム、パッケージングフィルム、ウェーブバッグ、剛性PP、HDPE空胴、PETボトルフレークに及び、リサイクルされたペレットは、フィルム、射出成形、パイプ、食品以外のパッケージングアプリケーションに流れます。
低コストを実現する6つの源
コスト削減は、いくつかの測定可能な影響の合計です。それぞれをパーセント、インデックスポイント、または物理量として表し、どの製造現場でもその計画が検証できるようにしています。これには、従来の低回用、低稼働性のレイアウトを基準として、100ポイントの加工コストインデックスを採用しています。
資料1：特定の電気エネルギー
カッター充塡装置の装置設計では、濃縮済み投入物により、強制給餌モーターを必要とせず、発生する特異エネルギーを削減できます。主ピストン圧縮機の消費電力は通常、ライン全体の電力消費量の60～70％を占めています。フィルムでは、ペレタイジング工程の特異エネルギーは0.28～0.45 kWh/kg、洗浄工程では0.25～0.5 kWh/kg帯にあり、汚染状況によって変動します。基準と、この装置設計と良好な乾燥を適用した場合、エネルギーインデックスは約38点から約28点に減少します。
参考資料2：水と水の再利用
閉ループ水処理システムでは、処理水の80から95％が回収可能です。処理後の補充水は循環量のわずかな一部となり、成形ペレットのトンあたりの水使用量はそれに応じて減少します。オープンな一次ボイドシステムでは数立方メートルの水をトンごとに使用しますが、適切にメンテナンスされた閉ループシステムでは補充量が大幅に削減されるため、水と化学物質の指数が約12ポイントから7ポイントに下がります。
データ源3：収率
収率、すなわち清浄飼料に対する完熟ペレットの比率は、予先分別や濾過によって、通常85〜95％の範囲です。おおよそ１％の収率の増加は、同じ投入によってより多くの販売可能な生産物が得られるため、ペレットの効率的な材料コストを低減します。より良い予先分別や適切な微細な濾過により、収率損失指数は18ポイントほどから11ポイントほどに引き下げることができます。収率は、多くの場合、単一の単価低減要因として、エネルギー節減それ自体よりも大きな影響を及ぼします。
ソース4: 研究所
給餌、スクリーン交換、梱包の自動化により、各シフトに必要な人手数を削減できる。従来のラインではシフトあたり4～5人のオペレーターが必要だが、自動化されたオーストリア型システムで2～3人、監督を含め運用できます。これにより労働指数は約18ポイントから11ポイントに下がり、生産量は犠牲せずに短縮します。
ソース 5: 部品およびダウンタイム
カッター刃、スクリーンケース、およびフィルタディスクは走行時間に応じて消耗品として計画されます。スクリューとバルブの寿命は数千時間であるため、予想された保守を実行することで意想外のダウンタイムを最小限に抑えられます。Wanplasグループの方針では、ベースラインカバーとして年間500台の無料交換部品が提供されており、再注文のスペアパーツ費用の一部が上限となっています。スペアパーツと保守インデックスは約10ポイントから7ポイントに向けて推移しています。
ソース 6: 設備利用率
固定オーバーヘッド/トンは利用率が上昇するにつれて下がります。60%から80%、そして95%にまで利用率を上げると、オーバーヘッドの指数は約7ポイントから4ポイントにまで低下します。このため、ラインの信頼性と迅速な切り替えが、定格容量プレートと同様に重要です。
| コスト成分 | ベースラインのインデックス（ポイント） | 最適化された指標（点） | メインドライバー |
|---|---|---|---|
| エネルギー | 38 | 28 | カッターコンパクタールート、よい乾燥 |
| 水と化学物質 | 12 | 7 | 80% から 95% の再利用 |
| 収量減少 | 18 | 11 | 物品の選別とろ過 |
| 人力 | 18 | 11 | 自動装填、スクリーン、包装 |
| 交換部品とメンテナンス | 10 | 7 | 時間ベースでのスケジュール。年間500個の無料交換部品 |
| 経営費（使用率） | 7 | 4 | 60％から95％の使用率 |
| 総処理コスト指数 | 103 | 68 | 約34％の指数低下 |
表は代表的なエンジニアリングモデルであり、価格見積書ではありません。どの通貨でも絶対的なコストは、地域のエネルギー料金、人件費、および材料価値によって異なります。モデルが示すものは、各レバーの方向と相対的な大きさです。低コストの設計では、これらを最適化する必要があります。
リサイクルペレットの品質と下流財の使用可能性
低コストは、パウダーを使用できない場合は無価値です。オーストリアの技術ルートは、下流の仕様を満たすパウダーを生成するために調整されており、関連する測定値は物理的かつ計測可能です。
