FRUn transformateur exploitant une ligne de feuilles PP remplies à 30 % de carbonate de calcium a passé une semaine à rechercher les taches noires qui apparaissaient sur une seule couleur. Le fournisseur de pigments n’était pas en faute. Un nouveau mélange maître de couleur était arrivé avec un degré de dispersion plus grossier et une dilution de 4 %, et le profil de vis existant ne pouvait pas mouiller le pigment à ce chargement. Le type, le dosage et les réglages de la machine ont été choisis par trois personnes différentes, et personne ne les a comparés les uns aux autres.
C'est la leçon pratique derrière ce sujet : les types de mélanges maîtres, les applications et le processus de fabrication forment une seule chaîne de décision, et non trois sujets distincts. Choisissez le type par fonction, confirmez-le par rapport aux limites de dispersion et de conformité de l'application, puis vérifiez que l'itinéraire du processus peut fournir cette dispersion au résultat dont vous avez besoin. Commandez correctement et la plupart des problèmes de qualité disparaissent avant que le premier granulé ne soit coupé.
En bref, un mélange maître est un pigment ou un additif concentré, généralement composé de 5 à 85 % de solides, dispersé dans une résine porteuse et fourni sous forme de pastilles ou de micro-pastilles. Il est introduit dans le polymère final à raison d'environ 1 à 5 % pour les qualités de couleur et d'additifs, et à des taux plus élevés pour les concentrés de charges. Le processus de fabrication existe pour construire ce concentré et pour maintenir chaque particule uniformément répartie à l’intérieur.
Tapezs de masterbatch : quatre façons de classer, une façon de choisir
L'industrie trie les mélanges maîtres selon quatre axes : la fonction (ce qu'ils font), le support (avec quoi ils sont compatibles), la famille de couleurs (noir, blanc, couleur) et le processus final (injection, soufflage, film, filage). Pour la conception des processus, la fonction et le support décident de presque tout ; le processus final décide du taux de baisse et de la qualité de dispersion que vous devez atteindre.
| Type | Supports et solides typiques | Fonction | Applications typiques | Ce que les acheteurs vérifient |
|---|---|---|---|---|
| Blanc | Support PE ou PP, 50 à 70 % TiO2 | Opacifiant et blanchissant | Film, sacs, tuyaux, feuilles, pièces d'injection | Pouvoir couvrant, nuance bleue, agglomérats de TiO2 |
| Noir | Support PE, 25 à 45 % de noir de carbone | Couleur et protection UV | Tuyau d'irrigation, géosynthétiques, gaine de câble | Structure du noir de carbone, valeur de pression du filtre |
| Couleur | Support adapté à la résine, 20 à 50 % de pigment | Couleur de la marque et du produit | Emballages, biens de consommation, garnitures automobiles | Couleur difference tolerance, pigment heat stability |
| Additif | 5 à 20 % d'ingrédient actif dans un support compatible | UV, antioxydant, antidérapant, antiblocage, ignifuge, antistatique | Film, fibre, câble, pièces d'ingénierie | Contenu actif, compatibilité des opérateurs, migration |
| Remplisseur | 70 à 85 % de CaCO3 ou talc | Réduction des coûts, rigidité, stabilité dimensionnelle | Tôles, profilés, tuyaux, pièces moulées | Taille des particules, humidité, densité apparente |
Ce sont les applications qui décident des spécifications, et non l'inverse
Les exigences des applications se traduisent directement dans les paramètres du processus. Trois facteurs dominent la conversation dans presque toutes les enquêtes.
- Rapport de déception. Un film mince peut fonctionner à 1 à 2 % de mélange maître, une feuille épaisse à 4 à 6 %. Un rapport faible exige un concentré plus fin et mieux dispersé ; un rapport élevé donne à la vis plus de matériau à travailler mais augmente le couple et la stabilité d'alimentation.
- Dispersion contre filtration. Le film et la fibre ne tolèrent presque aucun agglomérat, de sorte que la valeur de la pression de filtration du concentré compte plus que la force de sa couleur. Les pièces moulées et les profilés sont bien plus indulgents.
