オーストリアの技術プラスチックリサイクリングラインは、一つの決定的な設計選択によって定義されています。冷たい低密度の不規則なフラクションを直接エクストラーダーの口に投入し、オーガーで押し込むのではなく、アウストリア方式ではすべての原料を回転するカッター・コンプレッサーを通し、それを切断、混合、乾燥、密着化、および前処理し、熱い一貫した流動性の高いアグロゲートをエクストラーダーに渡します。この単一の技術的選択が、このラインが低メンテナンスコストという評判を得た理由であり、それがなぜこのアーキテクチャが、世界規模のリサイクリング機器市場で過去30年以上にわたり、コピー、ライセンスされ、改良されてきたかについての説明です。Polyretecは、Wanplasのプラスチックリサイクリング機器専門工場であり、洗浄ライン、ペレタイジングシステム、およびカッター・コンプレッサーと一槽型エクストラーダーによるコンビネーションを製造しています。本ガイドでは、構成ごとに理論を詳しく説明しています。プリコンディショニングユニットの物理特性、カッター・コンプレッサーと単一槽型エクストラーダーのパラメータ設定範囲、溶融液を清浄に保つための排気およびろ過システム、摩耗を抑える特殊機構、実質的な摩耗パーツおよびメンテナンス間隔のスケジュール、能力クラスごとのエネルギーと生産能力のデータ、ポリオレフィン、ポリプロピレン織布、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、およびポリアコネート酸の材料ごとのプロセスに関する注意事項、品質承認基準、故障診断マトリックス、リサイクルされたペレット買取業者が要求するコンプライアンスフレームワークなどを掲載しています。目標は、信頼性についてのマーケティング的な言葉ではありません。目標は、機械的および熱力学的に、なぜこのアーキテクチャが代替法よりも低いメンテナンス負担を生み出すのか、そしてその限界がどこにあるのかを示すことです。
オーストリアのテクノロジーはプラスチックリサイクルラインで何を意味するか
プラスチックリサイクルにおけるオーストリアの技術は、統合型カッター・コンプレッサーと片軸エキスプレッサの組み合わせで、オーストリアで開発され産業化されたアーキテクチャであり、現在では消費者・産業廃棄物のペレタイジングの基準設計として認められています。その定義原則は、前処理です。難しい低ボリューム密度の、熱に敏感な廃棄物を安定した密度の高温の原料に変換することです。エキスプレスに至るすべての事柄、つまりスクリューの摩耗からフィルター寿命、エネルギー消費などは、その前処理がどれだけうまく実施されるかによります。
この技術における商業環境は、いくつかのオーストリア企業によって支配されています。EREMAは、前処理装置とそれに関連するレーザーフィルタ技術を強みにし、最も著名な存在です。NGRは（一般に「Next Generation Recyclingmaschinen」と略される）シャドーシャーとシングルスクリューを共通のフレームと直接物流パスで結合したシャドーシャー・エキストルーサコンを開発しました。Starlingerは、織物袋メーカーとして歴史を築いてきた企業であり、リサイクリングシステムと汚染除去システムを用いてポリプロピレンテープ、織物、およびボトルグレードのポリエステルへの同一の論理を展開しています。これらの各メーカーは、極めて微妙な方法で同じ基本的な問題を解決していますが、エキストルダーにサイジングの減少および密度の増大という作業を負わせないという信念を共有しています。
オーストリア製と単に優れた技術という違いを明確にする必要があります。国名のラベルは技術のルートの略称で、出所の保証ではありません。中国、ドイツ、イタリア、インド、トルコで製造された多くの機械は、同じルートを採用しており、時にはライセンスのもと、時には独自開発として成形されています。買い手にとって重要なのは、その機械が実際にカッターコンパクター室内の真の渦をもたらし、材料の温度を正確に制御し、タンジェンシャルフィードのジオメトリで計量を行うこと、さらにはラインを停止させることなくフィルタリングを行えるようにするかどうかです。カッターコンパクターを従来の押出機にボルトアップしたものの、温度制御やタンジェンシャルフィードの計量機能がない機械は保守面で不利です。
ルートを特徴づけるもう一つの要素は、材料の許容範囲です。従来のリサイクルラインは基本的に、一度のフィード (供給) ジオメトリーに最適化されています。リジッド リカンシュエルト用に構成されたラインはフィルム、フィルム用に構成されたラインは重いリジッド チャンクを処理できずに苦労します。事前処理ユニットの方が許容範囲がはるかに広く、入力前におけるジオメトリーを正規化するため、フィルム、織物、シート切り欠き、繊維、まとまり、リサイクル原料などはいずれも同様の温かく凝固したアグロゲートとしてチャンバーを出ます。供給原料の供給が市場の条件によって変化するリサイクル業者にとって、この適応性は変更作業の減少、構成ミスの減少、ラインに本来合致しない原料の使用による摩耗の減少に直接繋がります。
前処理ユニット内:カッターコンパクター物理モデル
PCU（Preconditioning Unit、プレコンディショニングユニット）、俗にカッター・コンパクターと呼ばれている装置は、底面に高速回転する円盤状の刃をもつ立体炉と、直接エキストラクターの給部に接続された対準流出口からなる垂直円筒状のチャンバーです。チャンバー内に投入される物質は、ローターによって回転運動を受け、周方に投げ出されます。その移動に伴い、チャンバー内で全粒が連続的に切断され、チャンバー壁に対して破砕、チョークされた後戻されます。この操作は、サイズの縮小、混合、乾燥、加熱の四つのプロセスを同時に行い、それら四つの機能の相互作用によってこのユニットは非常に効果的です。
加熱は完全に摩擦によるものです。通常のポリオレフィン運転では、25～35メートル/秒で動くローター先端がドライヤのモーターからの動力を熱エネルギーに変換し、マテリアルに対して繰り返し衝突・せん断動作を実行します。オペレータは温度を制御するためにローターの回転速度を調節し、カメラ内の材料レベルを調整し、熱電対により実際の温度を測定して、制御システムがセットポイントを維持するようローターの回転速度を調整します。ポリエチレンおよびポリプロピレンでは、目標温度は70～95 ℃です。この範囲以下では、密度は不完全になり、マテリアルはふわふわな状態が続くことになります。逆に、この範囲を超えた場合、パーティクル表面が十分に柔らかくなり、端部では堆積物が形成され、極端な場合にはチャージが固く融合し、カメラから切り出す必要があります。
その温度範囲内では、以下の三つの有益なプロセスが同時に発生します。第一に、表面の水分が蒸発し、換気された空気流によって排出されます。このため、カッター・コンパクターラインでは、直接送入するエトラダーで酸化しやすくなる水分を持つフィルムを受け入れることができます。第二に、ポリマーが緩和され、半結晶部が再配列されるために、結晶性がわずかに増加し、粒子が硬化します。結果として、垣間見させるのではなく、きれいに切断しやすくなります。第三に、そして特にフィードに関していえば、粗重度が劇的に上昇します。紊乱した布の廃棄物の粗重度はわずか0.03～0.05グラム/立方センチメートルであり、ほとんど空気と少量のポリマーが混在しているという点で、大幅な増加にはなりません。この室から出る凝集体は、通常0.30～0.45グラム/立方センチメートルを測定され、約8～12倍の増加になります。
その密度の上昇は、全体の建築様式の機械的な基礎だ。押出器スクリューは体積性の装置であって、その歯の間を収容できる容積を伝送することができるだけだ。供給材料の粉体密度が0.04グラム/cm³のときには、歯によって運送されるものはほとんど空気であり、生産量は低下し、オペレータは材料を硬化剤で補充することで補償する。まさしくこれが摩耗を生じさせる条件である。同じスクリューが0.35グラム/cm³の材料を受け取った場合、歯は適切に満たされ、運搬は安定し、スループットは供給によるものではなく、鋳型の溶融能力によるものに制限される。すなわち、押出器はそうすべきなのだ。
回転式給料形状は、しばしば誤解されるため注意が必要です。回転する物質床は、自らの投送装置として機能します。渦の力により凝集体が室壁に押しやられ、タンジェンシャルポートは、その循環流にある一部をめぐるだけです。これは、物質を膨らみ部へ押し込む別の駆動歯状体を利用する力投送装置とは原理的に異なります。タンジェンシャルアレイメントでは、投送量が自己測定され、スレッド飛行に外部の圧縮力をかけることはなく、投送ゾーンを過剰に詰め込むこともできません。大型ユニットでは、短い投送スレッドが移動の補助になることがありますが、その機能は距離を調整するのであって圧縮するのではありません。
オーストリア式ルートと従来型粉砕機・強制投入装置を比較
このメンテナンス上の優位性を最も明確に理解する方法は、実際にコストを生成するパラメータで両方のルートを並べて比較することです。従来のルートでは、スタンドアロンのシュレッダーやグラニュレータ、シロやコンベア、およびフレイクをエクストルーダ礼のスロットに詰める強制投入機が使用されています。オーストリアのルートでは、これらすべてを単一の統合チャンバーに置き換えています。これらの違いは、投入の安定性、摩耗速度、エネルギー、メンテナンス頻度、および材質の柔軟性に現れます。
| パラメーター | オーストリア方式: カッター・コンパクター＋シングルスクリュー | 従来のルート：破砕機と強制投入装置 |
|---|---|---|
