パルプ再生ラインでは最も評価されてない要因はフレイクの乾燥状況であり、究極的にはそれはペレタイジングラインで高品質の食品等級の高固有粘度ペレット生成か、脆弱で斑点の多い不良品生成を決める要因です。洗浄とペレタイジングラインを運用しているどのオペレーターにとっても、フレイク中の残存水は美化の要種ではなく、化学および機械的な脅威であり、樹脂にとってその減衰を開始し、消費量、スクリーンチェンジャー寿命、そして最終的な機械的性能を低下させるまで続くものです。本ガイドでは、水中の水と熱膨張膨大分子との物理、高品質ペレットを生成するために必要なフレイク乾燥の改善方法、および乾燥チェーンの実用的なレイアウトについて説明します。PolyretecはWanplas の工場で、PET、PP、PE、ABSおよびPA原材料のための洗浄ライン、スクースア撹拌機、ペレタイジングシステムを開発しています。到達する本記事の末に、なぜPETとPAはPEおよびPPよりも許される範囲が狭いのか、どの種の離心、スクース、熱風、乾燥剤、赤外線、および真空乾燥が各樹脂に適するのか、水分を正しく測定する方法、およびフレイクが十分に乾燥していない場合はエキストルーダーでどのように補正すべきかをご理解いただけます。

すき乾燥状態はペレット品質を決める理由

ペレット厚の収率改善のためには、粉末乾燥の状態が極めて重要です。リサイクルエクストラーダでは、水は惰性物質ではなく、ポリマー鎖の水分解を引き起こす物質、空隙を作り出す発泡剤、スクリーンサイトへの汚れの原因となって粉末を凝集させる物質です。粉末がその樹脂を特化した水分率目標に近づくほど、メルトはよりクリーンとなり、圧力はより安定し、完成したペレットの機械的強度はより高くなります。乾燥をコアプロセス制御点ではなく、仕上げステップとして扱う工場では、常にペレタイザーで収率が低下します。

水による損傷には化学的なものと物理的なものの両方があります。化学的に見ると、水はPETなどのポリエステルやPA6、PA66などのポリアミドに対しては重度の溶解破壊を引き起こし、PCやPBTには中程度の影響を及ぼし、ポリオレフィンに対してはわずかな影響を与えます。また、物理的には、水は溶融している中で蒸気に変化し、気泡やシルバー状の斑点を生じ、圧力の変化を引き起こし、ほこりの凝集を促進します。これらは別個の故障モードではなく、相乗的であり、ラインの初期段階でわずかな水分の過剰量は、下流で複数の欠陥を引き起こします。

内在粘度(IV)は、PETの水分有害性を示す最も明確な指標です。過剰残液の1パーセントの増加は、溶融加工中に滞在時間と温度により0.02から0.08dL/gのIV損失となります。初期のIVがかなり低いボトルレット再生PETでは、その損失が製品を再度延張吹き付け成型用に求められる仕様以下にまで下げる可能性があります。アミド結合の切断により、溶融強度と衝撃強度も下がります。

末端のお客様が感じる強度は、機械的強度です。ウェットフラークからペレットを生成する際、チェーン遷移による分子量分布が短くなり、中に残る微小な空洞がひび割れの出現につながります。これにより色調も影響を受け、特にPETや難燃性系では、水分および熱により黄変が進行し、ペレット段階でその黄色化は取り戻すことができません。

最後に、乾燥はライン自体を保護します。湿気を含むフィラメントは微粒子とペーパー埃を引き寄せ、これらの集まった粒はスクリーンを塞ぎ、スクリーン切替機の操作頻度を上げることがあり、不規則な溶解圧力測定を引き起こします。正しく指定され、保守管理されている乾燥装置は、贅沢な付加機器ではなく、スループットとメンテナンス装置です。

樹脂	目標の水分量（ppm/％）	吸湿性？	過剰水による主な危険
PET（食品用）	< 50ppm(ボトル間 < 30ppm)	強力に	分解水質 IV 0.02 ～ 0.08 dL/g、気泡、黄変
PA6 / PA66	< 10 µm	非常に強力です。	アミド鎖の分解、脆らしさ、銀色の線条
PC（ポリカーボネート）	< 200～500 ppm	強力に	Hydrolysis、分子炉、小さな衝撃
PBT	< 10 µm	強力に	IV 値の低下、表面上の欠陥。
ABS	0.1％（1000 ppm）	適度	シルバーの流れ、広がり、不良表面
PVC（堅牢形）	< 200 〜 500 ppm	中低から中度	加水分解を利用した熱による脱塩素化
HDPE/LDPE/PP。	0.1 ～ 0.2% (1000 ～ 2000 ppm)	表面水のみ	粉の凝集、不良供給、微かな気泡
PS/HIPS	0.1％（1000 ppm）	低。	泡が立っている、表面にラインが走っている

水分がペレット化時にポリマーに作用する方法

モイスチャーは、ボール化時に以下の三つのメカニズムを順序に従って作用してポリマーに影響を与えます。溶融中の鎖を水分化する、蒸気に変換して空洞を作成する、および圧力と濾過の変動を引き起こして作業を不安定にすることです。これらのメカニズムの順序を理解すると、オペレータは努力をいかに費やすべきかを把握できるようになります。蒸気が発生することは起こった後、鎖分裂を回復することと比較して簡単であるためです。

