Proceso de fabricación de masterbatch: ¿cómo se hace?

El masterbatch es un ingrediente clave en la producción de productos plásticos. El proceso de preparación del masterbatch es complejo y cada paso desempeña un papel crucial a la hora de determinar su color, funcionalidad y características. En este artículo, Granuwel le explicará el proceso de fabricación del masterbatch y los equipos utilizados para su fabricación.

¿Qué es el masterbatch?

¿Qué es el masterbatch de color? Es esencialmente un material granular elaborado a partir de una mezcla de varias resinas base, rellenos, aditivos y una pequeña cantidad de resina portadora. La concentración en el masterbatch de color suele ser alta y solo es necesario agregar una pequeña proporción del masterbatch a la máquina de moldeo por inyección durante el proceso de extrusión de moldeo (que incluye la extrusión y el moldeo por inyección). Este proceso se utiliza en la fabricación de plásticos, lo que hace que la operación sea más sencilla, más respetuosa con el medio ambiente y más conveniente.

Resina base: La resina base se refiere al tipo de resina que se utiliza en el masterbatch, que suele ser el mismo tipo de resina, o dos plásticos completamente miscibles, que el sustrato plástico que se va a colorear. Por ejemplo, si el sustrato plástico que se va a colorear es polietileno (PE), la resina base del masterbatch también debe ser polietileno.

Resina portadora: La resina portadora actúa como matriz del masterbatch y su función principal es transportar los pigmentos y aditivos, garantizando que se dispersen de manera uniforme en los productos plásticos. La elección de una resina portadora adecuada afecta directamente la dispersabilidad, la estabilidad, la resistencia a la intemperie y otras propiedades del masterbatch.

Relleno: Los rellenos se utilizan para mejorar las propiedades físicas del masterbatch, como la resistencia al calor, la rigidez, la dureza, la estabilidad dimensional, la resistencia al desgaste y la resistencia al fuego. Los rellenos más comunes incluyen carbonato de calcio, wollastonita, caolín, talco y sulfato de bario.

Pigmentos para masterbatch de color: Los pigmentos se pueden dividir en orgánicos e inorgánicos. Los pigmentos orgánicos más utilizados son el rojo de ftalocianina, el azul de ftalocianina, el verde de ftalocianina, etc., mientras que los pigmentos inorgánicos son el rojo de cadmio, el amarillo de cadmio, el dióxido de titanio, el negro de carbono, el rojo de óxido de hierro, el amarillo de óxido de hierro, etc. Estos pigmentos desempeñan un papel crucial en los masterbatch de color, ya que proporcionan la base de color básica para los masterbatch.

Aditivos: Los aditivos mejoran el rendimiento y las características de procesamiento del masterbatch, incluidas las propiedades blanqueadoras, antibacterianas, antiestáticas y antioxidantes, entre otras. Estos aditivos pueden mejorar la calidad general y el efecto de aplicación del masterbatch.

Los pasos principales incluyen medir, mezclar, fundir, extruir y peletizar.

El producto final, llamado masterbatch, contiene una concentración diez veces mayor de aditivos o rellenos en comparación con los productos plásticos finales.

El proceso de fabricación del masterbatch: ¿cómo se hace?

El proceso de producción de masterbatch se puede dividir en varias etapas principales, cada una de las cuales tiene sus pasos clave y puntos operativos. A continuación se muestra un proceso de producción detallado:

Procesamiento de materia prima:

Una vez que las materias primas llegan al fabricante, los materiales utilizados para el masterbatch son generalmente materiales nuevos granulados y deben estar secos y limpios. Solo unos pocos materiales pueden tener forma de lámina debido a su particularidad. Por ejemplo, los chips de PET.

Premezcla:

Pese los aditivos, como polvo de color, resina portadora, lubricante, dispersante, etc., según los requisitos del proceso. Cuanto mayor sea la precisión, mejor.

Coloque los aditivos pesados en el mezclador alto en orden según el flujo del proceso para la mezcla preliminar.

Extrusión por fusión:

Los materiales premezclados se introducen luego en la extrusora para su fusión y extrusión, una etapa crucial en la formación del masterbatch. Mediante altas temperaturas y presiones, la mezcla se funde y se extruye en tiras.

El material extruido debe enfriarse y peletizarse para formar pellets uniformes.

Granulación:

Luego, el material enfriado se procesa aún más en el granulador para producir el producto masterbatch final.

Durante el proceso de granulación, la temperatura y el tiempo deben controlarse estrictamente para garantizar la calidad y la estabilidad de los pellets.

Cribado y envasado:

Finalmente, las partículas pasan por un cribado para eliminar aquellas no calificadas, garantizando así la calidad del producto.

Las partículas calificadas después del cribado se empaquetan para facilitar su almacenamiento y transporte.

A través de los pasos anteriores, el proceso de producción del masterbatch es crucial desde el procesamiento de la materia prima hasta el envasado final, y cada paso afecta directamente la calidad y el rendimiento del masterbatch.

Equipos principales utilizados en el proceso de fabricación de masterbatch

El equipo utilizado en la producción de masterbatch es crucial para garantizar la consistencia y la calidad del producto final. A continuación, se incluye un resumen del equipo clave que se utiliza:

Mezcladoras: estas máquinas son esenciales para combinar la resina base, los pigmentos y la resina portadora para crear una mezcla uniforme. Garantizan que los pigmentos y aditivos se dispersen de manera uniforme.

