EBM装置用の省エネルギー技術は、単なるマーケティングのキーポイントから、業界標準の必要条件となっています。ほとんどのブロー成形工場では、電気は樹脂の次に最大のコントロール可能なコストとなり、高い関税や二酸化炭素レポートの義務がある地域では、最も速い成長を遂げているコスト要因になります。HDPE容器製造の3交替で稼働している単一のブローモールディング装置であれば、一年に比較可能なフロア面積のオフィスビルよりも多くの電力を消費します。しかし、適切に設定した同一機器は、相当小さな電力で同じ出力を提供します。
上海近郊の張家港に拠点を置くWanplas工場のApolloは、20年以上にわたって自動抽出吹塑成型機を製造しており、4,000台以上が90カ国以上に設置されています。これまでに非実現可能な場合を除いては、全てのサブシステムだけでなく、従来の設備が具現化された結果であることが明らかです。この実績は、効率的な機械と非効率的な機械の差を正確に鮮明化することができます。それは単一の革新的コンポーネントではなく、実際にいくつかのそのような工夫が、それぞれが、特定のサブシステムを数パーセント削減させるものと考えられます。 このトピックでは、抽出吹塑成型機のパワーが究極的にどこに行くのかを分解し、次々に各サブシステムに取り組みます:抽出機ドライブ、油圧発電ユニット、バレルおよびダイヘッド加熱、圧縮空気、金型冷却。それは固定容量ポンプと負荷感応変容ポンプ、サーボ油圧ユニットおよび完全に電気駆動の違いを測定可能にします。それはまくら、セラミック、赤外線ハロゲンおよびインダクションヒーティングを対等に比較します。祝福空気回収が実際にどの程度元に戻されるかを数値化します。最後に、既に部屋に設置されている機器に、Apollo銘板またはBekum、Kautex Maschinenbau、Uniloy、またはグラハム工学の銘板に関係なく適用できる、機器加工の優先順位付き修正ロードマップを提供します。
待機冷却とプレート熱交換器
全体的に、エネルギー性能は、エンジニアが表示すべきように、製品の1キログラム当たりキーローハウス(kWh)、または1,000個当たりkWhとして表されています。相対的なコストと回収期間は、単一の数字が有益であるとしても、関税、税金、および現地労働賃金があまりにも幅広いために、絶対的な数字ではなく、質的な範囲や基準値として表示されています。
なぜこれまでの基準よりも、エネルギー消費が本質的な指標になりつつあるのか。
エネルギー消費は、押出吹き大工業においてもすでに二次的評価項目ではなく、10年間のサービス寿命において競争力を維持するか否かを直接決定する主要な選択基準となりました。これの意味するものが現実になったのは、3つの要因が相関しあってきたことからです。これらはいずれも逆転することは考えられません。
第一の要因は都市電力料金の変動率です。多くの輸出地域では10年前と比べて電気料金の予測可能性が著しく低くなっています。吹き抜き成形は本質的に電力消費が多い工程です。インデックス契約によってお客様にお伝えできるレジンコストとは対照的に、電気コストは一般的にコンバータがすべて負担します。購入価格と生産量だけに基づいて仕様を決定した機械は、稼働期間にわたって自らの総資本の何倍もの電力を消費してしまうこともあります。
もうひとつの推進力は、規制と顧客からの要求によるカーボンアカウンティングです。食品および飲料、日用化学品、医薬品のパッケージングのブランド所有者は、そのパッケージングサプライヤーからスコープ3の排出量のデータを求めています。これらのデータを作成するためには、各機械ごとのエネルギー測定が必要です。ある容器についての千個あたりのkWhを報告できないコンバーターは、パーツがどれほど良いかにかかわらず、競争に不利な立場に陥ります。
第三の力は、可能な技術自体の成熟です。サーボ油圧駆動装置、永久磁石同期モーター、および誘導バーロー加熱などは、十五年前は高価な新型技術でしたが、現在は主流になっており、複数の部品供給先から買え、そのうえ価格の高騰や技術上のリスクも低減されています。かつて実験的なオプションだったものが、今ではしっかりした設計の基本的な内容となっています。
具体的エネルギー消費の経済性
この議論における最も有用な指標は、完成品の1キログラムあたりのkWhで示される特定のエネルギー消費量です。この指標は、マシンのサイズ、コンテナの形状、シフトパターンなどを調整することができ、200ミリリットルのボトルラインと220リットルのドラムラインを同じ軸で比較することができます。適切に構成されたHDPE押出ブロー成形機では、機械境界の特定のエネルギー消費量は通常0.55から0.95kWh/kgの間です。変数周波数押出機ドライブ、断熱ジャケット、および閉ループエアシステムを広く採用する以前の機器では、同じ部分で1.2kWh/kgを超える場合があります。
0.4 kWh/kgというギャップは、年間生産量に乗算されるまではドラマチックに思えません。年間400トンのHDPEを生産する機械で0.4 kWh/kg不利があると、追加の出力はなく160,000 kWhの余分の電力を消費することになります。効率の高い現代の機械を基準値として100ポイントに設定した場合、生産プログラムが同じであっても構成が悪いレガシー機械は約140～165ポイントにとどまります。
エキストルションブロー成形におけるエネルギー効率は、ひとつのコンポーネントによって決まらない。それは、3から60％の間のマシン負荷をそれぞれ寄与する、計6つのサブシステムを体系的に攻略し、結果を測定することで得られる。
実際にパワーがどのように消費されるのか：EBMマシンのエネルギー消費分類
5L の HDPE 缶を生産する典型的な 1 機床の押出ブロー モールド機では、エトラダー ドライブが総電力のうち最大のシェアを占めており、通常 45% から 60% です。続いて、油圧駆動装置、容器とダイ ヘッドの加熱、圧縮空気、そして金型の冷却が続きます。この分布を理解することは、あらゆる合理的なエネルギー プログラムの前提条件であります。なぜなら、負荷の 4% を占めるサブシステムを最適化するために費やした努力は、50% を占めるサブシステムへのわずかな改善と競争できないからです。
以下の分解図は、代表的な構成を示しています。90mmの一連ねじ押出機、L/D 25:1、一層の金型ヘッドによる連続押出、油圧締着ユニット、および機械搭載のフラッシュ除去装置を搭載した一台の機械です。生成速度は、溶融流動率が190°Cで0.3g/10分、ASTM D1238で測定した重量2.16kgのHDPEで、約60~80kg/hです。容器重量はおおむね180~220gです。周囲温度は25°Cと仮定しています。
表1:5L HDPEジェリーボトル型押出超回転機のエネルギー分解
| サブシステム | 全機械の電力の比率 | パターン加工を実行（1.1単位使用、1.2幅広い加工が可能） | 主要な削減の手段 |
|---|---|---|---|
| エクストラクター駆動（モーター、ギアボックス、ねじ） | 45–60% | 連続的でほぼ常に一定のパフォーマンス | IE4/IE5モータークラス、バリアスクリュー、溝付き給料バレル、溶融温度制御 |
| 油圧駆動ユニット（固定装置、ショット装置、ブローポン、デフラッシュ） | 10–20% | 間欠が高く、長いアイドルおよび保持フェーズがある | サーボ油圧ポンプ、荷重感知制御、蓄圧コンテナのサイズ設定、完全電動駆動 |
