アジア、ヨーロッパ、北米でラインの試運転を 18 年間続けてきた私が言えるのは、プラスチック シート押出機のトラブルシューティングが教科書通りに行われることはほとんどありません。本当の問題は、ゲージが 8% 変動し、ロールスタックが光沢を帯び、オペレーターが 20 分ごとに真鍮のスクレーパーでダイリップの蓄積を追跡している午前 2 時に現れます。このガイドは、レオロジーの博士号がなくても現場で実行できる根本原因診断に焦点を当てています。
HIPS 冷蔵庫ライナーを使用している場合でも、医薬品ブリスター パック用の共押出バリア シートを使用している場合でも、故障モードは一貫しています。 2 時間のダウンタイムと 15 分の修復の違いは、どの変数を最初に変更するかを知っているかどうかです。
溶融破壊と表面欠陥
メルトフラクチャーは高出力 PS および PET ラインに付きまといます。最初にそれがシート表面の規則的な螺旋模様として見られるでしょう。これはシャークスキンと呼ばれることもあれば、大きな亀裂と呼ばれることもあります。オペレーターは金型のせいにすることがよくあります。半分の場合、彼らは間違っています。
本当の原因は、壁のせん断応力と溶融弾性の間の不一致です。溶融温度が処理量に対して低すぎる場合、ポリマーはダイランド出口で臨界せん断応力を受けます。ダイのギャップに触れる前に、メルト温度を摂氏 5 ～ 8 度上げます。
ダイリップの蓄積とエッジの不安定性
ダイリップの蓄積は、溶融物がダイ出口で熱劣化していることを示す早期警告サインです。酸化した物質は唇の表面にメッキされ、厚くなり、最終的には黒い斑点としてシートに砕けます。透明な PET または PP ラインでは、完全なロールスクラップを意味します。
修正方法は、酸化的蓄積と追加的ブルームのどちらに対処しているかによって異なります。酸化物の蓄積は、ダイの温度が高すぎるか、ダイ内の滞留時間が長すぎることを意味します。ダイ本体の温度を 10 度下げて、ダイギャップの均一性を確認します。
添加ブルームは異なります。ステアリン酸カルシウム、外部潤滑剤、および特定の UV 安定剤はダイの出口に移動し、リップ面で結晶化します。蓄積物は黒ではなく、白または淡黄色です。を実行している場合は、 食品グレードのシート押出機、潤滑剤レベルは厳密に制御されます。ステアリン酸カルシウムを単に 2 倍にするだけでは、加工の問題を解決できません。代わりに根元温度の均一性に対処してください。
通常、エッジの不安定性は、ダイリップの蓄積に続いて発生します。堆積物が成長すると、シートの端がつままれ、ドッグイヤーまたは波状のマージンが形成されます。ラインを止めて、唇を真鍮で削り、ディッケルシールをチェックしてください。ディッケルに漏れがあると空気が取り込まれ、溶融メニスカスが非対称的に冷却されます。
ゲージの変化と厚さの制御
ゲージの変動は収益性を損ないます。毎分 4 メートルで稼働する 2,000 ミリメートルのシート ラインでは、厚さの 5% のオーバーランは、シフトごとに数千ドルの樹脂のコストに相当します。自動測定システムは、測定できるもののみを補正します。上流の障害を修正することはできません。
最も一般的な上流側の原因はメルトポンプのリップルです。ギア ポンプの 0.5 パーセントの RPM 変動でさえ、正弦波のゲージ バンドとして現れます。ポンプドライブのカップリングを確認してください。カップリングが摩耗すると、ねじれ振動が発生し、閉ループゲージ制御が追跡しますが、完全に除去することはできません。
ダイボルトの加熱が不均一であることも原因の 1 つです。ダイボルトが個別にゾーン制御されていない場合、ダイ本体全体の熱膨張によりリップ開口部が数ミリ単位で変化します。幅広の PP ラインでは、個別にボルト加熱型の仕様を採用しています。
冷却の問題とロールスタックの欠陥
