1

МАСТЕРБАТЧ ПРОИЗВОДСТВОЭкструдер и экструзионные линии

₂ ₃

➊ ➋ ➌ ➍ ➎ ➊

➋ ➌ ➎➎

Leistritz экструзионная техника

МАСТЕРБАТЧ – ГРАНУЛА, В КОТОРОЙ ВСЯ РАЗНИЦА

↗ Обзор

Гранулированные пластики с высоким содержани-ем пигментов или добавок, превышающие значи-тельно количество их доли в конечном продукте, называются Мастербатчи. Они добавляются в по-лимер на последующих производственных этапах в таких, как формовке или литье под давлением, про-изводстве плёнок или волокон, с целью окраски, либо для направленного изменения других свойств конечного продукта.

В сравнении с пастами, порошками и жидкими добавками, применение мастербатчей по причи-не точно дозируемых долей пигментов в каждой отдельно взятой грануле, увеличивает надёжность технологического процесса. Плюс к этому матери-ал очень удобно перерабатывать так, как отпадает необходимость в операциях с большим количест-вом порошков. Взгляд на сторону воздействия на окружающую среду и рабочeе место дают допол-нительные преимущества, используя мастербатч.

В ЦЕЛОМ МОЖНО ВЫДЕЛИТЬ ТРИ ГРУППЫ МБ:

↗ Мастербатчи красители → служат для окраски изделий из полимерных материалов

↗ Мастербатчи добавки → влияют на определённые химические и физические свой- ства продукции (УФ-стабилизация, огнезащитные свойства, антистатика)

↗ Мастербатчи наполнители → содержат значительную долю наполнителя (к прим., CaCO3)

↗ Обзор

Малая доля с большим эффектом

Сырой полимерМастербатч

Литьё под давлением

Экструзия плёнки

Экструзия волокна

Профильная экструзия

Экструзия труб

Сырой полимер > 10%

↗ Oрганические пигменты↗ Неорганические пигменты↗ Пигменты для цветного эффекта↗ Монопрепараты

↗ Термостабилизаторы↗ Светозащитные стабилизаторы↗ Oгнезащита↗ Aнтистатика↗ Антиблоки↗ Средства нуклеации

↗ Наполнители↗ Усилители

20-90%

Важно: правильное диспергирование

Целью изготовления мастербатча является оптимальное диспергиро-вание и распределение добавочных веществ в полимерной матрице. Это происходит после смачивания при помощи механической энергии, которая вводится через шнек. Происходит это ранее в процессе, может провести к сдавливанию не намокших пигментов, из-за влияющих на них сил, снова в агломераты (холодные агломераты). Существует две технологии, применяющиеся в производстве мастербатча: Премикс* и Split-feed**.

*см. стр. 8/9 **см. стр. 10/11

Смешивать (гомогенизация смеси) Дозировать (временно постоянная подача в беспрерывный процесс экструзии)

Смачивание (соединение частиц пигмента в матрицу, без сжатия матрицы)

Диспергирование (разделение агломератов в пластифизированном состояние, ввод энергии для диспергирования)

Распредиление

Стабилизация (против дезагрегации)Помощь деспиргированию

Первичная стадия

Пигменты

Добавки

Наполнители

Компаунди-рование

Beispiel einer kundenspezifischen Anlage

₄ ₅Leistritz экструзионная техника

Цветной Мастербатч можно грубо распределить в следующие типы:

↗ Монобачи или „Single Pigment Concentrate“ (SPC): Мастербатч из определённого пигмента и материала носителя; часто с добавкой воска и/или средства для диспергирования ↗ Мастербатч на заказ: индивидуальный рецепт, смесь из разных порошковых пигментов ↗ Custom Coloring: Смесь различных SPC-гранул, которые делают возможным настройку желаемого цвета для клиента

За счёт использования со-направленного двухшнекового экструдера производители пользуются пло-дами особенно от очень хорошего качества диспергирования. Эффект самоочищения достигается по причине двух со направлено крутящих шнеков. Поэтому возможна очень быстрая очистка и тем самым ускоряется выполнение смены продукта. Следующее преимущество со-направленного двухш-некового экструдера это модульное построение шнеков и цилиндров, которое позволяет быстрое перестроение технологической части в зависимости от технологии.