| 品質指標。 | 代表的な目標 | なぜ重要なのか。 |
|---|---|---|
| 溶融流速の安定性 | 縦歪みしやすい粒子 | 安定した押出や成形 |
| ジェルと黒い斑点 | 微細ろふと思しで最小限にする。 | 表面の不正確さが少減する |
| カラーディフェレンス (デルタ E) | 天然グレードは低い | バッチ間の一貫性 |
| 臭気レベル | 低発ガス処理率 | 非食用品および一部の近食用品 |
| 引張強度保持率 | 焼成物対比が高い | 機械パフォーマンス |
| 灰分含量 | 低い値 制御される | 無機物汚染物質の負荷 |
| 湿気 | 低度、ppm で測定 | 可処理の安定性 |
下流の操作性はアプリケーショングレードにマッピングされます。フィルムグレードのパルプは打ち出しフィルム、注射成型フィルム、容器、キャップ、家庭用品に使用されます。パイプグレードのパルプは非圧力および一部の圧力パイプ用に使用されます。非食品包装は広範な産業用および消費者用アイテムをカバーします。食品接触状態は、次に説明するデコンタミネーションプロセスと適用可能な地域の承認によって取り扱われる別な問題です。
材料別処理能力の差異
異なる原料では、異なる処理に重点を置きます。以下の表は、オーストリアのテクノロジーのルートを各材料に合わせて調整する方法をまとめています。
| 材料 | 代表的な汚染 | プロセスの重視度 | おすすめのポリレテック・モジュール |
|---|---|---|---|
| PE農業フィルム | サンドと土壌（5 ～20％） | 重い摩擦洗浄、強いすすぎ | PP/PE ソフト洗浄 + 新世代ペレティゼーション |
| 包装用フィルム | インク、接着剤 | 熱浸出機、脱ガス | 新世代ペレタイジングライン |
| 編み込みPPバッグ | ダスト、印刷、ラベル | 除去、洗浄、乾燥 | PP/PE ソフト洗浄 + ペレティゼーション |
| 硬質PP | ラベル、汚れ | 研磨、洗浄、緻密流動 | 新世代ペレタイジングライン |
| HDPEボトル | キャップ、ラベル、残渣 | 分離、洗浄、乾燥 | 頑固な洗浄+剤造法 |
| 高低混合、柔軟または硬質 | 可変変数 | 前処理、密度分割 | 1．洗浄ライン＋ペレタイジング、調整 |
ライン評価におけるよくある失敗
買い手はよく間違った数字に注目しています。以下のような誤りは、見た目上のコストを膨らませたり、実質のコストを隠蔽しています。
- 名目エクストラーダー容量のみに注意を払う。クリーンなフレイクで1時間あたり1000kgの出力を得た場合、生成率が85％で洗浄のボトルネックが発生すると、成形ペレットの出力は700kg/hとなる。成形ペレットの出力を評価するには、基板の定格値ではなく、実際の出力を確認する必要があります。
- 水処理の無視閉ループ処理を省略すると、先行投資コストを削減できますが、毎月の成型水および排出コストが上昇します。再利用率は、コストの主要要因です。
- フィルタリングがあまりに粗く設定されている粗いスクリーンでは圧力が低下しますが、ゲルや黒いチリが生じ、その後の作業に不利になります。ろ過は用途に応じたグレードに適合させる必要があります。
- コンパクタースクリーンとエクストルーダーの容量の不一致。破砕機が大きすぎるまたは不均一なフレークを生み出す場合、圧抑機と押出機の作動が停滞します。スクリーンの孔と押出機の生産能力は一致する必要があります。
- 事前選別を無視している。ミックス材料としてラインに入り、ヤルドロスと高い灰分として結果として出てくる汚染。バレまたはバンカーの段階で事前の選別を行うと、すぐにコストを回収できます。
まやねて言えば、洗浄ラインのベルト清掃は日常的な清掃作業であり、既に工場で導入されている標準的な清掃手順で管理するのが最も適切です。これは、ペレタイジング工程の設計特徴ではなく、重要なコスト要因とは無関係なので、ここでは紹介しています。2. 支持としての環境保護コア装置として、本システムは排水中のゴミを濾過、浄化、再利用し、排水中の廃油を分離、再利用します。これにより、環境保護排出基準を満たし、二次資源化を実現します。完全な排水処理・油水分離ユニットの価格は9,000〜11,000米ドルです。
選択決定パスと推奨表
選択経路は、質問の短い順番です。順に回答し、その後推奨表を読んでください。
- 主要な材料は、フィルム、繊維、堅い、またはボトルですか。
- 汚染レベルは低いですか、中程度ですか、それとも高いですか。
- 導入予定の最終的にペレット化した原料の排出量はkg/h で何？
- 食品用グレードが必須ですか、それとも非食品用グレードでもかなりでしょうか?
