Masterbatch Advanced Twin-Screw Technology Applications and Comprehensive Processing Solutions

1. Преглед на Masterbatch индустрията и основните знания

1.1 Текуща ситуация и тенденция на развитие на Masterbatch индустрията

Masterbatch, известен също като цветен мастербач или цветен концентрат, е нов вид пластмасов оцветител с висока концентрация, висока диспергируемост и удобна употреба. Произвежда се чрез равномерно диспергиране на пигменти или багрила, носители и добавки в специфично съотношение чрез професионална технология за смесване и екструзионно гранулиране. В сравнение с традиционния метод на директно оцветяване (директно добавяне на пигменти към пластмасови суровини), masterbatch има предимствата на удобната употреба, равномерно оцветяване, стабилна производителност, опазване на околната среда и енергоспестяване, който постепенно замени традиционния метод на оцветяване и се превърна в основно решение за оцветяване в пластмасовата индустрия.

През последните години, водени от бързото развитие на индустрии надолу по веригата, като опаковки, автомобилен, текстил, електроника, строителна и битова техника, глобалният пазар на мастербач показва стабилна и бърза тенденция на растеж. Според съответните данни от индустрията, размерът на световния пазар на мастербач е надвишен 30 милиарда щатски долара, и се очаква да поддържа комбиниран годишен темп на растеж от 6%-8% през следващите пет години. Сред тях, Азиатско-тихоокеанският регион е най-големият в света пазар за производство и потребление на мастербачи, отчитане на повече от 60% от световния пазарен дял, главно поради бързото развитие на пластмасовата индустрия в Китай, Индия и други страни, непрекъснатото подобряване на промишления поддържащ капацитет, и нарастващото търсене на високо качество, функционални и екологично чисти мастербач продукти.

Китай, като най-големият в света производител и потребител на мастербач, има огромно пазарно търсене и пълна индустриална верига. Годишното производство и потреблението на мастърбач нарастват с двуцифрен темп, особено в областта на превозните средства с нова енергия, зелена опаковка, висок клас текстил и медицински изделия, търсенето на високоефективен мастербач (като устойчива на висока температура мастербач, огнеупорна мастербач, мастербач за защита на околната среда) показва експлозивна тенденция на растеж. С непрекъснатото подобряване на глобалните политики за опазване на околната среда (като забраната за токсични и вредни пигменти) и повишаване на потребителското търсене на висококачествени пластмасови продукти, производството на мастербачи постепенно се развива към висока концентрация, висока диспергируемост, функционализация, опазване на околната среда и разузнаване.

Основните тенденции на развитие на мастербач индустрията са отразени в четири аспекта: първи, защита на околната среда и ниска токсичност. С укрепването на съзнанието за опазване на околната среда и стриктността на политиките за опазване на околната среда, нетоксичен, безвреден, нисколетлива и разградима мастербач за опазване на околната среда ще се превърне в основния поток на пазара, и токсични и вредни пигменти (като тежки метални пигменти) ще бъдат постепенно премахнати; второ, функционализация. В допълнение към оцветяването, masterbatch също се развива към функционална интеграция, като например огнеустойчива мастербач, антистатичен мастербач, антибактериален мастербач, UV-устойчива мастербач, които могат да отговорят на изискванията за специална употреба на продуктите надолу по веригата; трети, висока концентрация и висока диспергируемост. Мастербач с висока концентрация може да намали количеството на добавяне, намаляване на производствените разходи, и висока диспергируемост може да осигури равномерно оцветяване на пластмасовите продукти, избягвайте цветни петна и разлика в цвета, което е ключът към подобряване на качеството на продукта; четвърто, интелигентност и автоматизация на обработката. Обработката на Masterbatch изисква строг контрол на равномерността на смесване, температура и други параметри. Интелигентен, автоматичните двушнекови производствени линии за екструдиране ще станат масови, реализиране на мониторинг в реално време, автоматична настройка на параметрите и масово производство, подобряване на производствената ефективност и консистенцията на продукта.

Като основно оборудване за обработка на мастербач, двушнековите екструдери играят решаваща роля в развитието на индустрията за мастербачи. Смесването на мастербач има строги изисквания за ефекта на смесване и диспергиране, контрол на температурата и производствена ефективност на екструдери. Пълната серия екструдери на Zhuoyue (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) са специално проектирани за обработка на мастербач, с целеви предимства в производителността, които могат ефективно да отговорят на нуждите от обработка на различни видове мастербачи и да помогнат на производителите да подобрят качеството на продукта и ефективността на производството.

1.2 Основен състав и принцип на работа на Masterbatch

Masterbatch се състои от три основни елемента: пигменти или багрила, носители и добавки. Съотношението и производителността на всеки елемент директно определят качеството и ефекта на използване на мастербач. Разбирането на основния състав и принципа на работа на мастербач е основата за овладяване на технологията за обработка и избор на подходящо оборудване за екструдиране.

1.2.1 Пигменти или багрила: Основният оцветяващ компонент

Пигментите или багрилата са основните компоненти, които осигуряват оцветяване на мастербач, счетоводство за 10%-80% на състава на мастербач (конкретната пропорция зависи от вида на пигмента, изисквания за оцветяване и концентрация на мастербач). Пигментите се делят на органични пигменти и неорганични пигменти: органичните пигменти имат ярки цветове, висока якост на тониране, добра прозрачност, но слаба устойчивост на топлина и устойчивост на атмосферни влияния, използва се главно при нискотемпературна обработка на пластмаси (като PE, ПП) и продукти с високи изисквания към цвета (като текстил, опаковъчни фолиа); неорганичните пигменти имат добра устойчивост на топлина, устойчивост на атмосферни влияния и химическа стабилност, но ниска сила на оцветяване и лоша прозрачност, използва се главно при високотемпературна обработка на пластмаси (като инженерна пластмаса) и продукти за открито (като строителни материали, външни части на автомобила).

Боите са различни от пигментите. Багрилата имат добра разтворимост в пластмасови суровини, ярки цветове и висока прозрачност, но слаба устойчивост на топлина и устойчивост на светлина, използва се главно в прозрачни пластмасови продукти (като PET бутилки, PC листове). Изборът на пигменти или багрила трябва да се основава на вида на пластмасовите суровини (температура на обработка), среда за използване на продукта (на закрито/на открито), изисквания за оцветяване (яркост на цвета, прозрачност) и изисквания за опазване на околната среда, за да се гарантира, че мастербачът има стабилно оцветяване и отговаря на изискванията за употреба на продуктите надолу по веригата.

