Infografik: Herstellung von Farb-Masterbatches

Farb-Masterbatches sind feste konzentrierte Farbzusätze, die in vielen Kunststoffverfahren verwendet werden. Wenn ihre Qualität stimmt, sind sie zuverlässig, staubarm, einfach zu handhaben und in der eigenen Herstellung in der Regel kostengünstiger. Um hochwertige Masterbatches zu produzieren und gleichzeitig die Herstellungskosten überschaubar zu halten, hat Coperion eine bewährte Komplettlösung zusammengestellt, die ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis erzielt. Dieses umfassende Paket besteht aus einem STS-Doppelschneckenextruder, einem S60 volumetrischen Dosierung sowie einer SP 50 EN-Stranggranulierung. Erfahren Sie mehr über die Voraussetzungen an die Farb-Masterbatchproduktion und wie unser System diese Anforderungen erfüllt.

Hersteller von Farb-Masterbatchen haben in der Regel sehr spezifische Anforderungen an die Prozesssicherheit, Produktivität und Flexibilität. Sie müssen nicht nur häufigen Rezeptur- und Farbwechseln gerecht werden, sondern auch eine gleichbleibende Produktqualität sicherstellen. Um eine zuverlässige Dispersion der Farbpigmente zu erreichen und Agglomerate zu vermeiden, ist eine intensive Homogenisierung im Doppelschneckenextruder unerlässlich. Darüber hinaus muss das Extrusionssystem anpassungsfähig sein und unterschiedliche Prozessanforderungen (z. B. Vormischung vs. Split Feed) sowie Chargengrößen erfüllen können.

Nachdem wir einen Einblick in die generellen Anforderungen aus Sicht des Herstellers erhalten haben, sollten wir uns nun dem grundlegenden Mechanismus der Masterbatches zuwenden.

Mechanismus der Farb-Masterbatch-Herstellung

Bei der Herstellung von Farb-Masterbatchen in einem Doppelschneckenextruder werden die Pigmente mithilfe einer Kombination aus dispergierendem und distributiven Mischprozessen in den Polymerträger eingearbeitet. Beim dispersiven Mischen werden die Pigmentaggregate aufgebrochen, während beim distributiven Mischen eine räumliche und gleichmäßige Verteilung der Pigmente erfolgt. Der Compoundierprozess funktioniert dabei wie folgt:

Zunächst muss das Pigment mit dem Polymer benetzt werden. Anschließend werden die Pigmentaggregate durch dispersives Mischen von einer größeren Größe auf die einzelne Pigmentpartikel geschert. Diese kleineren Teilchen werden dann in der Trägermatrix mittels distributiven Mischens gut vermischt und verteilt.

Profitieren Sie von dem Gesamtpaket

Auf Grundlage dieses Prinzips und jahrzehntelanger Erfahrung hat Coperion sein System für die Herstellung von Farb-Masterbatchen fortlaufend optimiert. Das Ergebnis ist unser bewährtes Paket. Der STS-Doppelschneckenextruder, das Herzstück des Verfahrens, verfügt über einen Schneckendurchmesser von 35 mm. Mit seinem maximalen spezifischen Drehmoment von 11,3 Nm/m³ erreicht er eine Durchsatzleistung von bis zu 300 kg/h. Darüber hinaus beträgt der Schnecken-Außen zu - Innendurchmesser (D_o/D_i) bei der gesamten STS Mc-Baureihe 1,55 und bietet damit das beste Verhältnis von Scherung zu freiem Volumen. Dies ist identisch mit der ZSK Mc-Serie und trägt neben dem Schneckendesign dazu bei, einen niedrigen Druckfilterwert und somit eine gute Dispersion der Pigmente zu erzielen. Darüber hinaus verfügt die Doppelschnecke über ein dichtkämmendes System, was in den selbstreinigenden Eigenschaften der Schnecke und des Gehäuses resultiert. Das Gesamtdesign des Extruders ist kompakt, staubabweisend staubfrei und dank seiner glatten Oberflächen leicht zu reinigen. Sowohl die Wasserverteilerbatterie als auch die elektrische Verdrahtung sind im Untergestellt integriert und somit räumlich getrennt. Der Einlauftrichter ist mit Schnellverschlüssen ausgestattet, die eine schnelle Demontage für eine einfache Reinigung und einen schnellen Rezepturwechsel ermöglicht.

Zur Komplementierung unseres STS-Extruders haben unsere Experten Zugang zu einer breiten Palette von Coperion K-Tron-Dosierern für jede mögliche Anwendung oder Anforderung. Unser bewährtes Farb-Masterbatch-Paket ist mit dem volumetrischen Dosiersystem S60 ausgestattet, das einen kontinuierlichen Betrieb für eine gleichmäßige und genaue Zuführung der Inhaltsstoffe ermöglicht. Darüber hinaus ist es für seine schonende Produktbehandlung durch das horizontale Rührwerk und die Dosierschnecke bekannt. Das System ist außerdem mit austauschbaren Dosierwerkzeugen ausgestattet und für eine schnelle Demontage und sehr gute Reinigungsfähigkeit des Dosierers optimiert.

Abgerundet wird das Paket durch unsere SP 50 EN Stranggranulierung, die auch kleinere oder „Mini“-Granulate ermöglicht und demzufolge eine maximale Flexibilität in späteren Prozessschritten sicherstellt. Der Granulator ist einseitig gelagert und verfügt über eine Arbeitsbreite von 50 mm. Je nach individueller Rezeptur kann er bis zu 8 Stränge verarbeiten und erreicht eine Durchsatzleistung von bis zu 300 kg/h. Wie unser Extrusions- und Dosiersystem ist auch die Granulierung für einen leichten Zugang und eine schnelle Reinigung optimiert. Darüber hinaus kann der Kunde aus einer Reihe zusätzlicher nützlicher Optionen wählen, wie z. B. einer Regulierung der Granulatlänge, Antrieb der oberen Einzugswalze, Schneidkopfkühlung, usw.