- 球磁させるのはフィルム、インジェクション、パイプ、または混合剤でしょうか。
道順の事前確認：材料は洗浄の初期段階を決定し、汚染は洗浄強度と濾過を決定する。出力量は容量クラスを決定し、食品グレードは除染の深さを決定し、下流での使用は球状成分の仕様を決定する。次の表は初期推奨を示している。
| 材料 / 汚染物 / 対象 | 推奨のシリーズ | 主なオプション |
|---|---|---|
| LDPEフィルム、中低濾過能力を有する混合物、300から1000 kg/時間 | 新世代ペレタイジングライン | カッターコンパクター、40〜80ミクロンフィルタ、2段階真空 |
| 農業用フィルム、高い砂、500～1500kg/h | PP/PE ソフト洗浄 + ペレティゼーション | 強い摩擦洗浄、強い洗浄、単一工程の粒化処理 |
| PETボトル（混合グレード）、1000～6000 kg/h | 食品グレードのペットボトル洗浄ライン | 熱浸出機、光学選別準備、下流ペレタイジングモジュール |
| 硬質PPまたはHDPE、中程度の汚れ、500～1500kg/h | 頑固な洗浄+新世代の剤造法 | 研磨および洗浄、緻密流動押出 |
| 高度に満たされたまたは改変された化合物 | Wanplas twin-screw compounding system | 高粗利度のサイド送り、洗浄出力と統合 |
環境遵守と基準
2．責任あるリサイクルラインは、環境規制や生産目標を満たす必要があります。関連した分野には排水処理、揮発性有機化合物処理、騒音、生産者責任の延長、および管理システムの認定などがあります。
洗浄時の排水は、適用される地元排出基準に従う必要があります。中国では、関連した要件は、統合排水およびプラスチック産業に関する国家標準の GB シリーズに記載されており、閉ループデザインは排出量と負荷を制限するための主要なコントロールです。脱ガス換気扇からの揮発性有機化合物排出は、地元許可に応じた収集および処理装置で対応します。ノイズは、破砕機やエキストルーダーのギアボックス周りのエンローブメントと減衰により管理されます。多くの地域では、拡張された生産者責任制度では、リサイクル原料の取り込みがますます求められており、安定したリサイクルペレットの需要が高まり、品質が安定しているラインが評価されます。
マネジメントシステムでは、品質管理と環境管理に関する認証として ISO 9001 と ISO 14001 が適用されます。Polyretec は Wanplas グループの品質フレームワークに準拠して運営しており、グループの製品は該当する場合 CE の要件を満たしています。食品接触用の再生材料の場合、消毒工程は各地域の承認ルート（ヨーロッパでは EFSA、米国では FDA）に従って検証する必要があります。これは機械のものとは異なる、独立した検証手順であり、明確に計画する必要があります。
サービスとサポート
Wanplas の 子会社である Polyretec は、グループの共通サービス責任と独自のリサイクル専門知識を提供します。サポート体制は、ラインの稼働を維持し、設備寿命中に低コストを維持するために構築されています。
- 出荷前のテスト。あらかじめ工場で各ラインを稼働させ、検査を行うので、到着時の稼働開始に関するリスクを軽減できます。3. すべてのラインを、合意済みの通過量および品質目標に対応させてから工場から出荷します。これにより、お客様の現場での稼働開始に関するリスクを軽減できます。
- 設置とシステムの稼働開始現地エンジニアは、具体的な原材料に対する設定、稼働、およびプロセスのチューニングをサポートします。
- 部品供給ポリシー。Wanplas グループは、認定コンポーネントに対する保証による交換をベースラインで500件の無償交換部品を提供します。
- プロセストレーニング操作員は、投入、絞り、脱気、交換などの作業に関するトレーニングを受けます。これによりラインは使用率の目標値を達成します。
- リモート操作のサポートリモート監視とデータの確認により、サポートチームはプロセスの逸脱を診断し、調整を推奨できます。2. 製造業者から提供されるリモート監視と診断機能により、発生する問題に対し早めに警告を発せ、問題が発生した時には迅速にトラブルシューティングが可能になります。こうした機能はサービス契約に含まれたり、別途オプションとして利用できます。こうした機能の価値は、特定の運用する上での潜在的なメリットを考慮した上で評価する必要があります。