1.2.2 Превозвачи: Компонентът за дисперсия и адхезия

Носителите са матрицата на мастербач, счетоводство за 10%-80% на състава на мастербач, главно играе ролята на диспергиране на пигменти/багрила и прилепване към пластмасови суровини. Носителят трябва да има добра съвместимост както с пигменти/багрила, така и с целевите пластмасови суровини (пластмасовите суровини, които трябва да бъдат оцветени), в противен случай това ще повлияе на диспергируемостта на пигментите и оцветяващия ефект на продуктите. Обичайните носещи материали включват полиетилен (PE), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (PVC), полиамид (PA), полиетилен терефталат (PET), и т.н., които се избират според вида на целевите пластмасови суровини: например, PE носител се използва за оцветяване на PE пластмаса, PP носител се използва за оцветяване на PP пластмаса, и PA носител се използва за инженерно пластмасово PA оцветяване.

Носачът също трябва да има добра течливост на обработка, което благоприятства равномерното разпръскване на пигментите по време на обработката чрез екструдиране и смесването на мастербач с целеви пластмасови суровини. Освен това, точката на топене и температурата на обработка на носителя трябва да съответстват или малко по-ниски от тези на целевите пластмасови суровини, за да се избегне разграждането на носителя или целевата пластмаса по време на обработката.

1.2.3 Добавки: Спомагателният функционален компонент

Добавките са спомагателни компоненти, добавени за подобряване на производителността на обработката, способност за диспергиране и употреба на мастербач, счетоводство за 1%-10% на състава на мастербач. Видът и дозировката на добавките се определят според вида на мастербач и изискванията за обработка. Обичайните добавки включват:

• Дисперсанти: Най-важната добавка в мастербач, което може да намали повърхностното напрежение на пигментите, предотвратяване на агломерацията на пигмента, и правят пигментите равномерно диспергирани в носителя. Обичайните дисперсанти включват полиетиленов восък, полипропиленов восък, стеаринова киселина, калциев стеарат, и т.н. Добавянето на диспергатори може значително да подобри способността за диспергиране на мастербач, осигуряват равномерно оцветяване на продуктите, и намаляване на износването на оборудването за екструдиране.
• Съвместими средства: Използва се за подобряване на съвместимостта между пигменти и носители, и между мастербач и целеви пластмасови суровини. например, когато носителят и целевата пластмаса имат лоша съвместимост (като PE носител и PA пластмаса), съвместими средства (като полиетилен с присаден малеинов анхидрид) може да се добави, за да се увеличи силата на свързване между тях, избягвайте отделянето на мастербач и целева пластмаса по време на обработката, и подобряване на механичните свойства на продуктите.
• Топлинни стабилизатори: Използва се за предотвратяване на разграждането на пигменти, носители и целеви пластмаси по време на високотемпературна екструзионна обработка. Общите топлинни стабилизатори включват оловни соли, калциево-цинкови стабилизатори, органични калаени стабилизатори, и т.н., които са избрани според температурата на обработка и изискванията за опазване на околната среда.
• Светлинни стабилизатори и антиоксиданти: Използва се за подобряване на устойчивостта на атмосферни влияния и устойчивостта на стареене на мастербач и цветни пластмасови продукти, предотвратява избледняването на цвета и влошаването на производителността на продуктите под въздействието на слънчева светлина и кислород, и удължете експлоатационния живот на продуктите.
• Лубриканти: Използва се за намаляване на триенето между материалите и оборудването за екструдиране (винт, барел, умираща глава), подобряване на плавността на обработката, намалете консумацията на енергия, и избягвайте залепването на материала по оборудването, което е благоприятно за гладкото протичане на екструзионната обработка.

1.2.4 Принцип на работа на Masterbatch

Принципът на работа на мастербач се основава на равномерното диспергиране на пигменти с висока концентрация в носителя. При обработката на пластмасови изделия, малко количество мастербач (обикновено 1%-5%) се смесва с неоцветени пластмасови суровини. Под действието на висока температура и сила на срязване по време на екструдиране или леене под налягане, носителят на мастербач се топи и смесва с целевите пластмасови суровини, и равномерно диспергираните пигменти се освобождават и равномерно разпределят в целевата пластмасова матрица, като по този начин се постига целта за оцветяване на пластмасови продукти. Ключът на този процес е, че пигментите в мастербач трябва да бъдат равномерно диспергирани без агломерация, в противен случай това ще причини цветни петна, разлика в цвета и други дефекти в цветните продукти.

1.3 Обща класификация на Masterbatch

Masterbatch може да бъде разделен на различни типове според различни стандарти за класификация, като тип оцветяване, тип превозвач, поле на приложение, функционален тип, и т.н. Правилната класификация помага да се разберат по-добре характеристиките на ефективността и изискванията за обработка на мастербач, и изберете подходящо оборудване за екструдиране и техники за обработка.

1.3.1 Класификация по тип оцветяване

Според вида на оцветяващия компонент, мастербач може да бъде разделен на цветна мастербач, бял мастербач и черен мастербач.

• Цветна мастербач: Най-често срещаният тип мастербач, който използва органични или неорганични пигменти с различни цветове (като червено, жълто, синьо, зелено, оранжево) като оцветяващи компоненти, и се използва за оцветяване на пластмасови изделия от различни цветове. Силата на тониране, яркостта на цвета и диспергируемостта на цветния мастербач са ключовите показатели за измерване на неговото качество.
• Бял мастербач: Използване на титанов диоксид (TiO2) като основен оцветяващ компонент, използва се за избелване на пластмасови продукти или като основен цвят за светъл мастербач. Белотата, покривната способност и диспергируемостта на бялата мастербач са ключовите показатели. Титановият диоксид има висока твърдост, който има високи изисквания към устойчивостта на износване на екструзионното оборудване.
• Черна мастербач: Използване на сажди като основен оцветяващ компонент, използва се за черно оцветяване на пластмасови изделия. Саждите имат добра UV устойчивост и устойчивост на атмосферни влияния, и може също да подобри механичните свойства на пластмасовите продукти. Способността за диспергиране на саждите е ключът към качеството на черната мастербач. Лошата диспергируемост ще причини черни петна и ивици в продуктите.

1.3.2 Класификация по тип превозвач

Според вида на превозвача, мастербач може да бъде разделен на PE мастербач, PP мастербач, PVC мастербач, PA мастербач, PET мастербач, и т.н.

• PE Masterbatch: Използване на PE като превозвач, подходящ е за оцветяване на пластмасови продукти от PE (като PE филми, PE тръби, PE части за леене под налягане). Има добра съвместимост с PE суровини, добра течливост при обработка и равномерно оцветяване.
• PP Masterbatch: Използване на PP като носител, подходящ е за оцветяване на PP пластмасови изделия (като PP влакна, PP части за леене под налягане, PP листове). Има добра устойчивост на топлина и е подходящ за високотемпературна обработка на PP.
• PVC Masterbatch: Използване на PVC като носител, подходящ е за оцветяване на PVC пластмасови изделия (като PVC тръби, PVC профили, PVC фолиа). Трябва да се съчетае с PVC топлинни стабилизатори, за да се избегне разлагането на PVC по време на обработката.
• Инженерна пластмасова мастербач: Използване на инженерни пластмаси (PA, PC, PBT, и т.н.) като носители, подходящ е за оцветяване на инженерни пластмасови изделия (като автомобилни части, електрически компоненти). Има добра устойчивост на топлина и съвместимост с инженерни пластмаси, и има високи изисквания към оборудването за екструдиране.