| バレル、アダプター、およびダイヘッドの加熱 | 8-15％ | 起動時は高負荷、安定状態では低い効率 | 絶縁ジャケット、誘導または赤外線加熱、自己チューニングPID、ゾーンの統合 |
| 圧縮空気（送風空気と空圧系） | 8-15％ | ピルズ状の、高い瞬時需要 | ブローエアー回収、漏れ検出、二段階の前吹気化およびメイン吹気化、圧力設定 |
| チラーとモルド冷却回路 | 6–12% | 四季による変動が継続しない | 給水設定値が高く、自由冷却、プレート型熱交換器、可変回転速度のポンプが使用されている |
| 補助機器（破砕機、コンベア、ロード機、ドライヤー） | 3–6% | 中断的であることが多く、稼働を中止しない | 需要に応じた設定、機械刃の研ぎ、適正な運搬 |
この表から三つの実用的な結論が導かれる。まず、エクストラーダを無視したエネルギープログラムでは問題の半分以下に対応しているということだ。次に、油圧パワーユニットは平均需要とピーク需要の格差が最も大きいサブシステムであり、その理由はサーボ制御に非常に強い反応を示すからである。さらに、圧縮空気と加熱の合計は油圧に匹敵する割合であり、これらはどちらも大幅に改善できて安価である。
ABLBシリーズには、食品および飲料、日用化学品、および医薬品の包装で市場を支配するコンテナサイズをカバーする8つのマシンタイプが含まれます。これらのマシンは高周波数のサイクルを運転し、年間稼働時間が長いため、Apolloはサイクル数に応じて規制される手順を優先的に扱います。これは、サーボハイドロリニックパワーユニットによるクランプとショーケースサーキット、標準装備の二段階前吹込とメイン吹込のシーケンシング、絶縁されたダイヘッド、および独立したゾーン自動チューニングのディープウェルのセンサーを含んでいます。エクストラクター駆動装置は、標準装備のIE3インバータ制御、および顧客の稼働負荷に応じて使えるIE4のPMSMを含んでいます。
サーボ油圧駆動技術とポンプ効率の限界
油圧駆動ユニットは、導入された電力と有用作業のギャップが最も大きいサブシステムであり、エンジニアリング労力の単位あたりで最も大きな効果をもたらす対象となっています。軟ポリエチレンの圧造ブローモールディングでは、クランプユニット、キャリッジ横方向移動、ブローピンストローク、およびデフラッシュシリンダーのすべてに、短い高流量のピークと長い間ゼロに近い需要が押し出されます。従来の定径ポンプでは、こうした状態を区別することはできません。
固定排気量のポンプがなぜ多くのエネルギーを浪費するのか
定速誘導モーターを駆動する固定容量ポンプは、モーターが稼働している間は毎秒一定の流量を供給します。機械が必要とするものに関わらずです。クランプユニットが閉じられ、単に保持されている場合や、パリソンが長さに到達する待ち状態にある場合、その流量には有用に使えるところがないため、安全弁を通して廃棄されます。流量を提供するための水圧エネルギー全体はオイルに熱として変換されます。この熱はオイルクーラーによって除去されなければなりませんが、クーラー自体は冷却水とポンプエネルギーを消費します。したがって、工場は二回払いを強いられます。一次は無駄な流量の生成、二次はその発生する熱の除去です。
通常の EBM サイクルでは、有効な油圧作業はサイクル時間のほんの一部だけを占めています。残りの部分は休止、保持、または混在しているのです。これは、サーボ技術によって排除される構造的な非効率性です。
負荷を感知する可変変位ポンプ
補助機の荷重感知制御によって、可変排気量のポンプは、供給流量を需要に合わせ、システム圧力を荷重のみならず小さなマージンも追跡するようにスワッシュプレートの形状角度を調整します。これにより、リリーフバルブによる流出をほとんどなくし、固定排気量のものと比べて実質的に改善されています。ただし、駆動手段は依然として最大の速度で連続運転しており、厚膜削減摩擦、軸受け摩擦、ポンプ内部の漏れ、かつ待機圧力の余分な余裕も、マシンを何もしないときでも電力を消費し続けます。荷重感知システムはまた、突発的な流量需要に対して図りやすく、調整されたサーボシステムよりも遅く反応します。その理由は、スワッシュプレートにメカニカルインパルスがあるためです。
サーボモータおよびギアポンプ
まず、圧縮空気漏れの検出と圧力適正化の作業を開始し、次に、バルブとダイヘッドの絶縁ジャケット、そして機械ごとのエネルギーメータを設置します。これら3つの手順は、低い相対的な投資で実装が簡単で、短期間で回顧利益が発生します。無駄に見えるかもしれませんが、これらの手順をやることで、もはや声明から検証可能な結果として証明されるものへと変えられます。この基盤が整った後に、サーボハイドロリニックパワーユニット、PMSM圧縮機モーター、およびインダクション加熱を評価するのが合理的です。
完全なEBMサイクルで得られる油圧機器消費量の削減は、定圧ベースラインと比較して、通常15～40％になる。この範囲に該当する機械は、ほぼ完全に使用率によって決まる。短い保持期間の小型容器を加工する高速サイクリング機は、ポンプがほとんどの時間を使用しているため、下限近くに位置します。200L容量のドラムを生産する大容量蓄圧ヘッド装置は、サイクルごとに長期間の冷却保持を実施しているため、上限近くに位置します。
サーボ油圧システムには、電気の節約と同等以上の三つの次回利益がある。油温はかなり低くなり、これによりシールやホースの寿命が延び、油冷却回路にかかる負荷が軽減される。マシンからの騒音は顕著に低下し、これは従業場での法令順守に関しても大切なことである。さらに、圧力と流量の再現性が向上するため、成形プログラムと壁厚分布が安定する。
フル充電式押出吹き込み成形
完全電動機は油圧パワーユニットを完全にサーボ�動のボールねじとボタン類を用いた締付け、キャリヘッドやブローポンの動きに置き換えます。オイル、リリーフバルブ、オイルクーラーが不要なため、待機時の消費電力はゼロに近く、電気入力を機械的作業に変換するときの変換効率は、ここで論じられるすべての構造よりも高いです。アポロの完全電動シリーズは、200MLから20Lまでの容器をカバーし、オイル汚染のリスクが受けられない製薬や医療、高純度の日用化学品の用途では最も頻繁に指定されます。
適用される制限要素は重要です。循環回数が短く頻繁で、年間走行時間が長く、コンテナーのサイズが小サイズから中サイズである場合、および清浄度要件が厳しい場合、完全な電動駆動が最も魅力的です。コンテナーの容量が大きくなると、大型産業用ドラム用に必要な締め込み力とストロークの長さにより、ボールねじやトグルのサイズが、油圧駆動によるものよりコンパクトで堅牢で経済的である領域に入りこんでいきます。ApolloのABLDシリーズ（20L〜1500L）では、サーボ油圧駆動方式が推奨のアーキテクチャです。
表 2: EBM 機械の油圧構造および駆動アーキテクチャの比較
| ドライブアーキテクチャ | エネルギー消費クラス | 応答速度が速い | 保守やメンテナンスの必要性 | オイル冷却負荷 | 関連資本コスト |
|---|---|---|---|---|---|
| 定圧ポンプ、一定回転速度のモーター | 最も大きな電力消費量（基準である100の指数値） | Medium | High | High | 低い |