- 工場の開放と試運転。お客様は工場を訪れることができ、実際の構成に組み込まれる前に、材料を試しに加工することができます。それは、受注確定前に材料の分離期間を確認するためです。
ベンチングラインのサブシステムの詳細
低コストのペレーティングラインの強さは、最も弱いサブシステムに依存します。バンカーからパッキングステーションまでの各ユニットには、各々のコストと品質特性があり、ラインの最適化には、それぞれの最も安い機種を購入するのではなく、それらを他のユニットに対して最適化することが必要です。以下の五つの項目は、プロセス流れの概要に深く踏み込み、プラントエンジニアが指定と監視するべきパラメーターを示します。
給食とメトリング
安定した出力は、安定した投入に基づいて始まります。メトリックベルトまたはウェイト・イン・ウェイトフィーダーはカッター・コンプレッサーに一貫した質量流量を供給し、通常は設定率の ±3% 内で制御されます。金属探知器と磁石がコンプレッサーのブレードとエクストラーダのねじに付着するスチールを保護します。一日中バルク密度が変化する場合、バッファー・バンカー内のレベルセンサはコンプレッサーのマス口を満たしたまま超満杯にならず、これはスピードアップを抑えて具体的なエネルギーを増やし、ペレットサイズのばらつきを広げるのを防ぎます。薄すぎたり太すぎた投入物は容量を無駄にするため、スループットが変化するとき、まず測量段から調べる必要があります。
熔融濾過の詳細
連続的なろ過は、自己洗浄スクリーンチェンジャーまたはレーザーフィルタディスクを使用します。このディスクは、小さな帯のクリーンメディアを溶融路に導き、汚染した帯を排出します。フィルターは、下流での不具合リスクに応じて、40～150ミクロンの範囲から選択します: 80～150ミクロンの粗い網で低品質のフィルム用、40～60ミクロンの細かい網で成型品や繊維グレード用。スクリーン上の圧力降下量は記録されており、上昇傾向はメディアの負荷を示し、次回の排出サイクルを予測します。ろ過のコストは視覚的に確認できるように、スクリーンとメディアの消費量は製品のトン単位で追跡されます。これにより、選択されたメッシュ量は実際の汚染物質負荷に合わせて調整できるようになります。
ドライ面切断
電磁鋳型は溶融物を穴の輪状構造を通して供給し、ロータは表面で繊維を切断します。ロータの回転速度は、吐出量と丸玉サイズに合わせて400～1200回/分に設定されます。電磁鋳型に開いた穴の数は出力に対応して決定されます。丸玉の直径は穴のサイズと切断速度によって2.5～4ミリに設定されます。穴の均一な圧力が溶融物ポンプによって維持されているため、丸玉の長さも均一になります。圧力の変動は直射的にスリーン上で長くなったり短くなったりするので、溶融物ポンプはオースティリアン技術のコア部分として扱われ、オプションとしては扱われません。
遠心式乾燥機
水中での切断後、ペレットには除去が必要な表面の水分が残されます。遠心乾燥機では、800〜1500回転/分でペレットを回転させ、水分を飛ばします。その後短時間の熱風乾燥により、水分を0.5％未満にまで減少させます。居住時間を短く制御し、ペレットの丸みを生じさせたり細粉を出すのを防止します。脱水された水は閉路回路に戻るので、ドライヤーは排出量増加よりも再利用率を保護し、熱風乾燥ステップでの小さな熱入力はレイアウトの条件に応じて回収されます。
スクリーンニングおよびダスト除去
目標小径よりもわずかに大きな網を用いた振動スクリーンで、ロング、ダブルット、オーバーサイズの物質を除去し、エアナイフまたはサイクロン式除去装置で細粉とふわふわを取り除きます。スクリーンの網目は、3ミリメートルのペレットでは4～6ミリメートルが一般的です。サイズの違う物質をホモジナイザーシロから除去することで、下流の顧客が連続的な押出加工を実施しながら、スクリーンを頻繁に交換する必要がなくなり、バッチ全体の利益を保護する安価な手順となります。除去される空気流量は、良好なペレットを誤動かさずに付属ワイヤの値を低下させないようにバランス調整されます。
