混料機精度測定的方式及意義

Jeff Bickel，Conair

混料機精度測定的方式及意義

Jeff Bickel，Conair

塑料行業(yè)中從未真正定義過如何測量混料機的精度。但事實上，卻存在著兩種評判混料機精度的方式：一種是根據(jù)組份精度設(shè)定值來測量；另一種是根據(jù)總產(chǎn)量精度設(shè)定值來測量。

我們先來看根據(jù)總產(chǎn)量精度設(shè)定值來測量的例子。例如，一臺產(chǎn)量1000g/批次的重量式混料機，混合比例為 89%的新料、10% 的粉碎料和 1% 的色母粒。如果混料機精度設(shè)定值在±0.1%內(nèi)，這就意味著，任何組份都可能發(fā)生增加或減少 1g的情況。我們假設(shè)增加或減少的組份是色母粒（色母粒重量 =總產(chǎn)量 * 色母粒占總混合物的比例 =1000g * 1% = 10g），那么1g色母粒的誤差實際上是指其精度會發(fā)生（±1g）/10g = ±10% 的偏差，這就會使最終產(chǎn)品產(chǎn)生很大的色差。

現(xiàn)在產(chǎn)量及配方不變，我們換一臺組份精度設(shè)定值為±0.5%的混料機來進(jìn)行測試，那么10g色母粒誤差將為10g *（±0.5%） = ±0.05g，其精度是前面示例中混料機精度的 20 倍，即（±0.05g）/（±1g），這就可以保證最終產(chǎn)品顏色的一致性。

哪一臺混料機更為精確呢？顯而易見是組份精度設(shè)定值為±0.5% 的混料機。那么，為什么混料機精度會產(chǎn)生混亂？當(dāng)您嘗試用百分比考慮精度時，就會出現(xiàn)這些問題。您可能想要評判總混合物中各種成分的相對百分比 。 例如，89% 的新料、10% 的粉碎料和 1%的色母粒， 以確保每一種成分的混合比例相同，并不考慮各個組份的重量。但最終，真正的問題是混料機是否可以分配每種物料的正確重量，以保證各種成分重量的“比例”正確。與之相對的，如果只把重量看作為關(guān)鍵，那么設(shè)備所側(cè)重的只是重量方面的因素，這也是智能型混料機與傳統(tǒng)機械式混料機的最大區(qū)別之處。

回顧產(chǎn)量1000g (2.2 lb)/批次的上述示例。如果您想要 1% 的色母粒產(chǎn)量，即10g (0.022 lb) 的色母粒并且想要盡可能接近可實現(xiàn)的重量 – 既不產(chǎn)生色差，也不增加色母的使用成本，那么您只需詢問混料機供應(yīng)商：在混料后每1000g原料中，色母的實際重量相對設(shè)定量（10g）的精確程度是多少？

顯然，給定組份的重量精度將根據(jù)總批次的重量設(shè)定而不同，所以，如果您購買一臺 2500g 批次規(guī)格（而不是1000g 批次規(guī)格）的混料機，以克為單位的稱重精度將會有所不同，但是，通過設(shè)備的智能計算，您可以準(zhǔn)確得知每一個組份所對應(yīng)的目標(biāo)重量，并可以對此進(jìn)行復(fù)檢。

精度在混合中的重要性

一是產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求。當(dāng)正確比例的特別添加劑（例如，發(fā)泡劑、阻燃劑或增滑劑）對產(chǎn)品功能性起到至關(guān)重要的作用時，精確的混合是必不可少的。而色母的比例精確也意味著最終產(chǎn)品的顏色一致，所以混合精度的重要性也是不可或缺的。相對的，很多傳統(tǒng)工藝中為了防止色差，用戶就不得已使用更多的色母比例，這也增加了生產(chǎn)成本。