可逆性がないのは分解反応である。PETでは酢酸基を分解し、PAの場合はアミド基を分解する。反応速度は温度と水分内容の両方に対して急激に上昇するため、エキストラーダ刃の最も温暖で最も湿度の高い部分が損傷が最も多発する部分である。目に見える結果としては、PETで0.02から0.08 dL/gのIV損失が生じますが、目に見えない結果としては永久的に短縮された分子量分布が余剰工程でも元どおりに戻ることはありません。PETでは固体状態のポリコンデン料がIVを元に戻すことが可能ですが、追加のエネルギーと時間がかかり、すべての不良を回復することはできません。

蒸発は目に見える部分です。プラスチカイズオーンに生き残り続けた水は超熱の蒸気になります。排気ゾーンまたは真空ゾーンがそれをキャプチャできなければ、蒸気は金型の溶融池に運ばれ、そこでバブルが形成され、内部空洞としてペレットに凍結します。または、流れ面に沿って逃げ、その後に成形された表面に銀色の線と広がりをもたらします。透明または薄壁応用では、残留蒸気のわずかな割合でも顧客の不満を引き起こすことがあります。

処理の不安定化は費用が大きい部分になります。気泡や蒸気の含有率の変化により、溶融体の有効圧縮性が変化するため、溶融圧がサイクルごとに変化します。その変動はラインで不安定さとして認識され、より頻繁なスクリーンチェンジャーのストックを必要とし、バッチごとに不均一な粒径または色の不備のペレットを生成します。スクリーンチェンジャーが本来溶融体に到達すべきではなかった水分に反応しているため、操作者は乾燥問題を隠蔽するためにスクリーンと人手を消耗してしまいます。

粉の凝集は静かな部分です。濡れた配粉剤は、表面張力のもとで結集した微粒や残留紙やラベル片を粗い球にまとめます。これらの球は溶融にうまく耐えられず、黒や灰色の点として現れ、スクリーンコンクリーングを進めます。乾燥して除去された配粉剤は均一に供給され、エクストラクターを安定したスクリューローで運転できます。

黄変は物語を繋ぐ要素です。分解と熱暴露によりチェーンの末端と添加剤が酸化し、ペレットが黄色くなります。PETでは、これを直接b*色値の変化として測定でき、一度変化した後はペレタイズラで修正することはできず、より低い湿度と厳格な温度管理により防ぐしかありません。

蒸留チェーン:洗浄槽から乾燥屑へ

脱水チェーンとは、フレークから水を除去する単位操作の順序です。洗浄タンクからエクストラーダの口部までのチェーンをうまく設計すると、空力により効率よく大量の水を削減し、熱処理による乾燥にエネルギーを費やす前に必要最低限の水分を分離できます。チェーン全体を統括するルールは簡単です。まず、可能な限り水を圧搾し回転させ、その後、機械力で取り除けていない水分を熱処理するようにします。

一般的なPETボトルライン用の完全なチェーンは、洗浄タンクおよび耐摩擦洗浄機、脱水スクリーンまたは前接続脱水装置、遠心乾燥機、オプションの高温空気トンネル、そして最終的に供給先場直前の乾燥剤または赤外線乾燥機から構成されます。PEおよびPPフィルムの場合、尾流タンクは「吸引制御サイズチェッカー」やプラスチックコンパクターと置き換えられます。これは、ふわふわなフィルムは堅粒であるフレークと同じように乾燥できないためです。各段階にはそれぞれの入口と出口の水分含量、およびそれぞれのエネルギーコストがあり、ポイントはより高いコストの上流部分にできるだけ多くの作業を集中させることです。

機械脱水は最もコストが低い手順です。遠心乾燥機は一般的に8〜15パーセントの入口水分でフレイクを受入し、1〜3パーセントの出口水分にすることで、毎トンわずか数キロワット時の消費量しか発生しません。この単一の手順で、大部分の水を除去できますが、何もしないままなので、常に熱用乾燥機の前に置かれるべきなのです。

熱乾燥は精度の高い工程です。熱気と乾燥剤が用いられる乾燥器で、機械力による除水工程で取り残された最後の余剰水分を除去します。水分を含む樹脂に関しては、この工程がIVおよび機械強度を保護する上で重要な役割を果たしています。赤外線や真空乾燥は、隣接した場所に設置する施設のコストが高いものの耐用年数を短縮したり、トンあたりのエネルギー量を低減することができる高密度型の乾燥方式です。

チェーンは樹脂ごとにチューニングする必要があります。PEとPPは、機械的脱水と短い熱風研磨のみで十分です。PET、PA、PC、およびABSは、完全な機械的脱水と熱処理のシーケンスが必要であり、特にPETの熱処理段階では、50 ppm 未満に達するために乾燥性レベルの性能を発揮する必要があります。すべての樹脂を同じ乾燥設定で処理すると、ペレットの品質が一貫していません。

機械的除水処理（遠心乾燥機を使用）

遠心脱水機では、フレイクを開口部のあるスクリーンに回転させて、遠心力によって水を穴から軽くて明るい部分から外し、フレイクをバスケットの中に留めます。これは、材料に対する優しい処理を提供し、速く低価格で稼働できるため、総水量の大部分を除去できるメカニカル脱水の主力装置です。

リサイクリングラインでは、縦型および水平回転式乾燥機が主役であり、これらのどちらを選ぶかは投入物によって決まります。 縦型回転式乾燥機ではストイックなフレークをうまく扱い、コンパクトな設置面積を確保できます。一方、横向きのラインレイアウトを選択した場合またはフレークを次の段階に一直線に積み上げる必要がある場合は、水平型のユニットが好まれます。どちらの場合も、600～1000 rpmの回転するロータによって、水をフレーク表面から分離する処理力が生まれます。