| 構成部分 | 主要なパラメーター | 代表的な範囲 | コストまたは品質効果 |
|---|---|---|---|
| フィーダ | 供給速度の正確さ | ±3％ | 流れを止め、エネルギーを削減する |
| 溶融フィルター | 細部 | 40から150マイクロメートル | 浄化能力と媒体コスト |
| ダイフェイスカッター | ロータースピード | 400 ～ 1200 rpm | パレット長さの均一性 |
| 遠心式乾燥機 | 回転速度 | 800～1500 rpm | 3 % 以下のモイスチャー |
| 振動スクリーン | メッシュサイズ | 4～7 s 3mm玉砂に対する | 引っ越しする物や粉体を除去しています。 |
低コストの工場レイアウト
床面面積は隠れたコストを発生させる要因です。オーストリアで設計された単軸切断コンパクターラインは、切断、事前処理、および押出しが1つのフレームを共有するため、300 kg/hのクラスでは約18×6メートル、1000 kg/hのクラスでは約28×8メートルのペレチゼーション島が必要となります（上流の洗浄ハールは除く）。一本のセンターライン上にバンカー、コンパクター・エクストラクター、ペレチゼーション、乾燥装置、シロを配置する線形配置によって、コンベアの走行距離が短縮され、物質移動の損失が削減できます。インフラストラクチャ配置に注意が必要です。給水ループ、電気配線、そして真空配線は、メンテナンスアクセスを確保するために共用のトンネル内に配置する必要があります。バレルと歯車部のドライブ側に少なくとも1.2メートルのサービスアイスルを設けると、ブレードを交換したり、スクロール転写モナをつかさどるオペレータに点検をさせることができるようになり、物質流通を妨げずに可用性を保護できます。優れた配置は、職員数を削減することによる人件費削減が移動時間によって損なわれないようにするため、オペレーターの歩行距離を短縮します。
OEE の改善戦略
全体的な装置効率により、可用性、性能、および品質が向上します。ロータリーを回しながら網目の規格外の鋏を作るラインのパフォーマンスは低く、良い鋏を作るものの頻繁に停止するラインのパフォーマンスも低く評価されます。オーストリアの方法は、連続的なフィルタリングと時間単位のメンテナンスを通して、90% ～ 95%の現実的な可用性目標を達成します。破砕スクリーンをエクストラダーのスループットに合わせることと、投入物の積載密度を一定に保つことにより、パフォーマンス損失が削減されます。正しいフィルタリングと脱気により、品質の損失も軽減されます。実践的な手法には、毎日起動時のチェックリスト、各消耗品ごとの稼働時間ログ、色や材質との交換手順時間の30分間の標準、および四半期末ではなく、アバウトエンドの早い段階で進行状況の確認を目的とした毎月の加工コスト指標のレビューなどがあります。各レバーが計測され、OEE の数値は宣伝文句ではなく管理ツールとなります。
メインテナンス間隔と予備品戦略
計画された保守点検は、故障による点検よりも安価です。消耗品は稼働時間に基づいて、重量物は状態モニタリングに基づいて交換されます。下記の表には代表的な交換間隔を示しています。正確な値は、材料と稼動周期を基に設定します。 適切に稼働しているサイズ変更設備における計画的な保守点検の作業時間は、処理されたトンあたり
| アイテム | アクション | 代表的な間隔 |
|---|---|---|
| コンパクターの刃 | 点検し、回転または交換する。 | 200～400 回転時間 |
| スクリーンパックまたはフィルターコーティングスクリーン | 圧力降下値で交換またはインデックス付けを行う | 圧力の傾向を追跡します。 周間圧力変化をタンパク分析法または主要な流体モニタリングプロセス（例えば測定のモニタリング）を使用して確認する。 |
| エキストラクタスプリングとバレル | 表面摩耗を測定し、必要に応じて修復します。 | 4000～8000 運転時間 |
| ギアボックスのオイル交換 | サンプリングして、交換します。 | 4000 運転時間 |
| ドライヤーとスクリーンのベアリング | 潤滑し、振動を確認します | 2000 運転時間 |
