ENGEin Mischer verwendete einmal ein Farbkonzentrat mit 55 % Ruß, das in Pelletform makellos aussah. In der Formmaschine erzeugten dieselben Pellets auf jedem dünnwandigen Teil graue Streifen. Die Ursache war nicht der Pigmentlieferant, das Auflackverhältnis oder die Formmaschine. Es handelte sich um die Dispergierarbeit, die stromaufwärts im Extruderzylinder durchgeführt wurde.
Ein Masterbatch-Farbkonzentrat ist nur so gut wie die Mischung, die vor der Herstellung der Pellets erfolgt. Die Farbe ist nicht auf das Pellet aufgetragen; es ist darin zusammengesetzt. Aus diesem Grund müssen Verarbeiter, die Farbkonzentrate kaufen, und Compoundierer, die es herstellen, über die endgültige Farbe hinausblicken und die Zusammensetzung, den Prozess und die Ausrüstung, die sie erzeugt, verstehen.
Was ist ein Masterbatch-Farbkonzentrat?
Farbkonzentrat, auch Farbmasterbatch genannt, ist eine körnige Mischung, bei der Pigmente oder Farbstoffe in hoher Konzentration in einem Trägerharz vordispergiert sind. Es handelt sich um ein festes Konzentrat, das beim Spritzgießen, Folienblasen oder Extrudieren in das Basispolymer verdünnt oder hineingelassen wird. Bei den meisten Anwendungen wird ein Auflackierungsverhältnis zwischen 1:20 und 1:100 nach Gewicht verwendet, was einer Dosierung von etwa 1 % bis 5 % entspricht.
Drei Komponenten erledigen die Arbeit:
| Komponente | Funktion im Konzentrat | Typischer Anteil |
|---|---|---|
| Pigmentsystem | Bietet Farbe, Deckkraft und Tönungsstärke (Ruß, Titandioxid, organische und anorganische Pigmente) | 15–75 % |
| Trägerharz | Trägt das Pigment und muss mit dem Basispolymer benetzt und vermischt werden | 20–70 % |
| Additivpaket | Dispergierwachse, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel | 2–15 % |
Diese Zahlen erklären, warum eine Compoundierlinie von Auftrag zu Auftrag sehr unterschiedliche Rezepturen verarbeiten muss. Ein weißes Masterbatch besteht überwiegend aus Titandioxid, während ein transparentes organisches Farbsystem hauptsächlich aus Träger und Wachs besteht. Die Ausrüstung, nicht nur das Rezept, muss sich an beides anpassen.
Aus drei praktischen Gründen macht es Sinn, Farbe zu einem Konzentrat zu komponieren, anstatt Rohpigmente an der Presse zu dosieren:
- Kosten: Das Pigment wird in großen Mengen gekauft und die teure Dispergierarbeit wird einmalig vom Compoundeur erledigt.
- Sauberkeit: Pellets ersetzen staubiges Pulver, was den Reinigungsaufwand und die Bedienersicherheit verbessert.
- Konsistenz: Ein richtig hergestelltes Konzentrat sorgt für eine von Charge zu Charge wiederholbare Farbe, was mit der direkten Pigmentdosierung selten erreicht wird.
Wie wird ein Farbkonzentrat hergestellt?
Die Herstellung von Farbkonzentraten ist kein einfacher Vorgang des Mischens und Extrudierens. Das Pigment muss zunächst desagglomeriert, also in Primärpartikel gebrochen, dann vom Träger benetzt und gleichmäßig in der Schmelze verteilt werden. Der Industriestandard für diese Aufgabe ist ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder.
- Pigment, Trägerharz, Wachse und Additive in einem Hochgeschwindigkeitsmischer vormischen.
- Führen Sie die Mischung präzise mit Dosierdosierern am Haupteinlass ein.
- Schmelzen und Compoundieren im Doppelschneckenfass; Knetblöcke üben eine kontrollierte Scherung aus, um Pigmentagglomerate aufzubrechen.
- Mit Mischelementen homogenisieren, sodass jedes Pellet die gleiche Farbstärke aufweist.
- Mit Strang-, Wasserring- oder Unterwassergranulierung pelletieren, dann trocknen und klassifizieren.
Gleichläufige Doppelschneckenextruder dominieren diesen Prozess, da sie Scherung mit selbstabwischender Schneckengeometrie und modularem Schneckendesign kombinieren. Im Vergleich dazu fehlt einem Einschneckenextruder die lokale hohe Scherung, die zum Aufbrechen harter Agglomerate erforderlich ist, und er bietet weitaus weniger Kontrolle über die Verweilzeit.
Eine komplette Linie besteht aus einer Folge von Einheiten und nicht aus einer einzelnen Maschine. Die folgende Zeichnung zeigt den typischen Aufbau einer Masterbatch-Compoundierlinie.
Wie beurteilen Sie die Qualität von Farbkonzentraten?
Das Aussehen allein kann kein Farbkonzentrat ausmachen. Zwei Pellets aus derselben Charge können identisch aussehen, doch eines wird im Endteil Streifen erzeugen. Objektive Tests sind der einzig zuverlässige Weg.
| Parameter | Was es misst | Typisches Akzeptanzniveau |
|---|---|---|
| Streuung rating (ISO 18553) | Größe und Anzahl nicht dispergierter Pigmentagglomerate in einer dünnen Plaque | Bewertung ≤ 3 für die meisten kritischen Filmanwendungen |
| Filterdruckwert (FPV) | Druckanstieg durch ein Filterpaket bei konstantem Schmelzefluss; Hohe Werte bedeuten eine schlechte Dispersion oder Gelbildung | Niedriger als die Referenz; Vergleichen Sie es mit einem zugelassenen Masterbatch |
| Farbunterschied ΔE | Unterschied zwischen Chargen- und Standardfarbe | ΔE ≤ 1,0 für kritische Farbtöne |
| Feuchtigkeitsgehalt | Wasser wird vom Träger und den Zusatzstoffen aufgenommen | Unter 0,1 % für die meisten Polyolefinsysteme |
ISO 18553 ist die gängige Methode zur Beurteilung der Pigmentdispersion. Ein Labor presst aus dem Konzentrat eine dünne Platte und zählt unter Vergrößerung die Größe und Anzahl der nicht dispergierten Agglomerate. Die daraus resultierende Bewertung, typischerweise zwischen 1 und 6, ist weitaus aussagekräftiger als eine visuelle Überprüfung.