| スクリューへのバルク密度 | 均質化後に、0.30～0.45 g/立方cm（充填率100％） | フィルムおよびライトフレークでは、0.03～0.12 グラムあたり立方センチメートル。一部気泡で膨張された状態 |
| 餌付けの安定性 | 自己測定型タンジェンタル転送; スループット変動は通常数パーセント以内です。 | 紙レーダーによって左右され、フィルムや繊維と共にスパッシングやブリッディングが発生する |
| 送入時の材料温度 | 70〜95℃の前熱して部分的に乾燥した状態でなければならない。 | 環境、通常は表面の湿度が高い |
| ねじと缶の摩耗−ドライバー | 送りゾーンと圧縮ゾーンにおけるシェア効用が少なくなり、最高トルク減少します。 | 高い:冷凍コンパクション、はらみ側負荷、研磨精細部品を運搬 |
| 具体的なエネルギー消費量（PEフィルム） | 事前調整を含む、0.22 ～ 0.35 kWh／kg | 0.32～0.48 kWh/kg（摂食状況が不安定な場合） |
| 画面変更挙動 | 60 ~ 250 µm の連続スクリーンチェンジャー | 2～8時間ごとに手動または半自動的に汚れた飼料を交換する |
| 予期せぬ停止回数 | 低:機械操作ではなく入力物質の異常が主な原因 | 中〜高、フィルタ詰まりおよびフィードブリッジが問題となる |
| フィルムと繊維の取り扱い | 幅広い範囲の処理、コントロール不能な初期付加物 | ほとんどの場合、別の集合機または締縮機が必要となります。 |
| 編組されたポリプロピレンの袋 | 直接取扱い、切断/締合を1室内で行う | シュレーダー内での軸同士の絡みの危険 |
| 硬い再粉砕物や凝塊 | 据え付けられたロータとドライブで取り扱います。 | パーフェクトに取り扱える; これが従来の方式の最も優れた点です。 |
| 設置面積 | コンパクトで調整と押出が単一のフレームで共用 | 大型で、分散機、バッファー、コンベヤー、給エラーが別々。 |
| 相対的な設備投資額 | 高品質からプレミアムまで、フィルタリングおよび脱ガスパッケージに応じて | 中等：低いエントリーポイントで高い定期費用負担 |
| 相対的メンテナンス負担 | 低。 | 高大型 |
この比較は、どちらの工程が優れているという結論にしぼって読んではいけません。内製で生産された清浄で均一な高密度の堅型リグリンドには、従来のシャドーと重力送出式エックスストラーダが適しているほか、初期投資も安価です。オーストリアの方法は入力原料が軽量で、品質が変わる、フィルムが含まれる、印刷された、湿潤、または汚染された場合に有利になります。これらの条件は、市民からの後処理分別流れの過半によって、また産業におけるフィルム廃棄物のかなりの部分を占めます。入力原料の品質が低下するにつれて、二つの工程の保守コストの差が激しく広がります。
中核ユニットおよびエンジニアリングパラメーター
オーストリアの技術プラスチックリサイクルラインは、カッター・コンプレッサー、単一シリンダー押出機、脱気系、溶融フィルタステージ、溶融ポンプ、ペレチザーの6つの機能ユニットからなるチェーンです。各ユニットのパラメータを個々に正しく設定することは必要ですが、真の技術者として求められるのは、各ユニットを調和させて、どの段階がボトルネックになり、どこで摩耗が集中するかをなくすことです。
カッターコンパクターのサイズ選択とローター構成
カッターコンパクター室は、主にブレードのディスク直径によって指定されます。小型の実験室や試行機の場合は800ミリメートルぐらいですが、大容量の産業用マシンの場合は2,200ミリメートルです。通常、ブレードの数は6～12程度であり、薄いフィルムへの細かい切断にはより多くのブレードが、重量のある材料や剛性の高い材料にはより少なく、より頑丈なブレードが使用されます。チップ速度が制御変数であり、サイズを問わず25～35メートル/秒の範囲に維持されます。このため、直径が大きくなれば回転速度も低下します。
| 刃円盤の直径 | 典型的なブレード数 | ロータスピード範囲 | 推奨ドライブ電力 | スループットクラスに合わせる |
|---|---|---|---|---|
| 800 mm | 6 | 600～830rpm | 30～45 kW | 150～300 kg/時間 |
| 1,100 mm | 6～8 | 440〜610 rpm | 55 ～ 90 kW | 300〜500 kg/h |
| 1,400 mm | 8 | 340～480回転/分 | 90 から 132 kW | 500～800 kg/h |
| 1,600 mm | 8～10 | 300〜420 rpm | 132～200 kW | 800～1,200 kg/時 |
| 1,800～2,200 mm | 10 から 12 インチ | 220〜370 rpm | 200～315キロワット | 1,200から2,000 kg/時間 |
メンテナンスの経済性に関して、血糊や数のほうが重要である。インダクション鋼でハード化されたエッジを持つ工具鋼の刃が基準となる。粉金属高速鋼やタングステン・カーバイドを先端に持つバージョンは、単品あたりのコストは高くなるが、鉱物フィルターやガラス繊維、砂、残存土を含む研削液に対して、寿命を大幅に延長する。最も重要な詳細は、エッジのジオメトリである。四つの使用可能な切断エッジを持つ正方形の刃体は、研磨または交換をする前に、三回にわたってインデックスが設定でき、単一のエッジの設計と比較して、刃のすべてを交換するまでの間隔を三から四倍に延ばすことができる。
シングルスクリュー投射機構成
オーストリアのテクノロジー・ラインのエクストラーダは、理念的には単純であり、実用的には厳密です。前処理ユニットが既に緦密化と予熱を処理しているため、ねじには激しい圧縮形状や高いShearが必要ありません。必要なのは長く慎重な溶融プロファイルと効果的な混合です。そのため、長径比は30～36であり、これまでのリサイクルエクストラーダの20～25よりもかなり長くなっています。
| ヘックス径 | L/D比 | ねじ回転速度領域 | メイン�ードライブの電源 | 指定出力量、PEフィルム | バレルゾーン |
|---|---|---|---|---|---|
| 80 mm | 30 から 33 | 90 から 160 rpm | 75から110 kW | 250 ～ 350 キログラム／時間 | 4～5 |
| 105 mm | 30 から 34 | 85〜150 RPM | 110〜160 kW | 420〜550 kg／時間 | 5から6件 |
| 125 mm | 32～36 | 80〜140 rpm | 160 ～ 250 キロワット | 650～900 kg/時間 | 6～7 |
| 160 mm | 32～36 | 80〜130 rpm | 250から400 kW | 1,050-1,400 kg/時間 | 7～8 |
| 180〜200 mm | 33 to 36 | 75から83 | 400～630 kW | 1,600～2,200 kg/時間 | 8～9 |
バレルとネジの表面処理は直接のメンテナンスツールです。ポリオレフィンの後処理に適した経済的なベースラインとして、ニトラ化されたバレルとニトラ化されたネジを使います。噴出面域のニッケル系またはタングステンカーバイドオーバーレイを使用した、ハードフェイススクリューと組み込まれたバイメタルバレリナーは、微粒子、充填剤、または繊維が含まれた後消費者向け材料に適した仕様で、摩耗処理時の使用寿命を数倍に延ばせます。摩耗材料に安価なオプションを指定するのはリサイクルライン調達における最も一般的に見られる偽のコスト削減ですが、むき出したネジとバレルスキューにかかる交換費用と交換作業中の生産停止時間を合わせれば、初期のコスト削減は小さくなります。
脱ガスと揮発性物質の除去
分解により、溶融体から残留水分、モノマー、プリント用インク溶剤、接着剤残留物、および低分子量の分解産物が除去されます。ポリオレフィンフィルムでは、マイナス0.085～マイナス0.095メガパスクールのゲージを保持する単一の真空バライターが標準となります。強力にプリントされたフィルム、複層ラミネート廃棄物、および接着剤やコーティング残留物を有する材料では、初めのバライターは中程度の深さで、二度目のバライターはリフロー・セクションおよび溶融後新しく形成された表面に接触した後に最大深度で作動する二重真空装置が適しています。
ガス抜きの効率は、ポンプの容量よりも、溶融物の表面を再生させることが遙かに重要です。深く切り込みを持った減圧部を備えたベントゾーンに、適切な溶融物の密閉装置を流入側に設置し、適切なサイズの空気穴を設けると、中間的な真空下で有害ガスが効率よく除去されます。不適切に設計されたベントゾーンでは、最大の真空下でも有害ガスを除去できず、溶融物をベントポートに押し込みます。ベントの溢水はポンプの問題ではなく、デザインやセッティングの問題です。ベントを空に保ち続けるための実用的な対策として、減圧区域の適切な空域を維持し、給料速度に比べてスクリューの回転速度を過剰にしないこと、また低粘度材料を供給するパイプラインにベントスタッファーを設置することが挙げられます。
成形物処理システムのアーキテクチャ
浮遊分離は保守費用上、オーストリアのテクノロジーが他より際立っている段階で、これは従来のラインが最も多くの生産時間を失う段階です。3つのテクノロジーが使用され、しばしば組み合わされています。
| 過濾方式 | 代表的な粗さ | 環境汚染物の放出 | ライン停止が必要か否か | オペレーターの注意 | 最良の用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 手動スライドプレートチェンジャー | 150～400 ミクロン | 手動スクリーンパック除去 | はい、すべての変更 | 高 | 後の産業用低使用料の洗浄 |