ロータ速度は遠心加速度を設定します。速度が低い場合、水がフィークにくっついて残る可能性があります。また、速度が高すぎると、フィークがスクリーンに激しく衝撃を受けて細粉化またはタグ化します。ほとんどのPET、PE、およびPPフィークの実用的な運転範囲は600～1000rpmであり、上限はタグ化に抵抗する重さの大きい、厚いフィーク用に予防してあります。

スクリーンの開口は、水分の排出と粗粒の損失の両方を制御します。0.8～2mmの開口では、水と粗粒は通過しますが、粉の損失を防ぐために開口の度合いが高すぎると製品が損失され、開口の度合いが低すぎると粗粒でスクリーンが透過性を失います。正しい開口では、粉粒子の大きさに合わせて調整できます。ビン洗浄による小さなPET粉は、より緻密な開口を使用し、粗いPPリグレンは、より広い開口を使用します。

レジデンス時間と給送速度はチューニングハンドルとなります。フレークがバスケットの中に十分な時間をとることにより、水フィルムが剥がれることは重要ですが、機器がボトルネックにならないようにしてください。設計速度で安定した均一な給送を行うことにより、最も一貫した排出水分を達成できます。給送装置を急速に動かすことは、ウェットフレークを下流に運ぶ最短ルートです。

典型的な性能は、入口の水分が8～15％から、出口が1～3％に下がります。ポリオレフィンの場合には十分ですが、吸湿性樹脂の場合にはその後の加熱乾燥が必要となります。スクリーンが詰まったり、ローターブレードが摩耗したり、回転速度が下がったりすると静かに出口水分が上昇します。そのため、シフト開始時とスクリーンを交換した後には、出口の水分を確認する必要があります。

フィルム用圧縮機とコンパクターの水分除去

スイーパーと呼ばれる機械は、PEおよびPPフィルムの正しい機械的脱水装置ですが、遠心乾燥機では凹凸の少ない低密度のマットがローター上に乗り上げることから処理できません。スイーパーは、フィルムをスクリューと制限スクリーンを通し、機械的圧力によって吸い上げた水分をマットから強制的に除去し、その材料をカットしたり、高密度化する前にこの作業を行います。洗浄されたポリオレフィンフレークは、ディスク全体での40から120バールの安定した作業圧力が一般的で、高警告電位はマシンの設計、溶融粘度、およびディスクの微細さに応じて100から250バールの間で設定されます。絶対値は、トレンドに比べてはるかに重要ではありません。一定のスループットで、毎運転時間に2バール以上の上昇がある場合は、徐々に気孔が塞がり始めていることを意味し、急激なステップ変更は汚染スラグや排出路の塞がりを示します。

原理はコンパクションと表出です。フィルムは濡れてかさ張った状態で入り、ねじがそれを圧縮し、閉じ込められた水がスクリーンを通して表出され、密度が高まった部分的に乾いた塊が次の段階に供給されます。水が回転するのではなく、圧力により押し出されるため、スクイーザーではフィルムの非常に大きな表面積を、バケット式遠心分離機よりもはるかに効率的に処理できます。

スキューアの後でフィルムの典型的な出口水分は3〜8％です。これは、フィルムが入った溜め状態からの大きな改善です。この残留物はその後、熱風または赤外線乾燥機で処理されます。熱だけでフィルムのすべての水を蒸発させようとするよりもはるかに安価です。スキューアを省略して濡れたフィルムをすぐに熱乾燥機に送ることはよくある間違いですが、これによりエネルギーコストが倍になっていて、粒状の不均一性も残ってしまいます。

スクイーザーはまた、フィードを締締密化してパレスティザーを支援します。締締密化されたフィルムは、押出機ツバ導入口に均一に供給され、ホッパー内のブリッジを抑え、クランチフィーダーで素材を一定のスピードで供給することができます。後処理済みLDPEやLLDPEフィルム、農業用フィルム、および織り布袋について、スクイーザーコンプクターは水分を除去する機器としての機能をも兼ね備えています。

熱乾燥技術：熱気乾燥、除湿、赤外線、真空

熱乾燥技術は、機械的脱水によって残された接合された残渣水を除去します。これらの技術の主な違いは、乾熱を供給する方法と、ポリマー内部から水分をどのくらい強力に抽出するかです。熱風乾燥、除湿乾燥、赤外線乾燥、真空乾燥などを選択することは、吸湿性樹脂のペレット品質と運用コストに大きく影響します。

熱空気乾燥は最も簡単な熱処理法です。80～100℃の加熱空気が、積載口またはトンネルの中を通過し、室内空気量はキログラムあたり時間当たり立方メートルとして指定されます。滞留時間が20～40分であると、通常0.5％以下に乾燥されて、PE、PP、PSに適していますが、PETまたはPAには適しません。弱点は、乾燥空気に湿気が含まれているため、ポリエステルやポリアミドの必要とする非常に低いppmレベルに達することができないということです。

除湿乾燥、または乾燥剤乾燥とも呼ばれ、加熱された空気を、露点を約マイナス40度まで引き下げる分子歧型乾燥剤ベッドに通すことで、湿度の問題を解決します。PETの標準条件は4〜6時間にわたる160〜175度の加熱で、総水分が50ppm未満になります。これは、食品用rPETの乾燥と、PAおよびPCが求める低ppmレベルに到達する唯一の実用的な方法であり、このステップは内在粘度を水解により保護します。

