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Optimierte Füllstoff-Masterbatch-Extrusion mit dem richtigen Extruder

Die Extrusion von Füllstoff-Masterbatches ist ein entscheidender Prozess in der Kunststoffindustrie, der zur Verbesserung der Eigenschaften und Leistung von Kunststoffprodukten beiträgt. Im Mittelpunkt dieses Prozesses steht die Auswahl eines geeigneten Extruders, der eine entscheidende Rolle bei der Erzielung einer effizienten und qualitativ hochwertigen Produktion spielt.

Was ist Füllstoff-Masterbatch?

Füllstoff-Masterbatch sind Pellets, die durch die Mischung verschiedener Additive, Füllstoffeund eine kleine Menge Trägerharz im Kunststoffverarbeitungs- und Formprozess. Es besteht aus Trägerharz, Füllstoffen und verschiedenen Zusatzstoffen. Seine Leistung und Kosten hängen in erster Linie vom Trägerharz ab.

Mit Abfüllmasterbatches lassen sich grundsätzlich verarbeiten Plastikfolien, Müllbeutel, Einkaufstüten, Westen, Verpackungsbeutel usw. Es hat eine gute Dispergierbarkeit, keine weißen oder schwarzen Flecken in der Blasfolie, eine hohe Feinheit und gewährleistet den Glanz und die Robustheit des Produkts.

Es eignet sich im Allgemeinen hauptsächlich zum Befüllen und Modifizieren von gewebten Beuteln, Umreifungsbändern, Hohlprodukten, Rohren, Platten, Spritzgussprodukten und Fastfood-Boxen aus Kunststoff, wodurch die Leistung von Kunststoffprodukten verbessert und die Produktkosten gesenkt werden können.

Füllstoff-Masterbatch

Typen Füllstoff-Masterbatch

1. Calciumcarbonat-Füllstoff-Masterbatch

Eigenschaften: Verbessert die Steifigkeit, Schlagfestigkeit und reduziert die Produktionskosten durch den Ersatz eines Teils des Polymers.
Anwendungen: Weit verbreitet in Folien, Platten, Rohren und Spritzgussprodukten.

2. Talk-Füllstoff-Masterbatch

Eigenschaften: Verbessert die Steifigkeit, Hitzebeständigkeit und Maßstabilität; wird häufig bei Anwendungen verwendet, die eine hohe Festigkeit erfordern.
Anwendungen: Häufig in Autoteilen, Haushaltsgeräten und Baumaterialien zu finden.

3. Bariumsulfat (BaSO4) Füllstoff-Masterbatch

Eigenschaften: Verbessert Dichte, Härte und chemische Beständigkeit und eignet sich daher für Produkte, die ein hohes spezifisches Gewicht erfordern.
Anwendungen: Wird in Strahlenschutzprodukten, Automobilkomponenten und Industriebeschichtungen verwendet.

4. Nano-Calciumcarbonat-Füllstoff-Masterbatch

Eigenschaften: Bietet im Vergleich zu herkömmlichem Calciumcarbonat bessere mechanische Eigenschaften und Opazität bei niedrigeren Füllmengen.
Anwendungen: Wird in Hochleistungsfolien, Verpackungsmaterialien und Spezialbeschichtungen verwendet.

5. Glasfaser-Füllstoff-Masterbatch

Eigenschaften: Verbessert Festigkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit und ist daher ideal für Anwendungen, die verbesserte mechanische Eigenschaften erfordern.
Anwendungen: Wird häufig in Autoteilen, elektrischen Komponenten und Materialien für die Luft- und Raumfahrt verwendet.

Eigenschaften: Verbessert die UV-Beständigkeit, die elektrische Leitfähigkeit und die Farbintensität; wird häufig verwendet, um die gewünschten Farb- und Funktionseigenschaften zu erzielen.
Anwendungen: Findet sich in Rohren, Kabeln, Verpackungsfolien und elektronischen Produkten, die UV-Schutz und Leitfähigkeit erfordern.