| 連続的な油圧式ダブルピストンチェンジャ | 80 ~ 200ミクロン | 継続的なスクリーンパックインデックス付け | なし | 中型 | 一般目的のポリオレフィンペレタイジング |
| バックフラッシュダブルピストンチェンジャ | 80〜150 ミクロン | 汚染物質の溶融駆動式逆洗浄 | なし | 低中 | 中度汚染した製品のすぎ廃棄物 |
| 回転ブラシ付きレーザーフィルター | 80〜150 ミクロン | 連続スクレイピングおよび放出ねじ | なし | 低。 | 紙、木材、アルミニウムを含む大量な後処理品 |
| レーザーフィルターとピストン交換装置の組み合わせ。 | 粗め、80〜100ミクロン | 連続粗目プレートとインデックス式微粒目プレート | なし | 低。 | 厳密なゲルと浮き物制限を持つフィルムグレードのリサイクル材料 |
レーザーフィルターは、オーストリアのルートと最も関連性のある部品であるため、特別な説明が必要です。精密に制御されたホールのジオメトリーでレーザー穿孔によって製造された、回転式の開孔板が、スクラップブラッドで継続的に掃除されます。メルトは穴を通過し、留められた汚査物は、排出ねじに向かってスクラップブラッドで削ぎ取られ、システムからコンパクトなプラグとして排出されます。汚染物がフィルターケーキとして蓄積されないため、圧力差はほぼ一定になり、メルトの温度も安定します。さらに、不溶性汚染物が鉱石に2～5%含まれる場合、この違いだけで、シフトあたりの予想外の停止が何回か回避できることになります。
溶融ポンプとパーオフト
フィルタレーション後に設置されたギア式溶融ポンプは、エクストルーダーの圧力変化をダイ圧力から分離します。チューニングされているポンプによって、ダイ圧力は約±2 bar以内に維持され、そのことでペレット重量が安定し、ストランドの直径変化がなくなり、エクストルーダーはより低いヘッド圧とメルト温度、かつ低いトルクで稼働できます。このポンプは、保守上の資産でもあります。圧力変化を吸収することで、エクストルーダーのギアボックスのスラストベアリングへの循環負荷が軽減されます。
3つのペレーティング方式が使用されており、その選択はポリマーと目指すペレットの品質によって決まります。ダイ面刃がペレットを水の円環に投げ込む水輪切断ペレーティングは、ポリオレフィンフィルムリサイクラテから、およそ3~4mmの円筒形またはレンズ形のペレットを生成します。水面下ペレーティングでは、切断部が完全に浸水され、最も球状・ほこりのない一様なペレットが得られます。これは、高価値リサイクラテ、ポリエステル、混合グレードの材料に最適であり、この方法が選ばれています。ストランドペレーティングでは、押出されたストランドを水浴用バストにおいて冷却し、加工する方法を使用します。これは最もシンプルで経済的な選択肢であり、堅い材料、エンジニアリングポリマー、および低生産ラインに最適です。
低メンテナンスコストの技術的原因
オーストリアの技術を使ったプラスチックリサイクルラインでは、保守コストが低いため、これはマーケティング上の主張ではありません。各機構は既知の故障や摩耗の原因を排除するものであり、5つの特定の機構を理解することで、特定の機械が実際にこれらの機能を実装しているのか、単にレイアウトに似ていないかを確認できます。
メカニズム1：予熱によりネジのせん断負荷が軽減されます。ペットポリエチレンを20℃から溶融温度にまで上げるために必要なエネルギーは、熱力学によって決まっています。従来のラインでは、全てのエネルギーはスレーブをもとめる冷たい固い材料に対して作用することで発生する粘着性抵抗によって、バレル内で供給される必要があります。オーストリアのラインでは、カッター・コンパクターは、バレル内では回転している精密加工のスレーブや硬化されたバレルなどの複雑な機構部分ではなく、機構部分が大きく、堅牢で、容易に取り替えることができるブレードによって、最初の50から75ケルビンの温度上昇を、バレル外で摩擦熱により生成させます。したがって、スレーブは低いトルク、高い飛翔着陸圧力、低い局所温度で作動し、これらすべてにより、サービス寿命が延びます。この特徴は、稼働中のラインで見られる、8,000から20,000時間のスレーブとバレルの保守検査間隔を長くする最大因子です。
メカニズム2：継続的な自己洗浄フィルタ機能により最も頻繁に発生する停止が回避されます。従来のラインでは、ポストカスタマー フィルムを走らせる場合、毎 2〜8 時間ごとの手動または準自動スクリーンの変更が通常であり、その変更は停止、圧力変動、ピュリズ、品質一時的変化、そして再起動を意味する。生産損失のほか、繰り返される停止・起動サイクルによってバレルが温度調整される、ヒーターベンドがストレスを受け、劣化した材料がダイを通過する。継続的なレーザー フィルタリングまたはバックフラッシュ切替により、これらのすべてのイベントを排除することが可能です。二次的なメリットも大きいです。バックプレッシャーが一定のままであると、溶融液の温度も一定であり、低い温度で劣化が起こりにくいため、ゲルの増加が抑えられ、ダイ内の付着物も少なくなり、ダイの清掃のための間隔を空けておくことができるのです。
メカニズム3：可変周波数・サーボドライブにより機械的ショックが排除できます。大型カッター・コンプレッサのロータリの直結起動では、駆動系、ベルト、シャフト、そして軸受に巨大な過渡トルクがかかる。ロータモーターの変速型ドライブによって制御されたスロープを設定することにより、開始ショックをなくし、材質温度を連続的に測定して室内の過熱または過密を防ぐことができます。エトラジャー側では、レギュラトリブレーキおよびトルク制限を備えた最新のドライブにより、異物や冷たいスラグがスクリューに到達するときのショック負荷をギアボックスから保護できます。サーボ駆動のペレチゼーッヤブレード位置調整では、ブレードと工作盤の接触圧が一定になるため、ペレチゼースタ機および工作盤の寿命に大きく影響するこの変数を安定させることができます。
機械4：中央化された自動潤滑装置。ロータベアリング、エクストラダー推力ベアリング、ギアボックス、スクリーン交換ガイド、およびペレタイザーベアリングはすべて定期的な潤滑が必要です。中央集中化された漸進式潤滑システムでプログラムされた給油により、激しく忙しいシフト中に高温、多忙な機械で忘れた潤滑点が原因となる、プロジェクト全体における最も一般的な人手による失敗パターンは排除されます。潤滑不足により発生するベアリング故障は、ベアリング自体が高価であるからではなく、シャフト、シール、アライメントに与える深刻な付随的損害と予期されないダウンタイムが原因で費用対効果が低いものになります。
機械5：複数の端でインデックス可能な刃。四刃の可逆性の回転部をゆるめ、新しい切断面に回転させ、再びはんだしていくことで、通常の交換にかかる時間のわずか一部の時間で作業が完了します。また、本体が消耗するまでにブラケットを三回索引させることができます。これにより、フルにブラケットを交換することまでに要する期間が約3倍から4倍に延び、パーツ購入の業務を短時間で済ませることができます。多年にわたる稼働・使用を想定すると、この一つの細かいデザインがラインにおける消耗パーツ消費量のプロファイルを大きく変えることになります。
1．二つの要因が画像を補完します。まず、小型の集積フレームは、コンベヤの数、移転数点の数、モーターの数、センサーの数が少なく、それらすべてのコンポーネントが存在しないと故障しないことを意味します。次に、供給安定性は、循環的トルク負荷を引き起こす激しい動きを抑制するためです。安定なトルクで動作する機械は、間単位で60〜110％の定格負荷に振れる機械よりもはるかに長持ちします。
メインテナンス間隔と消耗部品の寿命
リアルなメンテナンス計画では、検査間隔、調整間隔、交換間隔を明らかにし、すべてが原料の研磨性に応じて変動することを理解する必要があります。以下の図は、清浄～中度の汚染されたポリオレフィン流れでの一般的な方法を示しており、鉱物フィラやガラス繊維、砂、金属微粉を含む材料ではこれらの間隔を短縮する必要があります。2. リアルなペレット品質3. リアルな除去効率
| 部品 | アクション | 典型的な間隔 | 必要なダウンタイム | 相対的な部品コスト | 注記 |
|---|---|---|---|---|---|
| カッターコンパクターロターブレード | 新たな切込みをインデックス設定する | 500 ~ 1,500 運転時間 | 短期間の計画停止 | 低。 | 4端設計により、交換までに3回のインデックス回転が可能です |
| カッターコンパクターロターブレード | 交換や再グラインディングを可能にする | 2,000 ~ 6,000 運転時間 | 半原則 | 低中 | 炭化物先端バージョンでは、研削材の供給間隔を拡張できます |
| チャンバー壁のライナー減り | 検査および測定 | 2,000 運転時間 | 検査のみ | 中型 | 交換可能なライナーはチャンバシャーそのものを保護します。 |
| メルトフィルターは自動的に洗浄される | スクリーン要素の検査 | 1,500から4,000運転時間 | 計画停止 | 中型 | 日常的な汚染物質の排出のための生産停止はありません。 |
| メルトフィルターはスクリーンパックによる手動洗浄 | スクリーニングパックの交換 | 汚れたフィードに対する2～8時間の運転 | 線を毎回停止します。 | イベントごとの損失が小さいが、累積された場合の損失が大きい | 従来の線路における主要な繰り返しコスト |
| スクリーン変換装置の シールとガイド | 検査・再封閉 | 4,000～8,000回の運転 | 半原則 | 中型 | ピストンを越えた漏洩はシールの摩耗を示します |
