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Schwarzes Masterbatch ist ein Farbkonzentrat-Rohstoff, der beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt wird und aus Ruß, Trägern und Zusatzstoffen besteht.
Zusammensetzung
Black Masterbatch setzt sich aus den folgenden Komponenten zusammen:
Basisharze: Wie ABS/PE/PP/PS/PVC, PET/PA/PBT, TPE/TPR/EVA usw., die als Träger für Pigmente und Zusatzstoffe dienen.
Pigmente: In erster Linie handelt es sich dabei um Ruß, ein anorganisches Pigment, das für seine hervorragenden Lichtabsorptionseigenschaften und UV-Stabilität bekannt ist und für eine tiefschwarze Farbe und hohe Farbstärke sorgt.
Rußschmiermittel: Wird verwendet, um die Verarbeitung von Ruß und Kunststoffträger zu erleichtern. Es verringert die Reibung beim Mischen und Extrudieren und sorgt so für einen reibungsloseren Produktionsprozess.
Ruß-Dispergiermittel: Hilft bei der gleichmäßigen Verteilung von Rußpartikeln im Kunststoffträger, verhindert Agglomeration und gewährleistet konsistente Farbe und physikalische Eigenschaften im gesamten Kunststoffprodukt.
Zusatzstoffe: Kann Verarbeitungshilfsmittel wie PE-Wachs zur Verbesserung der Fließfähigkeit und Formtrennung, Antioxidantien zum Schutz vor thermischer Zersetzung während der Verarbeitung und Zinkstabilisatoren (ZnSt) für verbesserte UV-Beständigkeit und Wärmestabilisierung während der Herstellung und Endverwendung enthalten.
Der schwarze Masterbatch-Granulator mischt das Harz und den Ruß durch die Ausrüstung, wenn das Harz geschmolzen ist. Unter der Funktion der Additivierung wird der Ruß gleichmäßig im Harz dispergiert, um ein schwarzes Masterbatch mit hoher Konzentration zu bilden.
Carbon Black Anwendung und Klassifizierung
Ruß, die Kernkomponente von schwarzem Masterbatch, gibt es in China nach internationalen Klassifizierungsstandards in über 30 Sorten. Diese werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Gummi und Nichtgummi.
Gummiruß: Wird hauptsächlich verwendet, um die Verschleißfestigkeit von Gummireifen zu verbessern und so ihre Lebensdauer zu verlängern.
Nicht-Gummi-Ruß: Wird häufig in Kunststoffen verwendet, aber nur wenige Typen sind wirklich für die Anwendung geeignet.
Aufgrund seiner reichhaltigen Vorkommen, seiner hohen Reinheit und seiner geringen Partikelgröße wird Ruß in der Kunststoffindustrie häufig verwendet. Er wird weiter unterteilt in:
Hochpigmentierter Ruß (Partikelgröße 9–17 mm)
Mittelpigmentierter Ruß (Partikelgröße 18-25 mm)
Ruß mit niedrigem Pigmentanteil (Partikelgröße 26–37 mm)
Aufgrund der Sortenvielfalt kommt es zu erheblichen Preisunterschieden bei den Rußen.
Die Rolle und Auswahl des Trägerharzes
Das Trägerharz dient als Substrat für Ruß im schwarzen Masterbatch. Normalerweise richtet sich die Wahl des Trägerharzes nach dem in Kunststoffprodukten verwendeten Rohstoff, um Kompatibilität und Leistung sicherzustellen. Es kann ein Allzweckkunststoff sein, muss aber mit dem endgültigen Kunststoffprodukt kompatibel sein.
Zum Beispiel:
Bei PS-Kunststoffprodukten (Polystyrol) ist PS der Träger für schwarzes Masterbatch.
Bei Polyethylen-Kunststoffprodukten ist Polyethylen der Träger. Aufgrund seiner hohen Rußtragfähigkeit und guten Verarbeitbarkeit wird jedoch im Allgemeinen LDPE (Hochdruckpolyethylen) bevorzugt.
Von anderen Polyethylenen wie HDPE und LLDPE kann nur schwarzes Masterbatch in niedriger Konzentration hergestellt werden.
Für PP-Kunststoffprodukte (Polypropylen) werden nur schwarze Masterbatches mit PP und LDPE als Träger verwendet, ausgenommen solche mit HDPE, LLDPE oder anderen Kunststoffen als Träger. Natürlich gibt es auch schwarze Masterbatches, die recycelte Materialien als Träger verwenden. Diese Produktionsmethode gewährleistet nicht nur eine gute Kompatibilität mit Kunststoffrohstoffen, sondern erhält auch die Produktqualität und -leistung.
