目次
- 1. 化学ドラムブローモールディングを特徴づける事項
- 2. ケミカルドラムの種類と容量範囲
- 3. 材料選択：HMWHDPEおよびその以降
- 4. 侵攻性化学品向けバリア構造
- 5. 30リットル以上ではアキュムレータヘッドが必須なのはなぜですか
- 6.パリゾン壁厚制御
- 7. Apollo ABLDシリーズ（20L～1500L）
- 8. Apollo ABLBシリーズ 200ML～20L
- 9. 化学ドラム用の金型設計
- 10. 冷却およびサイクル時間
- 11. UNの認定と試験
- 12. モデル選択ガイドへの要件
- 13. 化学ドラムライン用の下流装置
- 14. よくある欠陥と改善方法
- 15. ケミカルドラム成形の生産経済性
- 16. サービスとサポート
- 17. よくある質問
- 18. 結論
化学ドラム製造用の最良のEBMマシンを選ぶことは、最大の留め込み力または広告されている最高の生産出力を見つける問題ではありません。それは、パッケージング仕様から逆算していく問題です。化学ドラムは、液体がいっぱいの状態で、マイナス18℃のコンクリート床への落下にも耐える必要があり、長期間の保管のために界面活性剤や溶剤による衝撃割れに耐える必要があり、荷積状態のドラムを28日間異常なく維持し、多くの場合、単一のユニットが法的に工場を離れる前に、国連の危険物包装の正式な承認を取得しなければなりません。これらのすべての要件は、特定のマシン能力につながっています：蓄積ヘッド容積、相押しプログラミング解像度、留め込み剛性、ピンチオフジオメトリー、冷却能力、および射出重量の再現性です。マシンを間違えた場合、どれだけプロセスを調整しても、認証を回復することはできません。
上海近郊の張家港にあるWanplas工場のApolloは、二十年以上にわたり自動押出ブロー成形機を製造してきました。この工場は約8,000平方メートルの生産スペースを保有し、80以上のモデルをカバーする10シリーズの機械を製造しており、90か国以上で4,000台以上の機械が稼働しています。このインストールベースの大きな部分が、農業化学薬品濃縮剤用の5リットルのジャーキャニに至るまで、産業および化学物質の包装に使用されています。本ガイドでは、まず化学ドラムブロー成形のプロセスと材料の論理について説明し、その後はその論理をApollo ABLDとABLBの機械シリーズに対応させ、バイヤーが自信を持ってラインを指定できるようにします。
化学ドラムブローモールディングを特徴づける事項
化学薬品用ドラム吹き型成形は、通常の日用化学品のボトル製造とは、次の四つの点で大きく異なります。それは、壁の厚み、材質のクラス、ダイスヘッドの設計、そして製品の完成品が受ける認定試験です。これらの特長により様々な種類の機械が排除され、技術仕様書では魅力的に映るものになりました。
違いの1つ：壁の厚さは量級違い
1リットルのシャンプー容器では、壁の厚さは0.5から0.9ミリメートルであり、重量は30から45グラムです。一方、200リットルのLリングドラムでは、本体の壁の厚さは標準で2.8から4.5ミリメートルであり、つぶしめ部分と転がり輪の部分ではさらに厚くなります。その重量は8.5から11キログラムです。これは、ガラスブローの重量が250倍、壁の厚さが5倍になるというとんでもない増加です。厚すぎる壁はすべてを変えてしまいます。塊を速く提供しなければ、型が閉まる前に、硬くなって冷めた外皮ができてしまいます。冷却時間は、壁の厚さの平方に比例し、線形ではなくなります。また、厚い部品に閉じ込められた内部の応力は、おびただしい傾きや遅れて根が入る現象で表われやすくなります。
壁の厚さと冷却時間の間の平方法の関係は、重厚な壁のブロー成形における唯一の最も重要な経済的事実です。壁を2ミリメートルから4ミリメートルに倍増させても、冷却時間は倍になりません；ごく粗く4倍になります。壁の厚さと冷却時間の関係は次のようなものです。壁の厚さが1.1倍から2.2倍になると、冷却時間は約1.4倍になります。このような現実に対応していないマシーンメーカーは、設計を失敗することになります。理論的なサイクル速度を生産中では決して達成できないことになります。
優れた結果の2つのポイント：材料は高分子重量のHDPEであり、ボトルグレードの樹脂ではありません
家庭用ボトル向けの標準ブロー成形HDPEでは、2.16キログラムの荷重下、190 ℃で測定した溶融流動度が約0.7〜1.2グラム/10分になります。化学ドラム用樹脂は高分子量HDPEであり、一般にはHMWHDPEと略称されています。同一の試験では、同じ測定条件下で0.2〜0.4グラム/10分の結果が得られます。溶融物は従来のものの3〜5倍の硬さを持ちます。ハードな溶融物は低下を防ぐため、大型の材料加工金型が必要ですが、同時にスクリューのトルクを増大し、ヘッド圧を上げ、金型径を広げ、離間距離を広げ、しごれ加熱や熱変化を防ぐために注意深い温度プロファイルを確立する必要があります。ボトル向けの樹脂を使ったマシンでは、商用率でHMWHDPEを処理することは不可能です。
違い3：アキュムレータヘッドはオプションではありません
連続押出は、パリソンが短く、ドロップ時間が処理されている質量に比して数秒単位で測定されるためにうまく機能します。パリソンが大約1〜1.5kgを超えたら、重力は長時間にわたって吊るされた溶融物に作用し、パリソンの上部は急速に薄くなり、下部は膨らみます。これがパリソンの垂れ下げで、薄肉制御だけでプログラムすることができない欠陥です。非常に時間が経過した場合でさえ、垂れ下げの度合いは、パリソンを吊り下げてからの時間に依存します。蓄存ヘッドは、溶融物を加熱された溶液容器に充満してから、ドーリーを通じて急速に押し出し、通常、ショットサイズにより0.8〜4秒間行います。パリソンは可能な限り最短の時間だけですらサスペンディングされた体として存在します。
違い4：認証試験は破壊的で容赦のないものです
スキュエテストに不良のある化粧品のボトルは品質に関する不満の象徴です。ドロップテストに不良のある化学用ドラムは、全製品の出荷を中断するような規制上の問題となります。国や地域の規制に対応して実施されている国連の危険物輸送に関する推奨事項では、満タンの容器を気温-18℃以下に冷やしてから実施したドロップテスト、計算される荷重下で24時間または28日間にわたって実施した積み重ねテスト、定められた内圧下での不漏れテスト、液体の場合は水圧の内圧テストといった、設計試験が要求されています。それらすべての試験に合格する必要があり、設計類型認定は特定の樹脂、特定の重量、および特定の製造プロセスに絞られています。機械を変更すると、認定を再申請しなければならない場合があります。
これら四つの違いは、仕様の範囲を定義します。この機械は、高い生産能力で硬くふまった溶融体を処理し、プログラム可能な壁配分のある蓄積頭を介して提供し、大規模な対応エリアに渡って大きな内部爆発圧を生成する金型を閉じて保持し、厚い壁を十分な速さで冷却する必要があります。それはボトルラインとは異なる機械クラスであり、実施が失敗した場合に出てくる代償は、化粧的な不良品でなく、認定試験の失敗によって計られます。
化学ドラムの種類と容量範囲
産業用化学品の包装にはさまざまな容器形式があり、それぞれの形式には容量、壁厚、重量、材質のグレードという組み合わせが課せられています。対象製品がこの領域内にどの程度配置されているのかを理解することが機械選定の最初の具体的な手順であり、ショット重量によって蓄圧容量が決まり、蓄圧容量によって機械のフレームが決まります。
下の表は、押出成形ブロー機械で生産される主な化学容器ファミリーを、それぞれの典型的な壁の厚さ、部品重量、および樹脂グレードに基づいてまとめています。数値は一般的な業界慣行を示しており、ブランド仕様、積層高さ、および梱包される危険物のクラスによって変わります。
| コンテナータイプ | 容量範囲 | 典型的な壁厚 | 典型的な部品重量 | 代表的な材料 | 典型的な含有量 |
|---|---|---|---|---|---|
| 小型化学品用ボトル | 200 ML～5 L | 0.8～1.6 mm | 30〜260g | HDPE、ブローコートグレード、MFR 0.6～1.0 | 試薬、クリーン剤、添加剤 |
| 正方形Jリングフタ式ドラム | 5 to 30 L | 1.6～2.6 mm | 280 g ～ 1.4 kg | HMWHDPE、MFR 0.3〜0.5 | 農薬、溶剤、潤滑油 |
| オープントップドラム | 60～220 L | 2.6 ～ 4.2 mm | 3.2〜10.5kg | ABLD 120 は、ほとんどの化学包装プラントに実際に必要な機械です。20 リットルの蓄圧ヘッドと 220 kN のクランプは、20 リットルのジャーキャニから 60 リットルのオープントップドラムまで、200 リットルの L 様式ドラムに至る全ての商用帯域をカバーしています。20:1 の 120 ミリメートルのねじにより、8 から 12 度のモールド水で HMWHDPE を | 粉末、ペースト、粘性化学物質 |
| 分子量分布と、なぜバイモダルなグレートが主流なのか | 120～250 L | 2.8～4.5 mm | 7.5～11.5 kg | 3 ～ | 液体危険物、酸、塩基 |
| IBC内部コンテナ | 640～1250 L | 1.8～3.0 mm | 14〜22kg | 3 ～ | スチールのケージの中にある液体 |
| 化学貯蔵タンク | 300～1500 L | 4.0～9.0 mm | 18～55 kg | HMWHDPE、MFR 0.15 〜 0.25 | 静止式貯蔵槽、給溶槽 |
機械仕様としてこの表を見る
部品重量のカラムは最も直接的に使用できる数値です。蓄積ヘッドは、単一のストロークで全ての部品重量とフラッシュの余裕を含めた量を保管および放出できる必要があります。重い壁材を使用したドラムのフラッシュは些細なことではありません：トップとボトムでピッニングオフ、ハンドルウェブ、ネックカットオフが組み合わさると、通常18％と35％の範囲で、複雑なジオメトリー（二面ハンドルを備えたジェリー缶など）では40％を超えることがあります。10キログラムのLリングドラムでは、約12から13.5キログラムでショットが必要であり、蓄積ヘッドは余裕をもって対応する必要があります。
錠体容積への弾丸重量の変換では、処理温度でポリエチレンの溶融密度が使用され、これは固体樹脂の0.95 kg/リットルよりも、190～210℃で約0.76 kg/リットルとなります。したがって13 kgの弾丸は約17リットルの錠体容積を占有します。錠体がストロークの底部まで減少しないように作業予備量を加えると、その製品に対する実用的なヘッドサイズは約20リットルクラス以上となります。したがって、200リットルドラムプログラムと20リットルのジャーキャニンプログラムを同じ機械フレームで運用することが可能ですが、1,000リットルのIBC内部コンテナーでは不可能です。
容積対面積対冷却負荷
2 ～
2 の溶融流量でプラスチカナするためのトルクと滞留時間が得られ、過度の摩擦熱が発生せず、ヘッド圧力機能は制御された壁分布に必要な小さなダイギャップを支えています。
高分子量高密度ポリエチレンは、大きな固体体を吊るために必要な溶融強度と、年数を経ても高反応性の物質を保持することができる環境応力開裂強度を兼ね備えているため、化学ドラムの標準材料です。適切なグレードを選ぶのは、加工性、剛性、および開裂強度をバランスさせる作業であり、容器のサイズと内容物によってバランス点が変化します。