1.3.3 Класификация по поле на приложение

Според областта на приложение на мастербач, може да бъде разделена на мастербач от влакна, филм мастербач, мастербач за формоване чрез раздуване, екструзионна мастербач, мастербач за леене под налягане, и т.н., които съответстват на петте основни области на приложение на мастербач.

• Мастърбач от влакна: Използва се за оцветяване на химически влакна (като полиестерни влакна, найлоново влакно), който се използва в килимите, текстил, възглавници и други продукти. Изисква висока диспергируемост и устойчивост на цвета, и без избледняване на цвета по време на предене и тъкане.
• Филм Masterbatch: Използва се за оцветяване на пластмасови фолиа (като пазарски чанти, кастинг на филми, многослойни филми), което изисква висока прозрачност и равномерно оцветяване, и без цветни петна или ивици по повърхността на филма.
• Мастербач за формоване чрез издуване: Използва се за оцветяване на раздувни продукти (като медицински и козметични контейнери, контейнери за смазочни масла и бои), което изисква добра течливост на обработка и равномерно оцветяване, и без деформация или разлика в цвета на контейнера.
• Екструзионна мастербач: Използва се за оцветяване на екструдирани продукти (като чаршафи, тръби, жици и кабели), което изисква добра стабилност на размерите и равномерно оцветяване, и няма разлика в цвета на повърхността на продукта.
• Мастербач за леене под налягане: Използва се за оцветяване на продукти за леене под налягане (като автомобилни части, електронни продукти, строителни материали, домакински уреди, мебели, играчки), което изисква висока диспергируемост и стабилна производителност, и няма разлика в цвета между партидите продукти.

1.3.4 Класификация по функционален тип

Според допълнителните функции на мастербач, може да се раздели на обикновен мастербач (само функция за оцветяване) и функционален мастербач (оцветяване + допълнителни функции). Функционалната мастербач е тенденцията за развитие на индустрията, а общите типове включват огнеупорна мастербач, антистатичен мастербач, антибактериален мастербач, UV-устойчива мастербач, втвърдяване на мастербач, и т.н. Функционалната мастербач изисква добавяне на съответните функционални добавки на базата на обикновена мастербач, който има по-високи изисквания към ефекта на смесване и диспергиране на екструзионното оборудване.

2. Основна технология за обработка на Masterbatch: Двушнекова екструзионна технология

Обработката на мастербач включва основно смесване, екструзия, охлаждане, гранулиране и други процеси, among which twin-screw extrusion technology is the core technology of masterbatch mixing and granulation. В сравнение с едношнекова екструзионна технология, twin-screw extrusion technology has the advantages of strong mixing and dispersing capacity, прецизен контрол на температурата, кратко време на престой, high production efficiency and strong adaptability to raw materials, which can effectively solve the key problems of masterbatch processing (such as pigment agglomeration, uneven mixing, low production efficiency) and ensure the quality of masterbatch products.

Masterbatch mixing is one of the main applications of twin-screw extruders. The quality of masterbatch is directly determined by the performance of the twin-screw extruder and the rationality of the processing process. The key requirements of masterbatch processing for twin-screw extruders are: strong mixing and dispersing effect (to ensure uniform dispersion of pigments), прецизен контрол на температурата (за да се избегне разграждането на пигмента и разграждането на носителя), подходяща сила на срязване (за разбиване на пигментни агломерати, без да уврежда пигментните частици), висока ефективност на производството (за задоволяване на нуждите на масовото производство) и добра устойчивост на износване (за адаптиране към износването на пигменти с висока твърдост като титанов диоксид и сажди).

2.1 Трудности при обработката на мастербач и изисквания към оборудването за екструдиране

Въпреки че двушнековата екструзионна технология е подходяща за обработка на мастербач, поради спецификата на състава на мастербач (високо съдържание на пигменти, лесно агломериране на пигменти) и изисквания за обработка (равномерна дисперсия, стабилна производителност), все още има много трудности при реалната обработка. Основните трудности при обработката и съответните изисквания към оборудването за екструдиране са както следва:

2.1.1 Пигментна агломерация и лоша диспергируемост

Пигменти (особено неорганични пигменти като титанов диоксид и сажди) имат силна полярност и голяма специфична повърхност, които лесно се агломерират в големи частици по време на съхранение и смесване. Ако агломератите не могат да бъдат напълно разбити и диспергирани по време на екструдиране, мастербачът ще има лоша диспергируемост, а цветните пластмасови продукти ще имат цветни петна, цветни ивици и неравномерно оцветяване, което ще повлияе сериозно на качеството на продукта. Това е най-честата и ключова трудност при обработката на мастербач.

Това изисква оборудването за екструдиране да има силен капацитет на смесване и диспергиране и подходяща сила на срязване. Двушнековият екструдер трябва да приеме взаимосвързана съвместно въртяща се структура, and the screw should be equipped with sufficient mixing elements and shearing elements to generate strong shear force and kneading force during rotation, which can fully break the pigment agglomerates and make the pigments uniformly dispersed in the carrier. Освен това, the screw speed and extrusion pressure should be adjustable to adapt to different types of pigments and masterbatch concentrations.

2.1.2 Pigment Decomposition and Carrier Degradation Caused by Overheating

Most pigments (especially organic pigments) have poor heat resistance, and the carrier (като PE, ПП) also has a certain temperature resistance limit. If the extrusion temperature is too high or the residence time of the material in the extruder is too long, the pigment will decompose (resulting in color fading, discoloration), and the carrier will degrade (което води до намалени механични свойства на мастербач). Това е друга ключова трудност при обработката на мастербач.

Това изисква оборудването за екструдиране да има прецизен капацитет за контрол на температурата и кратко време на престой. Цилиндърът на екструдера трябва да бъде разделен на множество секции за контрол на температурата, и температурата на всяка секция трябва да се контролира прецизно в рамките на оптималния диапазон (обикновено 150-220 ℃ за обикновен мастербач, 200-280℃ за инженерна пластмасова мастербач), с точност на контрол на температурата от ±1 ℃. Шнековата структура трябва да бъде оптимизирана, за да се съкрати времето на престой на материала в екструдера (обикновено 1-3 минути), избягване на продължителен контакт между материала и висока температура.