Zwei Mängel dominieren die Kundenreklamationen. Das erste sind schwarze Flecken: dunkle Partikel, die entstehen, wenn Pigmentagglomerate oder abgebautes Polymer nicht durch den Schmelzefilter entfernt werden. Das zweite Problem ist die Streifenbildung, die in der Regel durch unvollständiges Schmelzen, ein falsches Aufschmelzverhältnis oder eine Schneckenkonstruktion mit zu geringer Durchmischung verursacht wird. Der Zusammenhang zwischen Prozessbedingungen und solchen Fehlern wird in erläutert wie schwarze Flecken und Blasen in modifizierten Kunststoffen entstehen .
Die Wahl der Ausrüstung entscheidet über die Qualität des Konzentrats
Unabhängig davon, ob Sie eine neue Linie ausrüsten oder eine bestehende aufrüsten, bestimmen vier Entscheidungen, ob das Konzentrat die Dispersions-, Kosten- und Konsistenzziele erreicht.
- Spezifisches Drehmoment. Durch ein höheres spezifisches Drehmoment kann die Schnecke mehr Scherenergie übertragen, ohne die Schmelzetemperatur zu erhöhen. Das ist bei schwierigen Pigmenten in organischen Farbsystemen wichtig. Linien, die ständig hohe Belastungen bewältigen müssen, profitieren von einer dedizierten Hochleistungs-Doppelschneckenextruder
Hersteller technischer Kunststoffextrusions-Produktionslinien Kunwei Langsheng Extrusion Intelligent Equipment Co., Ltd ist China KTS High Performance Engineering Plastic Extrusion Production Line Man... Produkt anzeigen → mit einem bauartspezifischen Drehmoment bis 14 Nm/cm³. - Füttern accuracy. Schwerfließende Pigmente, Ruß und sehr fein gemahlene Zusatzstoffe müssen gravimetrisch dosiert werden. A Seitenzuführung
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Die praktische Auswirkung der Drehmomentklasse auf die Leistung ist unten dargestellt:
Auch Erfahrung mit kompletten Masterbatch-Linien ist wichtig. Ein Komplettanbieter konzipiert Feeder, Extruder, Schmelzefilter und Pelletierer als ein System. Bei einer bestehenden Linie kann die Nachrüstung genauso effektiv sein wie ein Neukauf: Der Einbau einer Seitenzuführung, der Austausch von Schneckenelementen oder die Aufrüstung des Pelletierbereichs sind gängige Wege zu einer besseren Farbkonsistenz. A Masterbatch-Doppelschneckenextrusions-Granulierlinie Durch ein Projekt kann beispielsweise die Pigmentbeladung erhöht und die Umrüstzeit verkürzt werden, ohne dass die gesamte Anlage ausgetauscht werden muss.
Häufig gestellte Fragen
Q1. Was ist ein Masterbatch-Farbkonzentrat?
Es handelt sich um eine konzentrierte Mischung aus Pigmenten, Trägerharz und Zusatzstoffen, die als frei fließende Pellets geliefert wird. Es wird dem Grundpolymer in einem kleinen Prozentsatz zugesetzt, um die endgültige Farbe zu liefern.
Q2. Was ist der Unterschied zwischen Masterbatch und farbigem Harz?
Ein Masterbatch ist ein Konzentrat, das verdünnt werden muss; Ein farbiges Harz ist bereits auf die Endkonzentration pigmentiert. Masterbatch bietet Verarbeitern die Flexibilität, Farben zu ändern, ohne die Harzqualität zu ändern.
Q3. Welches Ablassverhältnis sollte ich verwenden?
Typischerweise 1 bis 5 Gew.-%. Der genaue Wert hängt von der Pigmentstärke, der Wandstärke und dem gewünschten Farbton ab; Befolgen Sie immer das Datenblatt und führen Sie vor der Produktion einen kleinen Test durch.
Q4. Warum erscheinen im letzten Teil schwarze Flecken?
Schwarze Flecken entstehen normalerweise durch undispergierte Pigmentagglomerate, zersetztes Polymer oder kontaminierte Schmelze. Eine korrekte Dispersionsbewertung, eine geeignete Schneckenkonstruktion und die richtige Zylindertemperatur können die meisten Ursachen beseitigen.
F5. Kann ein Masterbatch für mehrere Polymere verwendet werden?
Nur wenn das Trägerharz kompatibel ist. Ein Polyolefin-Masterbatch ist nicht für PET oder PC geeignet. Überprüfen Sie stets die Trägerkompatibilität, bevor Sie das Basispolymer wechseln, um Trübungen oder schlechte Haftung zu vermeiden.
F6. Wie wähle ich eine Masterbatch-Produktionslinie aus?
Bewerten Sie das spezifische Drehmoment, die Dosiergenauigkeit, die Pelletierungstechnologie, die Schneckenkonfiguration und die Lieferantenreferenzen für Ihr Material. Ein Lieferant mit Erfahrung in der gesamten Linie kann Integrationsfehler zwischen Zuführung, Extruder und Pelletierer verhindern.