Anwendungen
● Automobilherstellung: In der Automobilindustrie wird schwarzes Masterbatch zur Herstellung verschiedener schwarzer Kunststoffkomponenten wie Innenverkleidungen, Armaturenbrettern, Türgriffen und Außenverkleidungen verwendet. Aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften und Witterungsbeständigkeit eignet sich schwarzes Masterbatch sehr gut für diese anspruchsvollen Anwendungen.
● Elektronik und Haushaltsgeräte: Schwarzes Masterbatch wird häufig bei der Herstellung von Gehäusen für elektronische Produkte und Haushaltsgeräte verwendet, beispielsweise bei Handyhüllen, Fernsehgehäusen, Klimaanlagenteilen usw. Es sorgt nicht nur für die Ästhetik der Produkte, sondern bietet auch die notwendige Funktionalität wie Hitzebeständigkeit und antistatische Eigenschaften.
● Baumaterialien: In Baumaterialien, insbesondere bei der Herstellung von PVC-Türen und -Fenstern, wird schwarzes Masterbatch verwendet, um eine einheitliche schwarze Farbe zu erzielen und die Witterungsbeständigkeit und Haltbarkeit des Materials zu verbessern.
● Verpackungsmaterialien: Schwarzes Masterbatch wird auch häufig bei der Herstellung von Kunststoffverpackungsmaterialien wie schwarzen Plastiktüten und -behältern verwendet. Diese Materialien erfordern gute optische Eigenschaften und mechanische Festigkeit, die durch schwarzes Masterbatch erreicht werden können.
● Landwirtschaft und Gartenbau: In der Landwirtschaft und im Gartenbau wird schwarzes Masterbatch zur Herstellung von Mulchfolie, Blumentöpfen und anderen Gartenartikeln verwendet. Aufgrund seiner Witterungsbeständigkeit und UV-Schutzeigenschaften ist es ideal für den Einsatz im Außenbereich.
● Sport und Freizeit: Bei Sportanlagen und Produkten für die Freizeitgestaltung im Freien, beispielsweise bei Kunstrasen für Sportplätze, Gartenmöbeln und Spielplatzgeräten, wird häufig schwarzes Masterbatch verwendet, um die idealen Farb- und Leistungsstandards zu erfüllen.
● Textilien und Bekleidung: Bestimmte Arten von schwarzem Masterbatch können zum Färben von Fasern verwendet werden, um schwarze Textilien und Kleidung herzustellen.
Einführung in Carbon Black Masterbatch-Extruder
Bei der Herstellung von Ruß-Masterbatches kommen verschiedene Extrudertypen zum Einsatz, darunter Doppelschnecken- und Dreifachschneckenextruder sowie Verfahren, bei denen Banbury-Mischverfahren zum Einsatz kommen. Diese Maschinen verfügen über unterschiedliche Funktionen beim Mischen, Dispergieren und Pelletieren von Ruß.
1. Doppelschnecken-Extruder für schwarze Masterbatches
Nach dem anfänglichen Mischen mit einem Mixer wird das Material im Doppelschneckenextruder weiter gemischt und dispergiert. Der Doppelschneckenzylinder erleichtert das gründliche Mischen und Dispergieren des Materials, das dann mit einem Extruder-Wasserringkopf oder einem anderen Pelletierertyp pelletiert wird. Da es sich bei der Doppelschnecke um eine vollständig geschlossene, ineinandergreifende konjugierte Schnecke handelt, ist es schwierig, Ruß problemlos in den Doppelschneckenwirt einzuführen. Dies führt zu einer relativ geringeren Ausbeute, wobei die allgemeinen Rußkonzentrationen im Masterbatch zwischen 25 und 32% liegen.
2. Dreifachschnecken-Schwarz-Master-Granulato
Nach dem Mischen im Mixer gelangt das Material in den Dreischneckenextruder. Der Dreischneckenextruder bietet reichlich Schmelz- und Dispersionsmischung mit einem breiten Mischbereich und verbesserten Mischeffekten. Aufgrund der zwei Eingriffsbereiche erhöht sich der Mischbereich der Dreischnecke exponentiell, was zu einer gleichmäßigeren Dispersion führt. Die Ausbeute ist ebenfalls höher, sodass die allgemeine Rußkonzentration des Masterbatches 40-45% erreichen kann.
