主图：喂料系统例如科倍隆楷创（Coperion K-Tron）的Pretate Plus 能让加工厂商更准确地控制配方
最新的喂料和计量设备设计旨在优化各种材料的喂料。
//
精确计量液体、颗粒、纤维、粉末和其他固体形式的配方原料对于改性的质量至关重要。流动性不好的成分——例如粘性粉末或蓬松的（低堆积密度）干燥材料，喂料尤其具有挑战性。此外，当前的供应链挑战，以及受使用更可持续和再生材料的驱动，意味着改性厂商要能够成功地对更多种材料形式进行喂料。
在美国的堪萨斯州散装固体创新中心（Kansas State Bulk Solids Innovation Center），研究人员强调，生产可靠的配方始于如何接收、储存、运输和计量原料。该中心管理人Todd W Smith说：“我们一直在做优化这些方面的工作，因为它们必须协同工作，以确保喂料和计量设备的可靠性。”
“我们一直在评估材料特性如何影响对最佳设备和方法的选择。由于每种原料具有不同的特性，并且布局和使用率也不同，因此没有一种方法适用于所有材料。必须对每种材料的储存、输送和喂料进行微调。在许多情况下，用于一种原料的设备和方法与另一种原料的设备和方法完全不同。”他解释说。
在许多情况下，喂料器能够处理流动性不好的材料至关重要，而且喂料器的多功能性也很重要。瑞士科倍隆楷创（Coperion K-Tron）的全球市场洞察和销售流程经理 Fabian Siffert说，由于近期持续存在的供应链挑战，改性厂商有时不得不使用与平时不同的材料或牌号，因此可能需要快速为这些材料更改喂料设置。“可以为微粒二氧化钛设置配混生产线，但如果没有办法这样做，生产线可能就得切换到流动性较差的二氧化钛，”他举例说。
天然纤维的喂料特别具有挑战性。“天然材料对配料混合物内的波动和散装材料的破裂敏感。喂料设备必须确保高精度并最大限度地减少纤维断裂。Siffert说：“在此类应用中，高度精确的振动喂料器已被证明非常成功。”
天然粉末，例如生物塑料中使用的淀粉或植物蛋白，它们的喂料也具有挑战性。“这些材料通常干燥而且有粉尘，但流动性中等。但是，当它们处于机械压力下时，它们会变得非常粘且流动性很差。为了解决这个问题，对从仓储到喂入挤出机的整个过程进行正确的设置非常重要。”Siffert建议。
一种节能功能正开始用于直接来自干燥机或其他加工步骤的散装材料，该功能可以保持材料的温度，避免材料在喂料前冷却。Siffert说：“这要求喂料器能够喂温暖的和热的材料。”“喂料器设计必须包括耐热材料，同时确保关键零件的隔热并使用正确的密封件。”
回收的材料例如切碎的薄膜，其堆积密度低，因而喂料困难。Siffert说，这些材料的喂料器必须能够准确地处理大体积的原料。他说：“已经表明，下面安装了螺杆喂料器的底部有搅拌的筒仓，再加上重量式皮带秤喂料器，是将薄膜碎片喂入挤出机的最佳解决方案。”
再生塑料的解决方案
配混厂商和加工厂商越来越多地安装额外的喂料器，用于处理包含再生和原生树脂的配方。“在购买新设备之前进行测试至关重要，因为再生材料并不总是像原生材料一样稳定。选定的喂料器需要能够应对再生材料的波动。”美国格律克（Gericke）执行副总裁Rene Medina说。Medina说，格律克的GAC 232喂料器家族对于处理难喂的材料特别有用，因为它使用了专有的变速箱设计，该齿轮箱设计支持一台电动机的两种不同速度。
美锴（Maguire）销售和营销副总裁Frank Kavanagh表示：“塑料加工商正在寻找经济的解决方案来容纳最终产品中更多样化、更多变的材料成分。”他说，该公司的美锴重力秤混料机（Maguire Weigh Scale Blender）提供了处理多达12个不同原料的能力。有八种尺寸型号可供选择。
图：美锴混料机有八个尺寸型号，可以配置成能够处理多达12种原料
“每个混料机都为给定材料（颗粒、粉末或液体）配置了适当尺寸的料斗和分配装置。没有适当的分配装置，混料机将无法做到可重复、准确的分配。”Kavanagh说。他说，控制单元（在美锴的案例里是一个触摸屏）能够控制第三方的上料系统，也是系统的关键部分。他声称：“该软件允许（分配）微量的添加剂，同时保持精确度为设定点的0.1％。”
排气的限制
喂入“蓬松”（低堆积密度）的填料是改性厂商的普遍挑战。Entek的技术工艺经理Dean Elliott说：“这些填料容易将大量空气吸到挤出机中，导致体积受限进而抑制产量。”另一个问题是，蓬松的粉末可能会通过传统上用来排气的通风口泄露。Entek的VFT（真空喂料技术）为两者提供了解决方案。