Grundlegender Füllstoff-Masterbatch-Extrusionsprozess

Die Herstellung von Füllstoff-Masterbatches ist einfacher als die von Farb-Masterbatches. Der Schwerpunkt liegt auf der Sicherstellung einer gleichmäßigen Verteilung und effektiven Vermischung des Füllstoffs mit dem Basispolymer. Füllstoffe weisen im Vergleich zu Pigmenten oder Farbstoffen, die in Farbmasterbatches verwendet werden, weniger Kompatibilitäts- und Verarbeitungsabweichungen auf, wodurch der Prozess weniger komplex ist als die Farbabstimmung bei der Farbmasterbatch-Herstellung.

Der Produktionsprozess von Füllstoff-Masterbatches besteht aus den folgenden 5 Grundschritten:

1. Rohstoffaufbereitung

Der Prozess beginnt mit der Auswahl des geeigneten Füllmaterials, normalerweise Calciumcarbonat (CaCO3), Talk oder Bariumsulfat (BaSO4). Diese Materialien werden fein zu Pulver gemahlen, um die gewünschte Partikelgröße zu erreichen. Je kleiner die Partikelgröße, desto schwieriger ist es, sie in der Polymermatrix zu verteilen, was präzise Mahlbedingungen und -geräte erfordert.

2. Hochgeschwindigkeitsmischen

Das fein gemahlene Füllmaterial wird mit einem Trägerharz wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) und verschiedenen Additiven vermischt. Dies geschieht mit Hochgeschwindigkeitsmischern, um eine homogene Mischung zu gewährleisten. Die Additive können Dispergiermittel, Schmiermittel, Stabilisatoren und andere Modifikatoren enthalten, um die Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern.

3. Compoundierung und Extrusion

Füttern und Schmelzen: Nach dem Schmelzen bei hoher Temperatur in flüssige Form, Die homogene Mischung wird in einen Doppelschneckenextruder eingespeist. Doppelschneckenextruder werden aufgrund ihrer überlegenen Mischfähigkeit, präzisen Steuerung und Effizienz bevorzugt. Die gleichsinnig rotierenden Schnecken des Extruders vermischen den Füllstoff effektiv mit der Polymermatrix und sorgen so für eine gleichmäßige Dispersion und Schmelzmischung. Temperatur, Schneckendrehzahl und Verarbeitungsbedingungen des Extruders werden sorgfältig kontrolliert, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Entgasung: Für Materialien, die während der Verarbeitung flüchtige Bestandteile freisetzen, kann der Extruder mit Entgasungs- oder Entlüftungssystemen ausgestattet sein, um unerwünschte Gase auszustoßen und so die Integrität und Qualität des Füllstoff-Masterbatches sicherzustellen.

4. Pelletieren

Nach der Extrusion wird die geschmolzene Mischung abgekühlt und in gleichmäßige Pellets geschnitten. Dies kann je nach den spezifischen Anforderungen und Eigenschaften des Materials mit verschiedenen Pelletiersystemen erfolgen, beispielsweise Unterwasserpelletierung, Matrizenpelletierung oder Strangpelletierung. Die Wahl des Pelletiersystems kann sich auf die Eigenschaften des Endprodukts auswirken, beispielsweise auf die Handhabung und Lagerung.

5. Qualitätskontrolle

Die fertigen Pellets werden strengen Qualitätskontrollen unterzogen, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Standards erfüllen. Verschiedene Instrumente und Prüfgeräte wie Spektralphotometer und Rheometer werden verwendet, um die Farbe, Dispersion und andere wichtige Eigenschaften des Masterbatches zu überprüfen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Produkt die gewünschten Spezifikationen und Leistungsstandards erfüllt.

Empfohlener Füllstoff-Masterbatch-Extruder

Das beste Verarbeitungsgerät zur Herstellung von Füllstoff-Masterbatches ist ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder. Diese Maschine bietet Vorteile wie kontinuierliche Produktion, stabile Qualität, hohe Produktionseffizienz, geringen Energieverbrauch, geringe Arbeitsintensität für die Arbeiter und eine günstige Betriebsumgebung.

Als professioneller Extruderhersteller empfiehlt GSmach in der Regel „Kneter (Banbury) + Doppelschneckenextruder + Einschneckenextruder“-Kombination zur Verarbeitung dieses Materials.

