PE / PP / PET / ABS向けプラスチック造粒ライン：素材別構成ガイド

プラスチック造粒ラインの仕様策定においてよくある間違いは、PE、PP、PET、ABSを同じ素材のバリエーションとして扱ってしまうことです。これらは全く異なる素材です。それぞれ嵩密度、溶融挙動、水分感受性、汚染プロファイルが異なり、ある素材に対して適切に構成されたラインは、別の素材では性能が低下するか、あるいは完全に機能しなくなります。 Retechマシン, において、顧客との最初の会話は、設備ではなく素材について行われます。素材が明確になれば、ほとんどの設備選択は自然と決まります。.

本ガイドでは、PE、PP、PET、ABS向けの 造粒ライン を構成する際に、供給段階からペレット化に至るまで、実際に何が異なるのかを解説します。すべての可能な構成を網羅することではなく、これら4つの素材がどこで分岐し、なぜそうなるのかを明確にすることを目的としています。.

なぜ1つのラインですべての素材に対応できないのか

これら4つのポリマーは、供給、押出、脱気、ろ過、ペレット化という一般的なプロセスフローを共有していますが、各段階で求められる要件は、3つの素材特性に基づいて変化します。.

供給時の嵩密度：PEフィルムやPPラフィアは、バラの状態では30～80 kg/m³です。PETボトルのフレークは約300～400 kg/m³、ABSの粉砕品は400～600 kg/m³です。ABS粉砕品を問題なく処理できる押出機ホッパーでは、PEフィルムを投入すると数分で供給不足に陥ります。これを防ぐには、上流に強制供給装置やカッターコンパクターを追加する必要があります。.

水分感受性：PETは溶融状態で加水分解を起こします。わずかな水分でもポリマー鎖が切断され、バイヤーが重視する特性である固有粘度が低下します。PE、PP、ABSはこれよりもはるかに耐性がありますが、それでもベント（脱気）を行うことでメリットが得られます。.

溶融挙動と汚染：ポストコンシューマー由来のPEやPPフィルムには、インク、ラベル、油脂が付着しています。PETにはラベルの接着剤やPVC（塩ビ）の混入があり、わずか数ppmのPVC混入でもバッチ全体が黄変します。ABSは、電子機器の粉砕残渣から他のプラスチックや金属が混入した状態で持ち込まれることがよくあります。ろ過および脱気段階は、理想的な状態ではなく、実際の汚染負荷に合わせてサイズを決定する必要があります。.

これら3つの特性が、以下のセクションで説明するほぼすべての構成選択を左右します。.

PE — 低嵩密度フィルムおよび粉砕品の取り扱い

PEは容積ベースで最も一般的なリサイクルポリマーであり、そのほとんどが農業用フィルム、包装用フィルム、ショッピングバッグ、シュリンクフィルムなどのフィルムとして持ち込まれます。最大の課題は嵩密度です。バラのフィルムフレークの山は枕のような密度であり、標準的な単軸押出機ではすぐに供給不足になります。.

PEフィルムラインの標準的な構成には以下が含まれます：

押出機の上流に設置するカッターコンパクター（アグロメレーター）：フィルムフレークをカット、加熱、高密度化し、半溶融状態のアグロメレートにして押出機の投入口へ供給します。これはPEフィルムラインにおいて最も重要なユニットであり、これがないと処理能力が大幅に低下します。.

長いL/D比（通常30:1または33:1）を持つ単軸押出機：完全な溶融と効果的な脱気を可能にします。.

二重脱気（2つのベントポート）：特に印刷されたフィルムや洗浄後の残留水分があるフィルムに有効です。最初のベントで表面の水分を除去し、2番目のベントでインクや添加剤からの残留揮発成分を除去します。.

二重チャンネルスクリーンチェンジャー：微細なメッシュ（フィルム用は通常80～120メッシュ、よりきれいな粉砕品用はより粗いメッシュ）を使用し、紙、アルミ片、未溶融物を取り除きます。.

水環式または水中ペレット化：処理能力とペレット品質の目標に応じて選択します。ストランド式はHDPEパイプの粉砕品には適していますが、フィルムには不向きです。.

