Смешивание цветного мастербатча: равномерный цвет и премиксы без полос

Цветной мастербатч превращает пылевидный, трудно дозируемый пигмент в свободно сыпучий гранулят, который переработчик может подавать в количестве 1–5 % и рассчитывать на воспроизведение одного и того же оттенка от партии к партии. Но цвет, который в итоге видит литейщик, определяется задолго до экструдера — он определяется при первом смешивании пигмента, полимера-носителя и диспергатора. Это руководство охватывает этап предварительного смешивания (премикса) и смешивания в производстве цветного мастербатча: что входит в смесь, почему появляются полосы и как выбрать смеситель для этой задачи. Для более широкого обзора оборудования см. наши страницы оборудование для смешивания пластмасс и системы смешивания пигментов.

Из чего состоит цветной мастербатч

Гранула мастербатча — это концентрат: высокая нагрузка пигмента, удерживаемая в полимере-носителе, который соответствует полимеру, в который заказчик позже будет его разбавлять. Типичный цветной мастербатч экструзионного класса примерно раскладывается так.

Отсюда следуют два правила. Во-первых, носитель должен быть совместим с конечным полимером — полиэтиленовый носитель для экструзии ПЭ, ПП для полипропилена, инженерные полимеры для АБС или нейлона — и его показатель текучести расплава должен быть близок к показателю базового полимера, чтобы оба текли вместе в фильере. Во-вторых, поскольку доля пигмента высока, а частицы очень мелкие, именно на премиксе однородность либо достигается, либо теряется.

Дисперсионное и распределительное смешивание: две задачи

Компаундирование часто описывают как одну операцию, но на самом деле их две, и каждая требует от смесителя разного действия.

На стадии сухого премикса основная задача смесителя — распределительная: покрыть каждую гранулу носителя пигментом, чтобы при последующем поступлении материала в экструдер не осталось богатых и бедных пигментом участков, которые дадут полосы на плёнке или формованном изделии.

Почему цветные полосы начинаются на премиксе

Большинство жалоб на цвет сводятся к одному из трёх источников: недостаточная дисперсия при компаундировании, несоответствие носителя или дрейф процесса на машине. Стадия премикса и смешивания определяет первые два.

Смеситель для премикса работает всухую, до плавления полимера. Его задача — равномерно покрыть полимер-носитель пигментом и диспергатором, чтобы мелкая цветовая фракция уже была распределена по всей массе. Когда этот этап покрытия неполон — короткое время цикла, переполненный сосуд или лента, которая просто перемещает партию без сдвига, — пигмент остаётся сгруппированным, и затем экструдеру приходится исправлять проблему, которую он не видит.

Выбор пигмента повышает ставки. Органические пигменты дают яркий, насыщенный цвет, но могут разрушаться выше примерно 220 °C и мигрировать; неорганические выдерживают до примерно 280 °C с лучшей УФ-стабильностью, но дают более тусклые оттенки. Технический углерод и диоксид титана труднее всего смачиваются и наиболее абразивны для смесителя. Плохо перемешанная смесь проявится позже как полосы или точки, как бы тщательно ни работал экструдер.

Прослеживание дефектов цвета до смеси

Обратите внимание, сколько из этих строк указывают на смесь, а не на экструдер. Если партия уже полосатая при поступлении в бункер, никакая последующая настройка полностью не спасёт оттенок.

Коэффициент разбавления (LDR): число, которое должен обеспечить премикс

Коэффициент разбавления (let-down ratio, LDR) — это доля мастербатча, добавляемая к натуральному полимеру на машине, обычно 1–5 % и до 10 % для очень глубоких цветов. Рабочая формула:

Норма ввода = целевой процент пигмента в готовом изделии ÷ процент пигмента в мастербатче × 100.

Мастербатч с 40 % пигмента для достижения цели 2 % даёт 5 % ввода. Чем выше нагрузка, тем ниже LDR — и тем точнее должно быть дозирование и однороднее премикс, потому что небольшое отклонение в сильно наполненном мастербатче напрямую отражается на конечном оттенке.

Выбор смесителя для премикса цветного мастербатча

Размер партии, производительность и чувствительность пигмента определяют выбор. Три приведённые ниже платформы покрывают большинство задач премикса цветного мастербатча.

Для линий, работающих с цветом непрерывно, а не партиями, непрерывный двухвальный лопастной смеситель DJHX смешивает в флюидизированной зоне и выгружает без открытия сосуда. Чтобы увидеть, как эти машины вписываются в остальную линию пластмасс, читайте наш обзор компаундирования пластмасс и смешивания мастербатча.

Технические параметры

Представительные модели двухвального лопастного смесителя DJH. Рабочий объём указан для порошка с насыпной плотностью 1; окончательный выбор должен рассчитываться по вашим собственным данным о материале и процессе.

Представительные модели ленточного смесителя DLH.

Часто задаваемые вопросы

• В чём разница между цветным мастербатчем и пигментным порошком? Мастербатч — это предварительно диспергированный концентрат в виде гранул; пигментный порошок — сырой пылевидный материал, требующий длительного смешивания и пылеподавления. Мастербатч дозируется чисто и быстрее даёт равномерный цвет.
• Почему мой цвет меняется от партии к партии? Обычно из-за неравномерной дисперсии пигмента в премиксе, дрейфа дозирования или различия пигмента между партиями. Сначала проверьте однородность смеси и коэффициент разбавления, затем проверяйте каждую входящую партию.
• Сколько мастербатча следует добавлять? Большинство цветных мастербатчей разбавляют на 1–5 %, но правильная цифра следует из нагрузки пигмента. Подтвердите её пробным окрашиванием относительно утверждённого образца перед полным запуском.
• Может ли один смеситель выполнять и премикс, и дисперсию? Высокоинтенсивный смеситель, такой как DJH, покрывает сухой премикс и добавки «твёрдое-жидкость»; окончательная дисперсионная работа всё равно происходит в экструдере. Премикс определяет, начнёт ли экструдер с ровной смеси или с пятнистой.
• Какой смеситель лучше для эффектных пигментов? Чувствительные к сдвигу пигменты, такие как перламутровые и металлические, предпочитают мягкий низкосдвиговый смеситель, например конический шнековый DSHL, который не повреждает пластинчатую структуру.

Выбор правильного смесителя для премикса — самое дешёвое место для исправления цвета: он предотвращает появление полос, а не отсеивает их после. Пришлите нам ваш материал, размер партии и целевой цвет, и наши инженеры порекомендуют конфигурацию. Для полного ассортимента начните со страницы оборудование для смешивания пластмасс.