1リットルのシャンプー瓶は、壁の厚さが0.5～0.9ミリメートル、重量が30～45グラムです。200リットルのLリングドラムは、ボディ部の定格壁厚が2.8～4.5ミリメートルで、ピンチオフ部と巻きホース部では相当に厚く、重量は8.5から11キログラムです。これは射出重量が250倍、壁厚が5倍に増加していることになります。厚い壁は製品のその後の取扱いに大きな影響を与えるもので、成型のために凍り付きにくい速さで溶融物を供給する必要があり、冷却時間は壁の厚さの平方に比例し、直線的に拡大しないものとなる一方で、厚い部分にロックされる内部応力が反りや遅延性の割れとして現れる可能性がはるかに高くなるのです。
較窄分子量分布を有するポリエチレン素材は、スムーズに加工できますが、溶着強度が不十分で、固体体が凹んでしまいます。分布が非常に広い素材は、溶着強度に優れていますが、表面品質が悪く、押出加工時の圧力が高くなります。現代のドラム樹脂はバイモダル構造を有しており、二つの炉ステージで重合されたため、物質には流動性を持つ分子量が低い部分と、溶着強度と応力開裂強度を担う長い分子チェーンを持つ高い分子量の部分が含まれます。このバイモダル構造により、物質は溶着流動性試験で10分当たり0.2グラムでもありながら、200ミリメートルのダイを介して質の良い押出加工を実現できます。
機械購入者から見れば、現実的な結果としては、押し出し機は範囲の高粘度側を対象に指定する必要があります。一般目的のスクリューよりも低い圧縮比（通常、2.2〜2.8）を備えたスクリューがHMWHDPE用に使われています。一定圧力区間では、過剰なせん断を生じさせることなく温度を均一化するため、障壁プレート部および混合要素が導入されています。バレルの長さは昇圧機では通常20〜24分の1であり、滞留時間制御が混合長さよりも重要な大型蓄積機では18〜20分の1まで短くなっています。バレルとスクリューは適度な硬さを持つバイメタルまたはニトリ化処理を施されている必要があります。なぜなら、高い溶融圧力と組み合わせた着色剤や充填剤の含有量は摩耗を促進するからです。
化学ドラム樹脂の主なプロパティー対象
| 資産 | ケミカルドラムグレードの典型的な対象 | テスト基準 | それが重要な理由 |
|---|---|---|---|
| 溶融流動速度 | 0.2 から 0.4 g/10 分、190℃、2.16 kg | ISO 1133 | 溶着強度および凹み抵抗をコントロール |
| 高負荷溶融指数 | 5〜12 g/10分、190度C、21.6 kg | ISO 1133 | せん断減薄性と押し出し性を示す |
| 密度 | 0.945 ～ 0.955 g/cm3 | ISO 1183 | 剛性とひび割れへの耐性をバランスさせています |
| 環境ストレスによる割れに対する耐性 | 1,000時間以上、F50、サーフェンテントの10％ | 158 | サービス中の遅れて生じる割れを防ぎます |
| 引張長さ強度 | 23～28 MPa | ISO 527 | 積層変形に対する耐性 |
| 屈曲弾性係数 | 1000 ～ 1350 MPa | ISO 178 | パネルの剛性、びまつへの耐性 |
| 刃の影響、低温 | マイナス 18℃でも破損しません | ISO 179 チャルピ | 冷状態で損傷を受けることを防ぐ試験レート |
| カーボンブラックまたはUVパッケージ | 屋外用グレードでは、2～2.5%のカーボンブラック | ISO 18553の分散 | 屋外で保管した場合の寿命 |
剛性対ひびの耐性のトレードオフ
密度と環境ストレスによる割れ耐性は相反する方向に影響します。密度を上げると結晶性が高まり、その効果でモジュラスと耐圧強度が増大します。そのため、ドラムは積載変形に対する抵抗性が向上し、薄い壁材で作ることができます。しかし、結晶性が高いと、結晶性引出層の境界部に応力が集中します。そして、このような境界部は界面活性剤や溶剤によって割れが生じやすい場所です。0.960グラム/立方センチメートルの樹脂は、0.948グラム/立方センチメートルの樹脂より、積載試験にプラスの影響を及ぼし、応力による割れ試験に残るまでに合格できます。
ケミカル包装では、業界は0.945～0.955の範囲に定まっている。これは、可塑段階では十分な結合分子を維持し、割れの進行を防ぐ一方で、許容されるパネル剛性を実現できるからである。お客様が最大の剛性と最大の割れ抵抗を求める場合、実用的な答えは化学ではなく、ジオメトリになる。つまり、ピンホールを追加したり、ベースのまわりを浅めにしたり、パネル中心の壁を高くするといった方法だ。
ポリプロピレンやその他の樹脂が適してるところ
ポリプロピレンは、内容物が熱塗込まれている化学物質の梱包に使用されます。また、容器がポリエチレンを攻撃する特定の溶媒に耐えられる必要がある場合や、単位重量当たりの高い剛性が求められている場合にも使われます。高融点強度を有するブロー成形用ポリプロピレンは、ネジと温度のプロファイルが調整されれば、同じマシンクラスで加工可能です。しかし、低温時の衝撃強度が低いため、マイナス十八度落下試験を通過することは大変困難です。ポリプロピレンを使用する場合、落下試験用の調整温度と容器の設計内容を一緒に検証する必要があります。
ポリアミド、ポリカーボネート、および他のエンジニアリング樹脂は、特殊な化学容器や自動車用液体リザーバー向けに時々ブローライニングされます。アポロの機械はPE、PP、PVC、PA、PC、ABS、PS、EVA、TPU、およびPETGを処理できるため、ポリエチレンドラムでスタートし、その後技術的な容器に分野を広げるプラントにおいては、必ずしも別の機械プラットフォームが必要とは限りません。必要となるのは、別のプレート、ヘッド、および温度設定だけです。
認定ドラムでのリグリンドとその限界
厚壁成形では、チッピングオフとネックカットオフによって発生するフラッシュが生産効率の大きな部分を占めています。これを工程に戻すことは経済性を確保するために重要です。しかし、危険物用に型式承認を得ているコンテナーは、一定の材料構成から製造する必要があり、そのようなパッケージにリサイクル材を使用することは規制により制限されています。標準的な慣習として、同一の樹脂と同一の生産プロセスからの、管理された割合で社内生産のスクラップを使用します。一般的な慣例では、ボディ層に使用される内部再処理が15〜35％程度であり、最終的に承認された型式の資料でこの指数が定められています。後消費リサイクル材料は、特定の再整備または再生製造の承認ルートをとらなければ、一般に危険物用パッケージには使用できません。
機械的観点から、リグリンド処理を行うことは、乾燥しているまたは濃密な処理液を処理するようにサイズを調整したグラインダー、グレインとリグリンドを量測ではなく重量で混合する接続装置、そしてフローバッグのブロッキングに耐える利きシッキューレンスを備えた、シッキューレンスを使用することを意味します。認定済みドラム生産では、部品重量の安定性は承認要件の一部であるため、重量ベースでの混合が強く推奨されています。
高侵蝕性化学物質対応バリア構造
ポリエチレンは、酸、塩、アルコール、および水系製剤に対しては化学的に中性ですが、非極性な有機分子には透過性を持っています。芳香族炭化水素、クロロ化溶媒、多くの農薬の運搬溶媒、および燃料成分のすべては、ポリエチレン成分に溶解し、壁を通して拡散し、外側から蒸発します。その結果として、内容物が減少し、容器内の真空によるページを伴うことになり、臭いに関する苦情が出たり、規制された市場では、透過限界値を満たせなくなることになります。この問題を解決するには、三つの技術的ルートがありますが、それぞれの費用や能力に大きな差があります。
ルート１：厚い壁材を持つ一層構造
最も単純なアプローチは、低い透過率を容認し、壁の厚みを増やすことと、亀裂を起こさないようにするために、防湿性バジェットに許容される範囲で最高の密度の樹脂を使用することです。透過率は壁の厚みに逆比例するので、壁の厚みを倍にすれば、損失率は半分になります。これは、弱い刺激性材料の場合、短期の保管期間の場合、また失われる材料の経済的価値が小さい製品の場合に役立ちます。規制がある溶剤包装や仕様に透過限度が定められている製品の場合には、このアプローチは失敗します。
ルート2：表面フロン酸化
フッ素化は、窒素で希釈したフッ素原子によってポリエチレンの表面を処理し、最も外側の分子層を極めて溶解性の低いフッ素化皮膜に変えます。二つの方法があります。インサイドモールドフッ素化では、フッ素と窒素の混合物を吹き出しガスとして導入するため、吹き出し工程中に内側の表面を処理することができ、単独の作業は必要ありません。オフラインフッソ化では、完成した容器を一括チャンバーに入れてすべての表面を処理します。インサイドモールド処理はブロー成形サイクルに直接統合され、荷役を必要としないため、大量のジャー缶やドラムの生産には最適です。この方法には、専用のガス管理システム、スクラバー、および特定の安全エンジニアリングが必要であり、マシンは設計段階で準備する必要があり、後付けすることはできません。
ルート3：共押出し状態のEVOHバリア層
最高レベルのバリア性能は、壁部に埋め込みされたエチレンビニルアルコール共重合体層を備えた共同押出製法による構造から得られます。EVOHは炭化水素や酸素に優れたバリアを有しますが、水分に敏感であり、ポリエチレンと結合しないため、接着剤のテールレイヤーとポリエチレンスキンによって両側に保護されなければなりません。標準的なアーキテクチャは、外装ポリエチレン、テール、EVOH、テール、リグリーン、内装ポリエチレンの6層です。リグリーン層は構造上経済的に実行可能である要因となっており、共重合ドラムから出るフラッシュは6つの材料がすべて含まれており、専用のリグリーン層のみに戻すことが可能です。
6層共同成形ヘッドは大きな投資であり、プロセスの複雑さも大きく増加します。独立した処理量制御を備えた複数の押出機、角やパインソフト部分を含む全面に対する均一な2～4％の壁厚のEVOH層配分システム、そしてPEが快適に容忍しうる温度でEVOHが劣化することを考慮したより厳格な溶融温度制御が必要となります。
| バリアルルート | 比較的低い障壁レベル | 機器のコストレベル | プロセスの複雧性 | 適切なコンテンツ | 使用制限事項 |
|---|---|---|---|---|---|
| 単層HMWHDPE | 基準値 | 低い | 低い | 酸、アルカリ、塩、水ベースの調製物、洗剤 | 芳香族物質や塩化溶剤を使用する場合で許容されない損失 |
| 一層のプラス厚い壁 | わずかに改善された | 低い | 低い | 低侵蝕性の成分と短い貯蔵期間 | 樹脂消費量が高く、冷却時間が長い |
| 型体内表面加工 | High | Medium | Medium | 燃料、芳香族溶剤、農薬の濃縮剤、キシロンカラー、 | フッ素ガスの取り扱いと洗浄が必要、内面のみ |
| オフラインの批量フッソ化 | High | Medium | Medium | モールド中装備の場合と同様で、少数生産や混合生産の場合 | 追加のハンドリング工程、バッチ物流、長いリードタイム |
| 連成膜 EVOH（6層構造） | とても高い | プレミアム | High | 侵襲的な芳香族溶媒や塩化物溶媒、長期保存、臭いが重要な製品 | フラッシュは専用のリグリーン層に移されなければならず、EVOHには厳しい温度窓が必要です |
| 複合成成分を含むポリアミドのバリア | High | High | High | 炭水化物燃料、高湿度にさらされる用途 | EVOH よりも低い酸素バリアレベル、高い処理温度 |
フッソ化とコエクストルジョンのいずれかを選択する