2.1.3 Износване на винта и цевта, причинено от пигменти с висока твърдост

Неорганичните пигменти като титанов диоксид и сажди имат висока твърдост (Твърдост по Моос 5-7), което ще причини сериозно износване на шнека и цилиндъра на екструдера по време на екструзионната обработка. Ако винтът и цевта имат слаба устойчивост на износване, те ще се носят бързо, което води до намалена сила на срязване и капацитет на смесване на екструдера, повлияване на диспергируемостта на мастербач и намаляване на експлоатационния живот на оборудването.

Това изисква шнекът и цилиндърът на екструдера да бъдат изработени от висококачествени, устойчиви на износване материали и обработени с модерна производствена технология. например, винтът и цевта могат да бъдат направени от внесена устойчива на износване легирана стомана, и се подлагат на биметална композитна обработка или обработка с лазерно покритие, which can greatly improve the wear resistance and corrosion resistance of the screw and barrel, and adapt to the processing of masterbatch with high-hardness pigments.

2.1.4 Instability of Product Quality Between Batches

Masterbatch processing requires strict control of various parameters (such as formula ratio, време за смесване, extrusion temperature, скорост на винта, скорост на хранене). If the parameters fluctuate, the quality of the masterbatch (such as concentration, dispersibility, tinting strength) will be unstable, resulting in color difference between batches of colored products, which will affect the reputation of the manufacturer.

This requires the extrusion equipment to have intelligent control capacity and stable performance. The extruder should be equipped with a PLC intelligent control system, which can realize precise control of feeding speed, скорост на винта, extrusion temperature and other parameters, и съхранява множество набори от параметри на формулата. При производство на различни партиди мастербач, трябва да се извикат само съответните параметри, избягване на повторно отстраняване на грешки, осигуряване на стабилност на качеството на продукта между партидите.

2.1.5 Високи изисквания към течливостта на обработката

Masterbatch има високо съдържание на пигменти, което ще намали течливостта на обработка на материала. Ако течливостта на обработка е твърде лоша, материалът ще бъде труден за пренасяне и екструдиране, което води до ниска производствена ефективност, нестабилно налягане при екструдиране и дори блокиране на оборудването.

Това изисква оборудването за екструдиране да има силен транспортен капацитет и регулируема сила на срязване. Двушнековият екструдер трябва да приеме разумна стъпка на винта, олово и коефициент на компресия, и шнекът трябва да бъде оборудван с достатъчно транспортни елементи, за да се осигури гладкото транспортиране на материалите. Освен това, температурата на екструдиране може да бъде подходящо регулирана, за да се подобри течливостта на обработка на материала, и могат да се добавят лубриканти за намаляване на триенето между материалите.

2.2 Принцип на работа и поток на процеса на двушнекова екструзия на Masterbatch

Двушнековият процес на екструдиране на мастербач е сложен процес на физическо смесване, което включва основно предварителна обработка на суровината, предварително смесване, хранене, топене, смесване и срязване, екструзия, охлаждане, гранулиране, пресяване и опаковане. Основната цел е да се диспергират равномерно пигментите, носители и добавки за образуване на висококачествени гранули от мастербач. Конкретният принцип на работа и процесът са както следва:

2.2.1 Предварителна обработка на суровината

Предварителната обработка на суровините е в основата на обработката чрез екструдиране на мастербач, което пряко влияе върху ефекта на смесване и качеството на продукта. Суровините на мастербач включват главно пигменти/багрила, носители, добавки (диспергатори, съвместими средства, термостабилизатори, и т.н.). Стъпките на предварителната обработка са както следва:

• Изсушаване: Някои пигменти (като органични пигменти) и превозвачи (като PA, PET) имат висока водопоглъщаемост. Ако съдържанието на влага е твърде високо, ще предизвика мехурчета, агломерация и други дефекти в мастербач по време на екструдиране, и дори причиняват хидролитично разграждане на носителя. Следователно, суровините трябва да бъдат изсушени преди обработка. Температурата и времето на сушене се определят според вида на суровината: например, органичните пигменти се сушат при 60-80 ℃ за 2-4 часове, PE/PP носителите се сушат при 80-100 ℃ за 3-5 часове, и PA носители се сушат при 100-120 ℃ за 6-8 часове. Съдържанието на влага в изсушените суровини трябва да се контролира по-долу 0.1%.
• Натрошаване и пресяване: За пигменти с голям размер на частиците (като агломерати от титанов диоксид) и носители с неравномерен размер на частиците, трябва да се извърши обработка на раздробяване и пресяване, за да се осигури еднаквост на суровините. Размерът на частиците на натрошените суровини трябва да се контролира при 20-40 мрежа, което благоприятства равномерното смесване на суровините и разрушаването на пигментните агломерати по време на екструдиране.
• Отстраняване на примеси: Суровините могат да съдържат примеси (като метални частици, камъни, прах) по време на производство и транспортиране. Примесите влияят не само на качеството на мастербач, но също така износват винта и цевта на екструдера, и дори да причини блокиране на оборудването. Следователно, суровините трябва да бъдат филтрирани и отстранени преди употреба, използване на филтърно сито с подходящ размер на мрежата за отстраняване на примесите.

2.2.2 Предварително смесване

Предварителното смесване е ключова стъпка за подобряване на ефекта на смесване и диспергиране на мастербач. Според съотношението на формулата, изсушеното, натрошени и отстранени от примеси пигменти, носителите и добавките се поставят във високоскоростен миксер за предварително смесване. Целта на предварителното смесване е пигментите и добавките да прилепнат равномерно към повърхността на частиците на носителя, образуват предварителна смес, и полага основата за равномерното разпръскване по време на екструдирането.

Ключовите параметри на предварителното смесване са скоростта на смесване, време на смесване и температура на смесване. Скоростта на смесване обикновено е 800-1200 об/мин, времето за смесване е 5-10 минути, и температурата на смесване се контролира на 40-60 ℃. Подходящата температура на смесване може да подобри адхезията на добавките (като дисперсанти) към носителя и пигментите, насърчаване на равномерно смесване. За мастербач с високо съдържание на пигмент (като например 50% по-горе), времето за предварително смесване може да бъде подходящо удължено, и първо може да се добави малко количество диспергатор, за да се подобри диспергируемостта на пигментите. След предварително смесване, сместа трябва да е еднородна на цвят, без видими пигментни агломерати и добавки.

2.2.3 Хранене и транспортиране

Предварително смесената смес се изпраща към захранващия бункер на двушнековия екструдер чрез шнеково захранващо устройство или лентово захранващо устройство. Захранващото устройство на екструдера обикновено е оборудвано с функция за регулиране на скоростта на преобразуване на честотата, който може да регулира скоростта на подаване според скоростта на шнека и скоростта на екструдиране, за да гарантира, че материалите навлизат в екструзионната кухина стабилно и равномерно, избягване на натрупване на материал или недостатъчно хранене.