| エキストラクタスプリングとバレル | 三次元検査、クリアランス測定 | 8,000 ～ 20,000 運用時間 | 完全なシフトまたはそれ以上 | 高 | 研磨作業で長寿命を保つ二金属缶と硬質フェイスねじ |
| ペレタイザー用の切断ナイフ。 | 再粉砕または交換 | 800～2,000 時間 | 短期間の計画停止 | 低中 | サーボコンタクト・プレッシャーコントロールが主な生命変数 |
| プレート | フェースを点検して、穴加工面を洗浄します。 | 2,000 ~ 4,000 運転時間 | 短期間の計画停止 | 高大型 | 刃と接触すると摩耗に強い剛性化された表面 |
| 真空ポンプオイルとフィルター | オイル交換や排気フィルターの交換 | 2,000 運転時間 | 短期間の計画停止 | 低。 | プレス加工されたか、ラミネートされたフィードではオイルの状態がより早く悪化します |
| 溶融ポンプ | ギヤとベアリングを検査します。 | 8,000 ～ 16,000 運用時間 | 完全なシフト | 高 | 清掃した溶融物は寿命の最も重要な要素 |
| 主要なギヤボックス | オイル分析と交換 | 4,000～8,000回の運転 | 計画停止 | 中型 | 粒子数の傾向はトラストベアリングの状態を予測する |
| ベアリングとシャフトシール | 状態監視、更新 | 年次の点検と更新、ご指摘の通りです。 | 計画停電 | 中型 | 振動傾向により数週間前に警告が出ることがある |
| ヒーターバンドと温度計 | 電流抵抗のチェックと交換 | 年一回、故障時に交換 | 短期間の計画停止 | 低。 | 十分なバックアップ備品を確保します。故障はランダムに発生します。 |
| 一元化された潤滑システム | タンク再充填、ラインの整備チェック | 毎月 | なし | 低。 | 低レベルまたはブロックされた回線に対して警告が表示されるのは不可欠です |
| ペレット用水回路 | フィルターの清掃と水質チェック | 毎週 | ない、短くてすむ | 低。 | 凝結物の蓄積は刃物と金型の摩耗を引き起こす |
この表を単なる部品のリストではなく、全体的なワークロードとして読むことが有用です。ほぼすべての短い間隔の作業は低コストかつ短時間であり、ほぼすべての高価な作業は数千時間単位で測定される長い間隔で実行されます。この分布は、保守コストが低いアーキテクチャの特徴です。従来の方法では、毎日の作業計画に、頻繁に行われ、生産を停止する、人手による画面変更という中断事象を設置することで、この分布の一部が反転されます。
エネルギー消費とスループットマトリックス
具体的エネルギー消費量は、サイズを調整するために最も公正なリサイクルラインを比較する最良の方法であり、また機械の健全状態の主要な指標でもあります。数ヶ月間にわたって具体的エネルギー消費量が上昇しているラインは、通常オペレーターにスクリューとバルーン間の空隙が拡大した、フィルターの作業圧力が上昇した、もしくは給送調整が低下したことを知らせます。以下の数値は清浄で乾燥した原材料を対象としており、実質的な運転消費量と設定された電力レンジが示されています。
| スループットクラス | カッタ―コンパクターの能力 | エクストルーダーのメインドライブ | 加熱装置と補助装置 | 合計設置電力 | SEC、PEフィルムの運用 | SEC、PP編組紙の運用 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1時間あたり300 kg | 45〜55 kW | 75から90 kW | 35 ～ 50 kW | 155から195 kW | 0.28 ～ | 0.31から0.38kWh／kg |
| 1時間あたり 500 kg | 75から90 kW | 110〜132 kW | 45〜65 kW | 230〜287 kW | 0.26〜0.33 kWh/kg | 0.29～0.36 kWh／kg |
| 800 kg/時 | 110〜132 kW | 160 ～ 200 キロワット | 60～85 kW | 330～417 kW | 0.24～0.31 kWh／kg | 0.27から0.34kWh/キログラム |
| 1,200 kg/時間 | 160 ～ 200 キロワット | 250 ～ 315 kW | 85～120キロワット | 495〜635 kW | 0.23から0.29kWh/キログラム | 0.26〜0.32 kWh/kg |
| 2,000 kg/時 | 250 ～ 315 kW | 400～500 kW | 120〜170キロワット | 770～985 kW | 0.22から0.28kWh/キログラム | 0.25 ~ 0.31 kWh／kg |
この表の三つの傾向があり、それらは注目に値します。第一に、特定のエネルギー消費量はラインサイズが大きくなると低下する。それは熱損失と固定する補助負荷がより多くの出力に分散されるためです。これは、より少ない大きなラインに容量を集約するほうが、数多くの小さなラインよりも効率的であるという主要な技術的言い分です。第二に、設置電力は常に稼働消費よりもかなり高くなります。これはモーターが有効値および最悪の燃料供給に合わせてサイズが設定されているためです。この点を踏まえたよう検討すれば、変圧器や配線への投資を過剰にすますことになります。第三に、ポリプロピレン編物はポリエチレンフィルムよりも多少高い発熱率と高い加工温度を持つため、キログラムあたり数百メートルワット時上千分の一ほど高くなっています。
実用的な対策として、それぞれの帯幅の下端に消費を移すためには、通常は加熱負荷を顕著に軽減するバルブ加熱ゾーンの絶縁を実施するほか、高温ゾーンでは真珠石英の代わりにセラミックヒーター帯を使用する、溶融ポンプを運転してエキストラクターが低いヘッド圧で動作できるようにする、さらにろ過精度をアプリケーションに必要なものと同等に保つなどの方法があります。そして最も重要なことは、カッタコンパクターを正しい設定温度に保つことで、エキストラクターに切削による熱不足を埋め合わせるよう求めないことです。また、ISO 50001 に準拠したエネルギー管理システムを導入することで、これらの成果を維持するために必要な測定ルールを実施できます。
ポリマーストリーム間の材料互換性
カッター・コンパクターと単一ねじ組み合わせは、最も柔軟性のある造粒システムですが、各ポリマーは湿気、温度、脱ガス、および後続の処理に対して独自の制限を課します。以下の表では、製造の成功を決定する操作範囲と特別な注意事項がまとめられています。
| 材料 | 素材に対する湿度要件 | PCU温度 | 溶融温度 | 脱気 | 主要なプロセス注意事項 |
|---|---|---|---|---|---|
| LDPEおよびLLDPEフィルム、ドライ | 2% 以下 | 75から90 C | 190 ~ 220 ℃ | 単一真空処理 | ベンチマークアプリケーション：すべてのストリームの中でも最高のスループットと最小のエネルギー |
| LDPEおよびLLDPEのフィルム（湿潤洗浄） | スクイーザー: PCU より 8% 未満 | 80〜95℃ | 195～225℃ | シングルまたはダブル真空 | PCU の前には機械付きスキーザーが必須であり、このような設備がないと室内が冷えて配分力が制限されます。 |
| HDPEハード再生材 | 0.6%未満 | 70〜85 ℃ | 200～230 | 単一真空処理 | 既に高いボリューム密度;PCUの役割は混合、乾燥、メータリングにシフトする |
| PP織り袋とラフィアテープ | 2% 以下 | 80〜95℃ | 210～240℃ | 単一真空処理 | PCU 部分では、ようなつりを招くような問題が発生するシャッフル機で切断することができます。カルシウムカーボネートの充填剤による研摩に注意が必要です。 |
| PSとHIPS | 0.6%未満 | 60〜75℃ | 190～215℃ | 単一真空処理 | 低い軟化点では、PCUのセットポイントを下げる必要があり、それ以上の充填では凝結物が発生します。廃ストリエンモノマーの除去には真空が有用です。 |
| PETシートとサーマルフォームトリム | 35℃以下に冷却し、50ppm以下まで乾燥 | 予め設計された装置で最大180℃までの真空補助 | 265～285 ℃ | 深い2回の真空処理。 | 内在粘性保持はすべてを左右します。ボトル品質の製品を生産するためには固体状態の多段ポリ塩化成を導入する必要があります。 |
| PA6およびPA66 | 0.1%以下 | 70〜90 ℃ | 240~280℃ | 深い2回の真空処理。 | 強力に吸湿性があり、水分交換による分解に敏感なため、予洗浄は希望するオプションではない |
| プラスチック回収のためのPLCと堆肥化可能なフィルム | 250 ppm 以下。 | 45〜60 ℃ | 170 〜 195 ℃ | ダブル真空 | 非常に低いガラス転移温度では、PCU を冷やす必要があります。温度範囲が狭く、急速な水酸化作用を受けます |
| EVAと接着剤が豊富なフィルム | 2% 以下 | 60〜75℃ | 170 〜 200 ℃ | ダブル真空 | 低温下では細かな気泡が発生する；PCUの設定温度を下げる必要があり、接着防止カメラの表面を処理する必要がある |
| PP、PE繊維、非織布、大袋 | 2% 以下 | 80〜95℃ | 200～230°C | 単一真空処理 | 繊維は従来のフィーダーでも最も難しい幾何学であり、このアーキテクチャの最も強力なケースの一つです。 |