この決定は、通常、以下の三つの問題に及ぶ。第一に、製品の内容がどほど高度なものであり、どれほど長い期間の保存期間が必要か。フッ素化は、ほとんどの農薬および燃料適用に適切に対応します。共重合したEVOHは、最も困難なケースや、倉庫に匂いが移ってはならない製品に使用されます。第二に、ライン上に何種類の製品が走るか。フッ素化はプロセス設定ですが、共重合は物理的なヘッド構成であるため、多くの短時間の稼働時や混合された内容の工場では、フッ素化の柔軟性が高くなります。第三に、リグリンド戦略は何であるか。単層のフッ素化ドラムでは、クリーンにそのままのマテリアル流れに戻り、共重合処理では混合されたマテリアルとなるため、専用リグリンド層に合うとだけ収まるのです。この層は、この構造が吸収できるリグリンド率の上限となります。
Apollo は両方のルートを設定します。インモールドフッソ化パッケージでは、ガスの混合、投与、回収順序が ABLD および ABLB 機のブローサイクルに組み込まれ、マルチレイヤーヘッドオプションでは、適用が高いバリア機能を有するポリエチレン容器を必要とする共同押出型構造がサポートされます。
30リットル以上のアキュムレータ ヘッドの必要性
アキュムレータヘッドは化学ドラムブローモールディング機の決定的な部品です。約30リットルの容器容量を超えると、連続押出ダイヘッドでは商業的に受け入れ可能な部品を生産できず、それがなぜであるのかを正しく理解すると、高価な仕様ミスを防げます。
パリボサグの物理
金型から吊り下げられたパラシオンは自重によって製膜されるシース状物質です。上部にある溶融体はすべての下部を支えているため最大の引張力にあぶまれ、縮小する一方、下部にある溶融体はほとんど荷重を担っておらず、外形寸法を維持し、成形シースとしての膨張を続けており、金型の寸法に対して下部が実際に厚くなることもあります。その結果、長く吊り下げられるほど状態が悪化するパラシオンが得られます。
シリコンの膨張は、下方で垂れている質量と膜の粘性に比例します。60グラムの小瓶規模（1.2秒間）の場合、膨張の効果は測定できますが、壁厚プログラムで簡単に補正できます。12キロの規模の場合、実際に 400キロ/時間という実質的な生産量で継続的に押出しを行ったとすると、単独で押出時間は約108秒になります。ほぼ2分間の垂れ下がりで、材料の頂部は意図した厚さのほんの一部になり、底部は自重で壊れてしまいます。これはチューニングの問題ではなく、物理的な不可能事です。
アクキュムレータはこれをどのように解決するのか
積込み頭は溶融材の生成とパライソン形成を分離する。エクストルーダーは常にその最適な生産能力で稼働し、加熱された積込み室に充填される。室が満杯になると、油圧を駆動するピストンが一発の急激な動きで充填物全体をダイを通じて押し出す。108秒間にわたって常に刺出する必要がある12キログラムの充填物は、2〜3.5秒間で提供できる。それらの秒間中にまだ沈降は発生するが、破局的なものではなく、繰り返し可能で、プログラム可能な小さな効果である。
2 つの主な蓄圧装置アーキテクチャがあります。プランジャー蓄圧装置（プランジャ蓄圧装置とも呼ばれる）は、ダイからオフセットされたまたはリング状のチャンバーに溶解体を蓄え、プランジャーで押し出します。先着順のリング状蓄圧装置は、先着順で材料が入り、先着順で抜けるように、マンドレル周りのリング状のチャンバーに溶解体を蓄えます。これにより、駐留時間のばらつきを最小限に抑えます。熱に敏感な材料や共焼き構造の場合など、最初に材料が入ったものが、最初に抜かれるようにした先着順設計は、エボリュー層の劣化を防ぐことができます。また、パライソン壁全体での均質な溶融温度を確保することができます。
| 基準 | 連続押出ヘッド | アキュムレータヘッド |
|---|---|---|
| 実用的なショット重量の上限 | 次のフォーマットを使用してください: "1. " 1行ずつ、その他は何もありません。 | 2 kg から 60 kg 以上 |
| 実用的なコンテナ容量 | 200 MLから約30 Lまで | 20 L ～ 1500 L |
| 成形作業時間 | 押出時間と同等 | 録画サイズにかかわらず0.8～4秒 |
| ブレードの摩耗性能 | 高くなり、シャットウェイトによってさらに高くなる | 低いレピーティブル性能 |
| 溶融滞在時間の均一性 | 優秀、ストレージなし | ファーストインファーストアウト設計で優れ、単純なラム設計では中程度に優れている |
| 実用可能なタンク孔数 | 小さい部品では8個以上まで | 通常は1～4 |
| 一般的な金型ヘッドの加熱電力 | 低〜中（秒から数分） | 高水準で、アクキュムレータ本体とダイの間に分散配置されている |
| 油圧による需要 | クランプのみ、ブローピンのみ | クランプ、ブローピン、さらに高い力用アキュムレータストローク |
| 最適な構成 | ボトル、小サイズのジッカンキャニスター、高いキャビテーション出力 | ドラム、タンク、IBC 内容器、技術部品など |
アキュムレータ室のサイジング
アキュムレータのサイジングは単純な計算のチェーンに従います。まず、完成部品の重量を用意します。次に、フラッシュ確保量（通常は両端でピンチオフされ、ネックが形成されているドラムでは18〜35％）を加えます。得られた生重量を溶融密度で容量に変換し、ポリエチレンでは200℃で約0.76キログラム/リットルとして考えます。その後、プランジャが底に達しないように15〜25％の働き上の予備を加えます。これにより、ヘッドは今後重くなる製品に対応できるようになります。
200リットルのLリングドラムの例:仕上がり重量9.5 kg、25％のフラッシュ容量を付ければ11.9 kgの射出量となり、融着容積は15.7 L、さらに25％の予備量を加えると19.6 Lとなる。20リットルの蓄積ヘッドは正しい選択だ。同じヘッドを20リットルのペットボトルで使用しても、仕上がり重量1.1 kgの場合は、体積の観点からは非常に余分であるが、プランジャー位置制御が十分な解像度を備えているなら、射出量は正確に供給される。これが、制御の良好な20リットルのヘッドを備えた機械が、20〜200リットルの範囲を実現する理由である。
アキュムレーター オービタルの実行時間と品質に及ぼす影響
高速という意味は絶対に高性能という意味ではありません。非常に高速なストロークでは、ダイの隙間を通過するように溶融体が裂け、粗くなってスクラッチ状の表面（ニシキジキンとして表現されることもあります）を生成し、極端なケースでは流れ線が目立つこともあります。ゆっくりとしたストロークでは、表面が滑らかですが、膨らみが増すためサイクルトリムが長くなります。大型ドラムの実用的な窓は2～3.5秒で、パリーソが完全な長さまで伸びるようにチューニングされています。複数の層を持つヘッドでは、窓が狭くなります。これは、レイヤー分布がせん断に敏感だからです。
壁厚制御のパライソン技術
パリソン設計は、コンテナ全体に重量を追加せずに落下試験スペシフィケーションを満たすための最も強力なツールです。正しく設計された壁は、コンテナが負荷を受ける部分に材料を配置し、構造上無用な部分から材料を削除します。
軸壁分布制御
上記の数値は、8 から 12 度のモールド水を使用した、うまく設計された冷却回路を基準にしています。実際のサイクルは、モールドの品質、樹脂のグレード、周辺条件、およびダウンストリームハンドリングが許容できるエーザント温度によって異なります。バイヤーは、出力計算を検証した上で、容量の約束を確実にする前に、以下の数値を参照することができます。
解像度が重要です。単純な円筒形ボトルの場合、20 ポイントプログラマは十分です。化学品ドラムの場合は、最低限 100 ポイントプログラマが必要です。このような容器は高さ方向に複数の明確なゾーンを持ちます：首部分、上部ドームおよびピンチオフ部分、上部 L リング、パネル、下部ローリングホープ、ベース半径、および底部ピンチオフ部分です。 200 ポイントプログラマでは、滑らかな過渡が可能になり、滴下テスト中に発見されたローカルの薄い部分を細かく調整できます。複雑なジオメトリの場合、例えばハンドが組み込まれた積み重ね可能なジェリーキャンの場合、追加の解像度は承認に到達するために必要な試行回数を直接減らします。
放射状壁配分制御
軸方向制御では、全周囲で隙距離が均一に変化します。これは、長方形のジェリーケーンやセンターオフの首があるドラムなどの非円形容器で起こることですが、非均一な容器を修正することはできません。部分的材料厚制御、またはパージョーン·プログラミングとも呼ばれる径方向壁分布制御は、これを解決します。ダイリングを局部的に変形させることで、隙が一部のセクターでは大きく、他のセクターでは小さくなります。さらに、この径方向プロファイル自体をパージョーン長に沿って変えることができます。
5 L ジャージー缶
化学ドラムのゾーン戦略
| コンテナゾーン | 表面指標値の目標値に対する値 | Reason | 制御方法 |
|---|---|---|---|
| ネックとねじ口仕上げ | 120 ~ 150% | 締付時及び転動時のトルク保持、閉塞密閉性、漏れ防止テスト | アキシャルポイント1～8 |
| 上部ドメと肩部 | 110〜130％ | スタッキング耐荷重ラインメント、上縁で落下 | 軸方向と放射状方向 |
| 上部ピンチオフ溶接 | 130〜170％ローカル | ドロップ試験における最も弱い点は溶接ラインです。 | 軸方向のピークと金型上の形状 |
| Lリングまたはローリングープ | 130 ~ 160% | ハンドリングリングは、締付および転動時に全ての荷重を支えています | アキシャルスパイク、チューニングされた狭い部分 |
| パネルと側壁 | 100％、名目 | スタッキング剛性に関する参照領域 | 軸方向ベースライン |
| 長方形缶の隅 | 115〜140% | 最高の引き延ばし比率と最高のドロップ衝撃集中度 | 放射状セクター |
| ベース半径 | 125 ~ 155% | ボトムドロプテスト衝突領域 | アキシャルスパイク |
| 底部ピンチオフ | 140～180％のローカル | もっとも頻繁に発生する単一の落下試験不良点 | 軸方向のかかる部分とピンチランドのデザイン |
| Webを操作する | 105〜125% | ハンドルの引き力、ウェブ全体における溶接品質 | 放射状セクターに軸方向のセクター |
閉ループ型重量管理
パリソンプログラムでは、壁の分布形状が設定され、閉ループの重量制御により、絶対レベルのずれがさばかれます。脱泡後におけるチェックウェイジャーは、各部品またはサンプルされた一部を測定し、測定結果を目標と比較し、結果に対する修正値をパリソンプログラマに全体的なオフセットとして送り戻します。長期間の生産で、樹脂ロットの変動、環境温度の変化、ネジの着床劣化、リグリンド比の変動を補償します。認証済みドラムの場合、承認された設計の種類には、許容許容範囲のある公称質量が設定されており、自動重量制御は便利な機能ではなく、遵守ツールになります。10kgのドラムでは、言い換えるとプラスまたはマイナス1.5％の実用的な制御可能範囲が得られ、チューニングの良いループで達成できます。
Apollo ABLD シリーズ（20 L ～ 1500 L）
ABLD シリーズは、専用に大容量の空球製品向けに開発されたアポロ・マシン・シリーズであり、20 L 以上のケミカルドラムのプログラムにおいて正しいスタートポイントとなります。すべての ABLD モデルは、油圧駆動型蓄圧ヘッド、ヘビーデューティクランプユニット、高分子重量樹脂を対象として高圧の圧頭状エクストラーダーを搭載したものです。このシリーズには、20 L のジェリーキャノ、200 L の L リングドラムから 1,500 L の貯蔵タンクまでを完全にカバーできる 3 機種があります。
このシリーズの設計思想は、永続的な使用に対応したものです。アルミ缶製造工場では通常、三班体制で稼働し、厚壁のサイクルによりクランプ、蓄圧プラグ、および油圧パックが軽微なパルス負荷ではなく、継続的かつ高負荷の状態で動作します。ガイドカラム、プレートの厚み、タイバー部品、油圧冷却能力、およびABLDのポンプサイズは、この稼働サイクルを念頭に置いて指定されています。