ЦВЕТНОЙ МАСТЕРБАТЧ

↗ Направления

Знания вокруг правильного цвета

↗ Направления

» Наши ZSE двухшнековые экструдеры формируют сердце сотен линий по всему миру. Продукты, произведённые на них, удовлетворяют самые высокие требования по качеству. «

Цветные мастербатчи состоят в значительной степени из одиночных цветных пигментов, комбинация которых ведёт к желаемому осо-бенному цвету. Дальнейшие компоненты могут быть пигменты с эффектом, средства-помощники диспергирования и добавки. Производство ста-вит высокие требования к процессу диспергиро-

вания так, как сырьё с различными свойствами должно перерабатываться во всего лишь одном технологическом шаге. В этом деле играют огромную роль комбинация знаний в области свойств применяемых пигментов (Coloristik) и высокая компетенция по отношению к техноло-гическим параметрам экструдера.

Пример мастербатч линии

Размер частицы

Форма частицыРезистентность к миграцииСпособность к переработке

Рекомендуемое отношение

0,01 – 0,1 μm

изометрический+

необходимо больше энергии диспергирования,

тяжело диспергируется

Премикс и Split-feed* возможен

1 – 20 μm

изометрический++

мало сдвига, легко диспергируется, иногда

абразив

Премикс и Split-feed* возможен

2 – 180 μm

Пластинкибез данных

чувствителен на сдвиг – возможно меньше сил на сдвиг, возможно высокий

эффект смешивания

Split-feed*

oчень разные от маленьких до больших

в зависимости от пигментав зависимости от пигмента

полностью диспергирован, сдвиг

не нужен, расплавить и распределить

Органические пигменты

Неорганические пигменты

Моноприпараты

Пигменты с эффектом

Концентрация наполнения* достигает у неорганических наполнителей до 40-85 весовых%, а у органи-ческих пигментов до 30-60 весовых%.

*Максимальное наполнение зависит кроме того от применения и сырья.

₇₆ экструзионная техникаLeistritz

↗ Направления

Добавки Мастербатч могут использоваться во множестве направлений. С их помощью можно изменять физические и химические свойства пластика, к прим., УФ- или огнезащита, термос-табилизация или ударная прочность. Для этого полимер насыщается большим количеством жидких и порошкообразных добавок.При переработке порошкообразных добавок с низкой насыпной плотностью таких, как си-ликат, подача производится в большинстве случаев через один или два боковых дозатора. Глубже прорезанные шнеки бокового дозатора Leistritz LSB XX** дополнительно содействуют подачи материала. Благодаря высокому сво-

бодному объёму двухшнекового экструдера ZSE MAXX (ВнешД/ВнутрД=1,66) предлагается достаточно места в технологической камере для поддержания очень хорошего диспергирования и высокой производительности. Сложность представляет часто подача добавок при переработке: когда добавляются добавки с низкой температурой плавления подходя к боковому дозатору они уже расплавились. Как результат они блокируют боковой дозатор, что приводит к не правильному процессу. Здесь рекомендуется использование бокового доза-тора с охлаждаемыми цилиндрами и шнеками (Leistritz боковой дозатор LSB XX).

↗ Направления

ВАЖНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА

По причине различной вязкости и частично тяжёлых задач смешивания, необходимо для опре-делённых рецептов увеличивать время продолжи-тельности процесса. Это можно добиться за счёт:

↗ Удлинение технологической части

↗ Использование обратных элементов

*смотрите так же дополнительные приборы на стр. 13

Высоко наполненный мастербатч содержит более 50 весовых% наполнителя, которые диспергируют в матрице полимера. Построение процесса зависит от типа наполнителя и уровня наполнения. К ходо-вым наполнителям относятся карбонат кальция или тальк. При использовании наполненного мастер-батча стоит прежде всего оптимизация и увеличение жесткости, понижение усадки и улучшение внеш-него вида поверхности конечного продукта.