Захранващият бункер е оборудван и със сушилня (като електрическа нагревателна риза) за да се предотврати повторното абсорбиране на влага от суровините по време на хранене. За мастербач с високо съдържание на пигменти и слаба течливост, може да се избере устройство за принудително подаване, за да се осигури гладкото подаване на материали. Освен това, портът за подаване на екструдера трябва да е гладък, без мъртви ъгли, за да се избегне залепването и натрупването на материала.

2.2.4 Топене, Смесване и срязване

Материалите, влизащи в кухината за екструдиране на двушнековия екструдер, се избутват непрекъснато напред от въртящите се винтове. Екструзионната кухина се състои от винт и цилиндър, и обемът на екструзионната кухина постепенно намалява по посока на оста. Когато винтовете се въртят, материалите се компресират постепенно под действието на винтовете и цевта, и налягането в екструзионната кухина постепенно се увеличава (обикновено 5-12MPa).

В същото време, материалите са подложени на силна сила на срязване и сила на триене, генерирани от относителното движение между винтовете и цевта, както и между винтовите полета. Силата на срязване и силата на триене могат напълно да разрушат агломератите от пигменти, направете пигментите равномерно диспергирани в разтопения носител, и насърчават сливането и съвместимостта между пигмента, носител и добавки. Силата на триене може също да генерира известно количество топлина, което се комбинира с външното отопление на цевта (електрическо отопление или парно отопление) за да накара носителя постепенно да се стопи и пластифицира.

Цилиндърът на екструдера обикновено се разделя на 4-6 секции за контрол на температурата (секция за хранене, топилна секция, смесителна секция, хомогенизираща секция, секция на главата на матрицата), и температурата на всяка секция се контролира прецизно според вида на мастербач (тип превозвач, тип пигмент). например, при обработка на PE мастербач, температурата на секцията за хранене е 100-120 ℃, разделът на топене е 160-180 ℃, секцията за смесване е 170-190 ℃, секцията за хомогенизиране е 160-180 ℃, и секцията на главата на матрицата е 150-170 ℃. Прецизният контрол на температурата може да гарантира, че носителят е напълно разтопен без термично разлагане, и пигментите не се разграждат или обезцветяват.

Шнекът на двушнековия екструдер има модулен дизайн, които могат свободно да комбинират различни винтови елементи (като транспортиращи елементи, елементи за смесване, режещи елементи) според вида на мастербач. например, при обработка на мастербач с високо съдържание на пигменти и лесна агломерация, повече смесителни елементи и срязващи елементи могат да бъдат конфигурирани за подобряване на смесващия и диспергиращ ефект; при обработка на мастербач с добра течливост, повече транспортиращи елементи могат да бъдат конфигурирани за подобряване на производствената ефективност.

2.2.5 Екструдиране и оформяне

Напълно разтопен, смесен и диспергиран материал се избутва към главата на екструдера от винтовете. Главата на матрицата на екструдера за мастербач обикновено е оборудвана с множество кръгли отвори на матрицата (броят и размерът на отворите на матрицата се определят според размера на частиците на мастербач). Материалът се екструдира от матрицата с висока скорост, за да се образуват непрекъснати полуготови продукти с форма на лента (диаметърът на лентата обикновено е 2-5 mm, който може да се регулира според нуждите на клиента).

Температурата на матрицата е малко по-ниска от тази на секцията за хомогенизиране, което може да предотврати разлагането на материала поради прекомерна температура и да осигури оформящия ефект на лентата. Скоростта на екструдиране се контролира според вида на мастербач и изискването за размера на частиците, обикновено варира от 1-3m/min. Налягането при екструдиране трябва да се поддържа стабилно (флуктуация в рамките на ±0.5MPa), which can ensure the uniform diameter of the strip and the consistency of the masterbatch quality.

2.2.6 Охлаждане и втвърдяване

The extruded strip-shaped semi-finished products are sent to a cooling device for rapid cooling and solidification. The cooling method for masterbatch is usually water tank cooling, и температурата на охлаждащата вода се контролира на 20-30 ℃. The length of the cooling water tank is 3-5 meters, а времето за охлаждане е 2-4 минути. Rapid cooling can make the strip solidify quickly, maintain the shape and size of the strip, and avoid deformation and adhesion.

It should be noted that the cooling speed should be uniform. If the cooling speed is too fast, the internal stress of the strip will be too large, and the strip will be brittle and easy to break during granulation; if the cooling speed is too slow, the strip will be soft and easy to adhere, affecting the granulation effect. After cooling, повърхността на лентата трябва да е суха, гладка и без мехурчета и пукнатини.

2.2.7 Рязане и гранулиране

След охлаждане и втвърдяване, лентата се изпраща в гранулатор за рязане, за да се образуват гранулирани мастърбач продукти. Гранулаторът е оборудван с въртящ се нож и неподвижен нож, и скоростта на рязане е регулируема (като цяло 500-1000 об/мин). Размерът на частиците на мастербач се контролира чрез регулиране на скоростта на рязане и скоростта на транспортиране на лентата. Общият размер на частиците на мастербач е 2-5 мм (дължината и диаметърът са основно еднакви), което е удобно за смесване с пластмасови суровини по време на по-късна употреба.

Гранулаторът трябва да бъде оборудван със ситово устройство за отстраняване на неквалифицирани частици (като твърде голям, твърде малък, агломерирани или натрошени частици). Квалифицираните частици влизат в следващия процес, а неквалифицираните частици се раздробяват и рециклират (след изсушаване и предварително смесване, те се реекструдират и гранулират).

2.2.8 Прожекция, Проверка и опаковане

Гранулираният мастербач се изпраща на вибриращ сито за пресяване за допълнително отстраняване на неквалифицирани частици и примеси. Вибрационният екран е оборудван с многослоен екран (различни размери на мрежата), които могат да отделят частици от мастербач с различни спецификации според нуждите на клиента.

След скрининг, мастербачът трябва да премине проверка на качеството. Елементите за проверка включват главно: цвят (еднаквост, съответствие със стандартната проба), dispersibility (наблюдавани чрез микроскоп или оцветяване на пробата), концентрация (тест за якост на тониране), съдържание на влага, разпределение на размера на частиците, и т.н. Може да се опакова само мастербач, който отговаря на стандартите за качество.

Опаковката на мастербач приема запечатана и влагоустойчива опаковка (като пластмасови тъкани торби с вътрешен пластмасов филм, торби от алуминиево фолио), и теглото на опаковката обикновено е 25 кг/торба или 50 кг/торба. Опаковъчната торба е маркирана с името на продукта, модел, цвят, концентрация, тип превозвач, дата на производство, срок на годност, производител и друга информация. Опакованият мастербач трябва да се съхранява на сухо място, хладен и вентилиран склад, избягване на пряка слънчева светлина и влага, и срокът на годност като цяло е 6-12 месеца.

