混料机精度测定的方式及意义

Jeff Bickel，Conair

混料机精度测定的方式及意义

Jeff Bickel，Conair

塑料行业中从未真正定义过如何测量混料机的精度。但事实上，却存在着两种评判混料机精度的方式：一种是根据组份精度设定值来测量；另一种是根据总产量精度设定值来测量。

我们先来看根据总产量精度设定值来测量的例子。例如，一台产量1000g/批次的重量式混料机，混合比例为 89%的新料、10% 的粉碎料和 1% 的色母粒。如果混料机精度设定值在±0.1%内，这就意味着，任何组份都可能发生增加或减少 1g的情况。我们假设增加或减少的组份是色母粒（色母粒重量 =总产量 * 色母粒占总混合物的比例 =1000g * 1% = 10g），那么1g色母粒的误差实际上是指其精度会发生（±1g）/10g = ±10% 的偏差，这就会使最终产品产生很大的色差。

现在产量及配方不变，我们换一台组份精度设定值为±0.5%的混料机来进行测试，那么10g色母粒误差将为10g *（±0.5%） = ±0.05g，其精度是前面示例中混料机精度的 20 倍，即（±0.05g）/（±1g），这就可以保证最终产品颜色的一致性。

哪一台混料机更为精确呢？显而易见是组份精度设定值为±0.5% 的混料机。那么，为什么混料机精度会产生混乱？当您尝试用百分比考虑精度时，就会出现这些问题。您可能想要评判总混合物中各种成分的相对百分比 。 例如，89% 的新料、10% 的粉碎料和 1%的色母粒， 以确保每一种成分的混合比例相同，并不考虑各个组份的重量。但最终，真正的问题是混料机是否可以分配每种物料的正确重量，以保证各种成分重量的“比例”正确。与之相对的，如果只把重量看作为关键，那么设备所侧重的只是重量方面的因素，这也是智能型混料机与传统机械式混料机的最大区别之处。

回顾产量1000g (2.2 lb)/批次的上述示例。如果您想要 1% 的色母粒产量，即10g (0.022 lb) 的色母粒并且想要尽可能接近可实现的重量 – 既不产生色差，也不增加色母的使用成本，那么您只需询问混料机供应商：在混料后每1000g原料中，色母的实际重量相对设定量（10g）的精确程度是多少？

显然，给定组份的重量精度将根据总批次的重量设定而不同，所以，如果您购买一台 2500g 批次规格（而不是1000g 批次规格）的混料机，以克为单位的称重精度将会有所不同，但是，通过设备的智能计算，您可以准确得知每一个组份所对应的目标重量，并可以对此进行复检。

精度在混合中的重要性

一是产品的性能和质量的要求。当正确比例的特别添加剂（例如，发泡剂、阻燃剂或增滑剂）对产品功能性起到至关重要的作用时，精确的混合是必不可少的。而色母的比例精确也意味着最终产品的颜色一致，所以混合精度的重要性也是不可或缺的。相对的，很多传统工艺中为了防止色差，用户就不得已使用更多的色母比例，这也增加了生产成本。

二是产品必须满足客户规范的需要。通常，对于最终产品中色母粒或添加剂的用量，加工商们需要满足严格的规范要求。客户可分析样件以测量各种成分的用量，或者可能需要加工商出示证明严格遵守“配方”的文件。在一些案例中，混料机的操作数据可以被存储，并作为遵守规范的证明。

三是产品经济性的需要。当然，上述前两个原因对塑料加工厂经济上取得的成功有影响，但是，混合精度与经济性之间有着更为直接的联系。使用太多昂贵的色母粒和添加剂， 只是为了确保用量足够， 是浪费、损失成本的。

混合物中的最大组份（通常为新料）时，比较接近就可能足够好了。再来看一下 1% 色母粒的 1000g 批次示例。您的配方要求每批次 990g 为新料。即使混料机进料重了或轻了 5g，也可能不会严重影响零件质量或对成本产生明显的增加。但是，如果您的色母粒（仅 1% 的 1000g 批次 (10g)）只要减少 1g，其差异性也会非常明显。可以看到色母粒的精度将影响您成品件的品质。一个看似合乎逻辑的反应是将色母粒设定值从 1% 增加到 2%，从而使色母粒的可分配量得到提高，这可以减少色差问题的产生。