Пример направления:CaCO3 (70 – 85%) в полиолефине

Существует две главные причины по которой добавляют CaCO³ в пластик: он действует как функцио-нальный наполнитель или минеральный модификатор ( к прим., для производства воздухопроницае-мой плёнки) или он используется для понижения цены компаунда.Очень хорошая приработка в полимерную матрицу важна при использовании CaCO³. В основном для этого подходят покрытые (coated) типы CaCO³, так как покрытие поверхности приспосабливает напря-жение поверхности минерала к полимеру, что облегчает приработку/диспергирование.

НАПОЛНИТЕЛЬ МАСТЕРБАТЧЭкономически выгодная замена полимера

Пример линии для наполненного мастербатча

ДОБАВКА МАСТЕРБАТЧОптимизация свойств

₈ ₉Leistritz экструзионная техника

↗ Производство ↗ Производство

Пример возможной настройки цилиндров для технологии премикс

ПРЕМИКС ТЕХНОЛОГИЯ Подача смеси через один дозатор

Показанная здесь технологическая схема под-ходит как для мастербатчей из монопигментов (SPC = Single Pigment Concentrate), так и для индивидуальных мастербатчей из порошковой смеси. Качество мастербатча значительно дик-

туется подходом к процессу смешивания. Поэ-тому эта ступень процесса чрезвычайно важна: Если смешивание смеси не важное, к прим., образуются агломераты, такую ошибку в процес-се экструзии больше не возможно исправить.

У данного широко распространённого производственного процесса добавляется смесь из полимера, красителя и помощника для диспергирования в экструдер через главное наполнительное отверстие и вводящий цилиндр. Использование объёмного дозатора упрощает обращение и отвечает за высокую безопасность производства. Несколько цилиндров дальше, находится вентиляция для выхода, взятого в процесс с материалом, воздуха. Геометрия шнеков в зоне пластификации необходимо выбирать с одной стороны для полного плавления смеси, а с другой для достаточного смачивания красителя.

После следует собственно зона диспергирования. В зависимости от желаемого качества мастербатча можно настроить экструдер за счёт изменения количества цилиндров к разнообразным требованиям. В зависимости от качества, после смешивания, можно, при помощи одной короткой зоны диспергирова-ния, достичь качества мастербатча для литых под давлением деталей . Высокие требования к качеству к прим., для продуктов плёнки или волокна требуют длинную зону диспергирования. После зоны диспер-гирования следует вакуумная дегазация, а так же зона выхода. В большинстве случаев используется обычная стренговая грануляция.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ ПРЕМИКС

↗ экономически низкая стоимость закупки в сравнении с Split-feed (использование гравиметрической системы, без боковых дозаторов) благодаря внедрению объём- ного дозатора

↗ возможна высокая зарядка красителями и добавками

↗ легко очещаема (всего один дозатор)

» Самое важное для высококачественного результата в процессе премикс это оптимальное смешивание сырья. «

₁₀ ₁₁Leistritz экструзионная техника

↗ Производство↗ Производство

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗДЕЛЕНОЙ ПОДАЧИ (SPLIT-FEED)Подача материала при помощи нескольких дозаторов

Как альтернатива премиксу можно обычные, а так же индивидуальные мастрабатчи произво-дить с помощью технологии разделения пода-чи. При этом разделяются потоки материала.Засчёт разделения материала в два или более потоков технология разделения даёт возмож-ность перерабатывать пигменты чувствитель-

ные на сдвиг (к прим., эффект-пигменты) или пигменты, которые очень сильно клонятся к уплотнению (к прим., определённые ФЦ Пиг-менты). Энергия необходимая для расплавления полимера вводится при разделении на прямую в полимер - без пигмента. Этим самым пигмент получает меньшую физическую нагрузку.