予備部品戦略では、重要なコンポーネンツを常備しています。各ラインごとに少なくとも 1セットの圧搾用刃、1つのスクリーンパックまたはフィルタディスク、1セットのカッター刃、および任務が粘着性の場合は1セットのバレルライナーを備えています。Wanplasグループのポリシーでは、500個の無償交換部品を年間ベースとして提供し、一旦徴発される固定費の一部を限度にします。消耗品は、緊急時ではなく稼働時間のデータに基づいて再注文されるため、ラインは使用された刃を交換するための止まらせる必要がなくなります。最小量、注文再開量を含んだ単純な在庫リストは、予備部品管理を推測ではなく、処理コスト指数と同じダッシュボード上で示す数値に変えることができます。
オペレーターの育成と生産能力の最適化
利用率と生産性は、機械仕様だけでなくオペレーターのスキルによっても決定します。トレーニングでは、安全な供給と金属保護、フィルターおよびスクリーンのスケジューリング、脱ガスと臭気チェック、色や材質の切り替えの4つの分野を取り上げています。トレーニングを受けたスタッフは、目標の利用率に早く到達し、製品量を浪費するトラブルを回避できます。生産性の最適化は、短いリストに基づいて行われます。バンカーで先行して分別を行い灰を削減する、破砕機のスクリーンの穴とエクストラダーの容量を合わせる、フィーダのボリューム密度を一定に保つ、自然の低迫力のときにフィルターの排出をスケジュールする、および30分以内で切り替えを標準化するなどです。フィルムグレードでは、これらの手順により、既存ラインで最も低コストで得られる最大5％から15％の生産性の回復が可能となり、また上流のインデックスも引き下げられます。回復された生産量は、固定費が屋外臨界量を超えるより少ない完成ペレットに分散されるためです。
よくあるペレットの欠陥と修正方法
うまく設定されたラインでも、パラメーターが変動すると不具合が発生します。これらの不具合を早期に発見することで、生産工程と顧客関係を保護することができます。以下の表は、一般的な不具合とその原因、標準的な修正の関係を示しています。
| 不具合の特定 | 代表的な原因 | 標準固定 |
|---|---|---|
| 魚眼または気泡 | 残留水分、ペレット化安定性 | 0.5パーセント以下の水分含有、さらに真空を深くする |
| ブラックスピック | 粗いフィルター、劣化したポリマー | 微細なろ過、タンク内温度の低下 |
| 別々に塗布していますか、または複層形ですか。 | デイス圧の振幅、鋭いカッター | 溶融ポンプを安定化し、刃を研び直す。 |
| 細かい繊維が多い場合に適しています。 | 過度に切断し、ドライヤー内の滞留時間が長すぎる | カットスピードを調整して、乾燥時間を短縮します。 |
| 色の変動 | 混合物料で、均一化が不十分である | 前処理、シロブレンを延長する |
| 臭い | 不完全脱ガス、高い揮発性 | 真空レベルを上げ、ベント処理を加えます。 |
すべての6つの欠陥に共通するパターンは同じです。それぞれは測定可能なパラメーターにつながっており、それぞれに測定された修正策があります。これがコストに重点を置くオペレーターにとってオーストリア製の技術がもたらす核心的なメリットです。カット、プラスチファイ、加圧、脱気、レジスト削除などが各作業において計測・記録されているため、データに含まれる変動はお客様の不満になる前に明らかとなり、加工コストインデックスは設計通りに保たれます。欠陥をシグナルではなく不測の事件として扱うことで、コストのかかる製品ラインを全生産期間を通じて低コストに保つことができます。
よく寄せられる質問
ペレット化における、オーストリアの技術ルートとは具体的にどのようなものですか？
オーストリアの技術路線には、単一のサプライヤーではなく、カッター・コンパクターを介して給油される単一スクロール型押出機、連続溶融濾過装置、多段式真空脱ガス装置、および閉ループ式給水装置を組み合わせた、薄いフィルムや軽量の後消費プラスチック向けに設計された一連のプロセス機能が含まれています。価値は、その構造にあるわけです。特定ブランドのものではありません。
カッター・コンパクターを供給する単一スクリュー式押出機は、処理コストをどのように低減しますか?