Elliott说：“ VFT能让材料进入挤出机之前变得致密，因而更容易喂入机器。” 该公司声称，通过使用VFT，因蓬松填料而遇到体积受限的加工商可以实现更高的产量，能增加一倍之多。ENTEK的VFT技术可在美国所有公司的双螺杆挤出机上使用。可以进行试验根据材料来配置客户的挤出机，与使用自然排气的传统挤出机相比，展示出产量提升。
图：Entek的真空喂料技术可处理蓬松的填料，与使用自然排气的传统喂料相比可以实现更高的产量
尽管某些配方需要特殊设计来优化喂料，但其它配方可以从精简设备中受益。全球市场洞察和销售流程经理 Fabian Siffert说，科倍隆楷创的新系列ProRate Plus Feeder Line 是塑料行业简单应用的经济解决方案。他说：“我们对控制器进行了编程，以便能够使用一个CPU来控制多达八个喂料器，并调整了机械设计以减少称重传感器的数量。”
ProRate Plus Feeder喂料器使用P-SFT （Smart Force Transducer）称重传感器，可提供直接的数字重量信号，并且对振动和电噪声具有很高的耐受性。同时，该设计具有高水平的标准化：所有三种尺寸型号的喂料器的许多零件都是一样的，因此需要保存的备件很少。
Siffert说，新设计的占地面积更小，其支架允许在一个挤出机进料口周围安装多达六个喂料器。新的Proclean Rail设计确保可触及螺杆和底座单元，因此对喂料器进行保养和清洁时无需移动它们。
ProRatePlus单螺杆喂料器设计用于流动性较好的物料，并可以处理少量流动性中等的物料。Siffert说，对于流动性中等和流动性差的散装材料，标准的科倍隆楷创喂料器是最佳选择。
图：科倍隆楷创的Pretate Plus单螺杆喂料器设计用于处理流动性较好的原料
数据收集
Siffert说，在对所有生产数据进行跟踪和分析的公司里，越来越需要收集喂料器的实时数据。因此，科倍隆楷创的可配置数据界面允许在所有通用工业协议上共享喂料器参数。
他说，新的用户界面利用了自动化和人工智能。Siffert解释说：“当发生错误时，界面会通过失败搜索过程引导操作员，并提供解决问题的方向。” 操作员可以更快地解决日常操作中的常见问题，而维护工程师可以专注于更复杂的问题。
格律克执行副总裁Rene Medina补充说，操作直观的用户友好界面使培训更快。另一个好处是支持远程操作，因此可以从一个地点（即使在工厂之外）控制设备。例如，格律克的新通用喂料器（GUC-F）可以同时从单个屏幕上对四个不同的喂料器进行自动控制。Medina说：“具有更多处理能力和扩展监视功能的新控制器提供了更加可操作的数据。”
图：格律克的通用控制器Universal Controller可以同时对四个不同喂料器进行自动控制
材料质量控制
在某些应用中，例如医疗设备材料或高压电缆材料，来料或生产的材料的纯度特别重要。德国OCS Optical Control Systems公司销售和项目经理Oliver Kraushaar说：“更多的在线设备正在用于质量控制。”
该公司提供的颗粒扫描仪可用于最多25千克/小时和1000 千克/小时的吞吐量，该公司同时提供粉末扫描仪。样品通过在线旁路运输到OCS测量设备，该设备使用彩色矩阵摄像头分析样品。分析的数据可以连接到数据处理系统或根据需要进行存储。对于粉末和颗粒，测试仪可以分选出不合规格的物料。
图：能使用OCS粉末检验设备避免的一些缺陷的例子
总部位于美国的安配色（AMPACET）创建了CISYSTEMS业务部门来应用LIAD Weighing and Control Systems公司的工业4.0技术，这是一家以色列公司，安配色于2020年将其收购。CISYSTEMS最近引入了SpectroMetric在线颜色测量和校正技术，该技术对实时颜色数据进行分析并自动调整挤出工艺，保持颜色符合规格。
CISYSTEMS商业总监Doug Brownfield解释说，该系统使用光谱仪来连续测量输出（颗粒或是挤出或模制的塑料零件），并将L.A.B值与设定的颜色规格进行比较。“如果颜色偏离ΔE范围，则与SpectroMetric喂料器实时通信并调整进料速率，从而使颜色重新回到规格范围内。这就是用于在线颜色测量和校正的工业4.0技术。它降低了报废并提高了整体质量。”他说。
Brownfield解释说，校正是逐渐进行的，以免造成过度补偿，并且会不断进行调整从而使颜色保持在规格内。可以应用该系统的一个例子是再生PET改性。他说：“再生PET树脂容易发黄，颜色较难控制，现在可以使用该系统不断测量其L.a.b颜色规格中的“b”值实时监测其生产质量。”