- Enveloppe thermique et réglementaire. Les qualités destinées au contact alimentaire, la stabilité thermique des pigments et le point de fusion du support limitent tous le choix avant de discuter de l'équipement.
Les associations typiques ressemblent à ceci : le film d'emballage et les sacs utilisent des mélanges maîtres blancs et colorés sur des supports PE à raison de 1 à 3 % ; les conduites et les conduites d'irrigation utilisent un concentré noir pour la protection contre les UV, ainsi qu'un mélange maître de remplissage pour plus de rigidité et de coût ; les fils et câbles s'appuient sur des qualités ignifuges et noires avec une filtration lourde ; les pièces intérieures automobiles nécessitent une tolérance de couleur stricte et un vieillissement thermique ; les fibres et les non-tissés nécessitent un faible nombre de gels et un support adapté à la température de filage ; les plastiques techniques et les composants électriques nécessitent des supports à plus haute température tels que les mélanges PA, PBT ou PC/ABS.
Le processus de fabrication, étape par étape
La séquence est remarquablement stable entre les producteurs. Ce qui change, c'est l'équipement derrière chaque étape.
- Pesée et dosage. Le pigment, l'additif, le support et la cire sont pesés par gravimétrie, avec une précision de dosage typique d'environ ±0,5 % pour les ingrédients actifs. Les erreurs ici ne peuvent pas être corrigées en aval.
- Prémélange. Un mélangeur à grande vitesse mouille le pigment avec de la cire ou un dispersant et brise les agglomérats lâches. La densité apparente et l’humidité de la poudre sont enregistrées, car toutes deux affectent l’alimentation ultérieure.
- Faire fondre la composition. Une extrudeuse à double vis co-rotative plastifie le mélange, puis applique un mélange dispersif à travers des blocs de pétrissage et un mélange distributif à travers des éléments de transport. La ventilation sous vide élimine l'humidité et les substances volatiles ; un filtre à fusion en option protège l'équipement en aval.
- Pelletisation. Pelletage de brins avec bain-marie, découpe à face chaude à anneau d'eau ou pelletage sous-marin, choisi en fonction du débit et de la résistance à la fusion.
- Déshydratation et séchage. Un séchoir centrifuge ou une lame d'air élimine l'eau de surface avant que les granulés n'atteignent le tamis.
- Tamisage. Un tamis vibrant élimine les fines et les matières surdimensionnées, c'est là que les problèmes de poussière de granulés sont généralement résolus.
- Test et emballage. La valeur de la pression du filtre, la différence de couleur, l'humidité, la teneur en cendres et la géométrie des granulés sont vérifiées avant le conditionnement en sacs ou octabins de 25 kg.
Trois filières de production cohabitent
- Mélange continu à double vis est la voie dominante pour les mélanges maîtres couleur, noir, blanc et additifs : temps de séjour court, mélange fortement dispersif, changement rapide.
- Pétrin batch plus monovis convient aux charges de charge très élevées et aux systèmes sensibles à la chaleur, mouillant bien les poudres grossières mais avec un nettoyage plus lent entre les couleurs.
- Mélange à sec ou revêtement en poudre ignore entièrement l'étape de fusion ; la dispersion dépend alors de l'extrudeuse du client, ce qui constitue un risque qui mérite d'être déclaré ouvertement lors de la sélection.
Adaptation du matériel à la formulation
Le couple spécifique est le premier chiffre à vérifier. Une machine de classe 9 Nm/cm³ gère confortablement les travaux de couleur standard et les travaux additifs. Une vis de 14 Nm/cm³, telle que celle conçue par KUNWEI pour les tâches de mélange, fournit plus de volume libre par tour, de sorte que le même cylindre peut transporter un taux de remplissage plus élevé de poudre à faible densité apparente avant d'atteindre le plafond de couple. C'est ce qui permet au mélange maître de remplissage avec une charge de 80 % de fonctionner aux tarifs commerciaux plutôt qu'aux tarifs de laboratoire.