冷却の問題により残留応力が発生し、後に熱成形または CNC トリミング中に問題が発生します。応力白化、反り、角割れとして見られます。
根本的な問題は通常、ロール温度のシーケンスが正しくないことです。 3 つのロールを重ねた場合、一番上のロールが最も熱く、中央のロールがわずかに冷たく、一番下のロールが最も冷たくなります。この順序を逆にすると、下側の結晶化が早すぎて、収縮差が固定されてしまいます。 3 ミリメートルの PP シート上で、摂氏 85 度、75 度、60 度で上から中下を実行します。
ロールガラスも床レベルの問題です。ロール表面にポリマーが残留すると、周囲の金属よりもゆっくりと冷却される高光沢のパッチが形成されます。シートの粘着力が異なり、光沢のある領域に向かって引っ張られるため、斜めのシワが生じます。計画された停止ごとにロールを削り、研磨します。
スクリーンチェンジャーを備えたシート押出機における圧力の不安定性
スクリーンチェンジャーを備えたシート押出機は、汚染された原料や高純度用途に大きな利点をもたらします。スクリーンパックは、ダイに到達する前にゲル、金属、劣化したポリマーを取り除きます。しかし、スクリーンに破片が積み込まれると圧力降下も変化します。
エクストルーダーの圧力が 1 時間あたり 5% を超えて上昇している場合、スクリーンは必要以上に速く見えなくなります。入ってくる樹脂に微粒子や塵がないか確認してください。再生ラインでは、洗浄が不十分なため、紙ラベルや箔の破片が残り、数分で 200 メッシュのスクリーンが見えなくなります。再生材を事前にろ過します。
画面変更をトリガーするときは、圧力回復曲線を観察してください。健全な変化では、急激な低下とその後の急速な安定化が見られます。変更後 10 分間圧力が変動する場合は、ブレーカー プレートが損傷しているか、スクリーン パックがシール リングに正しく固定されていません。このギャップによりポリマーのバイパスが可能になり、後でゲルや黒い斑点として現れます。
変更を避けるために、画面領域を大きくしすぎないでください。オープンエリアが多すぎるとせん断加熱が減少し、ダイ入口の溶融温度が不十分になる可能性があります。ほとんどの PE シート ラインでは、4 ～ 6 時間ごとにスクリーンを交換することを目標にしています。
ベント付きシート押出機のベントの問題
PET、PA、PLA などの吸湿性樹脂を完全乾燥レベルまで予備乾燥せずに操作する場合、通気付きシート押出機が不可欠です。ベントポートは、最終計量セクションの前に水分、残留モノマー、低分子量揮発性物質を取り除きます。失敗すると、気泡、銀色の縞模様が発生し、機械的特性が低下します。
最初のチェックは真空レベルです。真空ポンプが作動しているフロアに歩いて行ったこともありますが、ゲージの表示は絶対値 120 ミリバールでした。それは真空ではありません。効果的な脱揮には 25 ミリバール以下の絶対圧力が必要です。真空ポンプのオイル、シール水の温度、ベントポートのオーバーフローを確認してください。ベントポートが詰まるとポリマーが充填され、真空経路が遮断され、ベントスタックが強制的に溶け出します。
2 番目のチェックは、供給速度とベントゾーンの充填量です。第 1 ステージでスループットを上げすぎると、第 2 ステージですべてを排出できなくなり、ベント ゾーンが浸水します。スクリューが時速 800 キログラムで設計されており、現在 1,100 キログラムを実行している場合、通気ゾーンが浸水します。より深い第 2 段階チャネルまたはより低いレートが必要です。
食品グレードのシート押出機ラインにおける汚染リスク
食品グレードのシート押出機の運転は、別の分野です。 FDA 21 CFR 177.1520 や EU 10/2011 などの規制枠組みに基づいて食品と接触する製品を製造しているとします。汚染イベントはスクラップを引き起こすだけではありません。それらはリコールの原因となります。