2つの材料に関する注釈が説明の必要があります。洗浄されたフィルムの場合、スキーザーはオプションのアクセサリーではなく、不可欠です。カッターコンパクターに入る水は、20パーセントの水分濃度で蒸発する際に莫大な潜熱を蓄積します。これにより、チャンバーの温度が下がり、締焼が防止され、オペレータはロータースピードを上げなければならず、エネルギー消費とブラシ分の消耗が増大します。メカニカルスキーザーは、本質的に短縮されたコンパクションエクストラーダで、穴あきされたバレルを備えたものですが、浸透熱処理能力のあるチャンバーに湿度を下げることができ、エネルギーとブラシの寿命だけで、その投資が回収されます。
ポリエステルの場合、根本的な問題は酸化分解による鎖の分解です。ポリエステル加工時の温度で溶融中に存在する水がエステル結合に影響を与え、固有粘度が不釣り合いかたちになります。固有粘度を保護するには、乾燥時に不純体集積の防止のために不定形の屑を結晶化する必要があります。乾燥は非常に低い残湿度まで実施し、押出加工中に深い真空を入れ、その後の在留時間は最小限に抑える必要があります。ボトルからボトルへの出力や食品接触用の出力を目指している場合、ペレット化後にはポリコンデンサーを設けて分子量を再構築し、規制の承認に必要な消毒の在留時間を確保します。
ペレット品質メトリックと試験方法
2 回収ラインの出力は、購入者が確認できる一貫性の価値にのみ依存し、その一貫性は小さな数の明確に定義されたテストで評価されます。これらのテストを定期的に実行し、その結果をトレンド分析する工場は、ラインの機械的劣化を故障になる前に検出することができます。これにより、品質管理が保守ツールとしてだけではなく、商業的なツールでも使用できます。
| 品質測定値 | テスト方法。 | 典型的な受け入れ率の目標 | 何によって不具合が判断されるのですか。 | テスト頻度。 |
|---|---|---|---|---|
| 熔融流動指数の鉱物別変化 | ISO 1133 | 15％の範囲内 (プラスまたはマイナス) | 過剰なせん断または熱ヒストリー、または水分によるチェーンの破壊 | 各ロット |
| ペレットの残水分 | カール・フィッシャー定量法または乾燥析出量測定法 | 一般グレードの場合、0.05%以下 | 不十分な脱ガスまたは乾燥したペレットの水分除去 | 各ロット |
| 灰分含量 | ISO 3451 | 適用分野によって異なります。動向の安定は最も重要です。 | フィラーの持ち越し、濾過バイパス、または原材料汚染 | 週替えおよび原料の変更 |
| 引張強度保持率 | ISO 527 | バージン原料の85〜90パーセント以上 | 劣化、クロスカンタミネーション、あるいは充填剤の希釈 | 月間と適性確認 |
| 鋳造フィルムにおけるゲル着色数 | 片板処理用ゲルの数量（平方メートルあたり） | 適用分野によって異なります。安定した低カウント数が目標です。 | 解凍されていない粒子、劣化した材料、またはフィルタバイパス | フィルム品質の出力用のすべてのロット |
| ブラックスペック数 | 圧抑されたプラークにおける視覚的または光学的カウント | 低・安定。増加する異常数は警報機能となります | タンク、金型、アダプタ内の炭化された堆積物、凝縮液の劣化した凝縮液 | 各ロット |
| 黄変指数 | プレスされたプラークのカラー計測 | 定義された帯域内で安定 | 熱劣化、酸化、あるいはインクの汚染。 | 各ロット |
| 大量密度とペレットの幾何学的形状 | 重量測定と篩分分析 | 3～4 mmの均一なペレット、微細な金属粉末（ファインズ）と尾材が少ない | ペレタイザーの刃が劣化したり、プレスプレートの温度または水の流れに問題があったりする。 | その毎のシフト |
| 内在粘度、ポリエステルのみ | 解決策粘度測定 | 適用分野によって異なります。保持力が基準となります。 | 不十分な乾燥または過長の滞在時間からの水溶解 | 各ロット |
| 臭いの評価 | 標準化されたセンシティブパネルまたはヘッドスペース分析 | 対象用途に対して許容できる | 原料での不十分なデボルタライゼーションまたは有機残液 | 消費者向けグレードのすべてのロット |
メンテナンスと最も直接的に関連しているメトリックは、黒点数です。上昇傾向は、ほとんどの場合、停滞している領域（通常は摩耗したネジ先、不十分な過渡を有するアダプター、劣化したシール、または死んだ部分が存在するダイ溝）において、炭化ポリマーが蓄積されていることを示します。この傾向を早期に捕捉すると、将来の品質不合格は予定された清掃作業に転換できます。同様に、粉末の形状への拡散は、木材粉砕機の刃がすり減ったり、ダイの面の温度が均一でなくなったりする数週間前から、粉末の形状の変化を顕著に観察できる第一の症状です。
オーストリア式ライン用トラブルシューティングマトリクス
ケータ―コンパッック型押出ラインのほとんどの故障は、チャンバーの温度状態、溶融路の清浄度、または摩耗部品の状態のいずれかの領域に関係します。下の図は、一般的な症状とその推測される原因を整理し、最も安価なチェックから最も破壊的なものへと診断ノリを指定しています。2. ほとんどの故障は、投入物の一貫性に関係します。ワンプラスの工場であるポリレテクでは、非織布廃棄物を供給元別でランク分けし、金属を除去し、コーティングや接着剤が豊富に含まれた物を分離し、ライン全体を保護しています。また、設置ケータ―コンパッックラインについては、エンジニアリング支援と年間無償で交換される予備品の提供を行っており、ナイフ、スクリーン、バルブリナーなどの摩耗部品を故障時ではなく、予定通りに交換することができます。
| 症状 | 最も一般的な原因 | 診断チェック | 正当な対策 |
|---|---|---|---|
| 一定の設定で徐々に生産量が低下します。 | ブレードの先端が鈍くなる、フィルター圧力が上昇する、ネジとバレルの隙間が増大する、生料のボリューム密度が変化する。 | フィルターの差圧を確認し、次にモータ負荷の傾向、次に刃端状態、最後にシール間隙を確認します。 | インデックスブラッド、サービスフィルタリング、原料の確認、クリアランスが許容範囲外の場合はネジおよびバレルの検査を計画する |
| 室内または給料部分での材料のブリッジング | チャンバー温度が材料の寿命圏を超える;極細粒や湿気の増大;レベル制御準則の不備 | 改めて部屋内温度を読み取り、次に水位センサを確認し、最後は原料の水分率を調べる。 | ロータ速度や温度の設定を下げて、水平調節を回復し、濡れたフィードにスキーザーまたは前処理を追加します。 |
| スクリューのスリップまたは断続的な供給 | 材料が高くて粘着性のある場合、供給ゾーンの温度が高すぎる場合、供給部が摩耗している場合、チャンバー内の材料が不足している場合 | フェードゾーンのボルト温度を確認し、次に室内のレベルおよび温度、そして供給閾位置を確認します。 | 給料ゾーンを冷却し、チャンバーの設定値を下げ、レベルを復元し、給料フライトの摩耗や研磨状態を検査します |
| プラスまたはマイナス 5bar を超える溶融圧力変動 | 供給が増大、フィルターが部分的に目障りになる、メルトポンプが着用されていないか劣化している、供給原料の混合比が不一致 | 圧力波形を観察し、次にフィルタの差動を確認し、その後メルトポンプの速度制御ループを検証する | 供給を安定化し、フィルターを保守し、ポンプ制御を確認し、槽前の原料混合物を均一化する。 |
| ヒバ尾、ひも、凝集または連結された二重皮 | ナイフ接触圧が低い、ナイフが鋸先がはがれた、ムード面の温度が高すぎる、水の流れや温度が正しくない | ナイフの接触と摩耗を確認し、次に金型面の温度を確認します。その後、カット水の流量と温度を測定します。 | サーボコンタクト圧をリセットし、ナイフを研磨するか交換し、切削槽の加熱を調整し、水回路を修正してください。 |
| 麹に気泡、空洞、または銀色の縞模様がある | 排気不足、空気漏れ、湿れた原料、過度の溶融温度で劣化ガスが発生しています。 | 排気圧を計測し、送風口から溶剤の有無を確認し、供給される水分の量を検証し、溶剤温度をチェックする。 | 真空レベルを回復させ、ポンプとフィルターをメンテナンスする、ベントゾーンのセットポイントを正す、原料を乾燥させ、溶融温度を下げる。 |
| 強い残留臭気のあるペレット | 単段機の脱ガスが、印刷または紙巻物の入力時に不十分である。滞留時間が長すぎる。入力材料に有機残留物がある場合がある。 | 真空度を確認して、次に原料組成、そして滞留時間と溶融温度をチェックします。 | ダブル真空化にアップグレードし、上流洗浄を改善し、溶融温度と滞留時間を減らします。 |
| 黒点数が上昇する | ねじの先端、アダプター、ダイの摩耗により炭化した一部、劣化したシール、凝縮した溶液領域 | ダイとアダプター、その後、先端部、そしてすべての溶融路の変換部を点検する。 | 融層路を清掃し、摩耗した先端またはシールを交換し、死んだ部分を除去し、パルゲ手順を検討します。 |
| モータ过負荷またはトルクスパイク。 | 供給側に金属または硬い異物がある、チャンバの冷却開始、資材容量の過剰、ドライブ調整の故障 | 室を点検した後、上流の金属検出機を確認し、駆動ラムの設定を確認する。 | 物体を取り除く、金属分離装置を設置または修理する、開始順序とドライブランプのパラメータを調整する |
| ペレット製品の過剰フ lluvia | 小板製造装置の刃が鋭角性を失っている：水の温度が不適切、輸送速度が高すぎ、破損しすぎた材料 | ナイフ、次に水温、次に送風気流速、最後に溶融流量指数の変化を検査してください。 | サービスノック、ウォーターサイクルを調整し、運搬速度を低減することで、劣化の原因を解決 |