| 仕様 | ABLD 120 | ABLD 150 | ABLD 200 |
|---|---|---|---|
| Container volume range | 20～200 L | 100～500 L | 200 ～ 1500 L |
| アキュムレータヘッド容量 | 20 L | 40 L | 80 L |
| 型締力 | 220 kN | 400 kN | 600 kN |
| スクリュー径 | 120 mm | 150 mm | 200 mm |
| スクリューL/D比 | 20:1 | 20:1 | 18: 1 |
| 最大射出重量 | 約 15 kg | 約 30 kg | 約 60 kg |
| インストールした電力 | about 90 kW | 約160 kW | 約280 kW |
| 機械の重量 | 約 16 トン | 約26トン | 約42 t |
| 圧延ガイドシステム | ヒートパイプを装着した、2本のガイドスリーブ | ヒートパイプを装着した、2本のガイドスリーブ | 重量物用、4本のガイドポール |
| 壁厚の制御 | 100または200ポイントの軸方向、径方向（オプション） | 100または200ポイントの軸方向、径方向（オプション） | 軸方向、放射方向 200 ポイント、オプションで選択可能 |
| 代表的なサイクル、代表製品 | 約20個のLごとに60～90サイクル/時間 | 200 Lの場合、約25から40サイクル/時間 | 1000 L 時で 8 ～ 15 サイクル |
ABLD 120: 化学ドラムの主力モデル
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ABLD 150：中型バルクコンテナおよび大型ドラム
ABLD 150 は、40 リットル容量の蓄積容器と 400 kN のクランプにまで拡張され、1,000 リットルの IBC 内容器、大口径の化学ドラム、および配分タンクが対象になります。150 ミリメートルのネジは、40 リットルの蓄積容器を妥当なサイクル内に充填するために必要とされる高い生産量を維持します。IBC ボトルを生産する工場は通常、このサイズを指示します。IBC 内容器は、その大きな容量にもかかわらず、比較的薄い 2〜3 ミリメートルの壁を備えており、およそ 16 から 22 キログラムのシュット重量があり、40 リットルヘッド内で快適に収まります。
ABLD 200: 大量貯蔵タンクおよび最大のタンク
80リットルのヘッド、600 kNのクランプ、四本の列板ガイダンスを備えたABLD 200は、重量の重い製品を扱うことができます。最大射出重量が60 kgである場合、この機械は短縮吹き型成形工程で経済的に製造可能な最高限界で機能し、サイクル時間は4〜7分程度になります。このサイズでは、四本の列板ガイダンスが欠かせません。これは、大きな投影面を通して列板が曲がり、ピンチオフラインが開いて弱い溶接が生じることがないためです。
全シリーズで共通の技術特徴
すべてのABLDマシンは、PLCベースのシステム、タッチ画面のヒューマンマシンインターフェイス、レシピ管理などを備え、製品切り替え時に全てのパラメータを呼び出せるほか、トレース可能なデータロギングも実装しています。温度制御は、筒、アダプター、蓄積器本体、ダイヘッドに分けられており、それぞれのゾーンに独立した閉ループが設けられています。なぜなら、大型の蓄積器全体で温度の勾配が生じると、パリゾンの周囲の壁厚の勾配にも直接転化されるからです。水力システムでは、蓄積器ストロークとクランプ移動に比例バルブを使用することで、加速と減速のプロファイルを調整できるため、機械的ショックを低減し、パリゾンの丸出しの再現性を向上させます。
Apollo ABLB シリーズ 200MLから20 L
すべての化学容器がドラムであるわけではありません。化学薬品と農薬の包装市場の大きな部分は20リットル以下の小さな溶媒ボトル、1リットルの試薬パック、5リットルの濃縮容器、および10から20リットルの長方形タンクに集中しています。その範囲において、ABLBシリーズが適切な機械であるため、それを連続型押出機で動作させ、多容量モールドを使用して、単体出力が蓄積機能で可能なレベルよりもはるかに高くなります。
ABLB シリーズには、200 ミリリットルから 20 リットルまでの容器を扱う 8 種類の機械があります。このシリーズの機械は、容器サイズによって、二歩機または四歩機、二孔、四孔、六孔、またはそれ以上の孔数の構成になります。さらに、より大きな機械でも使われているのと同じクラスのパリソン プログラミングを使用します。化学品梱包では、重要な構成オプションとしては、高分子量樹脂に適した耐久性の高いスクリュー、成形内加工への対応状態、そして缶のハンドルとコーナー部に材料を配置できる解像度の高い金型ヘッドです。
| 仕様 | ABLB 55 | ABLB 65 | ABLB 75 | ABLB 90 |
|---|---|---|---|---|
| Container volume range | 200 mlから1 L | 500ml ～ 5L | 1〜10 L | 5 ～ 20 L |
| 型締力 | 60 kN | 85 kN | 110 kN | 160 kN |
| スクリュー径 | 55 mm | 65 mm | 75 mm | 90 mm |
| スクリューL/D比 | 24:1 | 24:1 | 24:1 | 22:1 |
| ドライサイクル時間 | 約2.4秒 | 約2.8秒 | about 3.2 s | 約4.0秒 |
| Stations | シングルまたはダブル | シングルまたはダブル | シングルまたはダブル | シングルまたはダブル |
| 一般的な空洞、化学製品の容器 | 4から8 | 2 ～ 6 | 2〜4 | 1 件から 2 件までを表示しています。お好みの条件にあわせて下さい。 |
| インストールした電力 | 約26 kW | 約34 kW | 約45kW | about 62 kW |
| 壁厚の制御 | 100ポイント軸方向 | 100ポイント軸方向 | 100ポイント軸方向, radial optional | 100または200ポイントの軸方向、径方向（オプション） |
ABLB と ABLD の範囲が重なり合っている場合
10～20リットルの容器は、連続押出機であるABLB 90または蓄積ヘッドを搭載したABLD 120のいずれかで製造でき、適切な選択は、単に容量と壁の厚さによって決まります。製品が標準の壁を備えた900グラムの20リットルのジャー缶であれば、ダブルステーション構成のABLB 90では、1時間あたりの容器数が増加し、パーツごとのエネルギーが少なくなります。同じ20リットルの缶で、品質要求が高い国連包装グループに対して2.6ミリメートルの壁を持たせ、重さを1.4キログラムとする場合、パリソンは連続押出のスロープ上限に近づき、ABLD 120がより安全な仕様となるでしょう。実際の決定基準は、ショット重量が1.2キログラム前後になります。
アポロシリーズの適用業界
アポロ社の機械は、食品・飲料、日用化学品、化学産業、建材、医療・薬品、自動車製造、交通、文化・スポーツ用品の8つの主要な適用分野に対応しています。特に化学産業分野においては、フッ素内面を備えた農薬濃縮容器、1～20リットルの潤滑油・エンジンオイル容器、産業用洗剤・界面活性剤のドラム、水処理プラント用の酸・アルカライザー保管容器、溶剤流通用Lリング容器、大量化学品物流用IBC中蓋、現場での化学物質処理用の投薬タンクなどの製品が製造されています。建材分野では、接着剤や配合物の容器を生産しており、交通分野では燃料容器や液体貯留タンクを生産しています。
化学ドラム用モールド設計
化学ドラム金型は、ボトル金型とは別のエンジニアリングオブジェクトです。明らかに、高い熱を扱う必要があり、接合箇所の加工で構造的に安全な溶接を生成しなければなりませんし、長期間の作業で高い締付荷重の下で動作する必要があります。金型設計の決定は、容器が落下テストに合格するかどうかを決定します。マシン的な設定よりも重要です。
金型材料の選択
二つの材料ファミリが主役です。7075クラスのアルミ合金は、工具鋼の約4～5倍の熱伝導率を持ち、厚壁部品の冷却時間を大幅に短縮します。また加工が容易で、型のリードタイムとコストを削減することができます。ただし、表面硬度が限界となります。ピンチオフ面とすべてのスライディングインターフェイスではアルミニウムが摩耗し、型が十分にバックアップされていない場合には重いクランプ力の繰り返しにより変形することがあります。
P20 硬化加工された工具鋼は、非常に長い生産量においても、精密なピンチオフ形状を維持し、耐久性を発揮します。しかし、同時に、冷却の時間が長くなり、金型の重量も増加します。一般的な業界の解決法は、冷却効果を発揮するアルミニウム製の金型本体と、ピンチオフライン部やネックエリア、また動く部品部分に硬化加工された鋼製のインサートを採用するハイブリッド方式です。ピンチオフ溶接が重要な品質要因で、なおかつ金型が長期間連続運転される化学ドラム製造においては、金型本体材料にかかわらず、ピンチオフの部分に鋼製インサートを採用することを強く推奨します。
| 金型構造 | 相対的な冷却性能 | 相対的な耐久性 | 相対的コスト | 最適な使用フィールド |
|---|---|---|---|---|
| 7075 アルミニウム、フルボディ | とても高い | Medium | 低〜中 | 短～中距離の部品、試作金型、厚い壁の部品 |
| ステンレス鋼のピンチインサートを装着した7075アルミニウム | High | High | Medium | 化学容器やジャガイモ缶のための標準的なオプション |
| P20鋼、全身タイプ | Medium | とても高い | High | 非常に長い回路、複雑なスライド、高精度の首部 |
| ベリリウム不使用の銅合金製インサート | Very high, localized | Medium | High | ハンドルウェブや厚い半径などの熱い部品の冷却 |
冷却チャネルのレイアウト
重厚な壁のサイクル時間において、冷却は重要な要素なので、デフォルトのドリングパターンではなく、実際のエンジニアリング上の考慮が必要です。基本的な原則は一貫しています：ドラム型用のチャネル直径は通常10から14ミリメートル、チャネルの中央線と溝面の間の距離は、チャネル直径の1〜1.5倍であるべきで、構造と加工コストを高めるので、直径の2〜3倍のチャネルピッチが適切です。より小さな間隔では冷却がより速く均一になりますが、型の構造が弱まり、加工コストが上昇します。
熱を効率的に伝達するには、流れが乱流でなければなりません。冷却チャンネル内の層流では、乱流の場合のもと分のわずかしか熱を伝達するため、回路は設計流量で大体 4,000 以上のレイノルズ数を目指して設計する必要があります。また、長い直列回路は、インレットからアウトレットまでの水温上昇が 2～3℃以内にとどまるよう、並列ループに分割する必要があります。その長さに渡って 8℃上昇する回路では、不均一に冷却され、歪んでしまいます。
注意される点は、ピンジオフ領域と厚い曲面です。これらの領域は材料が一番多く蓄積し、冷却が最後になります。積極的な冷却が行われていない場合、オペレータは局所的な暖気スポットを補償するために全体のサイクルを延長せざるを得ません。ピンジオフインサート付近に専用の冷却ループを設け、厚い曲面下の導電性インサートはすぐに投資が回収されます。
切断形状：最も重要な細部
ピンチオフは、モールドが閉じるときにパリソンの両半分が圧縮され、溶接される部分です。ドロップテストでは、この溶接部分が失敗するのがほぼ常に最初の要因となります。溶接の品質は、3つの幾何学的パラメータによって制御されます。