赤外線乾燥、しばしば IR回転乾燥機として用いられる。回転乾燥機では、熱風が乾燥層を通過するのではなく、直接粉末を温めて暖めるため、乾燥時間を短縮し、従来の高温空気乾燥に比べて 20 ~ 40% のエネルギー削減が可能となります。この IR 回転乾燥器は動力コストが重要な場合に効果的に活用でき、また、混合性能が優れているため乾燥層から水分も均一に除去されます。

真空乾燥はフレークの上の水蒸気の側圧を下げることで水分を除去します。これにより低温でより少ない熱処理履歴で水分が除去されます。低水分と最小限の熱的劣化が求められる、熱に敏感な製品や高仕様製品への使用に適しています。乾燥機からダイまで水分減少の連続的なコントロールを可能にするため、エキストラクタに設置された真空除気を併用しています。

最適な組み合わせは樹脂によって異なります。ポリオレフィンは熱気処理で仕上げられます。PETおよびPAは脱湿や真空処理が必要です。フィルムはスクイーザーと赤外線を併用すると最適です。以下の表に、各処理方法の操作条件と達成可能な水分量がまとめられています。

技術	5 パーセント以下、金属含量が 20 ppm 以下、PVC 汚染が 50 から 100 ppm 以下であり、残りの糊またはラベルが	滞留時間	実現可能な出口湿度	ベストに適合する
Centrifugal dewatering	アンビエント	秒単位	1 から 3 % 表面	全体的な硬質フレークの取り外し、バルク除去
押し出し機/コンパクター	暖かい環境	分	3 〜 8％（フィルム）	PE / PPフィルムとふわふわスクラップ
熱風乾燥法	80〜100 ℃	20～40分間	< 0.5 %	PE、PP、PS
除湿乾燥	160 ～ 175 ℃（PET）	4～6 時間（PET）	< 200 〜 500 ppm	PET、PA、PC、PBT
赤外線回転乾燥	発散、急速増加となる	短い	低％（20〜40％のエネルギー削減）	フィルム、エネルギー感受性ライン
真空乾燥	低い値 沸騰するより低い	分から数時間	非常に低いppm	熱感度の高い高スペック樹脂

乾燥性を妨げるプロセス要因

正しく指定された乾燥機でも、上流プロセスが乾燥性を損なうと、その効力が低下します。乾燥は最後の防衛ラインであり、すべての上流変数が乾燥機出口に現れます。次の要因は、健全な乾燥機にもかかわらず水分が増加する際に、プラントエンジニアが最も忘れがちなものです。

ピースの形状と粒度分布は、表面積対体積比がいかに多くの水を持ち、どれだけ速く乾燥するかを決めます。細くて羽織状のピースでは、より厚い水の薄膜が保持され、乾燥も遅くなります。太い粒度の分布はさらに悪い結果となり、細粉は湿って固まり、大きめの粒は内部で湿っているため、平均的な水分率ではバイモダルな問題が隠されます。

はさみ厚さは乾燥速度の物理的限界です。水は内部から蒸発する必要があり、厚い粒子は中心部に到達するには、さらに長い温度下での滞留時間が必要です。ボトル洗浄のPET粒子は薄く、速く乾燥します。厚い壁のプレフォームまたは丸む再生材は速く乾燥しないため、乾燥時間を対応させる必要があります。

静止吸着は微妙な殺傷者である。乾いたプラスチックのフレークは静電気を蓄積し、非常に細かい粉はその表面に付着し、静電気の引力によって薄い水分フィルムを維持してクロスラウンドドライヤーを倒します。クロスラウンドドライヤーの出口にイオニゼッドエアー棒および供給エリアの制御された湿度を設定することで、この効果が軽減され、提供されるフレークの実際の乾燥度が向上します。

ラベルと紙の残渣はスポンジのような性質を持ちます。紙と接着剤はポリマーよりはるかに多くの水分を保有し、ゆっくりと放出します。そのため、ラベルを十分に除去しないときには、乾燥機で水分との戦いが起こり、乾燥状態を悪化させます。したがって、洗浄段階での適切なラベル分解は、乾燥の前提であると同時に、個別に対応されるべき問題でもあります。

洗浄水の温度と界面活性剤残量はすべて後続の工程を変えます。高温の洗浄水の場合は、溶解された界面活性剤の量が多くなり、その界面活性剤がすすぎられない場合、屑に親水性の膜を形成し、材料を再び湿らせ、離心による除去を妨げることになります。きれいに冷水ですすぎを行い、界面活性剤の投入量を制御することで、乾燥機の効率を高めることができます。

気温や湿度、保管中のやさ渇などはマシンの外部の変数です。ABS、PA、およびPETなどの吸湿性樹脂は乾燥後、湿った生産環境空気から水を吸収します。PEおよびPPはほとんど再吸収せず、表面のみに水分を引きつけます。乾燥したPETまたはPAは、低ppm濃度の結果が短時間の湿度にさらされても消えてしまうため、乾燥機からエキストルーダーの内側への移動は徹底的にカムアウトすることが重要です。

フレークモイストを正確に測定する

正しい方法と代表的なサンプルを用いないと、チップの水分量を正確に測定することは不可能です。実際のところ、ペレタイズメント機に届いた多くの「乾燥不良」の問題は、品質検査室における測定の問題でもあります。方法の選択は、目標に合ったものである必要があります。ポリオレフィンでは迅速な%値の読み取り、PETやPAではppmグレードの定量法などです。

ハロゲン式湿度分析装置は、日常で使われる重役のようなものです。ここは小さなフレイクサンプルを計量して、ハロゲンランプで熱を加え、減量を湿度として記録します。これは高速で、所有コストが安く、実測範囲はおよそ0.01～0.1%までですが、PE、PP、PS、ABSのコントロールには問題ありません。制限点は、総減量を測定するため、水以外の揮発物がサンプルから離れると過測されることです。