二是產(chǎn)品必須滿足客戶規(guī)范的需要。通常，對于最終產(chǎn)品中色母?；蛱砑觿┑挠昧浚庸ど虃冃枰獫M足嚴(yán)格的規(guī)范要求?？蛻艨煞治鰳蛹詼y量各種成分的用量，或者可能需要加工商出示證明嚴(yán)格遵守“配方”的文件。在一些案例中，混料機的操作數(shù)據(jù)可以被存儲，并作為遵守規(guī)范的證明。

三是產(chǎn)品經(jīng)濟性的需要。當(dāng)然，上述前兩個原因?qū)λ芰霞庸S經(jīng)濟上取得的成功有影響，但是，混合精度與經(jīng)濟性之間有著更為直接的聯(lián)系。使用太多昂貴的色母粒和添加劑， 只是為了確保用量足夠， 是浪費、損失成本的。

混合物中的最大組份（通常為新料）時，比較接近就可能足夠好了。再來看一下 1% 色母粒的 1000g 批次示例。您的配方要求每批次 990g 為新料。即使混料機進(jìn)料重了或輕了 5g，也可能不會嚴(yán)重影響零件質(zhì)量或?qū)Τ杀井a(chǎn)生明顯的增加。但是，如果您的色母粒（僅 1% 的 1000g 批次 (10g)）只要減少 1g，其差異性也會非常明顯?？梢钥吹缴噶５木葘⒂绊懩善芳钠焚|(zhì)。一個看似合乎邏輯的反應(yīng)是將色母粒設(shè)定值從 1% 增加到 2%，從而使色母粒的可分配量得到提高，這可以減少色差問題的產(chǎn)生。

但是，請注意您做了些什么：通過將色母粒設(shè)定值從 1% 增加到 2%，您有效地使色母粒用量加倍。使用某些每磅成本為 $10、$15 乃至更高的色母料時，您花費的成本是非常大的。需要生產(chǎn) 1000g 批次的混料機的應(yīng)用可能達(dá)到每小時 400 lbs (181 kg)。每 1% 的色母粒意味著每小時 1.8 kg (4 lb) 的色母粒。如果每天運行 16 小時，每星期運行 5 天，每年運行 50 個星期，則計算公式如下：

4 lb/小時 x 4000 小時/年 x $10/lb= $160,000

運行 2% 的色母粒（而不是 1%）每年將額外花費您 $160,000 的成本。采取精度混料工藝可以在確保質(zhì)量要求的前提下為用戶節(jié)省大量的生產(chǎn)成本。

對粒子的分配

但是，確保較少成分的精度可沒聽起來那么容易。大多數(shù)混料機的標(biāo)準(zhǔn)編程是從先分配新料或主料開始的。重量控制則首先測量實際分配的新料重量，然后調(diào)整較少成分的分配，以確保如色母粒與新料的正確比例。使用我們的上一個示例（含有 1% 色母粒的 1000g 批次），這意味著混料機將先分配新料，對其進(jìn)行稱重，然后分配構(gòu)成總批次 1%的任何數(shù)量色母粒。在理想的情況下，將為 990g 的新料和 10g 的色母粒。但是，如果混料機分配 995g 的新料，例如，還需要分配稍微多一點的色母粒。多了 5 g 的新料相當(dāng)于 +0.5% 的誤差，所以，控制邏輯將嘗試分配 +0.5%(10.05g) 的色母粒來維持正確的比例。

精確地分配較少成分（如色母粒）有多難？考慮到這樣一個事實：在處理聚乙烯時，每克物料中大約有 40 個顆粒。如果 1% 色母粒為 10g，則約為400 個顆粒。要分配 10.05g 的色母粒來補償新料的過多進(jìn)料，混料機必須分配 402 個顆粒的色母粒。如果運行的是聚碳酸酯（約比聚乙烯重 50%），事情將變得更具挑戰(zhàn)性。使用聚碳酸酯時，26.5 個顆粒只能制造 1g 色母粒，制造10g 色母粒需要 265 個顆粒。要分配10.05g 的色母粒（如上），混料機必須分配 266.325 個顆粒。顯然，您無法分配 0.325 個顆粒，所以您必須分配 266個顆?；?267 個顆粒。