| 負荷感知機構付き可変排気量ポンプ | Moderate (index 78–88) | Medium | 中程度から高い | Medium | Medium |
| ・固定ギアポンプを備えたサーボモーター（サーボハイドロライク） | 低（インデックス60–85） | 高速 | Medium | 低い | High |
| 独立したパリションとクランプ回路を備えたドゥアル・サーボ ポンプ | とても低い (指数55～75) | 非常に高速 | Medium | 低い | Very High |
| 完全に電動ドライブ(サーボボールねじおよびトグル) | 最低（インデックス 50–70） | 非常に高速 | 低い | なし | プレミアム |
上記の指数値は、代表的な5Lの恆定圧力缶製造周期の100ポイントの基準をもとに、ハイドロリクとアクチュエーションエネルギーのみを対象として示しています。これらは、機械全体での値として解釈されてはなりません。ハイドロリクユニットが全機械電力の10～20％を占めているため、固定容量からサーボハイドロリクにすることで、全機械消費量が通常3～8％削減されますが、これは有意でもありますが、比例して理解する必要があります。
押出機のエネルギー効率：モータークラス、ねじジオメトリ、kWh/kg
エクストルーダーは、連続押出ブロー成形機の中心的なエネルギー消費者であり、ここで1％の改善は、破砕回路の10％の改善よりも価値が高い。エクストルーダーの効率は、モータと駆動装置の電気効率、ギヤボックスの機械効率、およびねじが必要な温度と均質性で軸ワークを溶融に変換する熱力学的効率の3つの相互作用要因によって決定されます。
IEC 60034-30-1 に従う効率クラス
IEC 60034-30-1では、ライン駆動式交流モーターについて効率等級をIE1からIE5までと定義しており、この等級付けは機械を購入する際に最も明確な仕様基準となっています。IE2モーターと同じ定格のIE4またはIE5モーターとの違いはわずか数パーセント台の効率の違いですが、その数パーセントは機械の最大負荷に24時間続けて適用されます。
変速インバーターを駆動する標準的な交流誘導モーターは、最も一般的なエクストラーダによる駆動方式であり、IE3で指定されると、極めて優れた選択となります。重要なことは、誘導モーターの効率が一部負荷と減速時には低下するということです。エクストラーダは、すくばたけ運転時間が定格速度の50〜75％であることが多く、そうした場合、誘導モーターの効率曲線が低下し始めることになり、モーターの動力因子も著しく悪化します。
0 から
ネジジオメトリおよび溝付き供給バレル
スクリューの設計により、シャフトの作業のうちどれくらいが有益な溶融物となり、どれくらいが後でバレル冷却ファンで除去すべき不要な研削熱となるかが決まります。従来の単一フライしたメータリングスクリューは、ポリマーを溶融するにはジグザグ流れと研削に依存しています。バリアスクリューは、二次フライを設け、固体床と溶融プールを物理的に分離し、より低い研削速度でポリマーを均一に溶融させます。HDPEおよびPPの場合、混合セクションを備えた適切に設計されたバリアスクリューでは、一般的に特定のエネルギー消費量が測定可能な範囲内で削減されると同時に、溶融物の均一性が向上し、溶融温度が数度下がります。
面状ボーリング加工の給料ローラーの設置により、ねじの反対側で物理的パラメータが変化します。熱処理ゾーンに深く生成された軸方向の溝により、固体物質の運搬効率が大幅に向上し、ヘッド圧力への依存性が大幅に低下します。このため、低速でも同じ出力を得ることができます。より低速な送りを行う場合、剪断熱発生量が減少します。溶融温度が低くなり、下流の冷却レートも低下し、特定のエネルギー消費量も減少します。平滑ではなく、面状ボーリング加工を施したローラーは、燃料タンク、化学容器、ジャーキャニなどに使用される高分子量HDPEを低速で溶融させる際に特に価値があります。
L/D 比: 24:1と30:1
長さ対直径比は、長い方が自動的に優れているかのような議論がしばしば行われます。エネルギー面では関係が単調ではなくなります。24:1のバレルは短く、表面積は少なく、全体的な粘着力損失は少なく、中程度のスループットでは、より効率的な選択となることがあります。30:1のバレルでは滞在時間が増え、溶融および混合性能が向上するため、回転ごとにより高いスループットを実現でき、リグリンドやマスターバッチをより効果的に処理できます。しかし、追加の長さでは、表面熱損失、追加のトルク要求、および長い熱伝導路も増えてきます。
アポロが適用している実用的なガイダンスは簡単です。単一材料のHDPEおよびPPコンテナのレグリンド含有率が比較的低い場合、具体的な電力消費量が最小となる組み込み率は24:1から25:1です。レグリンド、カラーマスターバッチャーが多く含まれている場合、または複数層共重合が行われている場合、短めのスクリューをより強く押すという代替法により、追加のスプレーロー長さを生み出すよりも多くのせん断熱が生じるため、28:1から30:1が合理的です。
表3：HDPE用のエクストルーダ構成と具体的なエネルギー消費量
| エクストルーダーの構成 | 典型的な比特エネルギー消費量（kWh/kg） | 溶融温度傾向 | 最も適しています |
|---|---|---|---|
| 平滑バレル、従来の計量ねじ、IE2誘導モーター | 0.40–0.48 | 研削の結果による高い効率 | 旧型機、低荷重作業 |
| ありながら形バレル、混合セクションを備えたバリアスクラー、IE3インバータドライブ | 0.33–0.40 | 中等 | 汎用性の高いHDPEおよびPP容器 |
| 溝付き投入バレル、バリアーねじ、IE3インバータ駆動装置 | 0.29–0.36 | 低～中程度 | 高分子量HDPE、低MFRグレード |
| 独特なエキスフードバレル、ロック式ネジ、IE4/IE5级節能PMSM | 0.25–0.32 | 低い | 3交替シフトの高負荷操業とエネルギー優先プロジェクト |
| 上記のように、直流式ドライブ (ギヤボックスを省きた) | 0.24–0.30 | 低い | 回転トルクと速度が直接一致する選択された機械サイズ |
これらの数値は、ハイドロジル系ポリエチレンだけのエクストルーダーの特有のエネルギー消費量を表しており、油圧装置、圧縮空気、冷却を除く。これらの数値は、規定圧縮圧力の70〜85%での安定状態での運転を前提としており、適切に合わせられた溶融温度プロファイルです。異なる樹脂によっても基準が大きく変わります。一般的にPPはHDPEよりもわずかに低く、硬質PVCは低摩擦および注意深い熱管理が必要です。PCとPAではより高い溶融温度が求められ、それゆえにエネルギー投入量が大きくなります。PETGはポリオレフィンとエンジニアリング樹脂のどちらにも微妙に位置付けられます。
見落としがちな要因のひとつに溶解温度制御があります。不要な溶解温度が 10°C 単位あがると、その温度をまずモータートルクとヒータの電力で発生し、次に金型の冷却で再度除去する必要があります。そのため、過剰な溶解温度は三つの段階で不利益をもたらします。アポロ社の調達エンジニアは、何十年も前に流れ作業でコピーした温度プロフィールをそのまま適用するために、レジンが必要な温度より 15～25°C 高い温度で製造されている例を見かけることがあります。