カール・フィッスラー法で行われた試料の酸化量分析は、ppmレベルの精度を保証する標準的な方法です。試料中の水と化学的に反応し、水分含量を報告します。また、吸湿性ポリマー内部の水分を含めて下げることができ、数ppmという単位で計測できます。PET、PA、PC、およびPBTの場合、化学的反応によって保護されているIVと機械強度に対するppmの下限値である200ppmまたは50ppmを確認するため、カール・フィッスラー法は正しい選択です。買取書で承認される方法はカール・フィッスラー法です。

炉式減量法は、多くの規格で標準的な参照手法として使用されています。サンプルを測定し、定められた温度で一定時間固定した状態で循環させる炉に入れ、再測定し、減少分を水分として計算しています。時間がたつので、準備にかかる時間は通常2～4時間が必要ですが、出版されたいくつかの規格の基準となっており、研究所間で比較検証できることを通じて信頼性が高くなっています。在庫管理と出庫検査には向くのですが、線上制御には適していません。

オンライン近赤外線モイストメータは、継続的かつリアルタイムコントロールを可能にします。コンベア上やドロップチャート内に設置されたNIRセンサーは、水分の吸収バンドから水分を推定し、ドライヤーコントローラに即座に計測結果を送信します。設備投資のコストは高く、読み取りはカールフィッシャーに対して定期的な校正が必要ですが、大量生産ラインでは、エクストルーダーに達する前に濡れたバッチを捕獲でき、廃棄物を排除することによって資産そのものが回収されます。

サンプリング規律は、どのような方法が信頼できるかを決定します。一バッチのムレ率はバッチごとに異なるため、上部から採取したムレの量は代表的ではないのです。サンプルは水流を横切る複数の場所で採取し、すぐに密閉して再吸収を防ぐ必要があり、またすぐに検査する必要があります。ワーク流で順調に機能している場合は、ラボ用のグラブサンプルとコントローラー用のオンラインメーターをペアし、それぞれの測定値の区別がつかず、信頼できない場合は、再サンプリングをするようにしなければなりません。

方法	決議	結果速度。	資本コスト	最高の用途
ハロゲン含有湿度検証器	0.01〜0.1％	5～15 分	低。	PE、PP、PS、ABS ショップ・コントロール
カール・フィッシャー定量法	ppmグレード	5～20分	高	PET、PA、PC、PBTの認定
乾燥時のオーブン損失	0.01〜0.1％	2～4時間	低。	参考資料 /ロット受け入れ
オンライン近赤外線	0.05～0.2％	リアルタイム	非常に高い	連続的なインライン制御

ペレチザーでの補正：押出加熱脱溶出法

ペレチザーでの補正は、加熱脱溶出法を使用して、乾燥の際に生じた残留気体を除去するものです。これは強力な安全網である一方、既に溶融中に起きた水分の分解を抑制することはできず、そのためきちんと乾燥を施すことが重要です。押出機は、ペレットを切断する前に水分を除去する最後の場所であるため、その排気設計は乾燥方針のひとつです。

ダブルベンティング機構を備えたシングルスクリューロールは、ゾーン間で融着圧力が下がるにつれて、気化した蒸気を排出するために、バレルの両側に大気圏または浅いベンティング口を装備しています。これはポリオレフィンおよびやや湿度の高いフレークの場合には十分ですが、真空帯域は弱いため、真空帯域よりもさらなる残湿分を残します。

ハイグロシコリックで汚染されたフィードを処理するには、真空脱炭酸設備を備えた双軸押出機が最も適切です。数十ミリバールに引き上げられる真空バルブで溶融物から蒸気を完全に引き出すことにより、Wanplas のケルケ工場では高い要求水準のリサイクル PP やエンジニアリング樹脂の製造に、Polyretec の洗浄機と乾燥機を統合した、共同回転式双軸押出機を提供しています。真空度が高く、バルブ口の溶融物面積が大きくなるほど水分と揮発性成分がより完全に除去されます。

換気口の設計および逆流の制御によっては、脱石化が効果を発揮しません。不適切に設計された換気口では、溶融物が釜内へと登って端部を塞ぐことや、蒸気が燃料室に逆流することがあります。適切な換気口の形状、換気口の前に十分に分離された領域、および場合によっては換気口の埋込装置により、蒸気が溶融体から出る道をきちんと確保することができます。

メルトフィルトレーションとスクリーン交換は、ウェットーフレークによって生じるゴミからラインを保護します。適切なフィルタリング細目で抵抗力のあるスクリーンコンバータは、凝集した埃や紙片をキャッチしますが、もしウェットであればスクリーンが詰まり、コンバータが作動する回数が増えます。したがって、フィルタリングは上流の乾燥度が不十分な現象であり、独立した対策ではないものです。

PETの内在粘度の回復は、ペレタイジング後に固体状態の共重鎖化（SSP）によって可能です。SSPは、ペレットを熱と乾燥ガスの下で保持することで分子量を再構築し、酸化イオン化を通さずに内在粘度を保持できます。これはプロセスのステップとエネルギーを増加させていますので、乾燥を省略する理由ではなく、ギャップフィードへの保険として扱われるのがベストです。