當(dāng)您有更小批次的物料時，這變得更具挑戰(zhàn)性。假設(shè)您的應(yīng)用只需要一臺可生產(chǎn) 450g 批次的小型混料機。如果您需要 1% 的色母粒，即 4.5g 的色母粒或 180 個顆粒。則 ±0.5% 的誤差相當(dāng)于 ±0.9 個顆粒。當(dāng)然，沒有混料機或進(jìn)料機可以分配 0.9 個顆粒，所以，您遇到一個問題：要么混料機每次精確地加進(jìn)正確數(shù)量的顆粒（不大可能實現(xiàn)），要么您的誤差范圍大于 ±0.5%。對于這些困難的情況，Conair 可提供一種名為“Precision Additive”的控制解決方案。

Precision Additive 軟件的前提是：比例是重要因素，而不是批次大小。所以，該精密軟件將先測量色母粒，因為這是最難實現(xiàn)的目標(biāo)，也是一個最有可能引起顯著誤差的因素。在上述 450g批次示例中，測量結(jié)果將為 4.5 g 色母粒。假設(shè)色母粒的分配將最多多出或少了 0.5%。例如，如果分配多出 0.5%，讀數(shù)將為 4.5225g。在獲得分配的色母粒實際數(shù)量的精確讀數(shù)后，該軟件將計算配制由 1% 色母粒和 99% 新料組成的批次所需的新料用量。所以，4.5225g/1% = 452.25g，99% 的 452.25g為 447.7275g?；炝蠙C嘗試測量 ±0.5%的新料數(shù)量或在 445.489g 和 449.966g之間測量，即，幾乎達(dá)到 4.5 g 的范圍，這是更容易實現(xiàn)的目標(biāo)。

如果您添加像粉碎料這樣的第三種組份（假設(shè)已包含 1% 的色母粒），Precision Additive 就變得更為重要，因為新料和色母粒的用量仍將較小?？紤]上述示例，但是現(xiàn)在添加 30% 的粉碎料進(jìn)行混合。在 450g 批次中，30% 的粉碎料等于 135g 的粉碎料目標(biāo)值。由新料和色母粒構(gòu)成批次的平衡（450g 減去135g 等于 315g）。于是，1% 色母粒變?yōu)?3.15g。

色母粒3.15g，目標(biāo)精度 ±0.5%。我們知道，每克聚乙烯有 40 個顆粒，那么3.15g聚乙烯有126個顆粒，誤差值在126 * (±0.5%) = ±0.63個顆粒，無法分配非整數(shù)個顆粒來達(dá)到色母粒的目標(biāo)精度。

另外一點是，在指定批次中使用的粉碎料（已經(jīng)著色）越多，其他成分的目標(biāo)值就越小，至少一個顆粒的可能誤差太大，無法保持 ±0.5% 的精確度。在這種情況下，將先分配粉碎料。然后，分配和稱重色母粒（或其他關(guān)鍵添加劑），隨后調(diào)整新料重量，以確保色母粒與新料的比例保持在允許的公差范圍內(nèi)。

驗證混合精度

Conair 的技術(shù)用于確保實現(xiàn)最佳的稱重精度，并消除振動和電磁干擾的影響。計算機控制軟件獲取多個重量讀數(shù)，對它們進(jìn)行重復(fù)平均計算，以達(dá)到作為批次組成部分分配的每種成分的可靠重量。所有這一切都發(fā)生在幾分之一秒內(nèi)。

對每個批次的成分進(jìn)行分配并稱重后，依次落入混合室內(nèi)。當(dāng)三個批次落入混合室后，將它們攪拌混合在一起，以實現(xiàn)均勻的混合物。從混料機中釋放物料，但是只釋放相當(dāng)于兩個批次的物料。三分之一的混合物保留在混合室中，將再與兩個以上的批次結(jié)合，然后，重復(fù)該循環(huán)。這不僅可以確保以正確的比例分配成分，而且還可以確保輸送到加工機的物料是均勻的 – 任意大小的樣本將包含比例正確的所有成分。