Extrusoras: Las extrusoras se utilizan para fundir y procesar los compuestos de resina mezclados. Transforman los materiales mezclados en una forma fundida consistente y de alta calidad lista para la granulación. Según los diversos requisitos del proceso, las extrusoras se pueden clasificar en extrusoras de un solo tornillo, de tornillo gemelo paralelo co-rotativo, de tornillo triple paralelo co-rotativo y de dos etapas. La extrusora de un solo tornillo se utiliza principalmente para la preparación de masterbatch de función única y es adecuada para la preparación de masterbatch de cizallamiento débil, la de tornillo gemelo paralelo co-rotativo se puede utilizar para la preparación de la mayoría de masterbatch de plástico, es simple de operar, fácil de limpiar, puede lograr una función multipropósito de la máquina. La de tres tornillos se utiliza principalmente para la preparación de masterbatch de alto relleno, masterbatch blanco y negro, su ventaja es el alto rendimiento, porque el efecto de mezcla de la de tres tornillos es mejor, por lo que tiene ventajas únicas para el negro de carbón o el dióxido de titanio difíciles de dispersar. La máquina de dos etapas se utiliza principalmente para la preparación de masterbatch de PVC.

Equipo de granulación: este equipo moldea la mezcla de resina fundida en gránulos o pellets uniformes. Este paso es vital para manipular, almacenar y procesar posteriormente el masterbatch.

Instrumentos de control de calidad: Diversos instrumentos, como espectrofotómetros, reómetros y otros dispositivos de prueba, son indispensables para el control de calidad durante el proceso de fabricación. Ayudan a garantizar que el masterbatch cumpla con las especificaciones y los estándares de rendimiento requeridos.

Al seleccionar cuidadosamente los ingredientes correctos y utilizar el equipo apropiado, los fabricantes de masterbatch pueden producir productos que satisfagan las demandas de diferentes industrias y aplicaciones. La interacción compleja entre los ingredientes y el equipo es clave para producir masterbatch con una calidad constante y un rendimiento personalizado.

El papel fundamental de las extrusoras en la producción de masterbatch

Las extrusoras juegan un papel vital en la producción de masterbatch, lo que se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

Fusión y mezcla de materias primas:

La extrusora convierte el plástico sólido en una masa fundida uniforme mediante calentamiento y cizallamiento, y lo mezcla completamente en el proceso. Este paso es clave para garantizar la uniformidad del color y la calidad del masterbatch.

Eficiencia y precisión:

Las extrusoras de doble husillo se caracterizan por su eficiencia y precisión, lo que permite aumentar la capacidad de producción y garantizar la uniformidad y calidad del masterbatch. Su avanzado sistema de control permite controlar con precisión parámetros como la temperatura, la presión y la velocidad de rotación para garantizar la calidad del producto.

Mejorando la compatibilidad de tintes y resinas:

Durante el proceso de extrusión, la alta temperatura y la fuerza de corte ayudan a mejorar la compatibilidad entre los tintes y los plásticos y mejoran la estabilidad y uniformidad de los masterbatches.

Aplicación de múltiples flujos de procesos:

Los procesos de producción de masterbatch incluyen el método de tinta, el método de lavado, el método de amasado y el método de jabón metálico, todos los cuales requieren el uso de diferentes tipos de extrusoras, como extrusoras de un solo tornillo o de dos tornillos.

Diseño y optimización de equipos:

Para satisfacer las necesidades especiales de la producción de masterbatch, también se ha optimizado el diseño de la extrusora. Por ejemplo, las extrusoras de la serie GTE-35B&D de Granuwel están diseñadas para aplicaciones de masterbatch, con un buen rendimiento de mezclado y un modo de funcionamiento fácil de limpiar.

Eficiencia y flexibilidad en la producción:

Las extrusoras de doble husillo no solo son adecuadas para la producción a gran escala, sino que también pueden cambiar rápidamente las formulaciones para satisfacer las necesidades de muestras a pequeña escala y producción en masa. Su excelente rendimiento y proceso flexible las convierten en una opción ideal para la producción de masterbatch.

Impacto ambiental y conveniencia operativa:

El control de temperatura y el diseño del equipo durante la extrusión (como las cajas de sellado de liberación rápida) no solo reducen la generación de gases residuales orgánicos y ruido, sino que también mejoran la comodidad de operación y la vida útil del equipo.

En resumen, las extrusoras desempeñan un papel fundamental en la producción de masterbatch. Desde la fusión y mezcla de la materia prima hasta el moldeado del producto final, cada paso es inseparable del funcionamiento eficiente y el control preciso de la extrusora. Por lo tanto, la elección de una extrusora adecuada y la optimización de su configuración son factores importantes para garantizar la calidad y la eficiencia de producción de los productos de masterbatch.

Fabricante y fábrica de máquinas de extrusión: Granuwel

Granuwel, fabricante y fábrica de extrusoras profesionales, ofrece extrusoras de laboratorio de alta calidad, extrusoras de doble tornillo, extrusoras de un solo tornillo, extrusoras de triple tornillo y extrusoras de dos etapas. No dude en contactarnos si tiene algún problema en el proceso de fabricación de masterbatch, estaremos encantados de poder ayudarle.