缶頭と金型頭部の加熱：ヒータテクノロジー、絶縁、ゾーン制御
バレルおよびダイヘッドの加熱は、機械全体の電力の8～15%を占め、工場全体で最も大きな省エネルギー効果が得られるサブシステムです。安定状態での運転では、溶融体を一定の温度に保つ熱の大半は、実際にはスクリューからの粘性流によるもので、ヒーターによるものではありません。ヒーターの真の安定状態での仕事は、周囲に流失した熱を再生することであり、その流失の多くは回避可能です。
ヒーター技術の比較
ミカバンドヒーターは、従来からの選択肢です。スティールシースの中にミカの断熱材に巻きつけた抵抗リボンから成り、安価で一般的に入手できますが、素管とは接触が不十分であり、外側から自由に放射します。また、最大の表面荷重も制限されます。セラミックバンドヒーターでは、抵抗コイルをセラミックブロックの中に配し、その後ろに、熱を内部に向ける断熱材層を備えます。これにより、より高い動作温度を保ち、寿命が延びます。 鋳造アルミニウムや鋳造銅製のヒーターは、要素を取り囲んで鋳造されることにより、優れた熱伝導性を実現します。さらに、冷却路を統合できるため、加熱や迅速な冷却が必要なゾーンにおいて利用できる材質です。
赤外線ハロゲンヒータは、エネルギーを主に短波長の放射によって伝えます。すぐに作動温度に達し、制御信号に対して素早く反応するため、オーバーシュートを低減し、起動時間を短縮します。ただし、放射伝熱は対象表面の放射率と清浄度に依存するため、バレル表面が酸化すると性能が変動するという限界があります。
誘導加熱ジャケットは根本的に異なるアプローチをとっています。外部要素を加熱しその熱を内部へ伝えるのではなく、誘導コイルにより直接鋼製バレルの壁に渦流を発生させます。バレル自体が熱源となるため、要素とバレル間の界面損失がなく、誘導加熱ジャケットの外部表面は比較的冷たくなります。非絶縁マイカバンドと比較して、誘導加熱では加熱エネルギーの削減率が著しく、ジャケットは同時に絶縁材としても機能します。また誘導加熱では、隣接するゾーンが補完する中間ゾーンに焼け粉状のヒーターが隠れて無視されてしまうという古典的な故障も発生しません。
表4：バーレルとダイヘッドの断熱技術比較
| 加熱方法 | 熱伝達効率クラス | 動作開始速度 | 絶縁材なしで表面損失 | サービス寿命 | 相対コスト |
|---|---|---|---|---|---|
| マイカバンドヒーター | 低い | Medium | High | Short to medium | 低い |
| セラミックバンドヒーター | Medium | Medium | Medium | Long | Medium |
| 冷却通路付き鋳物アルミヒーター | 中程度から高い | Medium | Medium | Long | High |
| 赤外線ハロゲンヒーター | High | 非常に高速 | Medium | Medium | High |
| 誘導加熱ジャケット | とても高い | 高速 | 低 (ジャケットは設計上、保持されています) | 非常に長い | Very High |
磁気絕縁ジャケット:マシン上の最も効果的な対策
バーユー、アダプターおよびダイヘッド上のバンドヒータに取り外し可能な絶縁被覆を装着すると、射熱と対流による表面損失が約20〜40％減少します。正確な数値は、溶融温度、マシン周辺の空気速度、および被覆可能な表面積の割合によって異なります。溶融温度が高く、工場のレイアウトがしつこいと、節約が上限に近づく傾向があります。
この措置が効果を発揮するかどうかは、次の3つの点によって判断されます。まず、ジャケットは取り外し可能で、アジャストされていることが確認され、熱電対、ヒータ端子、スクリーン交換部に維持作業のアクセスが妨げられることがないようになっている必要があります。サービスの邪魔になるジャケットは取り外され、二度と取り付けられません。次に、ダイヘッドは、高温で広い露出面を持つことと、バレルとは異なり切断熱を受けないことから、絶熱する価値の高い部分であります。最後に、絶熱により、マシンの電気キャビネットや周囲の空気に到達する熱の負荷が軽減され、空調設備を備えた工場では、二次的で間接的な節減が実現します。
ゾーン制御、熱電対の配置、自動チューニングPID
温度調節の品質は、ヒーターのハードウェアと同じく重要です。セットポイントを出現するオシレータに振れる不適切に調整されたPIDループは、二方向でエネルギーを浪費します。温度を下げるためにヒーターがオーバーするし、バレル型冷却ファンが動作して温度を下げると、そのサイクルで消費されるキロワット時間すべてが無駄になります。最新の自己調整機能を備えたPIDコントローラは、各ゾーンの熱的特性を個別に把握し、これらの浪費を大幅に軽減します。
熱電対の配置は、ほとんどのオペレーターが気付くよりも、より重要です。浅い井戸に設置された熱電対は、加熱器表面温度ではなく溶融温度に反応し、コントローラが過度に早めに加熱器を切断し、その後過剰にコントロールする結果となります。溶融の壁に近い位置に配置された深い井戸の熱電対は、より正確な信号を提供し、より滑らかな、より低エネルギーでの制御を達成します。Apolloは、すべてのABLBおよびABLDシリーズマシンでゾーンごとに独立した自動調整機能を備えた深い井戸の熱電対を指定しています。
最後に、起動の順番について検討してください。すべてのゾーンを同時に設定点まで調整すると、大規模な同時需要ピークが発生し、それによってプラントの電力料金に対して需要料金が適用される可能性があります。ブレンドタンクの壁を通過する熱を放置する間の一定の時間を設け、制御された順序で各ゾーンを加熱する段階的なソークアンドラップ方式の起動ルーチンを採用すると、需要ピークを抑え、ブレンドタンクとスクリューに対する熱ストレスのリスクを低減することができます。
圧出成形における最も過小評価されるエネルギーコスト——圧縮空気の役割
圧縮空気は、あらゆるブロー成形工場において、提供されるエネルギーあたりの最も高価なユーティリティとなり、また最も浪費されやすいものでもあります。圧縮空気を生成する作業自体は、本来効率的ではありません：コンプレッサに供給される電気エネルギーのほんの一部が有用な圧縮空気として残り、残り分は熱として排出されます。このため、漏れや不要な圧力バレー、大気に排出される立方メートル単位の空気は、多重化された電気コストとなります。
EBMマシンが実際に必要とする空気の量はどのくらいですか
強化吹出成形では、圧縮空気を極めて異なる要件のもとに使用します。ブロー空気は、成形型に対するパリゾンの膨張に役立ち、容器の形状、壁厚、樹脂の種類に応じて6〜10barの圧で通常運転します。制御空気は、バルブ、ブローピンアクチュエーター、エジェクター、コンベアなどを駆動し、6barを超える必要はほとんどありません。
一般的に行われる重要なミスは、すべての装置やしばしばすべてのプラントを、単一の消費者が必要とする最高圧で運転することです。圧縮機の出力は排気圧とともに上昇します。そのため、不要な気圧毎に、生産される空気が永続的に不利な状況となります。高圧ブランドエア回路と一般用途の制御エア回路を分離し、専用ブースターや適切にゾーニングされた配電系統で連結することは、非常に効果的な圧縮空気対策のひとつです。
2段階の吹き込み：事前吹き込みと主吹き込み