2.3 Ключови фактори, влияещи върху ефекта на двушнекова екструзия на Masterbatch

Ефектът от двушнековата екструзия пряко влияе върху качеството на мастербач (dispersibility, tinting strength, стабилност). Има много фактори, влияещи върху ефекта на екструдиране, главно включително характеристики на суровините, формулно съотношение, ефект на предварително смесване, параметри на екструдиране и производителност на оборудването. Овладяването на тези ключови фактори и извършването на научни корекции може да гарантира стабилността на ефекта на екструдиране и постоянството на качеството на продукта.

2.3.1 Характеристики на суровината

Типът, размер на частиците, съдържанието на влага и чистотата на суровините имат голямо влияние върху ефекта на екструдиране. За пигменти, размерът на частиците трябва да е еднакъв и фин (20-40 мрежа), и степента на агломерация трябва да е ниска; органичните пигменти имат слаба устойчивост на топлина, така че температурата на екструдиране трябва да бъде строго контролирана; неорганичните пигменти имат висока твърдост, така че екструдерът трябва да има добра устойчивост на износване. За превозвачи, точката на топене и температурата на обработка трябва да съответстват на целевите пластмасови суровини, и съвместимостта с пигментите трябва да е добра. За добавки, видът и дозировката трябва да са разумни, и съвместимостта с носители и пигменти трябва да е добра.

Освен това, съдържанието на влага в суровините трябва да бъде строго контролирано по-долу 0.1%; ако съдържанието на влага е твърде високо, това ще причини мехурчета и агломерация в мастербач. Чистотата на суровините също е много важна; примесите в суровините не само ще повлияят на качеството на продукта, но също така износват винта и цевта на екструдера.

2.3.2 Формула Съотношение

Съотношението на формулата на мастербач (съотношението на пигмента, носител и добавка) е ключът към определянето на качеството на продукта. Съдържанието на пигмент трябва да се определи според изискванията за оцветяване и вида на пигмента: мастербач с висока концентрация (pigment content 50%-80%) can reduce the addition amount and production cost, but requires better dispersibility; low-concentration masterbatch (pigment content 10%-30%) has better dispersibility, but the addition amount is large and the production cost is high.

The dosage of dispersants is generally 1%-5% of the pigment dosage; too little dispersant will lead to poor dispersibility of pigments, and too much dispersant will affect the mechanical properties of the masterbatch and the colored products. The dosage of other additives (съвместими средства, термостабилизатори, лубриканти) is generally 0.5%-3%, which should be adjusted according to the type of masterbatch and processing requirements. The formula ratio should be strictly controlled, and the error should be within ±1%, to ensure the consistency of product quality between batches.

2.3.3 Premixing Effect

Предварителното смесване е в основата на екструзионната обработка. The uniformity of premixing directly affects the mixing and dispersing effect of pigments during extrusion. Ако предварителното смесване е неравномерно, the pigments cannot be uniformly adhered to the surface of the carrier, resulting in local agglomeration of pigments, неравномерно смесване на материали по време на екструдиране, and reduced product dispersibility.

За да се осигури ефект на предварително смесване, необходимо е да се контролира скоростта на смесване (800-1200 об/мин), време за смесване (5-10 минути) and mixing temperature (40-60℃). За мастербач с високо съдържание на пигмент, времето за предварително смесване може да бъде подходящо удължено, and the dispersant can be added first and mixed with the pigment, then mixed with the carrier and other additives. Освен това, the premixed mixture should be inspected; if there are obvious pigment agglomerates, it should be crushed and remixed.

2.3.4 Extrusion Parameters

Параметрите на екструзията са най-важните фактори, влияещи върху ефекта на екструзията, главно включително скоростта на винта, extrusion temperature and extrusion pressure.

• Скорост на винта: The screw speed of twin-screw extruders for masterbatch processing generally ranges from 200 към 800 об/мин. The higher the screw speed, толкова по-голяма е силата на срязване и силата на триене, получени от материалите, the better the mixing and dispersing effect of pigments, и колкото по-висока е ефективността на производството. Въпреки това, ако скоростта на винта е твърде висока, the residence time of the materials in the extrusion cavity is too short, resulting in incomplete melting of the carrier, недостатъчно смесване на материалите, and uneven dispersibility; ако скоростта на винта е твърде ниска, силата на срязване и силата на триене са недостатъчни, the pigment agglomerates cannot be fully broken, and the production efficiency is low.
• The screw speed should be adjusted according to the type of masterbatch: for masterbatch with high pigment content and easy agglomeration (such as black masterbatch, white masterbatch), a higher screw speed (500-800 об/мин) is needed to ensure the uniform dispersion of pigments; for masterbatch with organic pigments (poor heat resistance), a moderate screw speed (300-500 об/мин) is needed to avoid overheating and pigment decomposition.
• Температура на екструдиране: The extrusion temperature is the key to ensuring the melting of the carrier and the stability of the pigment. The temperature of each section of the barrel and die head must be precisely controlled according to the type of masterbatch (тип превозвач, тип пигмент). Температурата на секцията за хранене е по-ниска (малко по-висока от температурата на сушене на суровините), което е основно за предотвратяване на слепване на материалите и осигуряване на гладко подаване; the temperature of the melting section is medium, which is mainly to promote the melting and plasticization of the carrier; the temperature of the mixing section is higher, which is mainly to enhance the shear and mixing effect, and promote the uniform dispersion of pigments; the temperature of the homogenizing section is slightly lower than the mixing section, which is mainly to ensure the uniform temperature and viscosity of the materials, and avoid thermal decomposition; the temperature of the die head section is slightly lower than the homogenizing section, which is to ensure the shaping effect of the strip.
• The temperature control precision should reach ±1℃. например, when processing PP masterbatch with organic pigments, the temperature of each section is: feeding section 110-130℃, melting section 170-190℃, mixing section 180-200℃, homogenizing section 170-190℃, die head section 160-180℃. If the temperature is too high, the pigment will decompose and the carrier will degrade; if the temperature is too low, the carrier will not be fully melted, and the pigment cannot be uniformly dispersed.
• Екструзионно налягане: The extrusion pressure of masterbatch twin-screw extrusion generally ranges from 5 to 12MPa. Налягането в екструзионната кухина се определя главно от съотношението на компресия на винта, размера на отвора на матрицата и скоростта на винта. Колкото по-високо е налягането на екструдиране, толкова по-добър е ефектът на смесване и диспергиране на материалите, and the denser the strip. Въпреки това, ако налягането е твърде високо, това ще увеличи консумацията на енергия и износването на оборудването, и дори да доведе до блокиране на главата на матрицата; ако налягането е твърде ниско, материалите не могат да бъдат напълно компресирани и смесени, the strip is loose, and the dispersibility is poor.
• The extrusion pressure should be adjusted according to the type of masterbatch and the die head size: for masterbatch with high pigment content and poor fluidity, a higher extrusion pressure is needed; for masterbatch with good fluidity, a moderate extrusion pressure is sufficient. Налягането при екструдиране трябва да се поддържа стабилно, and the fluctuation should be within ±0.5MPa, to ensure the uniform diameter of the strip and the consistency of the masterbatch quality.