Пример возможной настройки цилиндров для технологии разделённой подачи

При таком варианте производства мастербачей полимер и возможно маленькое количество добавок загружается в экструдер через главное наполнительное отверстие и в заключении пластифицируется. Важно, что полимер, перед подачей пигмента через один или два боковых дозаторов, на 100% распла-вился. Только соблюдая это условие возможен следующий шаг смачивания. Все компоненты процесса подаются через гравиметрические дозаторы. Противоположно к процессу премикс, смачивание здесь происходит мягче так, как полимер в зоне подачи пигмента уже расплавлен. После распределительного и дисперсионного смешивания расплав мастербатча стабилизируется и выходит.

SPLIT FEED ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ ЭФФЕКТ-ПИГМЕНТОВ

Некоторые эффект-пигменты содержат слоевую структуру, ко-торая состоит из пластинок с очень высокой поверхностью по соотношению к высоте частиц. Так как поверхность пигмента можно легко повредить, при этом теряя его перловый глянец, флоп или мерцающий цвет, необходимо вводить его очень бережно в расплавленную матрицу полимера. Поэтому подхо-дящая технология для этого именно разделение материалов. Расплав мобилизует пластинки при смешивании и предотвра-щает в значительной степени разрушение возможное от дей-ствующих смесительныx и транспортных элементов шнеки. Прочность расплава влияет на распределение агломератов и оптимальное развитие эффекта. Важно: здесь смешивается за счёт дистрибуции, а не диспергирования.

Split-feed, ZSE MAXX Премикс, ZSE MAXX

Эффект-пигмент базирующийся на минеральных слюдах. Более крупные частички при применении технологии Split-feed → лучшее качество.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ РАЗДЕЛЕНИЯ ПО-ДАЧИ МАТЕРИАЛОВ

↗ легкое обращение с рецептами при помощи системы управления экструдера или дозаторов

↗ потеря сложного процесса предв. смешивания упрощает производство больших партий монобатча

↗ даёт возможность перерабатывать бережно пигменты чувствительные на сдвиг

₁₂ ₁₃Leistritz экструзионная техника

↗ Производство ↗ Опции

CUSTOM COLORING

Под настоящим понятием подразумевается достижение необходимого цвета посредством смешивания различных стандартных цветов, так называемых монобатчей. С помощью многоком-понентного гравиметрического дозирования (как правило, от 5 до 8 компонентов), пользуясь предопределёнными стандартными цветами, в производстве конечной продукции достигается цветовой тон, соответствующий пожеланиям заказчика. Схема экструзионной линии сходна с применяемой в технологии Premix.Этот метод особенно пригоден при повышен-ных требованиям к качеству продукции, напри-мер в производстве цветных мастербатчей, для

последующей окраски полиэтилентерафталато-вых волокон. Красители, диспергированные уже в монобатчах требуют скорее распределяющего (дистрибутивного), чем разделяющего (диспер-гирующего) смешивания. Они подвергаются бо-лее щадящей обработке, что позволяет достичь тончайшего регулирования окончательной окраски. И здесь, в сравнении с одношнековым экструдером, показал свои преимущества ис-пользование двухшнекового экструдера.

Правильная смесь цвета

ZSE 40 MAXX С СТАНЦИЕЙ ДОЗИРОВАНИЯ - CUSTOM COLORING

Так как в данном случае экструдер в первую очередь служит цели смеши-вания, для обработки материалов достаточно короткой материальной части. В сравнении с одношнековым экструдером, двухшнековый обес-печивает следующие преимущества:

↗ Большая эффективность смешивания, прежде всего при различной вязкости компонентов

↗ Самоочистка и обусловленные ею преимущество при замене цветов

↗ Лучшее качество выпускаемой продукции

↗ Больший спектр производственных возможностей

↗ Значительное сокращения расхода материала при запуске

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕДля быстрых и улучшенных процессов

Leistritz боковой дозатор LSB XX

Боковой дозатор используется в большинстве случаев для дозирования порошка. Как и в экструдере здесь работают со-направленные двойные шнеки для уверенного ввода материала в процесс. Боковой дозатор (LSB) XX компании Leistritz убеждает за счёт:

↗ высокое соотношение ВнешД/ВнутрД шнеков (без проблемная подача материала с низкой насыпной плотностью)

↗ использование сегментный шнеков возможно (индивидуальный подбор в зависимости от технологии) ↗ возможность охлаждения шнеков внутри

↗ крепление LSB XX к экструдеру ZSE MAXX натяжными анкерами (лёгкий подход с задней стороны)

Leistritz стренговая фильера

Предоставлены на выбор фильеры с различными вариантами, частично с установленным фильтром. Во внимании стоят следующие аспекты: простое обслуживание и очистка, а так же быстрый подход к шнекам.

