FRUn préparateur a déjà utilisé un concentré de couleur noir de carbone à 55 % qui semblait impeccable sous forme de granulés. Chez le mouleur, les mêmes granulés produisaient des stries grises sur chaque pièce à paroi mince. La cause n'était pas le fournisseur de pigments, le taux d'éjection ou la machine de moulage. C'était le travail de dispersion réalisé en amont, à l'intérieur du fût de l'extrudeuse.
La qualité d’un concentré de couleur de mélange maître dépend du mélange effectué avant la fabrication des granulés. La couleur n'est pas appliquée sur le pellet ; il y est composé. Pour cette raison, les transformateurs qui achètent le concentré de couleur et les préparateurs qui le produisent doivent regarder au-delà de la couleur finale et comprendre la composition, le processus et l’équipement qui la créent.
Qu'est-ce qu'un concentré de couleur Masterbatch ?
Le concentré de couleur, également appelé mélange maître de couleur, est un mélange granulaire dans lequel des pigments ou des colorants sont pré-dispersés à haute concentration dans une résine porteuse. Il s'agit d'un concentré solide qui est dilué ou dilué dans le polymère de base lors du moulage par injection, du soufflage de film ou de l'extrusion. La plupart des applications utilisent un taux de décantation compris entre 1 :20 et 1 :100 en poids, ce qui correspond à un dosage d'environ 1 % à 5 %.
Trois composants font le travail :
| Composant | Fonction dans le concentré | Part typique |
|---|---|---|
| Système pigmentaire | Offre couleur, opacité et pouvoir colorant (noir de carbone, dioxyde de titane, pigments organiques et inorganiques) | 15 à 75 % |
| Résine porteuse | Transporte le pigment et doit se mouiller et se mélanger avec le polymère de base | 20 à 70 % |
| Paquet d'additifs | Cires dispersantes, antioxydants, stabilisants UV, auxiliaires technologiques | 2 à 15 % |
Ces chiffres expliquent pourquoi une ligne de composition doit gérer des formulations très différentes d'une commande à l'autre. Un mélange maître blanc est dominé par le dioxyde de titane, tandis qu'un système de couleur organique transparent est principalement constitué de support et de cire. Le matériel, et pas seulement la recette, doit s'adapter aux deux.
Mélanger la couleur en un concentré au lieu de doser le pigment brut à la presse est logique pour trois raisons pratiques :
- Coût : Le pigment est acheté en gros et le travail de dispersion coûteux est effectué une seule fois par le préparateur.
- Propreté : les pellets remplacent la poudre poussiéreuse, ce qui améliore l'entretien ménager et la sécurité des opérateurs.
- Cohérence : un concentré correctement fabriqué fournit une couleur reproductible d’un lot à l’autre, ce que le dosage direct des pigments permet rarement d’obtenir.
Comment est fabriqué un concentré de couleur ?
Faire un concentré de couleur n’est pas une simple opération de mélange et d’extrusion. Le pigment doit d'abord être désaggloméré, c'est-à-dire divisé en particules primaires, puis mouillé par le support et réparti uniformément dans la masse fondue. La norme industrielle pour cette tâche est une extrudeuse à double vis co-rotative.
- Pré-mélangez le pigment, la résine porteuse, les cires et les additifs dans un mélangeur à grande vitesse.
- Alimentez le mélange avec précision grâce à des mangeoires à perte de poids au niveau de la gorge principale.
- Faire fondre et composer dans le baril à double vis ; les blocs de pétrissage appliquent un cisaillement contrôlé pour briser les agglomérats de pigments.
- Homogénéiser avec des éléments de mélange afin que chaque pellet ait la même force de couleur.
- Pelletiser avec un fil, un anneau d'eau ou une granulation sous l'eau, puis sécher et classer.
Les extrudeuses à double vis co-rotatives dominent ce processus car elles combinent le cisaillement avec une géométrie de vis auto-essuyante et une conception de vis modulaire. En comparaison, une extrudeuse monovis ne dispose pas du cisaillement local élevé nécessaire pour briser les agglomérats durs et offre beaucoup moins de contrôle sur le temps de séjour.
Une ligne complète est une séquence d'unités plutôt qu'une seule machine. Le dessin ci-dessous montre la disposition typique d’une ligne de composition de mélange maître.
Comment jugez-vous la qualité des concentrés colorants ?
L’apparence seule ne peut certifier un concentré de couleur. Deux pellets du même lot peuvent sembler identiques, mais l'un d'entre eux produira des stries dans la pièce finale. Les tests objectifs sont la seule voie fiable.
| Paramètre | Ce qu'il mesure | Niveau d'acceptation typique |
|---|---|---|
| Indice de dispersion (ISO 18553) | Taille et nombre d'agglomérats de pigments non dispersés dans une fine plaque | Note ≤ 3 pour les applications cinématographiques les plus critiques |
| Valeur de pression du filtre (FPV) | Augmentation de la pression à travers un pack filtrant sous un débit de fusion constant ; des valeurs élevées signifient une mauvaise dispersion ou des gels | Inférieur à la référence ; vérifier par rapport à un mélange maître approuvé |
| Différence de couleur ΔE | Différence entre la couleur du lot et la couleur standard | ΔE ≤ 1,0 pour les teintes critiques |
| Teneur en humidité | Eau absorbée par le support et les additifs | Inférieur à 0,1 % pour la plupart des systèmes polyoléfines |
L'ISO 18553 est la méthode courante d'évaluation de la dispersion des pigments. Un laboratoire presse une fine plaque du concentré et compte la taille et le nombre d’agglomérats non dispersés sous grossissement. La note obtenue, généralement comprise entre 1 et 6, est bien plus utile qu'une vérification visuelle.