| フィルター汚染物排出部がポリマーで過度に湿っている | 排出虫歯ネジの回転速度が高すぎ、溶融温度が高すぎ、スクレーパーのクリアランスが正しくない | 排出スクリューの設定を確認して、その後フィルターでの溶け温度を確認し、スクレイパーの調整をします。 | 排出速度を減らし、フィルター帯の温度を下げる、スクレーパークリアランスを指定値に戻す。 |
| チャンバーの過熱とチップ溶融 | 温度制御ループの障害; 材料に対するロータースピードが高すぎる; 水位が低すぎる; 熱電対の漂流 | 0 mmに設定してください。3. 制御システムのログが完全かつアーカイブされていることを確認します。4. ホッパーの排出が質量流量にあることを確認し、絶縁性とドアシールを検証します。5. 温度計を基準に確認し、次に制御ループの応答を確認し、最後に材料レベルを確認します。6. 負荷の下で結果を記録します。 | 熱電偶を交換または再調整し、ループを再調整し、回転子の速度を低下させ、正しい水位を回復する |
ラインレイアウト、ユーティリティ、およびインストール計画
紙によるリサイクルラインは、設置時、アクセス、公共設備、および物流を考慮に入れれば、実際には保持がしやすくなります。レイアウト計画の作成時には、間隔表のメンテナンス作業を、スペース、昇降機能、および安全な作業位置が必要な物理作業として扱う必要があります。
クリティカルアクセス要件は明白ですが、しばしば無視されています。ねじ抜きには、ねじの長さと取り扱い余裕分よりも長く、少なくとも5メートル以上の明確な軸方向のスペースが必要です。160ミリメートルのねじで、長さと直径比が34である場合、その長さのほかにさらに手動の余裕が必要になります。カッターおよびコンパクター室には、蓋を開くための天井高さと、ブレードを取り扱うための余地が必要です。ブレードインデクシングの作業には、階段ではなく安全な作業ベースが必要になります。フィルタユニットには、スクリーン部品の取り扱いと使用済みコンテインメントの排出に備えて、両側に余裕が必要です。フロア面積を節約してうらないために、マシンを壁に締め付けると、メンテナンスを継続的に中断するコストが、フロア面積の価値よりも高くなります。
ユーティリティ計画はエネルギー表にあるインストールされた電力量に基づいて行われます。電力供給ではインストールされた電力量が基準となりますが、料金とエネルギー予算は運用時の消費量に基づきます。バレル投入領域ジャケット、ギアボックスのオイルクーラー、真空ポンプ、およびペレット水回路には冷却水が必要となります。プレートヒートエグゼンダーを備えた閉回路式チラーが標準で採用されており、これによりペレット水は、ナイフの摩耗を増大させるスケールや生物的成長から解放されます。空圧バルブ、ペレット輸送、および除塵に必要となる圧縮空気が供給されます。カッター・コンパクターの排気口、真空ポンプの排気口からの排気は屋外に送風され、プリントまたは被ライティングされた原材料の場合には、排出前に処理を施す必要がある場合もあります。
安全デザインは、機械のリスク評価のためのEN ISO 12100原則に従う必要があり、ヨーロッパ市場向けにはCEマークをつける必要があります。この機器の具体的な危険性はよく理解されており、回転するブレードディスクは、ローターが減速している間に開封を防ぐ遅延リリースのついたインターロック式のフタが必要で、溶融路は深刻なけがを引き起こす可能性のある温度と圧力下で動作し、あらゆる潜在的な放出点にガードが必要です。これらの手順を文書化し、それを執行する工場は、サブシステムとしては通常にし、より優れた保守規律を実践することもできます。
室内への物質流入は、機械自体と同様に十分に注目されるべきです。カッターコンプレッサーの前に設置された金属検出および分離段階は、回転子内に鉄系または非鉄系の金属が入るという、最も大きな損害をもたらす出来事からは保護します。給料供給を滑らかにし、溶解室が空になることを防ぐために、レベル制御が用いられたバッファーシロでは、温度スイングを防ぐことができます。コンベアのスピードを室内のレベル信号に連動させ、固定スピードの供給に比べて、コントロールシステムが高密度化が最も効率的となるバンド内での物質のレベルを維持できるようにすることをお勧めします。
予備品戦略、オペレーターのスキル、デジタルモニタリング
メンテナンスコストは、部品がどのくらい頻繁に摩耗するか、いつ交換できるか、障害が予測されていたか、あるいは予期せぬものであるかによって変化します。機械アーキテクチャは、最初の要素を取り扱うものです。残りの二つは組織的なものであり、それを放置している工場では、アーキテクチャの可能性を実現できません。
ローターブレード、ペレタイザーナイフ、スクリーン要素、ヒーター帯、熱電対、ガasket、シール、真空ポンプオイル、フィルターなど、予測可能で安価な材料を持つものから始めるソリューションで、部品の階層化が行われています。Tier oneには、消耗品となる部品が含まれ、製造を止めさせる可能性のあるTier twoには、スクリーンチェンジャーセアキット、溶融ポンプシール、ドライブベルト、キーセンサ、重要なモータの交換用ドライブユニットなどの部品があります。Tier threeには、ほとんどの工場が在庫していないが、故障が購入の決断ではなく危機になるので、供給先とリードタイムを明確にし、事前に確認することが重要な、バルブ、バレルセクション、ダイプレート、ギヤボックスなどの長期間リードタイムを要する資材が含まれます。Wanplasでは、事業所横のブランドレベルでの品質へのコミットメントとして、ラインカスタマーに対する年間無償のスペアパーツ補給を行っており、Polyretecではカッターコンパクターとペレタイザーステージにおいてリサイクルに特化した消耗品を保有しています。
オペレータの能力は最も議論されない変数であり、同時に最も影響力があります。このラインで摩耗に最も大きな影響を与えるパラメータ、室内温度設定値、材料レベル、ローターの回転速度、フィルターの細かななさはすべてオペレータの管理下にあり、どれも現状で満足な粒子が生成できるような値に設定できます。湿含量の問題を解決せず、乾燥した飼料を補うようにローターの回転速度を上げるオペレータは、目の前の便利さのために部品寿命を短縮していることになります。適用に必要ない細かなスクリーンを選択するオペレータは、融液の温度とエネルギーを犠牲にして、誰も求めていない品質のマージンを得ていることになります。このため、研修では単に目標値に達する方法だけでなく、それぞれの調整が何を意味するかも教える必要があります。
デジタル監視システムを導入することで、メンテナンス表を固定カレンダーから状態に基づくスケジュールに変えることができます。必要な計測は比較的小さく、主に電源の電流とトルク、フィルターの差圧、ポンプ前後の溶融圧力、溶融温度、チャンバーの温度と水位、真空レベル、ギアボックスの油温、そしてローターとエクストラクターの推力ベアリングの振動です。これらの信号をモニタリングすることで、重要なゆっくりと変化する事象を捉えることができます。推進効率が常に一定の状態で増加すると、隙間やフィルターに問題があることを示します。フィルタの差圧が推進材供給量に対して増加すると、エレメントの汚れが生じていることを示します。ベアリング周波数で振動の振幅が大きくなると、ベアリングが使用寿命の終わりに近づいていることを示します。これが続く場合、通常数週間の警告期間があります。これらの情報を把握するための複雑な管理プラットフォームは必要ありません。アラーム帯を備えたデータヒストリに、定期的に開催する会議で、これらを確認するだけですでに大きな価値を得ることができます。
最終的な組織要素は、パージと停止統制です。ブラックスポットやゲルの問題のほとんどは、計画外の停止中に高温で放置された材料で発生します。運転者が材料に起因する問題の大部分を防ぐために、停止前に適切なパージ化合物で融液パスをパージし、バレル温度を制御された順序で下げ、再スタートのアップタイムを規定する文書化した手順を確実に実施します。
コンプライアンス、認証、循環型経済の要件
リサイクルされたペレットはもはや単に仕様だけで売れなくなり、文書化されたコンプライアンスに基づいて販売されます。装置とプロセスは、出力に関する主張を支えることができるように作られなければなりません。オーストリアの技術を使用したプラスチックリサイクルラインに投資するリサイクラの場合、ラインの仕様を決める前に規制の枠組みを理解することが重要です。後付けでの汚染除去能力を追加するのは、最初からそれに対応するよりもはるかに高額な費用がかかるからです。
| 分級蒸留塔：凝縮油をより精製し、仕様品であるディーゼル、ナフタ、重油に分ける。 | 対象範囲 | リサイクルラインへの関連性 |
|---|---|---|
| EU 単用プラスチック指令 | 容認される単用品の制限と、飲料用ボトルのリサイクル成分率の義務。 | 高品質のリサイクル材に対する需要を生み出し、食品等級に適したラインへの市場需要を引き起こします。 |
| EU 2022/1616 | 食品と接触する目的のリサイクル可能なプラスチック原料および製品についての規制 | 食品接触リケレーションを生成するリサイクルプロセスの認可パスを定義する |
| EFSAプロセスの評価 | 特定のリサイクルプロセスの脱泥効率の科学的評価 | 駆動時間、温度、真空状態を文書化する必要がある。装置はこれらの条件の維持と実証が可能でなければならない。 |
| EuCertPlast | 消費後プラスチックリサイクル業者の欧州認証、追跡可能性および入出力の確認 | 監査では、工場全体の入力、プロセス制御、および出力品質の追跡可能性が確認されます。 |
| 回収、ろ過、ゆったりとした摩擦 | リサイクル性評価およびリサイクル含有率追跡可能性認定 | ブランド所有者が供給契約でますます求めるリサイクル材含有の表明をサポートします |