多大的樣本才能驗證混料機的精度呢？這是 Conair 技術(shù)人員經(jīng)常遇到的一個問題。最佳答案是：一個良好的樣品應(yīng)相當(dāng)于喂料機螺桿螺紋之間留有的物料量?；旌狭下涞铰輻U螺紋之間后，其將無法再移動。它將沿著螺桿的長度輸送，螺紋之間的通道內(nèi)將有一些攪動，但是帶有底切螺紋的屏障型螺桿除外，在其螺紋之間有非常少的向前或向后移動。因此，如果您想要確保部分到部分之間的成分比例相同，則需要檢查樣本在體積上是否與螺桿螺紋之間的物料量相當(dāng)。

您可以從機器料斗上的清掃口收集此樣本。然后倒出樣品并計算顆粒，以確認(rèn)成分比例是正確的。

在許多應(yīng)用中，混合精度不是非常關(guān)鍵的。特別是在用于大批次的大型混料機中，大多數(shù)喂料和稱重設(shè)備的精度足以確保優(yōu)良的成品件屬性。但是，在容積較小的混料機中，當(dāng)零件特性和性能至關(guān)重要時，或者某些成分非常昂貴時，您將需要使用 Conair 混料機。如果您想將我們的設(shè)備與其他品牌進(jìn)行比較，請讓我們的計量混合系統(tǒng)專家?guī)椭?，以確保比較是公平、合理的。

TrueBlend? 軟件關(guān)于物料使用的報告

Conair TrueBlend 重量式混料機的軟件包通過以太網(wǎng)連接將精確的物料使用數(shù)據(jù)自動收集、發(fā)送和記錄到工廠或辦公室計算機。性能卓越的 TrueBlend控制系統(tǒng)對分配的每種成分進(jìn)行稱重，以確保每個混合批次精確到百分?jǐn)?shù)。新型報告軟件編譯和管理的信息成為塑料加工商強大的競爭工具。

使用該軟件，管理人員可以快速地收到生成報告所需的數(shù)據(jù)，及時確定購買要求，分析和驗證產(chǎn)品物料使用估算或計算工藝出品率與浪費的對比。對于通過 ISO 認(rèn)證的公司，該軟件收集的數(shù)據(jù)提供符合質(zhì)量、安全和回收利用要求的證明。

TrueBlend 軟件可以從整個工廠內(nèi)的一臺或多臺 TrueBlend 混料機收集數(shù)據(jù)。該軟件提供一系列預(yù)配置的報告格式，以供在屏幕上顯示和打印查看，并且能夠輕松地將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到 Microsoft?Excel?電子表格供進(jìn)一步分析。預(yù)配置的報告格式包括：

物料數(shù)據(jù)（班次）報告，顯示指定日期和時間段內(nèi)的物料使用。

批次報告，顯示當(dāng)前配方、日期、時間、批次編號和每種成分的重量百分比（目標(biāo)值對比實際值）。

報警報告，故障報警，并提供故障報告（包含與故障相關(guān)的100個事件）。

校準(zhǔn)報告，提供來自混料機內(nèi)部稱量臺最近校準(zhǔn)的信息。

配方數(shù)據(jù)報告，記錄已經(jīng)保存的所有物料配方的內(nèi)容。

診斷數(shù)據(jù)報告，提供問題數(shù)據(jù)報告，實時預(yù)警。

TrueBlend 報告軟件兼容 Microsoft Windows?98、NT、2000 和 XP 操作系統(tǒng)，可在具有以下最低配置要求的個人計算機上運行：800 MHz 的處理器、128 MB RAM、20 MB 可用硬盤空間、一個打印機端口和一個以太網(wǎng)（首選）或 RS-232 連接。如果使用 RS-232 連接，該系統(tǒng)限于與一臺混料機通訊。