Deux défauts dominent les plaintes des clients. Le premier concerne les taches noires : les particules sombres qui apparaissent lorsque des agglomérats de pigments ou des polymères dégradés ne sont pas éliminées par le filtre fondu. La seconde est la formation de stries, généralement provoquée par une fusion incomplète, un taux de décantation incorrect ou une conception de vis avec trop peu de mélange. La relation entre les conditions du procédé et ces défauts est expliquée dans comment apparaissent les taches noires et les bulles dans les plastiques modifiés .
Des choix d'équipement qui déterminent la qualité du concentré
Que vous équipiez une nouvelle ligne ou modernisiez une ligne existante, quatre décisions déterminent si le concentré atteindra les objectifs de dispersion, de coût et de cohérence.
- Couple spécifique. Un couple spécifique plus élevé permet à la vis de transférer plus d'énergie de cisaillement sans augmenter la température de fusion. Cela est important pour les pigments difficiles dans les systèmes de couleurs organiques. Les lignes qui doivent exécuter des charges élevées en permanence bénéficient d'un système dédié extrudeuse bivis haute performance
Fabricants de lignes de production d’extrusion de plastique d’ingénierie Kunwei Langsheng Extrusion Intelligent Equipment Co., Ltd est l'homme de la chaîne de production d'extrusion de plastique technique haute performance KTS de Chine... Voir le produit → avec un couple spécifique à la conception jusqu'à 14 Nm/cm³. - Alimentation accuracy. Les pigments à faible fluidité, le noir de carbone et les additifs broyés très fins doivent être dosés par gravimétrie. Un chargeur latéral
Fabricants et fournisseurs d'alimentateurs latéraux d'extrudeuse à vis personnalisés Kunwei Langsheng Extrusion Intelligent Equipment Co., Ltd est un fabricant chinois d'alimentation latérale d'extrudeuse à vis personnalisée et d'extrudeuse à vis... Voir le produit → est souvent le bon choix lorsque le pigment ou la charge est ajouté en aval de la zone de fusion, ce qui protège les supports sensibles à la chaleur et augmente le niveau de remplissage. - Méthode de pelletisation. La granulation des brins est flexible et peu coûteuse ; un moderne système de granulation sous-marin
Fabricants et fournisseurs de systèmes de pelletisation sous-marine d'extrudeuse à vis Kunwei Langsheng Extrusion Intelligent Equipment Co., Ltd est un fabricant chinois de systèmes de pelletisation sous-marine d'extrudeuse à vis personnalisée et ... Voir le produit → donne un rendement plus élevé, moins de poussière et une meilleure manipulation des concentrés collants ou mous. - Conception de vis et rapport L/D. Un corps plus long avec des zones de mélange dédiées fournit le temps de séjour et l'énergie nécessaires au développement complet des couleurs. Cependant, un cisaillement trop important dégrade les supports sensibles à la chaleur, c'est pourquoi la configuration des vis doit être adaptée au type de pigment.
L'effet pratique de la classe de couple sur la sortie est illustré ci-dessous :
L’expérience avec des lignes complètes de mélanges maîtres est également importante. Un fournisseur complet conçoit le chargeur, l’extrudeuse, le filtre de fusion et le granulateur comme un seul système. Pour une ligne existante, la modernisation peut être aussi efficace qu'un nouvel achat : l'ajout d'un alimentateur latéral, le changement des éléments de vis ou la mise à niveau de la section de granulation sont des moyens courants d'obtenir une meilleure cohérence des couleurs. Un Ligne de pelletisation par extrusion à double vis masterbatch Un projet, par exemple, peut augmenter la charge de pigment et réduire le temps de changement sans remplacer l'ensemble de l'usine.
Foire aux questions
T1. Qu'est-ce qu'un concentré de couleur masterbatch ?
Il s'agit d'un mélange concentré de pigments, de résine porteuse et d'additifs fournis sous forme de granulés à écoulement libre. Il est ajouté au polymère de base à un faible pourcentage pour donner la couleur finale.
Q2. Quelle est la différence entre le masterbatch et la résine colorée ?
Un masterbatch est un concentré qui doit être dilué ; une résine colorée est déjà pigmentée jusqu'à la concentration finale. Masterbatch donne aux transformateurs la flexibilité de changer de couleur sans changer la qualité de la résine.
Q3. Quel taux de décélération dois-je utiliser ?
Généralement 1 à 5 % en poids. La valeur exacte dépend de la force du pigment, de l’épaisseur de la paroi et de la teinte cible ; suivez toujours la fiche technique et effectuez un petit essai avant la production.
Q4. Pourquoi des points noirs apparaissent-ils dans la partie finale ?
Les taches noires proviennent généralement d'agglomérats de pigments non dispersés, de polymères dégradés ou de matières fondues contaminées. Un indice de dispersion correct, une conception de vis appropriée et une température de canon appropriée peuvent éliminer la plupart des causes.
Q5. Un mélange maître peut-il être utilisé pour plusieurs polymères ?
Uniquement si la résine support est compatible. Un mélange maître polyoléfine ne convient pas au PET ou au PC. Vérifiez toujours la compatibilité du support avant de changer de polymère de base pour éviter un voile ou une mauvaise adhérence.
Q6. Comment choisir une ligne de production de masterbatch ?
Évaluez le couple spécifique, la précision du doseur, la technologie de granulation, la configuration des vis et les références du fournisseur dans votre matériau. Un fournisseur possédant une expérience en matière de gamme complète peut éviter les échecs d'intégration entre l'alimentateur, l'extrudeuse et le granulateur.