| グローバル・リサイクル基準 | テキスタイルや包装に広く使用されているリサイクル素材の管理体系基準 | 発熱源からの原料の導入からペレット化までの質量バランスを文書化する必要がある。 |
| ISO 14001 | 環境管理システム | 排水、排気、廃棄物汚染物質の処分、継続的改善義務をカバーします。 |
| ISO 15270 | プラスチック廃棄物の回収およびリサイクルに関するガイドライン | 入札や顧客仕様書において使用される用語やプロセスの枠組みを提供します。 |
| ISO 50001 | エネルギーマネジメントシステム | 特定のエネルギー消費量監視を正式に定め、予防保全のデータとしても利用できる |
| ISO 1133、ISO 3451、ISO 527 | 溶融流動性、灰分含量および引張強度の試験方法 | びじゅう供給契約に記載された品質承認基準の測定基準 |
| CE マーキングと EN ISO 12100 | 設備の構築、機械の製造物、設計デザイン、構造、柵、バリア、セキュリティ装置等の適切な質問の詳細に基づいて機械の安全性の評価対策およびリスク評価メソドロジーも検討する必要があります。 | 欧州市場への機器の提供に対して義務付けられている;ガード、インターロック、ドキュメンテーションに関する規則。 |
このフレームワークの背後にある商業的な論理をはっきり説明するといいでしょう。ブランド所有者は公式にリサイクルした原料の使用を約束し、契約上もそれを果たす義務があるため、安価であるだけでなく、文書化され、追跡可能で一貫したリサイクル成分が必要となります。この変化によって、プロセス管理を実証できるリサイクル業者が評価されるようになり、プロセス管理はパラメーターが安定した、停止することなく連続的に抽出と濾過を行い、各ロットごとの特定のエネルギー消費量を記録するアーキテクチャのもとにこそ実証され易くなります。この証明は、そのようなアーキテクチャが持つ付随的な効果として、これらの認定の要求を満たすことができます。
相対的所有コスト（10年間の見通し）
リサイクルラインの投資費用を購入価格だけで比較することは、体系的にかつ誤ったものとなります。購入価格は一次的なイベントですが、消耗部品、エネルギー、稼働停止期間、および品質不合格は、資産の寿命にわたって毎年繰り返されます。次の表は、コストカテゴリーごとに合計 500 kg/h のラインとより大型のラインを、数値ではなく説明的なラベルを用いて比較しています。これは、実際の値が、地域の電気料金、労働料、原料品質、および使用率に大きく依存するためです。
| コストカテゴリ | レーザーフィルター付きオーストリアルート | ピストンチェンジャ付きオーストリアルート | 従来の破砕機と強制投入装置 |
|---|---|---|---|
| 初期資本投資 | Premium | 高 | 中型 |
| 設置と試運転に関する努力 | 中型 | 中型 | 高 |
| ペレットのトンあたりのエネルギーコスト | 低。 | 低。 | 高大型 |
| 六角軸とバルブ交換の負担 | 低。 | 低。 | 高 |
| 過渡消耗品コスト | 中型 | 中型 | 高 |
| 切断ツールと刃のコスト | 低。 | 低。 | 中型 |
| 予想外のダウンタイムコスト | 低。 | 低中 | 高 |
| 1時間当たりの人手要員数 | 低。 | 中型 | 高 |
| 品質不良の決定と再処理 | 低。 | 低中 | 高大型 |
| 供給物質の柔軟性 | 非常に高い | 非常に高い | 中型 |
| 汚染された後消費品フィーダーに対する適合性 | 非常に高い | 高大型 | 低中 |
| 10年間の総所有コスト | 低。 | 低中 | 高 |
パターンは一貫しています。オーストリアのルートは原材料の購入時にコストを前面に推し進め、その後は安く稼働します。従来のルートは購入時にはコスト節約を行い、運用を継続します。クロスオーバーポイントはほぼすべてに、稼働状況と資源品質によって影響を受けます。クリーンな社内スクラップで一時間分の稼働をするプラントはクロスオーバーに達しません。そのプラントの場合、従来のルートこそが本当に合理的な選択肢です。購入した後消費品材料で三時間分の稼働をするプラントは、稼働初期の数年間でクロスオーバーすることが多く、その余りの生産寿命のあいだにも優位性を蓄積し続けます。言い換えると、これはどちらの技術がより良いかという潜在的な比較ではなく、特定の事業が稼働率と汚染度の軸のどの領域に位置するかという実践的な判断問題です。
表のあるカテゴリーは、簡単に重量を極端に軽くすることができず、原料の柔軟性価値は、リサイクラーが収集方針、季節的パターン、競合する需要によって供給量と組成が変化する市場において活躍するため、メンテナンス台帳には見えない情報価値があり、同社の最狭行先構成が希少または高価となった場合、複合機視点からの投資サイクルが決定する重要な要因となります。
どのようにPolyretecエンジニアがオーストリアテクノロジーをリサイクリングラインに組み込んでいるか
ワンプラス社のプラスチックリサイクリング機器専門工場である「ポリレテック」では、本紙で説明したエンジニアリング原則に基づいた洗浄ライン、スクーナーと脱水装置、カッター・コンプレッサー・エクストラクションコンビネーション、そしてペレット化ラインを構築しています。設計哲学は、製造前に行われる仕様決定に基づき各ユニットを実際の投入物に合わせて設計することです。これは、メンテナンスが少なくて済むラインと多くのメンテナンスが必要なラインとでは、ほとんどの場合まったく異なる仕様で決められます。
実務上、これは、原料の特性の確定から始まります。プラスチックの特性や混合の安定性、汚染の種類とレベル、入荷時の水分、大抵密度、形状、そして研磨剤の含有率。これらのパラメータによって、ローターの直径とブレード数、ブレード材質とエッジ形状、チャンバーの駆動力、チャンバーの前にスクイーザーが必要かどうか、スクリュー形状と表面処理、バイメタルバレルの採用の有無、一次または二次脱気、濾過技術と精度、メルトポンプが必要かどうか、そして目標レングスに合うのか判断されます。これらの選択すべてがメンテナンスプロファイルを変えていきます。これらを設計段階で正しく決定することは、後で修正するよりはるかに安上がりです。
PolyretecはWanplasブランドおよび専門工場ネットワークの内にありますので、リサイクルラインプロジェクトでは、製品を製造する隣接する部門を活用することができます。例えば、リサイクル材に充填材、インパクト改善剤、または色のマスターバッチが加えられる必要がある場合は、WanplasのKerke工場は、Polyretecの洗浄および前処理システムの後でタンブリンしている複合型双軸投射機を提供します。リサイクルされたペレットが直接加工工程に投入される場合は、Wanplasの他の工場がパイプとプロフィールの押出機、フィルムとシートの押出機、押出射出成形機、インジェクション射出成形機、およびポリエステルボトル吹き付け等を扱うため、リサイクル材の性能を実際の下流工程で、実験室だけにこだわることなく検証することが可能となります。この垂直の観点は、Wanplasの使命である中国のプラスチック機械で世界的なお客さまにとって価値を提供するものであり、特に、新しいグレードを特定のエンドアプリケーションに適合させる際に役立ちます。
導入後のサポートは、最終的に保守コストの勝ち敗ちを決めます。Wanplasは、ライン顧客向けに毎年の消耗品補償金を含むブランドレベルのスペアパーツコミットメントを行っています。Polyretecは、稼働時間を決めるリサイクル専用の消耗品を取り揃えています。それは、標準品や摩耗対策済みのグレードの回転翼、共通の細さの範囲にわたるスクリーン要素、ペレタイザーのナイフ、金型プレート、シール、ヒーターセットなどです。コントロールシステムのリモート診断と、パラメータの選択に伴う費用の影響をカバーする構造化されたオペレータトレーニングを合わせると、この記事で説明したアーキテクチャ上の優位性は測定可能な運用成果に変わります。
よく寄せられる質問
具体的にオーストリアの技術によって実現されるプラスチックリサイクリングラインとはどのようなものですか?
クッターカンパクター、又は事前処理ユニットと呼ばれる装置が、単軸エクストラクターの給料口に直接接続されたリサイクルとペレット化のアーキテクチャです。この装置の回転するブレードディスクは、素材をカット、混合、乾燥し、約70〜95度の温度にまで加熱し、粗化されたフィルムのボリューム密度を0.03〜0.05グラム／立方センチメートルから0.30〜0.45グラム／立方センチメートルにまで引き上げ、その後、暖かい凝集体を一定の自己測定量でスクリュー中央に送ります。このコンセプトはオーストリアで開発・工業化され、EREMA、NGR、Starlingerなどのメーカーを含む装置メーカーと関連しており、現在はPolyretecなどのメーカーにより世界中で導入されています。
カッター・コンパクターがスクリューとバレルの摩耗を減らすのはなぜですか？
前処理ユニットは、バレルの外でサイズを小さくし、締合し、乾燥および事前に温度を上昇させるため、スクリューには冷たく低密度のフレイクよりも温かく均一で流れやすい凝着体が供給される。フィードや圧縮ゾーン内では、より少ない切換エネルギーが生成され、最大トルクも低く安定したものとなり、クラマがスクリューに側荷をかけることがない。現場での最善の状態で稼働しているポリオレフィンラインでは、スクリューとバレルの点検間隔は、8,000 ~ 20,000オペレーショングラフとの範囲で設定され、摩耗性の原料を扱う場合は、2次元金属合金のバレルとハードフェイスのスクリューでさらに延長される。
オーストリアの技術による再生ラインはどのくらいのエネルギーを消費しますか?