二段階ブローでは、インフレーションが、優しくパラシオンを膨張させ、そこにモールドの内部に位置するように広げる低圧の事前ブローと、成形を完了し、細部の定義と冷却接触のために材料をモールド表面に対して圧迫する高圧のメインブローに分かれる。エネルギー上のメリットは直接的で、容器のボリュームの大部分は低圧で満たされ、最終的な成形段階だけが完全な圧力が必要です。二段階ブローは、壁厚の分布を改善し、薄い部分でのパラシオンの破損のリスクを減らすため、品質の観点とエネルギーの観点からは同じ方向に向かっています。
空気回収システム
ブローフェーズの終了時に、完成された容器内の空気の圧力は依然として完全なブロー圧力かそれに近い値になっているため、従来の機械では排気バルブを使ってそれを大気に放出し、この過程で圧縮エネルギーをすべて無駄にするだけでなく、大きな音の放射を生じます。ブロー用空気回収システムでは、排気空気をチェックバルブを通じて低圧の受圧器に導き、そこでブロー前の空気やマシン用エア工具、またはコンプレッサーの中間段階にフィードバックすることができます。
現実的な回収率は、吹き空気量の25〜50％であります。特定のインストールが実現する場所は、いくつかの要素によって決まります。大きいタンクの容量では、各サイクルごとにより多くの空気が回収されます。高いブロープレスでは、より多くの回収可能なエネルギーが残されます。短いサイクルでは、時間当たりの回収イベントが増えます。反対に、非常に小さな容器、長いサイクル、そして低いブロープレスでは、回収が魅力的に映らなくなり、レシーバー、バルブ、パイプの固定コストは、回収された量が少ないために相殺されます。回収システムは、もう一つの嬉しい副次的利点も提供します:高圧空気が大気に直接放出されなくなると、機械での騒音が大幅に低下します。
漏水検知および配布設計
漏えは圧縮空気に対する無声の税金です。これまでに計画的な検出プログラムを実施していないプラントでは、漏れは総圧縮空気生産のかなりの量を占めており、漏れは週末や停止時間などを含む、毎日24時間動作するため、全く生産なしのときでもエネルギーを消費します。超音波漏れ検出装置は、それらの特有な高周波シグナルによって漏れを特定することで、技術者が通常の運転中にプラント全体を調べることができます。四半期の超音波調査とタグ付き修理のフォローアップは、どのコンバーターでも利用可能な最も安価で、最高の利益を生むエネルギー対策の一つです。
配管設計も同様に重要である。サイズが小さい配管は圧力の低下を引き起こし、オペレーターは通常それを補うために圧縮機の排気圧を上げ、システム全体にプラスチックを浴びせる。適切にサイズされたリングメイン、機械付近には十分な受容器容量が備えられ、短く且つ暖かい接続があれば、圧縮機は最適な設定点で運転可能になる。ブロー成形では、特にローカル受容器が重要である。需要パターンは急激にピークアップするため、バッファがないと、圧縮機は繰り返しの圧力低下と不要なサイクルを行うことになる。
表5：EBM機の圧縮空気設定
| 測定する | 圧縮空気エネルギーへの影響 | 追加のメリット | 関連投資 |
|---|---|---|---|
| 四半期ごとの超音波漏洩検出と修理 | 大幅な減額、繰り返し | システム圧力を安定化します。 | 低い |
| 耐用年数が向上 | 中程度から大きな削減 | 気の圧力レベルを分離 | 中程度 |
| プリーブローの2段階とメインブローのシーケンス | 中程度の削減 | 壁厚分布の向上 | 低い |
| ブロー式空気回収システム（回収率25〜50%） | 大幅な節約効能 | 顕著な騒音低減 | 中程度から高い |
| パルスブロー量に合わせたローカルレシーバー | 中程度の削減 | 圧縮機の稼働/停止サイクルの減少 | 低い |
| コンプレッサーによる熱回収で工場用給湯に利用します。 | エネルギー量の変化なし、加熱燃料代を抑える | ボイラーの負荷を軽減する | Medium |
金型冷却とチラー効率
モールド冷却装置は、マシン関連の電力の6〜12%消費し、同時にサイクル時間を制御することで、エネルギー最適化と生産性最適化が競合する唯一のサブシステムです。冷たくなる水は冷却時間を短縮し、出力を向上させますが、より冷たい水を生成することは、圧縮式エアコン用エネルギーの額よりも非比例的に多くのコストがかかります。正しい答えは、なるべく冷たい水ではなく、必要なサイクル時間と寸法安定性を達成するための最高の水温なのです。
水温とチラーの性能係数
クーラーの効率は、熱を除去する量と消費する電気エネルギーの比率である性能係数で示されます。冷却水設定値が上昇するにつれて、冷凍サイクルで克服する必要のある温度差が小さくなるため、性能係数は大きく上昇します。産業冷凍で広く使用されている簡便なルールとして、蒸気器温度を1℃あげるたびに、クーラーの効率が数％向上します。
HDPEとPPで行われる大半の押し出し吹きぬき成型処理では、モールドの冷却水の温度が8〜15℃です。多くの工場は慣例的に範囲の下限に設定されています。実際には、容器の形状、壁厚、樹脂の結晶性によって必要な温度が決まります。太い壁厚の産業用容器は、より冷たい水によって実際に利益が得られます。薄い壁厚の瓶は、12〜15℃で十分に冷えることが多く、8℃と14℃の違いは1年間に相当なものです。過冷のリスクはエネルギーだけではありません。局所露点より低い温度では、冷却水路やモールド表面に結露が発生し、容器の表面に欠陥が発生し、モールドに腐食が起こります。
それ以外にも、最大の全マシン影響をもたらす施策であるねじとバレル変更およびPMSMモータのアップグレードは、抽出機に対応したものです。これは表1から明白です。簡単な措置をすべて完了した後でも、ステップチェンジを実施する必要がある場合は、やむなくその対象に着手せざるを得ません。
よく「エコノマイザ運転」と呼ばれている、「無料冷却」は、コンプレッサーを稼働せずに、外の湿球温度が十分に低い場合に、冷却タワーまたはドライクーラーを利用して、熱交換器に直接給水できるほどの低温の水を生成し、メカニカルクーラーをアイドリング状態に、あるいは部分負荷状態で運転します。温和な気候では、年間の冷却時間の相当部分、寒冷な気候では、ほぼ冬場をカバーできます。
冷却塔回路と密閉プロセス回路の間にあるプレート式熱交換器は、この設定では不可欠です。プレート式熱交換器は、溶存酸素、生物負荷、浮遊固形物を含むオープンタワーの水を、金型に送るクリーンな密閉回路から分離します。この分離がなければ、金型の冷却チャンネルは急速に汚れ、熱伝達が低下し、サイクル時間が延び、冷却機能で節約できる量よりもはるかに多くの電力を消耗することになります。
コンフォーマル冷却チャンネルと金型熱設計
金型内部の冷却チャネルの設計は、実際に水がどれほど効果的に熱を取り除くかを決定します。従来の直線ドリル加工のチャネルは、ドリルジオメトリーによって制限され、ハンドル、首部の仕上げ、ピンチオフエリア、底部の角などに熱い部分が生じることが多くあります。錫添加で製造したり、金型を接着された層から製造した場合のコンフォーマル冷却チャネルは、定常オフセットでキャビティの輪郭に沿って形成されます。その結果、より均一な熱除去、熱い部分の数の減少、冷却時間の短縮、およびゆがみの軽減を実現します。