カット方法は、お客様がみる最終的な水分量を決定します。水の環をおこなうペレタイジングと水中ペレタイジングはどちらも糸状材を水で処理するため、完成したペレットはカッターを通過した状態で湿っていることになり、粒子による遠心分離による脱水法と、吸湿性のあるグレードの場合には最終的な乾燥工程を経ます。水中カットによってより均一な球状のペレットが得られるものの、その水の処理とその後の脱水をしっかりコントロールしないと、ペレットの表面水分を数日にゃん分にまで高められる可能性があります。

処理ステージ	インレットの水分	出口の水分量	典型的なエネルギー（kWh/トン）
洗浄出口/予備排水	20～40％	8〜15％	ほとんど影響がない（重力）。
遠心式乾燥機	8〜15％	1 から 3 %	3 ～ 8
豆腐押し機（フィルム）	表面が大きい	3～8%	15～35
熱風乾燥機	1 から 3 %	< 0.5 %	20から45
除湿乾燥機（PET）	1 から 3 %	< 200 〜 500 ppm	80〜140 rpm
IR 回転乾燥機	1～8％	低％。	50 ～ 90
ペレットの遠心脱水	湿ったペレット	< 0.2 % surface	2～6

乾燥チェーン全体におけるエネルギーと費用のトラディオフ

1．乾燥工程全体で発生するエネルギーとコストのバランスは、いくつかの原則に基づいています。機械作用によって除去できない少量の水分を除去するためには、まず最も低コストのエネルギーを使用し、高コストの熱処理段階を少量の水分に留保しましょう。遠心分離機で処理すべき仕事を乾燥機で行うと、そのことが電力業者からの請求書に直接反映されます。

集水力脱水は、約3～8 kWh/トンという低エネルギー段階であり、熱湿布機で水を加熱・蒸散させるよりも、かなりの多くのエネルギーが節約できます。フィルム用スクリーアーは15～35 kWh/トンですが、熱風でフィルム内の水分を蒸発させる方法よりも効率的です。

熱風乾燥は約20から45kWh/トンであり、ポリオレフィンに適しています。PET向けの除湿乾燥は、40〜45度以下の露点に達し、4〜6時間維持するために、乾燥剤の再生と持続的な発熱が必要となるため、エネルギー消費量が80〜140kWh/トンと最も高くなります。赤外線乾燥は、より速く、より直接的な加熱によって20〜40％削減されます。そのため、電力コストが重要な要素となる場合には魅力的です。

コスト段階はエネルギーと設備投資を示します。遠心およびスクイーザーワッカは設備投資が低く、運転費用も低中程度です。熱風乾燥は両方とも中程度です。除湿乾燥および真空乾燥は設備投資が高く、運転費用も高中程度か、非常に高くなります。赤外線回転乾燥は設備投資は高いですが、省エネルギーのために運用コストは中程度である特徴があります。最も厳しい食品グレードのrPET製造ラインでは、いくつかの高段階の工程を組み合わせた場合、パーフェクトな総所有コストが発生します。

閉ループ式水再利用は、オペレータがしばしば見落としてしまう経済的変化を引き起こします。回収洗浄水によって淡水料金と排水費用が削減されますが、同時に洗浄水の温度が上昇し、界面活性剤濃度が高まり、その結果、片面に親水性フィルムが形成され、乾燥機の稼働が増大します。制御された温度と界面活性剤濃度を備えたバランスの良いループシステムにより、水の節約を実現すると同時に乾燥エネルギーの増加が静かに行われます。

実用的な目標は、乾燥 - エネルギー - コストのバランスです。機械的脱水をその限界まで推し進め、熱乾燥機を樹脂の正当な目標に合わせて設定し、より高額なコスト層へのアップグレードについては、食品級のrPETやPAなどの実質的な仕様によってのみ支払う価値があると判断します。

品質受諾基準と検査頻度

品質面での受け入れ基準は、樹脂の水分量の目標値をラボと製造工程の担当者が実施するチェックリストに変換します。リスクに応じて、検査頻度が決定されます。吸湿性や希少価値の高い樹脂は各ロットでテストされ、堅牢性の高いポリオレフィンはシフトごとに検査されます。立てた基準書に描かれていることで、湿気を含むバッチが成形炉に送り込まれないようになると考えられます。

以下の基準は樹脂表の中のppm目標と％目標、測定方法、標準参考値を組み合わせたもので、品質技術者が解釈を加えずに実行できるように、かつお客様の監査において、アドホック的な判断ではなく、文書化された、繰り返し可能なルールとなります。

規格は外部の信頼性を与えます。ISO 15512 はプラスチックの水分含量の測定を定義しており、多くの測定において基準法として参照されます。ISO 62 はプラスチックの吸湿性をカバーし、吸湿性のあるグレードの適合を確認するのに役立ちます。ASTM D6980 は、乾燥による水分量の測定を行う北米の一般的な標準です。EN 15347 はプラスチックのリサイクリングを特徴付け、PET片位の水分含量等を定義する characterizations 要求事項を定めています。GB/T 40006 は多くの国内ラインが認証する中国のリサイクルプラスチック規格となります。これらは単なる引用資料であり、ライン独自の定められた限界条件が操業ルールとして適用されます。

頻度は結果とともに高くなるべきです。PETとPAは、数 ppmで許容値が決まるため、入荷・出荷ロットごとにカール・フィッシャーで検査します。PE、PP、およびABSは、許容値が数十分の一である場合、毎シフトでハロゲンまたはオーブン法により検証され、必要に応じてオンラインメータで常時監視されます。値が下がったり変化したりすると、直ちにサンプリングを再度行い、乾燥装置の検査を行った後に作業を続けます。