カッター・コンパクターは、ふわふわしたフィルムと繊維を一貫したフィードプラグに締密に凝縮します。これにより、単螺旋強制給排入口を使用せずに、単一スレーブエクストルーダーが安定したスループットで稼働することができます。これにより、モーターが不要となり、設置面積が縮小され、フィルム分類で特定のエネルギー消費量が、複数のスレーブエクストルーダーによる強制給与口構成と比較して、確かな範囲で削減されます。さらに、ラインの自動化が容易になります。
このオーストリア式シングルスクリューラインに最適な材料は何ですか?
低膨張性と熱に敏感な材料は最も優れています：LDPEとLLDPEの農作業用フィルム、消費者向けパッケージング用フィルム、編組PPバッグ、印刷されたPE/PPフィルム、および硬質PPおよびHDPEリグリンド。高い充填量または強度を高めている高度に改質された複合物は、Wanplasが提供するツインスクロー・コンパウンドシステムでよりよく処理されます。このシステムはPolyretecの洗浄ラインと統合されています。
ラインは食品接触等級のリサイクルペレットを生成できますか？
食品グレードの状態は、完全な清掃と除染プロセス、ならびに欧州ではEFSAや米国ではFDAといった関連する地域的許可ルートによって決定されます。オーストリアの技術は、多段階の真空脱気と細かい成形物フィルタリングにより高い除染を可能にすることができますが、各プロジェクトは適用される食品接触規制に対する確認が必要です。公定されるものではありません。
どの程度の水の再利用率を予測すべきでしょうか?
閉ループ水処理システムでは、水処理水の80～95％をラインに戻すことが可能です。新鮮な補充水は全循環量のごく一部であり、製造したペレットのトンあたりの水利用量は開放型の一度排出システムを使った場合からも少なくなります。また、排出負荷も減少します。
ラインの稼働寿命の間、予備部品のリスクをどのようにコントロールしていますか?
カッター刃、スクリーンパック、フィルタディスクなどの消耗品は稼働時間に基づいてスケジュールされており、ワンプラズグループでは年間500個の無償交換部品を標準的なカバーとして提供しています。カッターコンパクターとエキスプ 러のねじ部に対しての予測的メンテナンスにより、計画外停止が引き起こされる頻度が低下し、使用利用率も保たれます。
実際どのような容量利用率が実現可能で、費用面でどれくらい重要でしょうか?
適切に運営されたラインは、供給物質と替わり物の管理が確立されたら、使用率が90～95％になることが可能です。使用率が上昇するにつれ、定額オーバーヘッド毎トン単位のコストは低下します。60％から95％に向けて移行すると、処理コスト指数のオーバーヘッド部分を約40％低減できるため、多くのバイヤーが期待するよりも大きな効果があります。
結論
オーストリアの技術路線は、プラスチックのリサイクルを真に低コストにする実証された手法です。低価格の部品ではなく、エンジニアリングによって、カッターとコンパクターを備えた単一スクリューラインでカット、前処理、押出を行い、溶融液を連続的にフィルター処理し、複数の真空段階で脱ガスを行い、水回路を閉じることによって、主要なコスト調整要因すべてを適切な方向に動かすことができます。具体的には、特定のエネルギー量の低減、水の再利用率の向上、出力率の向上、オペレータの人口減、予備品の管理、および装置の使用率の向上です。
Polyretecは、2010年に創業したWanplasの工場であり、新世代ペレタイジングライン、食品グレードPETボトル洗浄ライン、PP/PEソフトプラスチック粉砕洗浄ラインなどの実用的な製品ファミリーを通じてこの取り組みを市場に提供しています。必要に応じて、Wanplasからダウンストリームのツインスクロー貝圧合成技術も提供しています。これにより、フィルム、固形物、ボトルの原料を対象とするリサイクリングラインが、技術的に信頼性を持ち、経済的に魅力的となりました。
ばね成型や洗浄プロジェクトを評価されている場合、その製品の種類、汚染レベル、目標出力量などをお知らせください。当社のチームは、お客様に合う構成を提案し、工場見学と実際のサンプルトライアルを実施します。工場見学後、現場にあったスペックを確認することができます。製造開始する前にオンライン実機をご覧いただけます。