合成冷却は金型工具における比較的高い相対コストを伴うものであり、すべての業務において見合うものではありません。高生産性と長持続の金型では、何秒分かということのわずかなサイクル時間の短縮が一定年毎の有意な生産量に変化し、歴史的に板伏れや収縮変動が不良品の原因となっていた場合に、経済効果があります。一度に少量の金型や頻繁に変更する金型については、乱流速度に十分注意を払い、従来のチャネルを採用することで、コストの一部で大きな効果を得ることができます。
ポンプと流量制御
冷却用水ポンプはしばしば忘れられた負荷です。最悪の場合のモルタル運転に対応した固定速度のポンプは、どのステーションがアクティブか、どのモルタルが使用されているかに関わらず、最大出力で稼働します。可変回転数ドライブと差圧制御を搭載すると、ポンプ出力は実際の需要に合わせて調整でき、流量が平方密度変化するとポンプ出力も同様に変化するため、わずかな流量の減少でも大きな出力低減が実現できます。また、重要なのは、各配線の流量が乱流であることを確保することです。乱流は圧力に比例して熱度を伝える効率が数倍高いため、適切な配線に若干の流量を投入しても、全配線に大量の流量を供給するよりも、冷却時間を大幅に短縮できます。
節約されているエネルギーを評価する: エネルギー監視、kWh/kg、ISO 50001
計測されていない節電対策は、消滅する傾向があるため、実施するべきではありません。各マシンごとのエネルギー計測は、この記事で議論されているほとんどの対策よりも安価で、信頼性のあるエネルギープログラムの基盤となります。
各機種毎の計測と適切なインディケーター
機械のメインの切断点に設置された3相エネルギーメーターは、アクティブ電力、リアクティブ電力、電力要素、累積エネルギーを短い間隔でロギングし、抽象的な工場レベルの項目を運用パラメーターに変換します。これらのデータが存在すれば、2つの指標でほとんどの有用な作業が行われます。
1kgあたりの具体的なエネルギー消費量は、部品重量と正規化されるため、機械の効率、ねじ構成、そして樹脂の変更を比較するための正しい指標です。1,000個あたりのエネルギー量 (kWh/1,000個) は、商業的見積りや顧客のカーボン報告において正しい指標であり、顧客はキログラムではなくコンテナを購入するからです。工場は両方を追跡すべきです。kWh/kg を向上させる一方、1,000個あたりのkWhを悪化させている変化は、一般的に部品重量が上昇したことを意味しており、これはエネルギー指標の内部に潜む樹脂コストの問題です。
OEEとエネルギーの連携
エネルギーデータは、全機器効率に重ね合わせられたときは、大幅に強力になります。その理由は単純です。加熱されている、圧力がかかっている、エクストラーダを回しているが売買可能なコンテナーを生成しないマシンは、何も生成せずに、最大生産能力の大きな一部を消費しています。アイドル状態や生産効率が低い状態では、ヒーター、油圧装置、およびクーラーが活動を続けるため、稼働パワーの相当な部分を消費します。
つまり、可用性への影響は、従来のOEE 計算には決して反映されません。良品が生産された時間ごとに消費したkWh をグラフ化すると、どのシフト、どの切替操作、そしてどの障害モードがいちばん高いコストをかけるかを明らかにします。多くの工場では、この分析から得られる結果に、エネルギー削減のポテンシャルで大きな機会が、実際にはまったく技術改善ではなく、切替操作や品質保持中の時間の延長による無駄な稼働を排除することであることが明らかになります。
標準フレームワーク
ISO 50001 は、エネルギーに関するマネジメントシステムの枠組みを提供します：ポリシー、ベースライン、エネルギーパフォーマンス指標、行動計画、管理レビュー。また、ISO 50006 は、ベースラインと指標の設定に関する実用的なガイダンスを提供し、多くの工場が困難を抱えています。このような監督を受けることは必須ではありませんが、ベースラインと指標の管理方針を取り入れるだけで、ほとんどの価値が得られます。
この分類によって意図的に除外される内容にも注目をしたいところです。製造所全体の負荷である中央コンプレッサーローム、冷却塔ファン、照明、およびHVACは、マシンの境界外です。異なるサプライヤーからのマシンを比較するコンバータは、引用された消費量の数値がマシン端末で測定されているか、ユーティリティの一部であるかどうかを確認する必要があります。これらの差異は20％を超える可能性があります。EUROMAP
防御可能なベースラインを構築する
ベースラインは、エネルギー消費を正当に変動させる要因を考慮したものでなければ役に立たない。その要因には、製品構成、樹脂グレード、溶融流量、再加工率、周辺温度、稼働時間などがあります。夏の一週間だけを基準にしたベースラインでは、毎年冬の月間が改善されたように見えることになります。アポロは、少なくとも一回の通常の製品構成をカバーする、製造サイクルを基準にして、基準期間を100指数点とし、その変動を月別で追跡することを推奨します。さらに、その変化は製品構成の通常化により正当化されます。
アポロエネルギー節減改修ロードマップ
実装の正しい順序は、採用される対策自体と同じくらい重要であり、初期の低コストの利益がその後の高コストのアップグレードに資金を提供することと、計測が投資に先行することが必要です。以下のロードマップは、Apolloエンジニアが、既存の押出しブロー成形機を使用している顧客に、これらの機器がApolloまたはその他のサプライヤーから供給されたかどうかに関わらず、推奨する順序です。
表6:エネルギー削減対策の優先度ランキング
| 測定する | 影響を受けるサブシステムの削減 | 機械全体の電力消費を削減 | 実装の難しさ | 関連投資 | 投資回収クラス |
|---|---|---|---|---|---|
| 圧縮空気漏れの検知と修復プログラム | 10～30% | 1–4% | 簡単 | 低い | 短い |
| バレル・ダイヘッドの絶縁ジャケット | 20–40% | 2–5% | 簡単 | 低い | 短い |
| 各機種毎のエネルギー計測とダッシュボード | 対策の実施 | 行動変更による 3-8％ | 簡単 | 低い | 短い |
| 溶融温度プロファイルのレビューとPIDオートチューニング | 5–15% | 2～6% | 簡単 | 低い | 短い |
| 冷却水の設定値を処理の許容範囲内で上げる | 8～20％ | 1〜3% | 簡単 | 低い | 短い |
| 補助装置の連動（つぶし機、コンベア、ロード機） | 20–40% | 1–2% | 簡単 | 低い | 短い |
| 二段階の事前吹付けと主要吹付けの順序 | 10–25% | 1〜3% | 中等 | 中程度 | 短い |
| 冷却水ポンプの可変回転速度ドライブ | 25-45％ | 1〜3% | 中等 | Medium | Medium |
| ブロー式空気回収システム | 25–50% | 2～6% | 中等 | 中程度から高い | Medium |
| サーボ油圧動力ユニットのリタイプ | 15–40% | 3～8％ | 難しい | High | Medium |
| プレート形熱交換器による冷却 | 30–70％（季節的な変動あり） | 2–6% annualised | 難しい | High | Medium |
| バレルとダイヘッドには誘導加熱ジャケットを備えます。 | 30～60% | 3-7％ | 難しい | Very High | 中期から長期 |