La configuration des vis compte généralement plus que le chiffre de couple global. Le mélange dispersif s'effectue dans des blocs de pétrissage à 45° et 90° placés après la zone de fusion ; un élément inversé crée le joint de fusion nécessaire à la ventilation sous vide ; et un alimentateur latéral en aval de la fusion permet aux charges et aux agents de renforcement d'entrer sous forme de flux séparé au lieu d'être entraînés à travers la gorge d'alimentation. Pour les systèmes à forte charge, l’ajout en aval fait souvent la différence entre un rendement stable et une augmentation constante.
Série d'extrudeuses à double vis haute performance KTS Série d'extrudeuses à double vis à couple élevé pour les plastiques techniques, avec plusieurs tailles de modèles et options de couple/vitesse pour les lignes de production de mélange. Voir le produit → La stabilité du flux de matériaux commence au niveau du doseur et non au niveau du fût. Le dosage par perte de poids maintient le ratio d'ingrédient actif à une fraction de pour cent, tandis que les alimentateurs coniques et latéraux traitent les poudres qui pontent ou se fluidifient dans une trémie conventionnelle. Vérifier la portée du chargeur par rapport à la densité apparente réelle de votre pigment est un exercice de cinq minutes qui évite des semaines de dérive de couleur.
Alimentateur latéral pour l'alimentation en poudre et en fibres courtes Système d'extrudeuse latérale à alimentation forcée pour poudre, fibres courtes ou prémélange, avec pompage de baril à pression négative pour améliorer la densité apparente et l'efficacité d'alimentation. Voir le produit → La pelletisation boucle la boucle. La granulation sur fil avec bain-marie reste le choix flexible pour les petits lots et les couleurs sensibles à la chaleur ; La découpe à face chaude à l'anneau d'eau convient aux composés à rendement moyen et de type PVC ; la granulation sous-marine permet un débit élevé et maintient les émissions de poussière à un faible niveau. Lorsqu'un existant Ligne de pelletisation par extrusion à double vis masterbatch est réévalué, le granulateur est souvent le goulot d'étranglement plutôt que l'extrudeuse.
Système de pelletisation sous-marine pour une granulation réduite en poussière Système de découpe à chaud sous-marine qui refroidit et façonne les pellets dans un circuit d'eau fermé, aidant ainsi à contrôler la poussière et à réutiliser l'eau de refroidissement. Voir le produit → Contrôle qualité et défauts réellement apparents
La plupart des plaintes concernant une ligne de mélange maître remontent à l'une des six causes suivantes. Le tableau ci-dessous est la version courte d'une conversation de recherche de pannes qui mérite d'être menée avant l'installation.
| Symptôme | Cause habituelle | Vérifier ou réparer |
|---|---|---|
| Points ou particules de gel dans la partie finale | Travail dispersif insuffisant, alimentation froide, agglomérats de pigments | Test de la valeur de pression du filtre, position du bloc de pétrissage, apport d'énergie spécifique |
| Dérive des couleurs d'un lot à l'autre | Imprécision du dosage, inadéquation du transporteur | Vérifier l'étalonnage gravimétrique, mesurer la différence de couleur sur un spectrophotomètre |
| Bulles ou vides à l'intérieur du pellet | Humidité dans les charges, faible ventilation | Sécher les charges avant le prémélange, vérifier l'évent sous vide et la température de fusion |
| Excès de fines et de poussière | Mauvais diamètre de trou de filière, mauvais refroidissement des brins, lames usées | Température du bain-marie, vitesse de coupe, inspection de la lame |
| Montage et mise en place des matrices | Additif bloom, low-melting carrier | Reformuler le support, polir les surfaces des matrices, revoir le chargement des additifs |
| Chute de rendement avec remplissage élevé | Inondation de la zone d'alimentation, limite de couple atteinte | Déplacez l'ajout de remplissage vers un alimentateur latéral, examinez la géométrie des vis. |
La qualité des couleurs mérite une note distincte. La dispersion précise dans le travail des mélanges maîtres de couleurs est étroitement liée à conception d'alimentation en plusieurs étapes : le pigment ajouté trop tôt est trop cisaillé, ajouté trop tard il ne mouille jamais. Lorsque la vis ne peut pas être modifiée, la séquence d'alimentation le peut généralement.