ピンチランドは、溶融物を実際に圧縮する狭い平面です。幅が広すぎると、溶融物を編み込む前に冷却され、目立つ線で強度が低い溶接ができます。幅が狭すぎると、溶融物を通ってしまい、薄く弱い接合部になります。実用的なランド幅は壁の厚さに比例しており、2ミリメートルの壁では約0.6から1.2ミリメートル、4ミリメートルの壁では1.2から2.2ミリメートルです。
フラッシュポケット後ろの安置角度は、積層部材がどのようにフラッシュポケットへ流れるかを決めます。15〜30度の一般的な含有角度では、余分な溶融物がきれいに脱出し、同時に積層部材下部に十分な背圧がかかり、両溶融面が結合します。あまり急すぎるとフラッシュが破裂し、あまり浅すぎると溶接部分が不充分になります。
フラッシュポケットの深さは、部品分離線ではなく、フラッシュに接している部分でボトムアウトしないように調整する必要があります。ポケットが小さすぎる場合、効率的なねじり強度は、ピンチランドを閉じているのではなく、フラッシュを圧縮することによって消費され、成形中に金型が高温になるにつれて溶接が徐々に劣化します。
ヴェントリング
骨溶解体とキャビティ壁の間に封入された空気は、溶融体が金型表面を再現し、マットな、地味な、または凹みのある見た目を与えるのを防ぎ、さらに深刻な問題として、壁との接触が減少することによって冷却速度が低下します。ドラム型金型では、平面エリアに焼結された多孔質インサート、部分割縁ラインの典型的に
Lリングとローラーホブの成形
02 から
良好に成形するには、三つの対策が必要です。まず、軸方向の壁厚が急激に増加するようにし、リング部分に十分な材料を供給します。次に、金型の広い半径により、溶融材が過度に薄くなることなくリングセクションに流れるようにし、内側の剝き面が薄くなるのを防ぎます。さらに、リングセクションを適切に冷却することも重要です。リングセクションは特に厚い部分であり、通常であればサイクルに優位になる可能性があります。デザインによっては、引張側に大きな半径を持つくさび状のリングプロファイルを採用することにより、材料の分布を著しく改善できます。
冷却とサイクル時間
冷却は、重厚壁吹き型サプライ無効化の経済性を左右します。200リットルのドラムサイクルにおいて、冷却は通常総サイクルトラインの65～80％を占めます。冷却時間を30％短縮することで、同じ機械と同じ床面積で、工場生産量を20～25％増やすことができます。
壁の厚さの平方と同調する冷却の理由
プラスチック壁からの熱伝達は、所定のコア温度に達するに要する時間が、材料の熱拡散度を壁厚の平方で割った値に比例する拡散関係に従って行われます。ポリエチレンの熱拡散度は、プロセス条件下では約0.15～0.22平方ミリメートル/秒であるため、金属に比べて非常に低くなっています。実用的な結果は明白です。1ミリメートルのボトル壁は数秒で発射温度に達します。2ミリメートルの壁ではその約4倍の時間がかかり、4ミリメートルのドラム壁では約16倍の時間がかかります。どれだけ冷たい金型用水が使われるにせよ、指数は変化しません。変わるのは係数だけです。
外部冷却：モールドの水ができることとできないこと
室内冷却では、容器内部を詰めている空気が冷却に使用されるため、排気口に気流が均一に届かず、空気が停滞してしまい、優れた絶縁体になります。化学ドラム製造用の成形容器の水温は通常 8 〜 12 ℃に保たれます。より低い温度への調整は可能ですが、冷却面に結露が生じ、成形金型や機械フレームに損傷が生じ、サーフェス上の欠陥や腐食が発生し、限界的なサイクル効率が低下します。これは、金型面での対流ではなく、プラスチック材料の伝熱で限られるためです。
クーラーは実質的な熱負荷に合わせてサイズが決定される必要があります。有用な目安は、毎時間処理されるポリエチレンの1キログラムごとに、溶融温度と排出温度のエンタルピ減少のために、約0.6から0.8キロワットのクーラー容量が必要であり、加えて油の冷却も考慮する必要があるということです。400キログラム/時間で稼働するラインの場合、モールド回路だけで、大体240から320キロワットのプロセス冷却が必要となります。クーラーをサイズ過小に設定することは、新設ラインが目標出力に達しない原因の中で最も一般的なもののひとつです。
内部冷却: 最大の単一サイクル向上効率
05 ミリメートルの深さの細いスロット、押し込み点で最も深い所のエンブロイドロゴや文字を含む場所、そして基底エリアで最後の空気が排除される場所などを通して換気されます。大規模な平面エリアを持つドラム型では、平面中心に焼結された換気用インサートが必要になることが多く、パーティングラインのみのスロット換気では、大きな平面の中央の空気を排除できません。
重厚壁の容器での測定された効果は、サクルの罰則が最も深刻な最も厚い壁では循環回数が25～40％減少します。システムには、通常-30～-40℃の低露点を持つ圧縮空気乾燥装置が必要です。これは、容器内で結露することによって製品が劣化したり、ブローピンに腐食が発生する場合があるからです。また、空気を作業温度に下げるためのヒートエクチェンジャーや渦巻き構造が必要になるほか、追加のブローメンの穴を開発し、流量を確保しながらブローメン圧を維持する排気回路が必要です。
内部冷却は、容器内の停滞したブローヘッドに続く気流を常に冷たい、乾燥した、調整した空気と置き換えます。冷たい空気がブローヘッドから出入りし、内面を通過し、さらにもう一つのポートを通して排出されます。現在、内面が熱放出に参加しているため、効果的な冷却路は半分になります:金型から外に全壁厚を通じて放熱するのではなく、熱は真中面から一方に向かって外へ、もう一方に向かって内へと移動します。
| 容器 | 標準壁 | 部品重量 | サイクル、外部冷却のみ | 内部冷却回路 | 標準的なマシン |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 L のジャーキャン | 1.6 mm | 280 g | about 22 s | 約18秒 | ABLB 75 |
| 20 L の ジェリー カン | 2.2 mm | 950 g | 約48秒 | 約 36 秒 | ABLB 90 または ABLD 120 |
| 60 Lオープントップドラム | 3.0 mm程度 | 3.6 kg | 約 105 秒 | about 72 s | ABLD 120 |
| 120 L の L-リングドラム | 3.4 mm | 6.4 kg | 約 135 秒 | 約92秒 | ABLD 120 |
| 200 L Lリングドラム | 3.8 mm | 9.5 kg | 約 165 秒程度 | 約110秒 | ABLD 120 または ABLD 150 |
| 1000 L IBC内部コンテナ | 2.4 mm | 17.5 kg | 約 195 秒 | 約 135 秒 | ABLD 150 |
| 1500 L 収納タンク | 6.5 mm | 48 kg | 約420秒 | 約280秒 | ABLD 200 |
上記の値は、8～12度の型水で、充実した冷却回路が適用されたHMWHDPEの場合の目安です。実際のサイクル数は、型の品質、樹脂のグレード、周辺環境条件、およびダウンストリームの受け入れが許容できるエジェクション温度によって異なります。買い手が容量の約束に同意する前に、出力計算を妥当性を確認するための示て項目として示しています。
排出温度とモールド後の取り扱い
コンテナーを完全に冷却する前に投げ出す場合、外ケースが形状を保持できるよう十分の剛性を持っている必要があり、取り扱い装置が曲げないことが必要です。表面温度が約55〜65度の場合の実用的な投げ出しは一般的であり、中核はさらにかなり高温です。トレードオフは、成型後に収縮が発生し、搬送中にパネルが歪む可能性があることです。承認されたドラムの寸法が承認の一部である場合、あまり早く投げ出すことは誤った節約であり、冷却用の固定装置や制御された冷却コンベヤの方が、成型サイクルを長引かせるより良いソリューションです。
国連認証および試験
危険品に使用するプラスチックドラムは、UN の設計型式承認を受けなければなりません。承認は、特定の設計に基づいており、具体的には定義された樹脂、定義された名称重量、定義されたジオメトリー、定義された製造工程が対象となります。メーカーはサンプルコンテナーを製造し、認定されたラボラトリは所定のテストを行い、承認証明書には、コンテナーに UN マークを記入することが認められます。どのテストがプロセスのどの部分をストレスを与えるのかを理解することができれば、金型製作者は初めての試みで合格するような容器の設計が可能です。
傾転試験
落下試験は最も厳しい条件であり、障害の発生原因でもあります。容器は指定の位置まで満たされ、ポリエチレン製包装の場合は摂氏-18度以下に冷却され、硬質で反発性のない平らな水平面に落下させます。落下高さはパッキンググループにより異なります。パッキンググループⅠでは最大の落下高さが、パッキンググループⅡでは中間の高さが、パッキンググループⅢでは最小の高さが適用されます。また、具体的な高さは内容物の相対密度にもよります。複数の向きが必要となり、ドラムの場合は、底面に対して水平に落下させる、チムニーや最も脆弱な先端部に落下させる、および底面のチムニーに対して斜めに落下させることが挙げられます。
冷間での試験は難しいものです。ポリエチレンは温度が下がるにつれて徐々に可彎曲性が低下し、室温で可彎曲性を発揮する溶接ラインは、マイナス18℃では脆弱に破壊されることがあります。これが、ピンチオフ溶接品質がドロップテストの結果を左右する理由であり、溶接品質を決めるプロセスパラメータ、すなわちピンチランドでの溶融温度、成形具の閉塞速度、およびピンチランドの形状について、これほど多くの注意が払われる理由でもあります。
積み上げ試験
スタッキングテストは、倉庫の上部に積み上げられた場合、真下のドラムが破壊されないことを確認します。適用される荷重は、3メートルに積み上げられた可同一パッケージの総質量から算出され、テスト容器の上部に加えられます。試験は、計算された荷重を24時間使用するか、動的圧縮試験機を使用するかいずれかで実施され、プラスチックパッケージの場合は、30度以下の室温で28日間の試験がペーストを考慮に入れ、指定されています。ポリエチレンはペーストするため、短期間の荷重試験に合格したコンテナは、数週間にもわたって変形することがあります。
畳紙の性能は硬さの問題であり、それはジオメトリーと壁の分布の問題です。荷重パスは、上のチムリーンよりパネルに沿って下降し、ベースに入ります。転がるホープが外側からパネルの湾曲を防ぐ周囲硬化材として作用します。吹き付け時に材料がベースに侵入して薄くなったパネルの壁は膨れます。膨れが出現するのは、28日間の試験の14日目以降になります。
漏れの検知と油圧圧力テスト
漏れ防止試験では、容器を水中に浸けたりあるほかの方法で監視しながら内部空気圧を確認し、漏れがないことを確認する必要があります。圧力のレベルはパッキンググループによって異なり、最も厳しいレベルはパッキンググループI に適用されます。油圧内部圧力試験では、定められた期間、通常は使用される方法に応じて5 分または30 分、高い液体圧力を適用し、また、レベルはパッキンググループと、目的の内容の蒸気圧に関係します。これらの両方の試験では、閉鎖インタフェース、ネックフィニッシュの形状、そして溶接箇所のピンホールや薄い部分などの点検が行われます。
| 試験 | 重視される要件 | 主要な故障パターン | プロセス制御ポイント | 必要な機械性能 |
|---|---|---|---|---|
| 摂氏-18度で落下試験 | ピンチオフ溶接、ベース半径、コーナー | 底部溶接面にわき突き鋭角 | 按揠部の溶融温度、金型閉鎖速度、局部壁突出部 | 高速ストロークのアキュムレータヘッド、100～200点の比差プログラミング、比例クローム制御 |