清潔で乾燥したLDPEまたはLLDPEフィルムでは、通常、主駆動装置、カッターコンプレッサ、加熱を通した生地のキログラムあたりの特定のエネルギー消費量は0.22から0.35キロワット時の間にある。大規模な設備では、固定損失が生産量を増やすために下の端に位置する。ポリプロピレン製織物は、融解エンタルピーが大きいため数百分の一高くなり、湿潤なまたは厚塗りの原料では、消費量がバンドの上またはそれ以上に上がる。
レーザーフィルターは、油圧式ダブルピストン式スクリーンザイダーよりも優れていますか?
回転スクラッピング機構と連続排出機構を備えたレーザーフィルターは、紙、木材、アルミニウム、高融点の交雑汚染を含む大量の後期消費品流れに適しています。ラインを停止する必要もなく、オペレーターの介入も必要でなく、汚染物質を連続的に除去します。連絡ループとは異なり、連続的なハイドロライキック式ダブルピストンバックフラッシュチェンジャーは、より経済的であり、よりクリーンな産業廃棄物に十分です。多くの高性能ラインでは、粗い保護にはレーザーフィルターを使用し、また100μm以下の細かいポリッシュステージにはピストンチェンジャーを使用します。
リサイクリングラインはどの程度のフィルタリング精度を目指すことができますか？
ほとんどのポリオレフィンペレチゼーションラインは、80〜150ミクロンの範囲で作業します。薄膜ブロウフィルム向けのフィルムグレードリサイクルの場合は、ジェルや黒点数が許容範囲内に留まるように、80〜100ミクロン近くと細かいフィルターを設定する必要があります。注入用やパイプ用の成品では、120〜150ミクロンを許容できます。アプリケーションよりも直感で細かいフィルターを選ぶと、逆圧、溶融温度、スクリーンの消費量が高くなる一方で、スループットが低下します。フィルターの細さは、最終用途によって設定する必要があります。
カッタコンプレッサーの刃はどの程度の頻度で注意が必要になりますか?
清潔なポリオレフィンフィルム流れにおいて、ローターブレードの通常営業時間は、新たな切断面にインデックス付けするまで 500 ～ 1,500 時間であり、完全な交換または再研削は約 2,000 ～ 6,000 時間となっています。四面用の可逆的なブレード体は、シングルエッジ設計に比べて、完全な交換間隔を約 3 ～ 4 倍に延ばします。砂、ミネラルフィラー、またはグラスファイバーを含む供給物資は、これらすべての間隔を大幅に短縮します。炭素素材チップを備えたブレードまたは粉末金属処理ブレードでは、このような場合に有意があると言えます。
同じラインでフィルム、織り袋、および硬質リグリンドを処理できるか？
確かに、その柔軟性はこのアーキテクチャの強力な証拠の一つです。カッター・コンパクターでは、流動性のあるフィルム、編み込みポリプロピレン袋、シートトリム、繊維、およびエッジトリムをネイティブに処理でき、お客様がその機能のために必要とするローター形状と駆動力を指定すれば、剛体リグインも処理できます。材質ごとにその違いとなるのは、ローター速度、チャンバー内の温度設定値、スクリューの形状、およびフィルト精度だけであり、基本的なマシンサイズではありません。したがって、製造を変更する場合は、それとは別に機械の再構築が必要ではありません。
このテクノロジーは PET 向けですか、それともポリオレフィン向けだけですか?
ポリエステルには対応しますが、ポリエステルはポリオレフィンとは異なるプロセスコントロールを必要とします。 固有粘度は、フレークを結晶化させ、乾燥させ、押出し前に、マイナス0.085からマイナス0.095メガパスコルにおける深い二重真空脱ガスを実行し、265から285℃における滞留時間を最小限にすることにより保護されます。ボトルからボトルまたは食品接触用の出力の場合、ペレーティング後に実施される固体状態のポリカンドショニング段階では、分子量を再構築し、EU 2022/1616が評価したプロセスによって必要な汚染除去の滞留時間が提供されます。
このようながラインの実用的なメンテナンス作業量はどの程度でしょうか。
日常作業は、潤滑システムのチェック、ブレードの状態のチェック、フィルタの排出のチェック、およびペレタイザーの刃と水質のチェックに軽減されます。これらの作業のほとんどはラインが稼働している間に実施できます。ネジやバレルのチェック、ギアボックスのオーバーホール、そしてベアリングとシールの更新といった重大な介入は、年間または複数年にわたるイベントとして計画されます。従来のリサイクルラインに比べて決定的な構造的違いは、継続的な自動清掃フィルタリングによって、手動スクリーンの交換が不要となり、従来のリサイクルラインで最も頻繁に発生する生産停止の要因であるという点です。
リサイクルペレットの購入者にとって重要な認定はどれですか？
欧州の食品接触適用では、統制の枠組みはEU 2022/1616であり、特定のリサイクルプロセスに関するEFSAの評価が含まれています。一般的なリサイクル含有率の主張については、Buyersが最も頻繁に要求する認証としてEuCertPlast、RecyClass、およびグローバルリサイクル基準があります。運用面では、環境管理に関するISO 14001、プラスチック廃棄物回収のガイダンスに関するISO 15270、およびエネルギー管理に関するISO 50001がますますサプライ契約に記述されており、装置自体にはEN ISO 12100に準拠したリスク評価のCEマーキングを付ける必要があります。
ある機械が本当にオーストリア方式を実行しているかどうかをどのように判断しますか?
以下の四つの項目を確認します。まず、室内温度が実際に測定・制御されており、ロータスピードがそれに合わせて調整されているか、室が単にデナファイサーとして開放状態で運転されているか。第二に、エクストラーダへの移動がタンジェンタルで自動計量されているか、パワードッジで圧力が加えられているか。第三に、フィルタリングシステムが連続的に汚染物質を排出しているか、ラインストップがないか。第四に、ドライブが可変周波数で制御されたランピングによってではなく、直結で運転されていないか。すべての項目に対して「はい」の答えを得られた機械が、本記事で説明するメンテナンス条件を満たすことができます。いくつかの項目に対して「いいえ」の答えを得た機械は、どのような風変わらずに見えても、本記事で説明するメンテナンス条件を満たすことができません。
購入者が最も多く犯す仕様ミスはどのようなものですか。
粉砕後の原料に対する偵りすべきねじとバレルを選択することで、購入価格を低減できます。ミネラルフィラー、グラスファイバー、残留砂、金属微粒は、ハードフェイスのねじとバイメタルバレルと比較して、ニトリ化された表面がより早く摩耗します。そして、早急なねじとバレルの交換コスト、交換による生産効率の損失、クリアランスの増大に伴う品質変化といった影響は、その初期コスト削減をはるかに上回ります。二番目に多い間違いは、洗浄シートラインでスクリューとコンプレッサーの前にスクイーザを設けることを忘れることです。これは、毎時の稼働時間中に静かにエネルギー消費量を増加させ、刃の摩耗を引き起こします。
結論
オーストリアの技術プラスチックリサイクルラインでは、低メンテナンスコストを実現するため、マーケティングではなく、機構を改良しています。サイズ削減、乾燥、密度増強、そしてプレヒーティングをエキストルーダーバーからカッター・コンパクターに移し、バルク密度を0.03から0.05から0.30から0.45グラム/立方センチメートルにまで引き上げ、70から95度の熱量で物質を送出することで、リサイクルエキストルダーにおける最も劣悪な摩耗原因である圧送とはう向きにした強制供給を排除しました。80~150ミクロンでの連続的な自己洗浄フィルタリングにより、従来のラインで頻繁に必要となるスクリーン交換を排除、メンテナンス中の予定外の停止を大幅に減らします。可変周波数およびサーボドライブにより、機械的振動を取り除き、集中された潤滑システムにより、最も一般的な人為的ミスによる故障を防ぎます。また、全域に渡る極縁寸法まで可変するブレードにより、ブレード交換の回数を3〜4倍にまで延ばします。結果として、メンテナンスのプロファイルは、頻繁に行われる作業が費用が安くかつ短時間で済む一方、高価な作業が8,000~20,000時間ごとに発生し、PEフィルムの場合には特定エネルギー消費量が0.22~0.35キロワット・時間/キログラムの範囲に収まるようになっています。このアーキテクチャは、全ての条件に最適であるわけではありませんが、現場でクリーンなリジッドレグリンドを使用する単一のシフトオペレーションにおいては、従来のラインの方が低い設備投資をもって優位に立ちます。いずれにしても、リサイクル業者がフィルム、編地素材、繊維、印刷された、あるいは汚染された製品素材を有意義に処理する場合には、このアーキテクチャによるトータルコスト・オフ設定は明確であり、製品素材が劣化するにつれ大きくなる傾向にあります。Wanplasの事業所であるPolyretecは、カタログ設定ではなく実際の製品素材に沿った設定と構築を行っており、低メンテナンスラインと高メンテナンスラインの違いは、製品設定段階（最初のブレードいれ込みの段階）で定まっています。
