混合品質を損なわずに、プロセスをテストセンターから生産へ移すにはどうすればよいですか。
粉体混合のスケールアップでとりわけ重要なのは、混合運動、混合工具の回転周波数、機械的負荷が、テストセンターから生産へと意味のある形で移し替えられることです。決め手となるのは、液体に典型的な指標ではなく、粉粒体そのもののレオロジー挙動です。
最も重要なポイント
- 幾何学的相似:混合室、工具、充填率は比較可能な比率でなければなりません。
- 周速と回転数:粒子の動きと機械的負荷を決めます。
- 混合時間:大規模でも単に形式的に引き継ぐのではなく、均一性と製品への配慮に合わせて調整しなければなりません。
- 投入エネルギー:エネルギーが多すぎると、摩耗、偏析、発熱を招くことがあります。
- 偏析:粒子の密度、大きさ、形の違いは、スケールアップで考慮しなければなりません。
実務上の帰結
粉体にとって良いスケールアップとは、混合の運動特性への変更をできるだけ少なくし、製品と機種寸法への調整を必要なだけ行うことを意味します。裏付けはテストセンター試験、パイロット試験、得られた混合品質のサンプリングによって行われます。
amixon® はこうしてプロセスをテストセンターから生産へ一歩ずつ移し替えます
スケールアップにおける混合品質の低下は、ミキサー自体に起因することはまれで、多くは進め方の隙間から生じます。すなわち、不明確な目標値、代替品を用いた試験、途中で解釈が変わるパラメータなどです。そこで amixon® は決まった手順に従って進め、その最後には生産機が試験用ミキサーと同じ値を示すようにします。
ステップ 1:最初の試験の前に受入基準を定める
最初のバッチを運転する前に、操業者と共同で目標値を文書化します。変動係数として求める混合品質、排出率、タクトタイム、バッチ質量の最小値と最大値、そして製品に許容される負荷です。これらの値がなければ、後になってスケールアップが成功したかどうかを判断できません。
ステップ 2:実製品による試験
試験は代替物質ではなく実製品を用い、実際の充填率、バッチサイズ、そして想定される温度・圧力範囲のもとで行われます。これには、パーダーボルンのテストセンターにある試験設備 35台に加えて、日本、インド、タイ、中国、韓国、米国のテストセンターも利用できます。機種寸法は、利用可能な製品量と後の目標バッチに合わせて選定されます。
ステップ 3:スケーリングに関わる量を体系的に変化させる
変化させるのは、後で生産機に移し替えられるパラメータに限られます。混合時間、約 0.8 から 3.5 m/s の範囲での周速、充填率、そして必要に応じて添加速度や液体添加の方式です。回転数そのものは混合工具の直径によって変わるため、移し替え量にはなりません。
ステップ 4:結果を推定せず測定する
混合品質は定められたサンプリング計画に基づいて分析的に求め、排出率は重量測定によって求めます。さらに、製品への配慮、投入エネルギー、洗浄性、そして複数バッチにわたる再現性を評価します。すべてのプロセスデータは電子的に記録され、試験報告書として文書化されます。
ステップ 5:段階を飛ばさない移し替え
試験機と生産機は同じ SinConcave®/SinConvex® 混合原理で作動し、混合品質は約 10 から 100 % の充填率範囲で保たれるため、求めたパラメータはそのまま設計に反映されます。100 リットルから 50,000 リットルまで 100 リットル刻みの機種寸法により、次のカタログサイズに逃げることなく、まさに目標寸法を選べます。大バッチには、10 から約 100 m³ の Gyraton® サイロミキサーが続きます。
ステップ 6:試験報告書からユーザー要求仕様(URS)へ
文書化されたパラメータはユーザー要求仕様(URS)の一部となり、契約上の根拠になります。各装置は、これに基づいて一点物として製作されます。パーダーボルンでの工場受入試験、および現地での引き渡し検査は、最初の試験の前に定めたのと同じ受入基準に対して行われます。
ステップ 7:立ち上げ時の微調整
稼働開始時には、速度・時間・必要に応じたロータ使用を含む混合プログラムが制御装置に保存され、各バッチを再現性をもって運転できるようにします。amixon® は立ち上げに寄り添い、その後も製品切替やさらなるプロセス最適化の相談相手となります。
ミキサーの外で注意すべきこと
ミキサー内で達成された均一性は、後続の工程で再び失われることがあります。搬送、中間貯蔵、充填は、とりわけ密度、粒度、流動性に大きな差がある場合に偏析を助長します。そのため amixon® は試験において、排出口での混合品質だけでなく排出挙動も評価します。堆積の山や偏析のない残留排出は、後回しにできる話題ではなく、スケールアップの裏付けの一部です。