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：一種是根據組份精度設定值來測量；另一種是根據總產量精度設定值來測量。

我們先來看根據總產量精度設定值來測量的例子。例如，一臺產量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。如果混料機精度設定值在±0.1%內，這就意味著，任何組份都可能發生增加或減少 1g的情況。我們假設增加或減少的組份是色母粒（色母粒重量 =總產量 * 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生（±1g）/10g = ±10% 的偏差，這就會使最終產品產生很大的色差。

現在產量及配方不變，我們換一臺組份精度設定值為±0.5%的混料機來進行測試，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定值為±0.5% 的混料機。那么，為什么混料機精度會產生混亂？當您嘗試用百分比考慮精度時，就會出現這些問題。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鍵，那么設備所側重的只是重量方面的因素，這也是智能型混料機與傳統機械式混料機的最大區別之處。

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

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

精度在混合中的重要性

一是產品的性能和質量的要求。當正確比例的特別添加劑（例如，發泡劑、阻燃劑或增滑劑）對產品功能性起到至關重要的作用時，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，這也增加了生產成本。

二是產品必須滿足客戶規范的需要。通常，對于最終產品中色母粒或添加劑的用量，加工商們需要滿足嚴格的規范要求?？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格遵守“配方”的文件。在一些案例中，混料機的操作數據可以被存儲，并作為遵守規范的證明。

三是產品經濟性的需要。當然，上述前兩個原因對塑料加工廠經濟上取得的成功有影響，但是，混合精度與經濟性之間有著更為直接的聯系。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。即使混料機進料重了或輕了 5g，也可能不會嚴重影響零件質量或對成本產生明顯的增加。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。可以看到色母粒的精度將影響您成品件的品質。一個看似合乎邏輯的反應是將色母粒設定值從 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生。

但是，請注意您做了些什么：通過將色母粒設定值從 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 1000g 批次的混料機的應用可能達到每小時 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量要求的前提下為用戶節省大量的生產成本。

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。大多數混料機的標準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，對其進行稱重，然后分配構成總批次 1%的任何數量色母粒。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。

當您有更小批次的物料時，這變得更具挑戰性。假設您的應用只需要一臺可生產 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% 的誤差相當于 ±0.9 個顆粒。當然，沒有混料機或進料機可以分配 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正確數量的顆粒（不大可能實現），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，因為這是最難實現的目標，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，測量結果將為 4.5 g 色母粒。假設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%，讀數將為 4.5225g。在獲得分配的色母粒實際數量的精確讀數后，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%的新料數量或在 445.489g 和 449.966g之間測量，即，幾乎達到 4.5 g 的范圍，這是更容易實現的目標。

如果您添加像粉碎料這樣的第三種組份（假設已包含 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。考慮上述示例，但是現在添加 30% 的粉碎料進行混合。在 450g 批次中，30% 的粉碎料等于 135g 的粉碎料目標值。由新料和色母粒構成批次的平衡（450g 減去135g 等于 315g）。于是，1% 色母粒變為 3.15g。

色母粒3.15g，目標精度 ±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，無法分配非整數個顆粒來達到色母粒的目標精度。

另外一點是，在指定批次中使用的粉碎料（已經著色）越多，其他成分的目標值就越小，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（或其他關鍵添加劑），隨后調整新料重量，以確保色母粒與新料的比例保持在允許的公差范圍內。

驗證混合精度

Conair 的技術用于確保實現最佳的稱重精度，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，對它們進行重復平均計算，以達到作為批次組成部分分配的每種成分的可靠重量。所有這一切都發生在幾分之一秒內。

對每個批次的成分進行分配并稱重后，依次落入混合室內。當三個批次落入混合室后，將它們攪拌混合在一起，以實現均勻的混合物。從混料機中釋放物料，但是只釋放相當于兩個批次的物料。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合，然后，重復該循環。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 技術人員經常遇到的一個問題。最佳答案是：一個良好的樣品應相當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。

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，以確認成分比例是正確的。

在許多應用中，混合精度不是非常關鍵的。特別是在用于大批次的大型混料機中，大多數喂料和稱重設備的精度足以確保優良的成品件屬性。但是，在容積較小的混料機中，當零件特性和性能至關重要時，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備與其他品牌進行比較，請讓我們的計量混合系統專家幫助您，以確保比較是公平、合理的。

TrueBlend? 軟件關于物料使用的報告

Conair TrueBlend 重量式混料機的軟件包通過以太網連接將精確的物料使用數據自動收集、發送和記錄到工廠或辦公室計算機。性能卓越的 TrueBlend控制系統對分配的每種成分進行稱重，以確保每個混合批次精確到百分數。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據，及時確定購買要求，分析和驗證產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 認證的公司，該軟件收集的數據提供符合質量、安全和回收利用要求的證明。

TrueBlend 軟件可以從整個工廠內的一臺或多臺 TrueBlend 混料機收集數據。該軟件提供一系列預配置的報告格式，以供在屏幕上顯示和打印查看，并且能夠輕松地將數據導出到 Microsoft?Excel?電子表格供進一步分析。預配置的報告格式包括：

物料數據（班次）報告，顯示指定日期和時間段內的物料使用。

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

報警報告，故障報警，并提供故障報告（包含與故障相關的100個事件）。

校準報告，提供來自混料機內部稱量臺最近校準的信息。

配方數據報告，記錄已經保存的所有物料配方的內容。

診斷數據報告，提供問題數據報告，實時預警。

TrueBlend 報告軟件兼容 Microsoft Windows?98、NT、2000 和 XP 操作系統，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（首選）或 RS-232 連接。如果使用 RS-232 連接，該系統限于與一臺混料機通訊。