3. Banbury-Mischverfahren
Das Material wird mit einem Mixer gemischt und dann mit einem Banbury-Mischer geknetet, bevor es über einen Zuführapparat in einen Doppelschneckenextruder geleitet wird. Nach der Wasserring- oder Unterwasserpelletierung weist das Masterbatch im Allgemeinen eine Rußkonzentration von 40-45% auf. Da es sich beim Banbury-Mischer jedoch um eine intermittierende Verarbeitungseinheit handelt, muss er nach jedem Mischzyklus entladen werden, was zu hohem Arbeitsaufwand, hohem Energieverbrauch und erheblicher Staubentwicklung führt.
4. Produktion von Kunststoffrohstoffen
Der Ruß-Masterbatch-Granulator kann auch bei der Herstellung von Kunststoffrohstoffen wie Steinpapier, PVC, halogenfreien Kabelmaterialien mit geringer Rauchentwicklung, Kabelmaterialien mit innerer und äußerer Abschirmung, chloriertem Polyethylen, Funktions-Masterbatches, Farb-Masterbatches, wärmeschrumpfbaren Materialien, PP+Ruß-Serien mit geringer Rauchentwicklung und Halogenfreiheit usw. eingesetzt werden.
Diese verschiedenen Maschinen und Techniken haben ihre eigenen Vorteile und Einschränkungen, und die Auswahl der richtigen Ausrüstung hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen und der erwarteten Produktionseffizienz ab.
Technische Eigenschaften des Carbon Black Masterbatch-Granulators
Die Ruß-Masterbatch-Granuliermaschine ist ein wichtiges Gerät in der Kunststoffindustrie, und ihre technischen Merkmale sind entscheidend für die Gewährleistung der Produktqualität und der Produktionseffizienz. Hier sind einige der wichtigsten Merkmale dieser Maschine:
1. Kundenspezifischer Produktionsprozess
Einzigartiger Produktionsprozess für unterschiedliche Qualitäten von schwarzem Masterbatch: Für unterschiedliche Qualitäten von schwarzem Masterbatch wird eine Kombination aus Ausrüstung und Prozess angegeben, um den Kunden maßgeschneiderte Ausrüstung und die kostengünstigste Ausrüstungskombination anzubieten.
Integrierte Steuerungsfunktionen für die Prozesskette der Einheit: Hierzu gehören akustooptische Fehleralarme und Funktionen zur schnellen Fehlerverriegelung, die die Stabilität und Steuerbarkeit des Produktionsprozesses gewährleisten.
2. Material und Liebe zum Detail
Edelstahlkonstruktion: Alle materialberührenden Einheiten sind aus Edelstahl gefertigt. Dabei wurde auf die Details geachtet, um die Perfektion und Zuverlässigkeit der Geräte zu gewährleisten.
Energiesparend und langlebig: Das Gerätedesign konzentriert sich auf Energieeinsparung und Langlebigkeit, um die Betriebskosten langfristig zu senken.
3. Präzision des Temperaturkontrollsystems
Präzise Temperaturregelung: Die Genauigkeit des Temperaturkontrollsystems stellt die Temperatursensibilität der Materialien sicher und vermeidet so mögliche Qualitätsverluste.
4. Schneckenstruktur und Mischeffektivität
Spezielle Schneckenstruktur: Durch eine rationale Verteilung der Mischabschnitte und hochverschleißfeste Materialien sorgt die spezielle Schneckenstruktur effektiv für die Mischwirkung des Rußes.
Automatisiertes Fütterungs- und Mischsystem: Entsprechend den Kundenanforderungen kann der gesamte Prozess von der Rohstoffzufuhr über die Förderung bis hin zum Mischen automatisch gesteuert werden, was Arbeit spart und die Staubbelastung reduziert.
5. Zylinder, Schnecke und Matrize
Modulares Zylinder- und Schneckendesign: Der Zylinder besteht aus Bimetall und für die Schnecke sind verschiedene Materialien mit hoher Verschleißfestigkeit erhältlich, aus denen der Kunde je nach seinen Anforderungen wählen kann.
Düsendesign: Die Düse verfügt über eine manuelle Siebwechselvorrichtung, wodurch die Wabenfilterplatte leicht zu reinigen und die Netze schnell auszutauschen sind, was ein Auslaufen der Düse verhindert.
6. Automatisiertes Fütterungs- und Mischsystem
Automatisierte Fütterung: Um den Kundenbedürfnissen gerecht zu werden, kann der gesamte Prozess von der Rohstoffzufuhr über die Förderung bis hin zum Mischen automatisiert werden, was Arbeitsaufwand spart und die Staubbelastung verringert.