| 積み重ねテスト、24時間または28日間 | パネルの剛性、チムニ、ベース | パネルの膨脹および漸進的な靱太 | パネル壁の一貫性、転写リングの定義 | 安定した射出重量、閉ループ重量制御、円形形状以外の場合の径方向壁制御 |
| 破解性試験 | 閉塞部面積、溶接の安全性 | 畝切り寸法によるデザイン違い | ネック調整、ブロー圧力、タイミング | 正確なネックの調整吹きピン、繰り返し可能な吹き圧力プロファイル |
| 油圧内圧試験 | 全面、溶接、ネック | 溶接分離、パネルの切り出し率 | 最も細いゾーンの最小壁 | パリゾンプログラミングの解像度、壁厚の確認 |
| 化学物質の互換性および透過性 | 材料とバリアレイヤー | 重量減少、応力ひび割れ、パネリング | レジン性質、バリア経路、層厚 | インモールドフッ化パッケージまたは多層共押出ヘッド |
| 振動試験 | 閉鎖、チャイム、ハンドル | 取手部分での緩み、疲労ひび | ウェブ溶着の品質を管理 | ウェブ上の放射状の壁制御、制御されたピンチジオメトリ |
承認後の生産管理
設計型式承認は始まりでしかありません。メーカーは、すべての生産ドラムが承認された設計型式に適合することを保証する品質保証プログラムを運用しなければなりません。実際には、これは、樹脂グレードおよび供給者の文書化された管理、管理された・記録された再生材比率、定義されたアクション限度で連続的な部品重量のモニタリング、超音波ゲージまたは断面測定を使用した定義された点での定期的な壁の厚さ測定、日常的な漏れ検査、および生産サンプルの定期的な再検査を行うことを意味します。自動的に自分のパラメータと部品重量を記録する機械は、この文書作成の負担を大幅に軽減します。これは、ドラムラインにデータロギングを指定する真の理由で、しばしば見落とされる点です。
モデル選定ガイドの要件
以下の表では、コンクリート製造の要件をアポロ機種の範囲に対応させている。容器の容量と目標の日産出量、バリア要件を推奨する機種と構成に統合している。日産出量は、3交替運転で20時間ほどの効率的な作業時間。車両移動およびメンテナンスを含む通常の交換作業が含まれる。
| 容器 | 目標の日産量 | バリア要件 | 推奨モデル | 推奨される構成 |
|---|---|---|---|---|
| 5 L のジャーキャン | 最大8,000個 | なし、水添剤含有 | ABLB 75 | ダブルステーション、2キャビティ、100ポイントの軸方向制御 |
| 5 L のジャーキャン | 最大8,000個 | 溶剤バリアが必要 | ABLB 75 | ダブルステーション、2孔、インモールドフッ化パッケージ |
| 20 L のジェリー缶、標準ウォール | 最大3,500個 | なし | ABLB 90 | 二重ステーション、1 又は 2 室、角部の放射状壁制御 |
| 20 Lのジェリー缶、国連パッキンググループII | 最大1,600個 | フッ素化 | ABLD 120 | アキュムレータヘッド、200 点の軸方向および径方向、フッ素化、内部冷却 |
| 60 Lオープントップドラム | 1,000個まで | フッ素化されていない | ABLD 120 | 20 Lのヘッド、内部冷却、ドリップシステム、漏水テスト装置 |
| 120 L の L-リングドラム | 最大780個 | フッ素化 | ABLD 120 | 20 L のヘッド、内部冷却、インラインの重量計測、テークアウトロボット |
| 200 L Lリングドラム | 最大650個 | フッ素化 | ABLD 120 | 20 Lの注機最大稼働時、内部冷却が必須、閉ループ重量制御 |
| 200 L Lリングドラム | 最大650個 | 共重合成 EVOH | ABLD 150 | 6層共撓ヘッド、専用リグレインエクストラーダ、内部冷却 |
| 200Lのドラム、大容量タイプ | 900本以上 | 任意 | 2つのABLD 120ライン | 並行して配置されたラインは、ひとつの大型マシンに比べて冗長性と金型への柔軟性をもたらします |
| 1000 L IBC内部コンテナ | 最大500個の製品に対応可能 | フッ素化されていない | ABLD 150 | 40 L のヘッド、内部冷却、200 ポイントの軸方向制御、重量持ち出し |
| 1000 L IBC内部コンテナ | 最大500個の製品に対応可能 | 共重合成 EVOH | ABLD 150 | 6 層のヘッド、完全な溶解温度制御、専用の再生材層 |
| 1,000から1,500 Lの貯蔵タンク | 250個まで | なし | ABLD 200 | 80 L のヘッド、4 コラムプレートガイダンス、内部冷却、重量の扱い |
| 5〜200Lの混合プログラム | 可変的な条件 | 混合 | ABLD 120 プラス ABLB 75 | ドラム用に一つの蓄積ライン、小型容器用に一つの連続ライン |
この表を実際のプロジェクトでどう使うか
構想されたプログラムの中で、最も大きくて重い容器からスタートしましょう。なぜなら、それは機械のフレームを決定するからです。次に、プログラム中の最も小さい容器が同じ機械で効率的かどうかを確認しましょう。製品の積載量が非常に小さく、物量がかなり多い場合、複数の小型機械を導入する方が大きなフレームを一方向に操作するより経済的です。最後に、ヘッドの注文前にバリアルルートを決定しましょう。なぜなら、納入後で単一層ヘッドを共押出へ変更することは簡単な改修作業ではないからです。
化学ドラムライン用の下流装置
化学物質用ドラム拡吹成形機は単に生産セリの中心部分に過ぎません。後続装置は、工場がその機械の理論的な生産量を達成するかどうか、また、品質が一貫したもので、検証可能なものなのかを判断します。重い部品の場合、ハンドリング装置は、成形金型よりもしばしば実質的なボトルネックになることも少なくありません。
掃除機能搭載のロボットおよび部品取り扱い
60℃で成形ラインから出る10キログラムの缶は、生産量に合わせて手動で扱うことはできず、軟らかで熱い容器は変形しやすいです。サーボの回収ロボットが、通常顎とフラッシュテールを掴んで、パレット付近から取り外し、コンベヤーに置いたり、直接デフラッシュ固定装置に入れています。大型のパーツでは、真空または機械的グリッパーを備えた二軸又は三軸の装置が標準で、部品が柔らかいパネル面に接触しないようにグリッパーを設計する必要があります。
ロボットのサイクル時間は、型の開放間隔よりも短くなければなりません。ABLD機では、取り出し操作は機械制御でクランプの動きと調整されており、型が完全に開いてからではなく、開放後すぐにロボットが接近を開始します。
Deflashing
フラッシュ除去では、ピンチの先端と末端、ハンドウェブの部分、およびネックカットを取り除きます。3つの方法が利用されます。ナイフを使用した手動フラッシュ除去は、非常に低容量でのみ実行可能で、エッジが均一でない場合もあります。セミオートマチックなパンチ固定装置は、都合のよい形状のパンチを付けた空気または油圧式プレスを使用し、一回の作業でフラッシュを離脱します。これは中容量のドラム生産の標準です。完全自動インラインフラッシュ除去では、パンチがテイクアウトパスに統合されるので、パーツは既にトリミングされた状態でセルを出ます。
部品がまだ暖かい状態の時にフラッシュ残留物を除去すると、よりきれいな断面が得られてパンチ力も低くなるが、あまりにも暖かいとフラッシュ残留物は切れるのではなく、裂けてしまい、ざらざらした端が生じる。実用上の窓は、部品表面温度が45〜60度程度である。回収したフラッシュ残留物は、セルの近くに配置された研削機に直接運搬して処理し、処理された材料は重量計測式ブレンダーに戻される。
インライン測定
部品パス内のチェック吊秤は、二つの目的を達成します。承認済みの重量許容範囲外のコンテナーを拒否し、先ほど説明した閉ループ型の重量制御にフィードします。認定済みのドラムの場合、吊秤は少なくとも指定量の 0.2％を解析できるようになっており、追跡可能性を確保するために、すべての画面を時刻と機器識別子と共にログ記録します。
漏れ検査
液体を充填する容器については、すべて漏洩試験を実施することが求められており、危険物の包装に関しては、半数程度ではなく100%の漏洩試験が一般的な方法である。一般に使用される方式は、圧力衰減法である。容器の首部を密封し、定められた試験圧に空気を圧力する。安定化させ、その後、決められた時間間隔で圧力の低下を監視する。試験圧力と期間は、熱的な効果から偽陽性の不良を排除しつつ、現場での漏洩につながるような不良を確実に検出できるよう設定される。
実際に実施される二つの詳細なポイントがあります。まず、試験前に容器を耐熱性にする必要があります。なぜなら、まだ冷却中の部品は、ガスの収縮による圧力が低下し、漏れのように見えるからです。デフラッシュと漏れ検査の間に待機コンベヤーを設けると、この問題が解決できます。次に、シール機構はそれが変形することなく首部に締め付けなければなりません。そうでないと、テスト自体がその欠陥を生み出すことになります。
表面処理と装飾
ポリエチレンの表面エネルギーは低いため、処理を施さない場合、インクや接着レーベルの付着が信頼性に欠ける。炎処理またはコロナ処理により、表面エネルギーが良好なインキ付着を必要とする38～44 dyne/cmの範囲にまで上げることができる。コーナ触媒アレイよりも容易に曲面を追従できるため、炎処理は、三次元容器の場合に一般的に選ばれる。効果は数日のうちに衰えてしまうので、処理は印刷やラベリング直前に行う必要がある。
スクリーン印刷とパッド印刷が直接の装飾に使用され、成形中にラベル付けを行うことが可能ですが、重いドラムはボトルに比べてあまり一般的ではありません。危険物の場合、UNマーキング自体が成形時刻にエンボス加工されたため、取り出すことはできず、バッチと日付のコーディングはライン上のインクジェットまたはレーザーコーダーで行われます。
型出し後の冷却とパレタイジング
ぬれたまま放出された容器は引き続き収縮します。すぐに積み上げると歪みが固定される可能性があります。冷却コンベヤーまたは制御された待避エリアを使用すると、部品はパレット化される前に均等化することができます。大型のドラムの場合、ネスティング固定装置と自動化パレット化により、労働力を削減し、Lリングが傷んだり変形しないようにすることができます。それは機能面であり、かすれたり歪めたりしないようにする必要があります。
一般的な不具合と修正方法
頑固な厚壁式化学容器の欠陥カタログは短いが、各項目には複数の原因がある。次の表は、新たなドラムプログラムで最も頻繁に出現する問題を、症状、考えられる原因、改善策によって群分けし、頻度の高さに従い並べたものである。
| 不良 | おそらくの原因 | 是正措置 |
|---|---|---|
| 高さ方向の壁厚の偏差 | 長尺の蓄積注入時のパライゾンがゆがむ。実際の引き出し比率とパライゾンプログラムが一致していない。金型や先丸の温度のグラディエント。 | ストローク時間を短くし、移行領域に多くのポイントを持つ軸方向プログラムを再プロファイル化し、ダイヘッド領域の温度を均一化し、マンドレルのセンティングを確認する。 |
| 周囲の壁厚の偏差 | 金型と真ちゅう母棒が同心ではない、ヘッドの加熱が不均一、円筒形の容器の引き抜きが不均一 | パリオン検査を使用して型を再中心化し、ヒーターゾーンの不均衡を修正し、非円形形状用のラジアルウォールコントロールを追加します。 |
| 落下テストでピンチオフ溶接失敗 | ピンランドがあまりにも冷たすぎる、ピンランドがあまりにも広すぎる、局所的な壁が不足している、型が十分に速く閉じない、フラッシュポケットが十分に浅い | ダイゾーンの温度を5～10度上げ、ピンチランドを狭め、溶接位置に軸方向の厚みのスパイクを加え、最終移動における成形金型閉閉しのスピードを上げ、フラッシュポケットを深くしなさい。 |