Kneter (Banbury) Zweistufiger Extruder

Warum empfehlen wir einen Kneter zur Verarbeitung von Füllstoff-Masterbatches?

Der Kneter ist aus mehreren Gründen bei der Verarbeitung von Füllstoff-Masterbatches von entscheidender Bedeutung:

  • Umgang mit hochviskosen Materialien: Der Kneter kann hochviskose Füllstoffe effektiv verarbeiten, was für die Masterbatch-Produktion, insbesondere bei hohen Füllstoffkonzentrationen, entscheidend ist, und bietet einen kontinuierlichen Mischprozess, wodurch der Bedarf an Batch-Verarbeitung reduziert und der Arbeitsaufwand minimiert wird. Seine Fähigkeit, hohe Füllstoffbeladungen effizient zu verarbeiten, reduziert die Gesamtverarbeitungszeit und erhöht den Durchsatz.
  • Erstmischung und Verteilung: Die Konzentration von Füllstoffen und Additiven im Füllmasterbatch ist hoch. Bei der Verwendung muss vor der Verarbeitung und Formgebung eine bestimmte Menge Basisharz hinzugefügt und gemischt werden. Der Füllstoff spielt hauptsächlich eine Füllfunktion. Daher ist eine ausreichende Mischung bei der Verarbeitung von Füllmasterbatches äußerst wichtig. Der Kneter fördert die Förderung, Plastifizierung und Verteilung der Rohstoffe durch vibrierende Schneckenwellen. Dieser Prozess gewährleistet einen intensiven Materialaustausch durch mehrere Falt- und Neuausrichtungsvorgänge, die entscheidend für die Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung der Füllstoffe in der Polymermatrix sind, was einen einfacheren Mischungsprozess im Extruder gewährleistet.
  • Verbesserte Aufnahmefähigkeit: Mit einem größeren Durchmesser als Doppelschneckenextruder eignen sich Knetmaschinen besser für die Verarbeitung größerer Materialmengen, was für die Verarbeitung feiner, leichter Füllstoffe wie Ruß oder Graphit von Vorteil ist, die zum Verklumpen neigen.

Die Verwendung einer Kombination aus Kneter, Doppelschneckenextruder und Einschneckenextruder zur Herstellung von Füllstoff-Masterbatches bietet mehrere Vorteile:

  • Verbessertes Mischen und Dispergieren: Der Kneter sorgt für die anfängliche Durchmischung und das Aufbrechen von Agglomeraten. Der Doppelschneckenextruder verfeinert die Mischung für eine gründliche Dispersion. Der Einschneckenextruder sorgt für die abschließende Homogenisierung und Pelletformung.
  • Verbesserte Verarbeitungseffizienz: Der Kneter bewältigt hohe Füllstoffmengen effizient und reduziert so die Notwendigkeit mehrerer Mischstufen. Der Doppelschneckenextruder erhöht den Durchsatz und verbessert die Gesamtproduktionseffizienz. Der Einschneckenextruder sorgt für eine stabile Extrusion und minimiert Ausfallzeiten und Defekte.
  • Flexibilität und Vielseitigkeit: Ermöglicht die Verarbeitung einer breiten Palette von Füllstoffen und Polymeren für unterschiedliche Formulierungen. Jedes Gerät kann für bestimmte Prozessphasen optimiert werden, was die Flexibilität erhöht.
  • Qualitätskontrolle und Konsistenz: Eine präzise Kontrolle der Misch- und Extrusionsparameter gewährleistet eine hohe Produktqualität. Kombinierte Geräte bieten eine bessere Kontrolle über den gesamten Produktionsprozess und gewährleisten eine gleichbleibende Qualität des Füllstoff-Masterbatches.

Diese Gerätekombination bewältigt die Herausforderungen der Füllstoff-Masterbatch-Produktion, wie etwa das Erreichen einer gleichmäßigen Dispersion, die Handhabung hoher Füllstoffkonzentrationen und die Aufrechterhaltung gleichbleibender Qualität, und ist daher die bevorzugte Wahl für Hersteller von Füllstoff-Masterbatches.

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