| PMSM圧縮機モーターをIE4/IE5にアップグレードします。 | 8～18% | 4–10% | 難しい | Very High | 中期から長期 |
| バリアスクリューと溝付きリールの変換 | 10–25% | 5〜14％ | 難しい | Very High | Medium |
| フル電動機への交換 | 全マシンのアーキテクチャ変更 | 15–30% | プロジェクト | プレミアム | Long |
ロードマップを読む方法
第二列と第三列のパーセンテージが加算されないことをご注意ください。インソレーションジャケットが加熱損失を削減した場合、その後の誘導加熱の改修は、表の単独項目から推測されるよりも少ない増加するメリットをもたらします。同じことが圧縮空気についても言えます。漏れ修正と圧力を正確に調整した後、送風回収システムはより小さな基準上で稼働します。そのため、順序を決めることは実質的な財務的意味を持ち、安価な対策は、費用のかかる対策を資金供給するという理由だけでなく、費用のかかる対策の見合いに関する基準となる、削減された基準を確立するという点からも、常に最初に採用されるべきです。
さらに、投資面での影響が最も大きい措置、すなわちスクリューとバレルの変換とPMSMマッスルモーターのアップグレードは、エクストルーダー向けのものです。これは表1からも明らかです。すべての簡単な措置を完了したにもかかわらずステップ・チェンジがまだ必要な工場は、最終的にこの道に進まなければならないのです。
アポロのエンジニアは低電気消費を各シリーズに取り入れています。
Wanplas の工場である Apollos では、選択可能な付属品リストとしてではなく、仕様の段階でエネルギー効率を設計し、設備の改良は必ず新規構築よりも費用がかかります。200ML から 1500L までのコンテナをカバーする 10 シリーズ、80 種類以上のモデルがあり、その具体的な構成は用途によって異なりますが、基本的なエンジニアリングの理念は全てに共通しています。
ABLB シリーズ、200ML～20L
サーボハイドロリニックユニットは、永久磁石サーボモーターと固定排気量の歯車ポンプを連結し、ドラブループを自らのドライブで介する。機械にフィードが必要な場合には、モーターが高速度に加速し、必要ない場合には、モーターは完全に停止するかゆっくり回転します。ホールドフェーズでは、サーボドライブは内部漏れを補うために必要な小さな流量だけを供給するので、ホールド期間中の測定入力は、最大ポンプ負荷に比べてほんの少しで、全くではなくなります。
ABLD シリーズ、20L～1500L
ABLD シリーズでは、大容量の保管容器、産業用ドラム、化学物質の中間間際の大容量保管容器、および大型の技術部品を対象としています。これらの機械では、エネルギー特性が根本的に異なっており、サイクルが長く、締め込み力が高く、冷却時の保持段階がサイクルを決定する要素になります。この特性は、サーボ油圧技術に最大の相対的利益をもたらします。なぜなら、定量ポンプは、各サイクルの大部分においてリリーフバルブを通して流量を捨ててしまうからです。蓄圧容器の規模は、エネルギー面での判断の対象であるとともに、工程上の判断でもあります。正しく規模を求めた蓄圧容器により、大規模なピーク需要に対応できる小型のポンプが利用できるからです。
フル電動シリーズ、200ML～20L
フル・電動シリーズでは油圧力ユニットはすべて排除されています。医薬品容器、医療用包装物、高純度の日用化学薬品製造において、油圧オイルの存在は、どれほどメンテナンスが整うとしても完全に排除できない汚染ルートとなります。高い電力料金と三交替勤務の工場にとっても、年間何千時間にも及ぶスタンバイ時の電力消費はほとんどないという点で大いに有利です。Apolloは、容器の容量、シークレス頻度、清潔度の要件がすべて同じ方向に向く場合に、フル・電動シリーズを推奨としています。
物流とより広大なWanplasエコシステム
エネルギー効率は機械内にとどまりません。アポロ製機械はPE、PP、PVC、PA、PC、ABS、PS、EVA、TPU、PETGを加工します。各材料にはそれぞれ特有のエネルギープロファイルがあります。低溶融流動率を持つ高分子量HDPEにはより多くのトルクが必要で、特に溝を持つフィードバレルでは効果が高まります。PVCは劣化を防ぐために低く摩擦しながら厳密な温制コントロールが不可欠であり、そのため原熱源のパワーよりもより優れた加熱制御品質が重要です。PCとPAは徹底的な乾燥が必要で、ドラム自体が顕著なエネルギー消費者となりますので、要求に基づく再生機能を備えた露点制御で乾燥する除湿ドラムは指定に値するでしょう。
多額の再加工を行うコンバータの場合、破砕機とコンベヤーシステムはエネルギー体系の一部となり、スレートの均一性はエクストルーザーの特定のエネルギー消費量に直接影響します。完全な閉ループリサイクルに拡大するプラントでは、WanplasのPolyretec工場は洗浄とペレタイジングラインを供給し、WanplasのKerke工場は再生材を一貫した変わらなしの鉛直複合ねじ押出機にペレタイジングするため、複合機および平行双ねじ押出機を供給します。一貫した鉛直複合ねじ押出機はエネルギー対策そのものであり、安定したブランク密度と溶融流出量によって、送風成形ねじ押出機は安定した最適動作点で動作することができるため、連続してコントロールするのではなく、圧縮圧力を変えなくてもよいのです。
導入、検証、サポート
アポロは、出荷前に張家港の8,000平方メートルの工場で機械をテストし、現地での設置と試運転に関して技術者が利用可能です。試運転中のエネルギー検証は簡単であり、承認プロトコルの一部として要求する必要があります。契約された生産量で特定の期間に機器境界エネルギーをログし、kWh/kgと1,000個あたりのkWhを算出し、100ポイント目に機器の基準値として数値を記録します。その基準値をもとにして、機器の全ての寿命において基準値となるものとし、将来の劣化をすぐに把握できます。
Wanplasブランド全体において、共通のコミットメントには、金型や電圧に合わせての機械カスタマイズ、エンジニアによる現地設置、使用状況の追跡、出荷前に工場検査、年間無料の付属部品の割り当て、輸送の保証、生産能力の保証、および品質基準の保証が含まれます。Bekum、Kautexマシニング、Uniloy、Grahamエンジニアリング、Automaなどの競合するサプライヤーは、独自のエネルギーパッケージを提供し、購入者は、ヘッドライン上の主張ではなく、共通の測定基準に基づいて比較するべきです。EUROMAP
よくある質問
一般的な押出成形機は、製品の1キログラムごとにどのくらいの電気を使用するか
5Lのジャリオ缶を生産する適切に設定された単一のHDPE機は、装置境界で測定した製品重量ごとに通常、0.55から0.95 kWhを利用します。これは、押出機ドライブ、油圧システム、容器加熱機器および機械に搭載された空気圧システムを対象にしたものです。押出機のみが、その合計値の0.25から0.45 kWh/kgを占めます。旧式の機械は、固定容量ポンプ、マイカバンドヒーター、および保温ジャケットを備えていない場合で、同形式の部品の場合、1.2 kWh/kgを超えます。サプライヤーが提示している数値に、コンプレッサー室やチラーのような工場の設備費を含んでいるかどうかを必ず確認してください。単独でこれらの費用で済むと、数値は20%以上下落します。