HDPEの硬質粉砕品（パイプ、コンテナ、ボトルキャップ）の場合、カッターコンパクターは通常不要で、強制供給装置で十分です。一方、LDPEやLLDPEのフィルムラインでは、コンパクターなしで収益を上げることは不可能です。重力式ホッパーで扱うには供給物が軽すぎるためです。.

PP — ラフィア、織布袋、および高い融点

PPは、フィルムやラフィアの状態では低嵩密度であること、押出機の構成や脱気要件が似ていることなど、PEと多くの取り扱い特性を共有していますが、2つの重要な点で異なります。.

第一に、融点が高いことです。PEの110～135°Cに対し、PPは約160～170°Cです。押出機のバレル温度、ダイ温度、冷却水温度はすべてこれに合わせて設定する必要があります。PE用に構成・調整されたラインでは、温度を調整しなければPPを十分に溶融できません。.

第二に、PPのリサイクルにおける主要な流れは、ラフィアや織布袋（バルク包装、FIBC大型バッグ、農業用袋）であることです。これらはフィルムよりも密度が高いものの、依然としてカッターコンパクターを必要とするほど低密度であり、泥、砂、縫い糸などで激しく汚染されています。造粒機の上流にある洗浄工程は、ほとんどのPEフィルムラインよりもPPラフィアにおいて重要です。.

一般的なPPラインの構成：

カッターコンパクター：PEフィルム用と同様ですが、より高い溶融エネルギー要件のため、モーターがわずかに大きい場合があります。.

単軸押出機（30:1または33:1 L/D、2つの脱気ポート付き）。.

汚染負荷に合わせてサイズ設定されたスクリーンチェンジャー：汚れたラフィアの場合、PEフィルムよりも頻繁にスクリーン交換が必要になることを想定してください。.

ストランド式または水環式ペレット化：原料に応じて選択します。ストランド式はきれいなPP粉砕品には適していますが、ラフィアには水環式が推奨されます。.

販売可能なペレットを製造する高処理能力ラインには、ホットダイフェイスまたは水中ペレット化が適しています。.

また、PPは溶融状態でPEよりも酸化しやすいため、押出機内での滞留時間を短くし、脱気を効果的に行う必要があります。滞留時間が長くなると変色や機械的特性の低下が見られます。これはライン上では見えにくい問題ですが、顧客にとっては非常に目立つ問題となります。.

PET — 水分の問題と乾燥が不可欠な理由

PETは妥協を許さない素材です。リサイクルPET（rPET）の大部分は飲料ボトル由来であり、商業的価値が高い素材ですが、PETは溶融状態で加水分解を起こします。わずか50ppmの水分でもポリマー鎖のエステル結合が切断され、固有粘度（IV）が低下し、食品グレードやボトル・トゥ・ボトルの用途には使用できなくなります。ライン構成では、水分を最大の敵として扱う必要があります。.

適切なPET造粒ラインには以下が含まれます：

押出機上流の結晶化および乾燥システム：洗浄されたPETフレークは非晶質であり、直接加熱すると互いに付着します。結晶化（通常150～170°C）を行い、その後、通常は除湿ホッパードライヤーと乾燥剤を使用して水分を50ppm以下に乾燥させる必要があります。この工程だけで4～6時間かかる場合があり、販売可能なペレットを製造するPETラインには不可欠です。.

単軸または二軸押出機：より優れた混合と短い滞留時間を実現するため、高品質なラインでは二軸押出機が標準になりつつあります。.

強力な真空脱気：通常は1つの高真空ポート、大型ラインでは2つ使用することもあります。.

微細ろ過：60～100メッシュ。PETの汚染物質（アルミニウム、PVC、接着剤の残留物）は絶え間なく発生するため、連続式スクリーンチェンジャーが使用されることが一般的です。.

ストランドカットまたは水中カット。ストランドカットは標準的なrPETラインで一般的ですが、水中カットは食品グレードやボトルグレードのrPETなど、ペレットの見た目の美しさが求められる場合に使用されます。水環式（ウォーターリング）は、PETには通常使用されません。.