樹脂/製品	受け入れ湿度	テスト方法	標準的な参照	検査の頻度
rPET フレーク（食品グレード）	< 200 〜 500 ppm	カール・フィッシャー法	ISO 15512 / EN 15347	各ロット
PA6 / PA66	< 10 µm	カール・フィッシャー法	ISO 15512	各ロット
PC（ポリカーボネート）	< 0.05 % (500 ppm)	カール・フィッシャー法	ISO 62	各ロット
ABS	< 0.1 %	ハロゲン/オーブン	ASTM D6980	各班ごと
PE / PP	< 0.2 %	ハロゲン	EN 15347	各班ごと
リサイクルペレット (一般)	< 0.2 % surface	ハロゲン/NIR	GB/T 40006	各班ごと / オンライン

水分不良のトラブルシューティングマトリクス

トラブルシューティングマトリックスを使用すると、ペレτιザーで発生する症状は、乾燥装置の原因に戻り、結果を修正するのではなく、再発を阻止するのが最速の方法になります。ほとんどのモイスト不具合は、洗浄装置、遠心分離機、または乾燥装置に問題があると誤って判断されてしまいます。

次に示すマトリックスでは、見える欠陥ごとに、潤滑不良の可能性がある原因と対処法を示しています。操作者は、下から上へと作業していくようにしてください。最初にフレーク潤滑値を確認し、その後、エキスプーラーから洗浄タンクまで上流の部分を確認するようにしましょう。潤滑不良が生じた最も早い段階の修正には、最小のコストがかかります。2.シュレッダーの最大供給サイズは、原材料を直接供給することができるかどうかに影響します。小型のシュレッダーは、400mm以下の小型廃棄プラスチックにしか対応できません。大型のプラスチック原材料（プラスチックのバケツや長尺のプラスチックパイプなど）には、供給前の物品加工が必要となり、作業員のコストが増加します。大型のシュレッダーは、1.5mの大きさの原材料を直接供給できるため、物品加工の手間を省き、生産効率を高めることができます。

不具合の特定	おそらく水分による原因	通常は次のところに見られる	改善策
麹に気泡または空洞がある	不十分な乾燥剤乾燥、IV損失	PET、PA	ドライヤーの温度と時間を上げ、露点を確認する。
シルバーの流れ/広がり	構造体内の封じ込め水	80～2.50 ドルの高い価格で取引されています。	減湿、低い露点、乾燥移送を延長する
黄色になる	水解および熱処理履歴	PET、FRグレード	乾式ラベル除去装置、溶ける先行段の温度を下げる、滞留時間を短くする
頻繁な画面切り替え動作	湿気による粉塵の凝集	すべての樹脂	排湯を改善し、脱灰およびイオン化を追加
溶融圧力変動	開放されていない閉じ込められた蒸気。	PET、PA、PC	通気設備を強化し、投入水分を低くする
低機械強度。	次の溶融工程で低温ジーハロジスト損失が	PET、PA	水分を目標値にまで減らし、SSPについて検討します。
くっついた、凸凹したペレット	ハンドリング前の大量物質の表面の湿布	PE、PP、フィルム	センタリフューザーのチューニング、イオン化した空気、スクリューサイザーのチェック

Polyretec のエンジニアリングがフレイクの乾燥度をどのように制御するか

Wanplasの工場であるPolyretecでは、ワッシャ、脱水、乾燥の各段階を別々に購入された装置ではなく、一体化されたシステムとして管理しています。同ブランドの装置は、高度なオーストリア製の洗浄・脱水技術と中国製の生産スケールを融合させ、乾燥性能はワッシャの摩擦面から進んで設計されているもので、最後に追加されるようなものではありません。

洗浄ラインは、レジンを中心に構築されています。500～6000kg/hのキャパシティを持つ食品用PETボトルの洗浄ラインでは、摩擦洗浄、ラベル除去、そして1～3％の濃度でフィルムが洗浄装置から放出されるようにサイズを調整した遠心脱水段が組み合わされています。500～1500 kg/hのキャパシティを持つPPおよびPEソフトプラスチックの破砕および洗浄ラインでは、洗浄とスクイーザーまたはコンプレッサーを組み合わせることで、フィルムが濡れたままではならず、3～8％の濃度で熱乾燥装置に送られるようになります。

新世代のペレタイジングラインは、乾燥した均一なフレークを受け、適切な脱揮発を実現するように設計されています。応用がそう要請する場合、WanplasのKerke工場では、Polyretec乾燥システムの下流に連動した真空排気機能を備えたコロッタン式ツインスクリュー・エキストラクターを供給しています。これにより、洗浄タンクからペレットまでの製造工程全体で低水分量を維持することが可能です。厳しい品質基準に対応する食品等級のrPETについては、エキストラクターでの脱揮発だけに依存せず、乾燥前には50ppm以下に調整してから、カール・フィッシャーによる検証を行います。

世界中のプロジェクト経験から、エンジニアリングがより堅固になっています。トルコでのLDPEフィilmのリサイクル、ベトナムでのPPノンワovenのリサイクル、メキシコでのLDPEフィilmとステッカー、台湾での自動化されたPP PEフィilm洗浄などの設置は、印刷フィlmインクから粘着ラベルまで、異なった湿気の課題を抱えていました。それぞれ、特定の汚染物質や樹脂に対応する適切な水分分離・乾燥カスケードを適用し、汎用的な設定を用いるのではなく、こうしたアプローチが採用されました。

Wanplasブランドの一環として、Polyretecは、年間無償スペアパーツ供与や10項目のサービス約束など、グループ全体で共有しているサービスへのコミットメントを適用しています。これにより、運転開始後も乾燥チェーンが長く続けることができ、単なる機械ではなく、プロセス管理の要素としての乾燥機能がしっかりと維持されます。乾燥は単なる機械ではなく、プロセス制御の要素であり、その継続的なサポートこそが湿度を目標値に安定させ続けるものです。

よく寄せられる質問

再生PETフレークをペレット化する前にどのくらいの水分率にする必要がありますか?