| 冷脱落試験での基面半径付近の脆弱なクラック | 過度に引きすぎた状態のデジル直径。低温影響が不十分な樹脂。ベースエリアの極度に冷たくなった金型 | ベースゾーンにウォールスパイクを追加し、型のベース半径を増やし、樹脂の低温衝撃データを確認し、ベースの冷却を適切に行います |
| 変形と外輪面 | 金型の半分の間やゾーン間で冷却が不均一である。早すぎる投げ出し。歪んだ壁で収縮率が不均一となる。 | 冷却回路のバランスをとって、均等な流量を確認し、冷却を延長するか内部冷却を追加し、壁の分布を修正し、成形品冷却装置を追加する。 |
| 積層試験によるパネルの膨出 | パネルの壁が目的値を下回る、ローリングホープが形成されていない、樹脂の密度または弾性係数が十分でない | プログラムでパネルウォールを高め、型でホープ定義を精密化し、局所的な厚みがあったり加え、曲げ強度が高い樹脂グレードを確認します。 |
| 表面がオレンジピール状やマットな部分 | 急速なストローク中の余分なせん断で溶解欠陥が起こり、不十分な排気管で空気が閉じ込めて、型面があまりにも冷たく、送風圧が低すぎます。 | アククラーのストロークをわずかに遅くし、溶融温度を上昇させ、パネル中央に焼結した通気孔を設け、金型表面の温度を局所的に上昇させ、送風圧を増加させ、圧力上昇スピードを確認する |
| 部品の重さの変動 | 体積ドロッシングでリカルズ比の変化。一貫しないリカルズ粒状密度。アキュムレータプランジャの位置の変化。ネジの摩耗 | グラビメトリックブレンドに切り替え、スクリーンで再粉砕粒子サイズを制御し、プランジャー位置フィードバックをキャリブレーションし、閉ループ重量制御を有効にし、ネジとボンベのクリアランスを検査します |
| 黒い斑点や線 | 蓄積装置の不活性ゾーンで溶融物が劣化する。リグリンド物が汚染されている。成形金型のゾーンが過熱している。 | アクキューマレータを浸透した領域を除去して検査し、先着先出発ヘッドデザインを選ぶ、再処理原料流を清掃してスクリーンする、ムンジゾーンの温度と滞在時間を低減する。 |
| 首部糸の変形や閉塞漏れ | 刃の標準化が適合していない、標準化時の首が十分に熱くない、首の壁が十分に厚い | 締め付けピンの寸法を閉鎖仕様と照らし合わせて確認し、ネック冷却を追加し、パリオンプログラムでネックウォールを上げます。 |
| ウェブ裂けの対処 | ウェブで材料が不足している、ハンドルピンの溶接が不十分、正確な型形状 | ウェブセクターに物料を供給するために放射状の壁の制御、ウェブピンチランドとの接触面積の増加、ウェブの橋接部分に放射状曲面を設ける |
| 取扱中の在庫量の減少と板状化 | 非極性成分のモノレイヤー壁を通じた浸透 | 成形中のフッ化処理を追加するか、共冷成形された EVOH 構造に切り替えることで、隅部およびピンチオフ部におけるバリア層の連続性を確認する |
異常発生時の解決策づくりに対する厳格なアプローチ
新しいドラムプログラムでは、一度に複数のパラメータを変更したくなるでしょう。それは実験の情報内容を破壊します。しっかりとした手順は、まず機械ベースレベル（すなわち、金型中心位置、金型正確性、クランプ平行性、冷却流量バランス）を確認し、ヘッドと金型が均等になるまで十分に時間をかけて安定した熱状態を維持し、その後一つの変数を一度に調節することです。150秒サイクルの場合、忍耐力は高価ですが推測はそれ以上の代償を伴います。
化学ドラム成形の生産経済性
化学ドラムの生産経済性は、3つの要素によって支配されています。それらは、材料利用率、キログラム毎のエネルギー消費量、生産単位あたりの人件費です。本ガイドでは特に通貨単位の数値を示していないため、以下の分析では、従来の油圧型片面ラインによる200リットルのドラム（外部冷却のみ）をベースラインとして100ポイントとし、その他の構成をその相対値で表記しています。
材質の使用率が低い
重量壁成形の場合、材料が圧倒的に最大の入力項目となります。9.5キログラムの完成重量を有する200リットルのドラムにおいて、25％割れがあると、ラップ周期ごとに2.4キログラムの割れが発生します。もしその割れが完全な価値で回収されれば、ドラムあたりの実際の材料コストは完成重量に近づきます。また、その場合、場合によっては約25％のペナルティとなるように、これを廃材として販売することになります。ドラムあたりの消費量は、約11.9キログラムにのぼり、この事象だけで、ほぼすべてのケースで、熟練した設計の捨て割れ回収システムを導入することが正当化されます。
3分離メカニズムにより材料利用率が向上します。第一に、パリオンス・プログラムの解像度の向上。200ポイントの軸方向プログラムを放射状の採用すると、20ポイントの粗いプログラムと同等の性能を発揮するとともに、5～10％の重量削減を実現できます。サファティマージンがどこにでも存在したため、分散し続ける材料が必要となるのが通常でした。必要な場所だけに材料を用いるため、材料の使用量を削減できるのです。第二に、閉ループ重量制御により、作業者が不適切に重量を増加させることがなくなります。通常、これは約2～4%の重量増加であり、材料の過剰使用につながっていました。第三に、モールド内のフラッシュ形状を最適化することで、フラッシュ割合自体が低下し、しばしば数ポイント減少します。
キログラムあたりのエネルギー
重厚壁ポリエチレンの押出吹き込み成形の具体的エネルギー消費量は、押出、ハイドロリクス、締め込み、送風、および処理冷却のいずれかにも依存し、通常は0.45から0.85キロワット時間/加工樹脂1キログラムの範囲に入る。この範囲は広いですが、潤滑システムの設計、押出機ドライブがスピード固定モーターで調整可能か、需要に合わせたサーボまたはインバータドライブであるか、そして冷却機がどれだけ効率的に運用されているかに大きく依存します。
油圧機械で利用可能な最大の改善には、全量で稼働させつつリリーフバルブを通じて余剰流量を捨てることなく、需要に応じて流量を提供する、サーボ駆動型油圧ポンプが含まれます。このような対策によって、油圧がほとんど休止状態になっている長い冷却期間を持つドラム型機械では、総エネルギー消費量が20〜35%低減します。内部冷却機能により、圧縮空気のエネルギーが増加するとともに、循環時間が大幅に短縮されるため、負荷の増加にもかかわらず、1kgあたりのエネルギー使用量は通常低下します。
| 構成 | 相対出力指数 | 各部品当たりの比較的低いエネルギー数値 | 部品当たりの相対材料指数 | 部品単位あたりの相対労力指数 | 装置投資レベル |
|---|---|---|---|---|---|
| 基準:従来の油圧装置、外部冷却、20点目プログラム、手動のフレッシュング | 100 | 100 | 100 | 100 | 低い |
| 200ポイント軸方向増量と、放射状の壁押合コンロールドを付加する | 102 | 95 | 92 | 100 | Medium |
| 内部冷却装置の追加 | 145 | 78 | 100 | 70 | Medium |
| サーボ油圧ポンプ駆動装置の追加 | 100 | 72 | 100 | 100 | Medium |
| ロボットによる取り出し、自動脱フラッシュ、インライン計量を追加 | 108 | 101 | 97 | 45 | 中〜高 |
| 完全設定:上記のすべての要素を併用 | 158 | 56 | 89 | 42 | High |
| 全構成に加えて、6層の共挽込バルブ | 150 | 62 | 96 | 44 | プレミアム |
テーブルを読む際、100以上の出力インデックスは、同じ機械からより多くの部品を生産することを意味し、エネルギー、材料、労務のインデックスがそれぞれ100未満である場合は、部品当たりの消費が小さくなるので、これらの3カラムのうち、小さいほうが良いことになります。完全な構成では約58％の部品生産増加と、部品当たりの消費が約44％低下し、直接労務が約半分だけ必要になりますが、初期装置レベルが高くなるという費用がかかります。単一シフトでの低容量の特殊プログラムを実行している工場の場合、開始時点の構成が最適な商業解決策である可能性もありますが、3シフトの危険物包装用途の場合は、通常、完全な構成が正当な選択肢です。
労働力と人員配置
手でフラッシュを取り除いたドラムラインでは通常、部品の取り扱い、トリミング、積み重ね、品質検査にそれぞれ2～3人のオペレーターが必要です。ロボットによる取り出しと自動フラッシュ処理を導入すると、これらの作業を全部ひとつの作業セルで担当する一人のオペレーターが行い、複数のマシン間でコンピュータを共有できるようになります。3シフトの作業では、従来の方法に比べ労働時間の削減に加え、首部や磯の寸法の変動も少なくなるという点で一貫性も向上します。
スクラップと品質コスト
認定ドラム製造における隠れたコスト項目は、品質関連の廃棄物である。漏れ検査で却下されたコンテナは、すでに材料、エネルギー、およびサイクル時間をすべて消費した。金型の変更後のスタートアップ廃棄物も、長いサイクル時にはかなり多くなってしまう。その理由は、ヘッドと金型が熱的な均衡に達するには多くのサイクルが必要となるためである。実証済みのパラメーターセットを呼び戻すレシピ管理と、初回射出前に金型の熱微調整を行うことで、スタートアップ廃棄物は顕著に削減できる。堅牢なヘービーウォールラインの実現可能な目標は、スタートアップを含む廃棄率が 2% 未満であることである。この目標を上回ると、どのエネルギー対策も対応できないほど経済性を破壊することになる。
サービスとサポート
ケミカルドラムラインは長期的資本設備であり、何年も認定プロセスを維持する必要があるため、仕様書と同じくらい重要なのが、機械の背景で提供されるサポートパッケージです。ワンプラス工場としてのアポロは、出荷するすべての機械に、グループサービス基準を適用します。
すべての機械は、出荷前に工場で検査・テストが行われ、アポロが納品する金型を使用してお客さま自身の金型で稼働させ、装置が張家港を出発する前に工程ウィンドウが確立されます。エンジニアは設置および試運転のためにお客さまのサイトへ赴き、基礎・公共設備の確認、機械・油圧設備の構築、電気配線、最初の製品の生産、そしてオペレーターへの引き継ぎなどを行います。金型および現地の電圧・周波数基準に対応したカスタマイズが可能です。そのような大規模な機械では、ドライブパッケージが現地の電力網に合わなければならないため、このことは重要です。
予備部品ポリシーは、ワヌプラスブランドレベルのコミットメントで、ブローモールディングラインが消耗する点検物品をカバーするものです。継続的なサポートには、利用状況の追跡、制御システムへの遠隔支援、定期的な顧客訪問などがあります。買い手は、工場を訪れて建設中の機械を視察したり、独自の金型による試運転を目の当たりにしたり、受け入れまでに構成品質を確認することができます。また、アポロは商業パッケージの一環として生産能力保証と品質基準保証も提供しています。
よくある質問
本当にアキュムレータヘッドが必要な最小容量の容器はどれですか？
閾値は容量ではなく射出重量であり、概ね1.2から1.5キログラムとされています。その下では、連続押出によりパリソンの生成速度が十分であり、連続機の高い空泡化力により生産量が向上します。その上では、スペーサーが主要な壁厚不具合になり、蓄圧頭が適切な選択になります。典型的な2.2ミリメートルの壁厚の水虫容器では、この閾値は25から30リットルになります。そのため、20から30リットルの帯域は、ABLBとABLDの範囲の真のクロスオーバーゾーンとなっています。
一台の機械で20リットルのジェリー缶と200リットルのドラムを製造できますか?