加工温度は260～285℃と高く、洗浄工程からの苛性残留物が存在する場合は、材料が通過するすべての経路で耐食性が必要です。PEラインと同様の構成のPETラインでは、変色しIV値（固有粘度）の低いペレットしか製造できず、品質を重視するバイヤーには受け入れられません。PETラインにおいて乾燥システムは付属品ではなく、ラインそのものです。.

ABS — 硬質粉砕品、色選別、ストランドペレット化

ABSはこのグループの中で異質な存在です。フィルムや繊維ではなく、電子機器の筐体、家電製品、自動車部品、パイプなどの硬質粉砕品として供給されます。そのため、上流工程の構成が完全に異なります。.

ABS粉砕品はかさ密度が高いため（400～600 kg/m³）、標準的な押出機ホッパーに直接投入できます。カッターコンパクターや強制供給機は不要です。ABSにおける決定的な課題は異なります：

色選別と異物混入。電子機器のシュレッダー残渣（WEEE）由来のABSは、通常、黒、白、その他の色の破片が混在しており、金属、PVC、その他のプラスチックが残留していることがよくあります。ペレットが色指定のあるバイヤー向けである場合、押出機の上流での光学選別が不可欠です。.

水分。ABSは吸湿性があるため、ペレットの表面欠陥を防ぐために押出前に乾燥（通常80～90℃で3～4時間）させる必要があります。PETほど深刻ではありませんが、乾燥を怠ると銀条（シルバーストリーク）や気泡が発生し、顧客の射出成形品にすぐに現れてしまいます。.

ペレット化。ABSにはストランドペレット化が標準的です。ABSは安定したストランドを形成し、ペレットはきれいで円筒形になります。また、ストランドラインはメンテナンスが容易であるため、ABSのコンパウンダーやリサイクラーに適しています。水環式や水中カットはABSにはほとんど使用されません。.

一般的なABSラインの構成：

シュレッダーおよびグラニュレーター（上流工程で部品を均一な粉砕サイズにする）。.

光学式色選別機（多くの場合2段階：まず黒と白を分離し、次に色選別を行う）。.

80～90℃の乾燥ホッパー。.

単軸押出機（L/D 28:1～30:1、脱気ポート1箇所）。.

非溶融異物除去用のスクリーンチェンジャー（60～80メッシュ）。.

水槽とペレタイザーを備えたストランドペレット化ライン。.

ABSラインは通常、これら4つの中で最も構成が単純ですが、上流での選別がペレットの価値を決定します。完璧に押し出された混合色のABSバッチは、色ごとに選別されて処理された同じバッチの数分の一の価値しかありません。.

共通の構成要素と通常異なる点

これら4つの材料すべてにおいて、主要な装置ブロック（押出機、脱気装置、ろ過装置、ペレタイザー）は共通です。変化するのはサイズと上流ユニットの有無です。.

工程	PEフィルム	PPラフィア	PETフレーク	ABS粉砕品
カッターコンパクター	必要	必要	不使用	不使用
強制供給機	オプション	オプション	オプション	標準ホッパー
乾燥システム	通常なし	通常なし	結晶化装置＋除湿乾燥機（必須）	乾燥ホッパー（推奨）
脱気ポート	2	2	1箇所（高真空）	1
スクリーンメッシュ	80–120	80–120	60–100	60–80
ペレット化	水環式または水中式	ストランドまたは水環式	ストランドまたは水中カット	ストランド

パターンは明確です。PEおよびPPラインはかさ密度と異物混入対策を中心に構成され、PETラインは水分対策を中心に構成され、ABSラインは選別対策を中心に構成されます。材料から出発せず、装置リストを起点として考えるライン仕様では、重要な要素を見落とすことになります。.

これら4つの材料のいずれかで造粒ラインを計画しており、特定の原料と処理能力に合わせた構成をご希望の場合は、ぜひご相談ください。装置も重要ですが、どの装置を使うべきかを決めるのは材料です。.