食品グレードのrPETの場合、受け入れられる目標は、合計水分が50 ppm以下で、ボトルとボトル間のアプリケーションでは、分子分離による鎖切断を最小限に抑える必要があります。そのレベルに達するためには、160℃～175℃で4～6時間、露点がマイナス40℃近くに設定された脱湿乾燥機を使用するのが一般的です。

リサイクルされたペレットに銀色の線や気泡が出るのはなぜですか？

閉じ込められた水は突出装置内で蒸気に変わり、密封管ではなく、溶融体が切断されるまで排気システムによって除去できません。蒸気は、ペレット内に気泡を形成し、成型表面に銀色の延長線や開裂を生じさせます。ABS、PC、PAなどの吸湿樹脂は、ポリマー中へ水分を吸収するため、特に問題となる場合があります。

遠心乾燥機はフラクションをペレタイズ用に乾燥するのに十分でしょうか？

PEやPPなどの非吸着性ポリオレフィンでは、目標は、表面水を約8〜15%から1〜3%に減らすことです。しかし、PET、PA、PC、ABSでは、遠心脱水機でフレイクには吸着水が残っていますので、脱泡後にエクストラクションを行う必要があります。

フィルムスクラップ処理にはスクイーザーまたはコンパクターがどのように役立つのでしょうか?

シュレッダーまたはプラスチックコンパクターは、スクリューとスクリーンを通過させることでプラスチックフィルムに肉眼で見えない膨らみを与え、その結果、極めて高い水分量の化粧フィルムから、3〜8％まで機械的に圧縮して水分を除去します。これにより、その後の熱乾燥装置で、長時間の熱風乾燥により高額のコストを要する水分の除去作業を行うよりもはるかに安価に、フィルムの水分を除去することができます。

低ppmレベルの場合に最も正確な湿度測定方法はどのようなものですか?

ppmレベルの精度を求める際は、カルフischer定量が標準的な手法となり、目標値が数百ppm以下のPETやPAの場合にはこの方法が適しています。許容範囲が数十分の一％以下のポリオレフィンの場合は、ハロゲン湿気分析装置やオーブン純化法が適しています。一方、オンライン近赤外線計は、連続的なインラインコントロールが可能ですが、資本コストが高くなります。

ペレチーザー自体は湿ったフレークを補充できますか？

一部除去。数十ミリバールの真空脱離化を施した双螺旋エクストルダーでは、残留気体の大部分を除去できます。1螺旋ラインの複数吹き出しによって効果を高めることができますが、溶融前に乾燥することが常に効率的であり、固有粘度も保たれます。その後、水の輪または水中切断で、最終的な部分分離濾留工程を実施することで、製造された粒子は表面水分で数十パーセント以下の水分を有するように調整できます。

なぜPEとPPはPETよりも多くの水分に耐えられるのですか

ポリオレフィンは非吸湿性であり、表面水のみを持ちます。そのため、非効率分解しません。わずかな水分（数十分の一）が存在しても、軽度のボブルングやフィード問題にのみつらいです。PETとPAは、水を鎖に吸収し効率的に分解します。そのため、同じ水分といった場合であっても、不復帰的なIV損失および強度低下を招きます。耐湿性の差は、物理的なものではなく、化学的なものです。

リサイクル用洗浄水はフィルム乾燥効率に影響を与えますか？

閉式リサイクルにより、新鮮水や排水のコストが削減できますが、同時に洗浄水の温度と界面活性剤濃度が上昇し、フレークに親水性の膜が付き、シュレッダーの労力が増大します。制御された温度と界面活性剤レベルを備えたバランスのとれたループで、節約効果を収めることなく、乾燥エネルギーを抑えることができます。

結論

ペレットの高品質生産のためにフィラメントの乾燥状態を改善することは、基本的にチェーン設計の問題です。機械的手段により水分を大部分を除去し、高価な熱乾燥をバインド水分（実際にポリマーを危うくするもの）に留保、そして、樹脂の目標に合わせた方法で結果を測定します。PETとPAは、固化ボイスティリシンおよび機械的強度を保護するために、50 ppm未満または200 ppm未満のデシケントまたは真空乾燥を必要としますが、PEおよびPPは、遠赤外線乾燥による20から40%のエネルギー削減で満足します。スクリューマシーンはフィルム生産の場合に欠かせません。遠赤外線乾燥は、電力コストが重要な場合に20から40%のエネルギー削減を実現します。エキストラクターの真空脱塩分は、前処理乾燥の代わりに安全システムです。Wanplas工場のPolyretecでは、摩擦洗浄装置からダイまで、乾燥状態が制御されるように、洗浄、脱水、および製粒工程を組み合わせたラインを構築しています。リサイクラーにとって利益の高い行為は、機械的脱水を自らの制限まで押し進め、真空乾燥器を真の樹脂目標に設定し、PETとPAの場合はハロゲンまたはオンラインメーター、PEとPPの場合はすべてのロットをカール・フィッシャーで、すべてのシフトをハロゲンまたはオンラインメーターでチェックすることです。水分をフィニッシュステップではなく、プロセス制御変数として扱い、ペレット品質、吐出量、スクリーンと交換機の寿命を同時に改善しましょう。