2.3.5 Equipment Performance

The performance of the twin-screw extruder directly determines the extrusion effect. The key performance indicators of the extruder include mixing and dispersing capacity, прецизност на контрола на температурата, устойчивост на износване, conveying capacity and intelligent control capacity. Пълната серия екструдери на Zhuoyue (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) са специално проектирани за обработка на мастербач, with excellent performance in these aspects, which can effectively meet the processing needs of different types of masterbatch.

3. Zhuoyue’s Full Series Extruders: Professional Solutions for Masterbatch Processing

Zhuoyue has long been engaged in the research, разработване и производство на високопроизводителни двушнекови екструдери, and has accumulated rich experience in the field of masterbatch processing. According to the processing characteristics of masterbatch (високо съдържание на пигменти, лесно агломериране на пигменти, strict temperature control requirements, high wear resistance requirements) and the diverse needs of manufacturers (different production scales, different masterbatch types, different application fields), Zhuoyue has launched a full series of extruders suitable for masterbatch processing, including HTS BASIC series, HTS PLUS series, HTS SUPER series, ZTE series and HTE series. Each series has its own performance characteristics and targeted adaptation scenarios, which can provide personalized and efficient processing solutions for masterbatch manufacturers of different scales.

3.1 Core Advantages of Zhuoyue’s Extruders for Masterbatch Processing

Whether it is the high-end HTS SUPER series or the cost-effective ZTE series, all Zhuoyue’s extruders have the following core advantages, which are specially optimized for masterbatch processing, ensuring high-quality, ефективно и стабилно производство:

3.1.1 Excellent Mixing and Dispersing Effect

Основното изискване на обработката на мастербач е равномерното разпръскване на пигментите. Всички двушнекови екструдери на Zhuoyue приемат взаимосвързана съвместно въртяща се структура, с разумна стъпка на винта, олово и коефициент на компресия. Зацепването и въртенето на двойните винтове може да генерира силна сила на срязване и сила на месене, които могат напълно да разрушат агломератите от пигменти (дори малки агломерати от 100 μm по-горе), и правят пигментите равномерно диспергирани в носителя. Еднородността на смесване на екструдерите може да достигне повече от 95%, което е много по-високо от това на обикновените двушнекови екструдери (85%-90%).

Освен това, шнековете на всички серии екструдери имат модулен дизайн, които могат свободно да комбинират различни видове винтови елементи (пренасящи елементи, елементи за смесване, режещи елементи) според вида на мастербач (като цветен мастербач, white masterbatch, черен мастербач) и пигментни характеристики. например, при обработка на черен мастербач със сажди (лесна агломерация), повече смесителни елементи и срязващи елементи могат да бъдат конфигурирани за подобряване на смесващия и диспергиращ ефект; при обработка на цветен мастербач с органични пигменти (poor heat resistance), more conveying elements and fewer shearing elements can be configured to shorten the residence time and avoid pigment decomposition.

3.1.2 Precise Temperature Control, Avoiding Pigment Decomposition

Masterbatch processing has strict requirements on temperature control, and the temperature fluctuation must be controlled within ±1℃ to avoid pigment decomposition and carrier degradation. All Zhuoyue’s extruders adopt an advanced intelligent temperature control system, which is composed of high-precision temperature sensors, heating elements and cooling elements. The barrel is divided into 4-6 independent temperature control sections, and the temperature of each section can be precisely adjusted and controlled in real time.

Системата за контрол на температурата е оборудвана с функция за наблюдение и аларма в реално време: ако температурата на някоя секция надхвърли зададения диапазон, системата ще издаде алармен сигнал навреме, and automatically adjust the heating power or start the cooling system to return the temperature to the set range. Освен това, the barrel of the extruder adopts a double-layer jacket design, които могат да реализират бързо нагряване и охлаждане, and improve the response speed of temperature control. The die head is also equipped with an independent temperature control device, which ensures the uniform temperature of the die head and the stable shaping of the strip.

3.1.3 Висока устойчивост на износване, Дълъг експлоатационен живот

Неорганичните пигменти като титанов диоксид и сажди имат висока твърдост, which will cause serious wear to the screw and barrel of the extruder during processing. Zhuoyue’s extruders adopt high-quality wear-resistant materials and advanced manufacturing technology to ensure the wear resistance of the core components.

The screws and barrels of HTS PLUS series, HTS SUPER series and HTE series are made of imported wear-resistant alloy steel (като 38CrMoAlA), и се подлагат на биметална композитна обработка или обработка с лазерно покритие. The surface hardness of the screws and barrels can reach ≥65 HRC (HTS PLUS series, HTE series) и ≥70 HRC (HTS SUPER series), който има изключително силна устойчивост на износване и устойчивост на корозия, and can effectively resist the wear caused by high-hardness pigments. The service life of the screws and barrels is 2-3 пъти повече от обикновените екструдери, намаляване на честотата на подмяна на компонентите и разходите за поддръжка на оборудването.

The screws and barrels of HTS BASIC series and ZTE series are made of high-quality wear-resistant alloy steel with nitriding treatment, and the surface hardness can reach ≥60 HRC, which can meet the processing needs of ordinary masterbatch (pigment content ≤50%) and has a reasonable cost performance.

3.1.4 Висока производствена ефективност, Energy Saving and Environmental Protection

Zhuoyue’s extruders adopt a high-torque gearbox and an optimized screw structure, which have strong conveying capacity and high production efficiency. Compared with ordinary twin-screw extruders, the production efficiency of Zhuoyue’s extruders can be increased by 20%-50%. например, the production capacity of HTS SUPER series extruders can reach 1000-3000kg/h, which is suitable for large-scale mass production; the production capacity of ZTE series extruders is 100-500kg/h, which is suitable for small and medium-sized batch production.

Освен това, all Zhuoyue’s extruders adopt high-efficiency motors and energy-saving heating elements, which can reduce energy consumption by 15%-20% compared with ordinary extruders. The extruders are equipped with a closed structure, which can reduce the emission of dust and volatile substances during processing, meeting the environmental protection requirements of the masterbatch industry.

3.1.5 Интелигентен контрол, Лесна работа и поддръжка

All Zhuoyue’s extruders adopt a PLC intelligent control system and a touch screen operation interface, което е просто и интуитивно, лесен за работа. Системата може да съхранява множество набори от продуктови формули и параметри на обработка (до 100 sets), and when producing different types of masterbatch, only the corresponding formula and parameters need to be called, without repeated debugging, which saves time and improves production efficiency.