但是，请注意您做了些什么：通过将色母粒设定值从 1% 增加到 2%，您有效地使色母粒用量加倍。使用某些每磅成本为 $10、$15 乃至更高的色母料时，您花费的成本是非常大的。需要生产 1000g 批次的混料机的应用可能达到每小时 400 lbs (181 kg)。每 1% 的色母粒意味着每小时 1.8 kg (4 lb) 的色母粒。如果每天运行 16 小时，每星期运行 5 天，每年运行 50 个星期，则计算公式如下：

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

运行 2% 的色母粒（而不是 1%）每年将额外花费您 $160,000 的成本。采取精度混料工艺可以在确保质量要求的前提下为用户节省大量的生产成本。

对粒子的分配

但是，确保较少成分的精度可没听起来那么容易。大多数混料机的标准编程是从先分配新料或主料开始的。重量控制则首先测量实际分配的新料重量，然后调整较少成分的分配，以确保如色母粒与新料的正确比例。使用我们的上一个示例（含有 1% 色母粒的 1000g 批次），这意味着混料机将先分配新料，对其进行称重，然后分配构成总批次 1%的任何数量色母粒。在理想的情况下，将为 990g 的新料和 10g 的色母粒。但是，如果混料机分配 995g 的新料，例如，还需要分配稍微多一点的色母粒。多了 5 g 的新料相当于 +0.5% 的误差，所以，控制逻辑将尝试分配 +0.5%(10.05g) 的色母粒来维持正确的比例。

精确地分配较少成分（如色母粒）有多难？考虑到这样一个事实：在处理聚乙烯时，每克物料中大约有 40 个颗粒。如果 1% 色母粒为 10g，则约为400 个颗粒。要分配 10.05g 的色母粒来补偿新料的过多进料，混料机必须分配 402 个颗粒的色母粒。如果运行的是聚碳酸酯（约比聚乙烯重 50%），事情将变得更具挑战性。使用聚碳酸酯时，26.5 个颗粒只能制造 1g 色母粒，制造10g 色母粒需要 265 个颗粒。要分配10.05g 的色母粒（如上），混料机必须分配 266.325 个颗粒。显然，您无法分配 0.325 个颗粒，所以您必须分配 266个颗粒或 267 个颗粒。

当您有更小批次的物料时，这变得更具挑战性。假设您的应用只需要一台可生产 450g 批次的小型混料机。如果您需要 1% 的色母粒，即 4.5g 的色母粒或 180 个颗粒。则 ±0.5% 的误差相当于 ±0.9 个颗粒。当然，没有混料机或进料机可以分配 0.9 个颗粒，所以，您遇到一个问题：要么混料机每次精确地加进正确数量的颗粒（不大可能实现），要么您的误差范围大于 ±0.5%。对于这些困难的情况，Conair 可提供一种名为“Precision Additive”的控制解决方案。

Precision Additive 软件的前提是：比例是重要因素，而不是批次大小。所以，该精密软件将先测量色母粒，因为这是最难实现的目标，也是一个最有可能引起显著误差的因素。在上述 450g批次示例中，测量结果将为 4.5 g 色母粒。假设色母粒的分配将最多多出或少了 0.5%。例如，如果分配多出 0.5%，读数将为 4.5225g。在获得分配的色母粒实际数量的精确读数后，该软件将计算配制由 1% 色母粒和 99% 新料组成的批次所需的新料用量。所以，4.5225g/1% = 452.25g，99% 的 452.25g为 447.7275g。混料机尝试测量 ±0.5%的新料数量或在 445.489g 和 449.966g之间测量，即，几乎达到 4.5 g 的范围，这是更容易实现的目标。

如果您添加像粉碎料这样的第三种组份（假设已包含 1% 的色母粒），Precision Additive 就变得更为重要，因为新料和色母粒的用量仍将较小。考虑上述示例，但是现在添加 30% 的粉碎料进行混合。在 450g 批次中，30% 的粉碎料等于 135g 的粉碎料目标值。由新料和色母粒构成批次的平衡（450g 减去135g 等于 315g）。于是，1% 色母粒变为 3.15g。