サーボ式油圧 EBM マシンは、実際にエネルギーを 15 から 40％ 節約できますか？
この範囲は、特定の油圧パワーユニットに適用されるもので、全体の機械に適用されるものではありません。押出成形のために、全体の機械の電力の約10％から20％を占める油圧パワーユニットをサーボ油圧で改修することで、一般に全体の機械消費量が3％から8％減少します。保持フェーズが長い製品や大容量の蓄圧ヘッドまたは遅いサイクルを持つ製品の場合、従来のポンプがサイクルの大半で流量を投下しているため、上限に位置します。また短いサイクルの小容量の製品では、下限に位置します。
完全電動EBM機械がサーボ油圧式よりも有効なのはいつか？
完全電動押出吹き型成形は、200mlから約20Lの容器に最適で、高サイクル回数、クリーンルームや医薬品環境、高電力料金と長期間運転する工場向けです。20L以上の容器に対しても、特に大型の産業用ドラムを生産する蓄圧ヘッド機の場合は、非常に高いピーク制圧力と長いストローク長のため、油圧またはサーボ油圧駆動の方が実用的です。完全電動の相対的資本コストは高いので、ビジネスケースは年間運転時間に大きく依存します。
バレル絶縁ジャケットが暖房エネルギーをどれくらい減らすことができるか？
バンドヒーターに装着された絶縁ジャケットは、通常、熔融温度、周囲の気流およびカバー面の状況に応じて、バレルとダイヤヘッドの輻射・対流熱損失を20～40％カットします。バレルとダイヤヘッドの加熱はマシン全体のパワーの8～15％程度を占めるため、投資負担が小さく、回収期間が短いため、その方が合計消費電力を2～5％削減できます。ダイヤヘッドは通常、最も高額な領域であり、故に空冷するのが効果的です。なぜなら、ダイヤヘッドは高温であり、大きな露出面積を有し、ねじから送られたせん断熱を得ないためです。
送気式回収システムとはどのようなもので、実際にどれだけの空気を回収するのでしょうか
打撃式エア回収システムは、打撃フェーズの終了時にコンテナから放出された圧縮エアを捕集し、チェックバルブを経由して低圧バッファリセーバに送り、事前打撃、マシンサイレントシステム、またはコンプレッサの中間段階に供給します。高圧エアが直接大気に放出されることがないため、大容量のコンテナを短いサイクルで製造する機械では、回収率が打撃エア量の25～50%に達することが現実的です。このシステムは、高圧エアが大気に直接放出されなくなったため、機械の騒音も大幅に低減されます。
古いEBM機械に対して最初に実施すべきエネルギー削減の改修はどれですか？
1と60.2では、こうした目的に合わせて定義された参照条件があります。
再粉砕を実行すると、EBM マシンのエネルギー消費量が変化するか
はい。リグリーンのバルク密度や粒子形状がバージンペレットよりも低く、また不規則であるため、給送区域での固体物の供給効率が低下し、同じ生産量で比較的具体的なエネルギー消費が3～10%上回る可能性があります。クラッシャー自体はパラサイト的な負荷を付け加えるためです。溝付き給与バケット、一貫したフレイクサイジング、およびコントロールされたリグリーン比で、その罰則のほとんどを回収できます。リグリーンの品質が幅広く変動する場合は、回収材をWanplasのKerke工場のペレット装置で混ぜてペレット化し、安定したエキスプレイ器稼働点を実現する。これにより生産効率が向上し、しばしばその変動率の低下だけで投資回収が達成されます。
ブローム成型機のエネルギー消費量を測定するためには、どの規格が適用されますか？
EUROMAP 60.1 および 60.2 は、プラスチック機械のエネルギー性能を同等の基準で比較するために使用される測定手順と基準条件を定義しています。IEC 60034-30-1 では、モーターの効率を IE1 ～ IE5 の帯域に分類し、購入者は購入仕様書で必須のクラスを明示する必要があります。ISO 50001 はエネルギーマネジメントシステムの枠組みを提供し、ISO 50006 はベースラインとエネルギー性能指標を網羅しています。機械の安全については別途規定があり、CE フレームワークの下でブローモールディング機械に関するものを EN 422 が定義し、樹脂の溶融流量は ASTM D1238 または ISO 1133 単位で測定されます。
製氷水の温度を上げて本当に有意のエネルギー節約が可能なのか？
はい、非常に低コストの措置の一つです。エヴァポレータ設定温度を上げているほど、冷却サイクルの進行温度が小さくなり、冷房効率は着実に向上します。多くの工場では、8℃の冷水を使用することが慣習上多いですが、実際には、12～15℃の設定であれば薄い壁の容器においてもサイクル時間は満たされます。冷却機では、水位が現地の析出点以下になると、模型表面や冷却ライン上に水分が発生し、表面の不正確さや腐食を引き起こします。サイクル時間と部品の品質を高い設定で確認してから、永久的に変更することです。
結論
EBM機械向けのエネルギー節約技術は、注文フォームでチェックできる単一の機能ではありません。これは、どこで電力が消費されているかを知ることから始まり、それぞれのサブシステムの割合で攻撃して、その有効性が確認できる測定に完全に依存する層のエンジニアリング分野です。
アポロのインストールベース全体に展開する証拠から、明白な階層構造が明らかになっています。エキストラクター駆動装置は、システム全体の電力の 45 ～ 60 % にも及ぶ、最大の絶対的な省電効率を実現します。これは、IE4 および IE5 モータークラス、バリアスクリュ調整法、溝付きフィードバレル、そして厳密な溶融温度管理を通じて実現されます。水力ユニットは、その負荷サイクルが非常に乏しいため、サーボ制御に強く反応し、そのサブシステムで 15 ～ 40 % の省電効率を達成します。ボーリングヒーターと圧縮空気は、比較可能なシェアを有し、対処に非常に安価である上、インシュレーションジャケットで表面効率を 20 ～ 40 % ダウンさせ、ブレード空気回収による 25 ～ 50 % の減少をもたらします。金型冷却は、水温設定値の上昇や自由冷却を通じて、導入コストがほとんどかからない省電効率を実現します。
実用的な推奨事項は、機器のメーカーや年数にかかわらず変わらず、まず各機器ごとにエネルギー計測を導入することです。次に、圧縮空気漏れを修正し、バレルと金型ヘッドを絶縁する必要があります。これらは投資が少なく、実用性が高く、短期間で元が取れるためです。100ポイントの基準値に対して、kWh/kgや、1,000個あたりのkWhを追跡インジケータとして設定し、これをOEEデータとリンクして、空転を可視化します。その後に、エクストラダーと油圧関連の高投資または非常に高投資によるアップグレードに取り組みます。
Wanplas の工場 Apollo は、二十余年にわたりブロー成形装置を製造し、90 か国以上で 4,000 台以上の機械を稼働させています。ABLB シリーズ、ABLD シリーズ、およびフル・エレクトリック・シリーズ全てに、これらの対策を規定しています。新設設備を評価する際は、EUROMAP 参照条件下で測定した機械界面のエネルギー数値を質問し、IE モーター級を明確に指定し、認可プロトコルにエネルギー検証実験を組み込むようにしてください。この条件に従って選んだ機械は、単なる購入価格のみで選んだ機械に比べて、長い間利用価値を維持していきます。