最も一般的な原因は、以前のランでのクロスコンタクトです。昨日はブラックの ABS マスターバッチを実行し、今日はクリアな APET を実行している場合は、パージ以上のものが必要です。ダイ、スクリーンチェンジャー、メルトポンプを完全に分解する必要があります。カーボン ブラックは停滞したポケットに隠れ、12 時間かけて滲み出します。
2 番目のリスクは金属汚染です。摩耗したスクリュー フライト、損傷したバレル セクション、および疲労したスクリーンにより、放出された粒子がすべて詰まっています。食品と接触するラインでは、押出機のスロートの上流に磁気選別機を設置し、溶融して濡れたすべてのコンポーネントに対して年に一度の渦電流検査を指定します。
臭いや汚れは定量化が困難です。シートにカビや化学物質の臭いが付いている場合は、揮発性物質が移行しています。通気効率、樹脂の保管条件、下流で非食品グレードの潤滑剤を使用しているかどうかを確認してください。
プラスチックシート押出機の予防保守 トラブルシューティング
トラブルシューティングは事後対応型です。最良のプラントは、問題の防止に 80 パーセント、問題の修正に 20 パーセントを費やします。強力な予防プログラムは、熱、機械、油圧、電気の 4 つの領域をカバーしています。
熱メンテナンスとは、NIST トレーサブル基準に照らして、すべてのゾーンの熱電対を毎年校正することを意味します。 15 度の熱電対がポリマーを静かに調理します。機械的メンテナンスとは、押出機とダイの中心線とロールスタックの平行度をレーザーで調整することを意味します。ロール 1 とロール 2 の間の 0.3 ミリメートルの垂直方向のずれにより、斜めのゲージ バンドが作成されます。
油圧メンテナンスには、スクリーン チェンジャー、メルト ポンプ、および油圧作動のプル ロールが含まれます。作動油は 4,000 時間ごとに交換し、アキュムレータのプリチャージ圧力を四半期ごとに確認してください。アキュムレータ圧力が弱いと、スクリーン交換中の圧力過渡が延長され、ゲージのディップが発生します。
プラスチックシート押出機のトラブルシューティングに関するよくある質問
シート押出ダイはどれくらいの頻度で掃除すればよいですか?
シフトごとにダイリップを検査し、真鍮で削ります。 2,000 時間ごと、または互換性のないグレードの変更時に、完全な分解と化学洗浄をスケジュールします。
欠陥の原因が押出機にあるのか、ダイにあるのかを最も早く特定する方法は何ですか?
プルロールを停止し、ダイをキャッチパンに垂らします。自由押出物に欠陥が存在する場合、問題は上流にあります。
ベント付きシート押出機を使用する場合、乾燥機なしで PET シートを稼働できますか?
乾燥要件を減らすことはできますが、乾燥要件をなくすことはできません。通気シート押出機は表面の水分を除去しますが、結晶化した PET フレークに深く埋め込まれた水分は依然としてホッパードライヤーを必要とします。ほとんどの操作では、水分 50 ppm まで事前に乾燥し、保険として通気口を使用します。
ラインの速度を下げるとゲージバンドが消えるのはなぜですか?
外乱周波数はプロセス応答時間に応じて変化するためです。低速では波長が伸び、検出が困難になります。欠陥はまだ残っています。
スクリーンチェンジャー付きシート押出機ではどのメッシュ数を使用すればよいですか?
バージン樹脂の場合、80 ～ 120 メッシュが一般的です。再粉砕または使用済みフィードの場合、サポート スクリーン付きの 200 ～ 250 メッシュ。メッシュが細かくなると圧力損失が増加し、スクリーンの寿命が短くなります。
食品グレードの透明シート上にダイリップが蓄積するのを防ぐにはどうすればよいですか?
ダイ温度を 3 度以内に制御し、ダイランド内の滞留時間を最小限に抑え、過剰な外部潤滑剤を避けます。食品グレードのシート押出機では、添加剤の変更には規制当局の審査が必要となるため、最初にプロセスを修正します。