はい。20Lの蓄圧ヘッドと220kNのクランプを備えたABLD 120は幅広い用途に対応しており、これは化学物質の梱包工場における非常に一般的な構成のひとつです。現実的な制約には、機械サイズとしては数時間かかるモールド交換時間や、小さな商品を大きなヘッドで流し込むことでプラグ棒がストロークの短い範囲内で動作するため、位置フィードバックの解像度が十分でなければならない点などがあります。大きな容量の商品を同時に生産する工場では、二つの専用ラインの方が、共用ラインよりも生産量が多く、モールド交換時間が短くなります。
フッ化加工と共溶成形したEVOHのどちらがより良いバリアとなりますか？
農薬、燃料、溶剤などのほとんどの用途では、成形中フッ素処理によって適度な設備投資とプロセス投資をもって必要なバリア層が実現されます。また、容器が一層のみであるため、フラッシュ回収も簡単に行えるためです。共押出しEVOHは、明らかに高いバリア特性を有し、強い芳香や塩化成分、長期間の保存、または臭気の伝播が許されないような用途に適しています。共押出しの欠点としては、質の高い設備投資、限られた溶融温度範囲、共押出しの層からのみフラッシュを回収できる点があげられます。
ユネスコ認定の化学ドラムにどれくらいのリグッドを使用できますか？
危険物のパッケージには、定められ、認可されている材料構成に従って製造する必要があります。また、規制により、リサイクル素材の使用は制限されています。標準的な方法は、同一樹脂および同一工程からの、通常15 ～ 35％の範囲内の管理された割合で、認可された設計型の文書に記載された割合を使用することです。消費者からのリサイクル素材は、特定の認可ルートをたどっていない限り、一般的に除外されます。重量計測による混合と、再生材料の割合の文書化された管理は重要であり、認証は実際使用された成分に基づいています。
内部冷却によって実際に導入できるサイクル時間はどの程度になるか
重厚壁のコンテナーで、測定された削減率は25から40％の間で、最も厚い壁の場合はさらに大きな測定値に達します。200リットルのドラムでは、外部冷却だけの典型的な165秒のサイクルでは、内部冷却により約110秒にまで低下し、33％の削減となり、日産出量の50％増加に相当します。このシステムには、-30度から-40度の露点をもつ圧縮空気乾燥器、作業温度に対応した空調装置、供給と排気に使用されるブローポンポート、およびそれに付随する制御装置が必要となります。
失敗の主な原因と、修正方法
耐寒落下試験で発生する故障の大部分は、底部のピンチオフセメント溶接部分に起きます。その原因は、金型が閉まる際にピンチ地部分の溶融が凍りつきすぎること、ピンチ地が幅が広すぎるため溶融コンクリートが編組前に凍結すること、溶接部位における局所壁厚が不足すること、およびフラッシュポケットが浅すぎるために締め付け力がフラッシュを圧縮して吸収されることです。 対応する対処策はそれぞれ特定されています。金型の部品温度を5~10℃上昇させ、ピンチ地を狭め、溶接部位に垂直な壁厚ピークを追加し、最終移動中の金型閉鎖速度を上げ、フラッシュポケットを深くすることです。
化学用ドラム樹脂用に指定すべき融着流速はどれですか。
約30リットルを超えるコンテナの場合、耐環境ストレス割れ強度が証明されている、高分子量HDPEを使用し、融点流動度が2.16キログラムの荷重下の190℃で10分当たり0.2～0.4グラム、密度が0.945～0.955グラム/立方センチメートルの範囲にあります。5～20リットルの軽量容器では、0.3～0.5グラムのわずかに流動性のあるグレードを使用すれば、表面質とサイクル時間を向上させることができます。また、コンテナが18℃以下の落下試験に合格しなければならない場合は、常に低温ノッチ衝突性能の確認をしてください。
大容量のアキュムレータ機にモールドの交換にかかる時間はどれくらいですか?
現実的には、ABLD クラスの機械でドラム金型を変更するには、平均して 2 時間から 5 時間かかります。これは、金型の重量、ダイとマンドレルも変更するかどうか、プラントがクイックチェンジのロック, 予め加熱済の金型, オーバーヘッドリフト機能をどの程度備えたかによって異なります。クイックチェンジプレート, 標準的な冷却接続, そして金型を設置前に作業温度に予め加熱するという 3 つの手落ちが最も効果的です。機械制御内のレシピ管理では、パラメーターの再入力を排除し、初めて良品が生産されるまでの時間を短縮します。
同じ出力レベルで、大きな機械一台を購入するか、小さな機械二台を購入するかどうでしょうか？
操作の柔軟性とリスクにおいては、ほとんどの場合、二つの小型装置の方が優れています。二つの製品を同時に稼働させたり、金型を変更したりメンテナンスを休止した場合に、出力の半分を常に稼働させたりできるためです。また、すべての設備を大型なフレームで稼働させるのではなく、工場は製品サイズに合わせた機械サイズを選択できるわけです。一つの大型装置は、設備面積の上、必要なオペレータの総数の上、およびプログラム全体が安定した長期需要を持つ単一の大型製品の場合にユニット出力の上で優れています。多くのお客様に包装したり、それぞれのドライバーの仕様が異なる化学品の工場であれば、二つの装置構成の方がより良い商業的な判断となります。
200リットルのドラムラインにはどのようなユーティリティが必要ですか？
ABLD 120の約90 kWのインストール負荷に合う三段階の電源の計画。実際の平均消費電力はインストールされた電力よりもかなり低い。プロセス冷却は400 kg/時間のライン処理用に240から320 kWのレンジのチラーが必要となり、水は8～12 ℃で供給される。送風圧で必要な圧縮空気は、送風および排気サイクルに十分な容量を備え、内部冷却のために乾燥されたサプライが装備されている場合があります。排気空調、およびフッ素化が使用される場合は、本機に必要な専用ガス供給、ゴミ採集、および安全システムを追加する必要があります。
結論
化学ドリンク用ドラム生産のために最適なEBM機械を選ぶ場合は、パッケージ仕様から機械仕様に戻っていく作業を行います。マイナス18度での落下試験では、ピンチオフ溶接の品質が極めて重要であることがわかります。これにより、迅速なエナジーストックの供給、溶接位置での正確な軸方向の壁プログラミング、正しく設計されたピンチランドジオメトリーを有する金型が必要であることが明らかになります。スタックテストでは、パネル壁の一貫性が重要であることが分かり、これにより閉ループでの重量管理と径方向の壁分布が贅沢品ではありません。化学的相性要件からは、フローリン化パッケージか6層共押出ヘッドが必要かどうかが判明し、その決定はヘッドを作る前に行わなければなりません。そして、太い壁の経済性からは、出力が実際には内部冷却によって生み出されることが分かります。
Apollo シリーズに置き換えて考えてみると、この論理は明確に解ります。鋳材の重量が約 1.2 kg 以下の場合、連続押出式で多孔模型を使用する ABLB シリーズは、20 liters までの小型化学製品瓶や水栓缶に最高の生産能力を発揮します。危険物の包装容量が多い大半の場合は、20 liters 容量のアキュムレータヘッドと 220 kN 耐圧のクランプを持つ ABLD 120 が最適です。1,000 liters の IBC 内部容器や大型ドラムの場合は、40 liters 容量のヘッドと 400 kN 耐圧のクランプを備えた ABLD 150 が適しています。1,500 liters までの単一貯蔵タンクの場合は、80 liters 容量のヘッド、600 kN 耐圧のクランプ、および 4 本の列柱を備えたプレートガイダンスを持つ ABLD 200 が適しています。これらすべての機器の背後には、20 年以上の押出吹き付け成形の経験を持つ Wanplas の工場があり、90 か国で 4,000 台の機器が稼働しており、工場テスト、現場での試運転、および毎年 500 ドルの無償部品交換というサービス基準を提供しています。
ケミカルドラムプログラムを計画している場合、もっとも有用な次のステップは、具体的な仕様を共有することです。具体的には、容器の容量とジオメトリ、目標の壁厚と部品重量、樹脂のグレードと溶融流出速度、製品の内容と侵食性、満足させる必要がある国際連合のパッキンググループ、および事業計画に必要な日次生産量などの情報が必要となります。これらの情報を入力すると、アポロのエンジニアは特定のマシンサイズ、蓄圧タンク容量、壁厚制御構成、バリアープレース、およびダウンストリームレイアウトを提案することができ、工場に持ち込んだ金型で試作を実施し、機械が出荷される前にお客様に容器とその試験結果をご確認いただけます。購入希望者は工場をご見学いただけ、製品の製造工程をご確認いただけ、ご自身で試作をご視察いただくことも可能です。