色母粒3.15g，目标精度 ±0.5%。我们知道，每克聚乙烯有 40 个颗粒，那么3.15g聚乙烯有126个颗粒，误差值在126 * (±0.5%) = ±0.63个颗粒，无法分配非整数个颗粒来达到色母粒的目标精度。

另外一点是，在指定批次中使用的粉碎料（已经着色）越多，其他成分的目标值就越小，至少一个颗粒的可能误差太大，无法保持 ±0.5% 的精确度。在这种情况下，将先分配粉碎料。然后，分配和称重色母粒（或其他关键添加剂），随后调整新料重量，以确保色母粒与新料的比例保持在允许的公差范围内。

验证混合精度

Conair 的技术用于确保实现最佳的称重精度，并消除振动和电磁干扰的影响。计算机控制软件获取多个重量读数，对它们进行重复平均计算，以达到作为批次组成部分分配的每种成分的可靠重量。所有这一切都发生在几分之一秒内。

对每个批次的成分进行分配并称重后，依次落入混合室内。当三个批次落入混合室后，将它们搅拌混合在一起，以实现均匀的混合物。从混料机中释放物料，但是只释放相当于两个批次的物料。三分之一的混合物保留在混合室中，将再与两个以上的批次结合，然后，重复该循环。这不仅可以确保以正确的比例分配成分，而且还可以确保输送到加工机的物料是均匀的 – 任意大小的样本将包含比例正确的所有成分。

多大的样本才能验证混料机的精度呢？这是 Conair 技术人员经常遇到的一个问题。最佳答案是：一个良好的样品应相当于喂料机螺杆螺纹之间留有的物料量。混合料落到螺杆螺纹之间后，其将无法再移动。它将沿着螺杆的长度输送，螺纹之间的通道内将有一些搅动，但是带有底切螺纹的屏障型螺杆除外，在其螺纹之间有非常少的向前或向后移动。因此，如果您想要确保部分到部分之间的成分比例相同，则需要检查样本在体积上是否与螺杆螺纹之间的物料量相当。

您可以从机器料斗上的清扫口收集此样本。然后倒出样品并计算颗粒，以确认成分比例是正确的。

在许多应用中，混合精度不是非常关键的。特别是在用于大批次的大型混料机中，大多数喂料和称重设备的精度足以确保优良的成品件属性。但是，在容积较小的混料机中，当零件特性和性能至关重要时，或者某些成分非常昂贵时，您将需要使用 Conair 混料机。如果您想将我们的设备与其他品牌进行比较，请让我们的计量混合系统专家帮助您，以确保比较是公平、合理的。

TrueBlend™ 软件关于物料使用的报告

Conair TrueBlend 重量式混料机的软件包通过以太网连接将精确的物料使用数据自动收集、发送和记录到工厂或办公室计算机。性能卓越的 TrueBlend控制系统对分配的每种成分进行称重，以确保每个混合批次精确到百分数。新型报告软件编译和管理的信息成为塑料加工商强大的竞争工具。

使用该软件，管理人员可以快速地收到生成报告所需的数据，及时确定购买要求，分析和验证产品物料使用估算或计算工艺出品率与浪费的对比。对于通过 ISO 认证的公司，该软件收集的数据提供符合质量、安全和回收利用要求的证明。

TrueBlend 软件可以从整个工厂内的一台或多台 TrueBlend 混料机收集数据。该软件提供一系列预配置的报告格式，以供在屏幕上显示和打印查看，并且能够轻松地将数据导出到 Microsoft®Excel®电子表格供进一步分析。预配置的报告格式包括：

物料数据（班次）报告，显示指定日期和时间段内的物料使用。

批次报告，显示当前配方、日期、时间、批次编号和每种成分的重量百分比（目标值对比实际值）。

报警报告，故障报警，并提供故障报告（包含与故障相关的100个事件）。

校准报告，提供来自混料机内部称量台最近校准的信息。

配方数据报告，记录已经保存的所有物料配方的内容。

诊断数据报告，提供问题数据报告，实时预警。

TrueBlend 报告软件兼容 Microsoft Windows®98、NT、2000 和 XP 操作系统，可在具有以下最低配置要求的个人计算机上运行：800 MHz 的处理器、128 MB RAM、20 MB 可用硬盘空间、一个打印机端口和一个以太网（首选）或 RS-232 连接。如果使用 RS-232 连接，该系统限于与一台混料机通讯。