Пример:

Leistritz стренговая фильера с установленным ситом (LSA)

↗ специально разработанная стренговая фильера для мастербатча: короткий канал

↗ оптимален для маленьких порций

↗ быстрая очистка и смена цвета из-за съёмных сит

↗ крепление из всего двух болтов

Устройство вытягивания шнеков

В особенности при производстве цветных мастербатчев, часто с маленькими партиями и частой заменой продукта, машина должна быстро перестроена для следующего процесса. Поэтому для вытя-гивания шнеков Leistritz предлагает специальный инструмент.

↗ позволяет быстрое вытягивание шнеков

↗ лёгкое в употреблении

₁₄ ₁₅Leistritz экструзионная техника

ИДЕАЛЬНЫЙ МАСТЕРБАТЧ ЭКСТРУДЕР

↗ Пример линий

ZSE 35 iMAXX – оптимальный, для варьирующих размеров партий

↗ Серия экструдера

ZSE MAXX ЛИНЕЙКАДвухшнековый экструдер

Одна шнека

Двойная шнека

Зона диспергирования Расплавление Вход

ZSE 18 MAXX

ZSE 27 MAXX

ZSE 27 iMAXX

ZSE 35 iMAXX

ZSE 40 MAXX

ZSE 50 MAXX

ZSE 60 MAXX

ZSE MAXX технологическая часть с ВнешД/ВнутрД = 1,66 и плотностью крутящего момента = 15 Нм/цм³

В раме установлен прибор охлаждения

Максимально удобен при чистке

Оптимально приветлив в управлении

ZSE MAXX

Внешний диаметр

шнека (мм)внешД/внутрД

макс. удельная плотность крутящего

момента (Нм/цм³)

18 18,5 1,66 11,0 27 28,3 1,66 12,5 35 35,1 1,66 15,0 40 41,4 1,66 15,0 50 51,0 1,66 15,0 60 61,6 1,66 15,0

Благодаря комбинации высокого, свободного объёма шнеков (внешД/внутрД = 1,66) и высокому крутящему моменту (до 15 Нм/цм³) двухшнековый экструдер серии ZSE MAXX достигает очень высокой производительности продукции мастербатч.

Вход

ОЧИСТКА ШНЕКОВ

По причине самостоятель-ного соскрябывания со-направленых шнеков, они располагают по сравнению с одним шнеком очень хорошие очистительные качества. Фотографии показывают разницу между зонами входа, расплавле-ния и диспергирования. Оба экструдера "промыва-лись" всего лишь очисти-тельным полимером.

Капот через всю длину привода

www.leistritz.com

↗ Leistritz Extrusionstechnik GmbH | Markgrafenstraße 36-39 | 90459 Nürnberg | Deutschland Tel.: +49 911 43 06 - 0 | extruder@leistritz.com

ЭКСТРУЗИОННАЯ ТЕХНИКАДля Вас мы доступны по всему миру

LEX

-7 r

u 1

2/16

0,2

'

США

Leistritz Advanced Technologies Corp., Somerville, NJ

ФРАНЦИЯ

Leistritz France Extrusion, Ceyzeriat

ГЕРМАНИЯ

Главный офис Leistritz Extrusionstechnik GmbH, Nürnberg

ИТАЛИЯ

Leistritz Italia Estrusione, Castellanza

СИНГАПУР

Leistritz SEA Pte Ltd, Singapur

КИТАЙ

Leistritz Machinery (Taicang) Co., Ltd., Taicang