The system is also equipped with a real-time monitoring function, which can monitor the key parameters of the extrusion process (such as temperature, налягане, скорост на винта, скорост на хранене) in real time, and record the production data (such as output, processing time) for later query and analysis. For the HTS SUPER series extruders, we also provide a cloud control function, which can realize remote parameter adjustment, production data monitoring and predictive maintenance of equipment, realizing intelligent production management.

Освен това, the extruders adopt a reasonable structural design, which makes the maintenance more convenient. Винтовете, barrels and die heads can be disassembled and assembled quickly, which reduces the maintenance time and labor intensity. Zhuoyue’s after-sales service team will provide professional installation, commissioning and training services for customers, ensuring that customers can use the equipment smoothly.

3.1.6 Широк диапазон на приложение, Strong Adaptability

Zhuoyue’s full series of extruders have a wide application range, which can adapt to the processing needs of various types of masterbatch, including color masterbatch, white masterbatch, черен мастербач, ordinary masterbatch, functional masterbatch (огнеупорна мастербач, антистатичен мастербач), and masterbatch with different carriers (PE, ПП, PVC, PA, PET, и т.н.). The extruders can also adapt to the processing of masterbatch with different pigment contents (10%-80%), and can meet the processing needs of different application fields (фибри, филми, издухване, екструзия, леене под налягане).

Whether it is a small and medium-sized manufacturer producing ordinary masterbatch, or a large-scale manufacturer producing high-end functional masterbatch, Zhuoyue can provide suitable extruder solutions. Освен това, the extruders can be matched with different auxiliary equipment (като високоскоростни миксери, сушилни, охладители, гранулатори, пресевни машини, опаковъчни машини) за формиране на пълна автоматична производствена линия, реализиране на непрекъснато производство от предварителната обработка на суровината до опаковането на продукта.

3.2 Detailed Introduction of Zhuoyue’s Extruder Series and Their Adaptation to Masterbatch Processing

Zhuoyue’s extruder series for masterbatch processing include HTS BASIC, HTS PLUS, HTS SUPER, ZTE and HTE, each series has its own unique performance characteristics and targeted adaptation scenarios. Manufacturers can select the appropriate extruder series according to their own production scale, product type, masterbatch concentration, application field and budget.

3.2.1 HTS BASIC Series Extruders: Flexible and Cost-Effective Choice for Ordinary Masterbatch

The HTS BASIC series extruders are a cost-effective product series designed for small and medium-sized masterbatch manufacturers or manufacturers that mainly produce ordinary masterbatch. Тази серия екструдери използва редуктори със среден въртящ момент от водещи европейски производители, които имат предимствата на стабилна производителност, нисък шум, висока ефективност и дълъг експлоатационен живот. The specific torque of the extruders is 10-12Nm/cm³, which can meet the processing needs of ordinary masterbatch (pigment content ≤50%), such as PE/PP color masterbatch, low-concentration white masterbatch and black masterbatch.

По отношение на структурния дизайн, екструдерите от серията HTS BASIC приемат двушнекова паралелна въртяща се структура, with a screw diameter ranging from 30mm to 65mm, and a compression ratio of 4～8, which can be adjusted according to the type of masterbatch. The barrel is made of wear-resistant alloy steel with nitriding treatment, and the screw is made of wear-resistant and corrosion-resistant alloy steel, which has good wear resistance. The extruder is equipped with a PLC control system and a touch screen operation interface, which can realize automatic feeding, automatic temperature control, automatic pressure control and automatic cutting, and is simple and easy to operate.

The production capacity of the HTS BASIC series extruders ranges from 100kg/h to 500kg/h, which is suitable for small and medium-sized masterbatch manufacturers that mainly produce ordinary masterbatch for films, injection molding and extrusion products. Едно от най-големите предимства на тази серия е, че може да предостави гъвкави опции чрез различни комбинации от конфигурации. Клиентите могат да избират различни винтови елементи, умиращи глави, feeding devices and post-processing equipment according to their own product types and production needs, така че да формират производствена линия, подходяща за собствените си нужди. Екструдерите от серията HTS BASIC имат разумна цена, which can help small and medium-sized manufacturers reduce the initial investment cost while ensuring the basic processing quality of masterbatch. It is an ideal choice for enterprises that are just entering the masterbatch industry or have limited production scale and budget. Освен това, this series of extruders has simple operation and low maintenance cost, and its after-sales service support is consistent with other high-end series, which can fully meet the daily production needs of small and medium-sized manufacturers.

3.2.2 Екструдери от серия HTS PLUS: High-Torque Solution for Engineering Plastics and Filler Masterbatch

The HTS PLUS series extruders are positioned as mid-to-high-end products, specially developed for masterbatch processing scenarios with higher requirements, such as engineering plastic masterbatch and filler masterbatch. Different from the HTS BASIC series, this series adopts high-torque gearboxes independently developed and manufactured by Zhuoyue, with a specific torque of 13-16Nm/cm³, which can provide stronger shear force and kneading force, effectively solving the processing difficulties of high-viscosity, high-hardness masterbatch materials.

In terms of core components, the screws and barrels of the HTS PLUS series are made of imported wear-resistant alloy steel and undergo bimetallic composite treatment. The surface hardness reaches ≥65 HRC, which has excellent wear resistance and corrosion resistance, and can easily cope with the wear caused by filler masterbatch (като калциев карбонат, talcum powder filled masterbatch) and engineering plastic masterbatch (като PA, PC masterbatch). The screw adopts a modular design, and is equipped with enhanced mixing elements and shearing elements, which can fully disperse the fillers and pigments in the carrier, ensuring the uniformity and stability of the masterbatch. The barrel is divided into 5-6 секции за контрол на температурата, с точност на контрол на температурата от ±1 ℃, which can accurately control the processing temperature of engineering plastics (200-280℃) and avoid material decomposition.

The production capacity of the HTS PLUS series extruders ranges from 300kg/h to 1200kg/h, which is suitable for medium-sized and large-scale masterbatch manufacturers that produce engineering plastic masterbatch, пълнител мастербач, high-concentration color masterbatch (pigment content 50%-70%) and other products. например, in the processing of PA engineering plastic masterbatch, the HTS PLUS series can rely on its high torque and precise temperature control to ensure that the PA carrier is fully melted, and the pigments and functional additives are uniformly dispersed, avoiding the problems of color spots, streaks and poor mechanical properties of the masterbatch. In the processing of filler masterbatch, its strong shear force can fully disperse the filler particles (which are easy to agglomerate) in the carrier, improving the compatibility between the filler and the carrier, and ensuring the processing performance of the masterbatch when mixed with downstream plastic raw materials.

Освен това, the HTS PLUS series extruders are equipped with an upgraded PLC intelligent control system, which can realize more precise parameter control and data monitoring. The system can automatically adjust the screw speed, feeding speed and extrusion pressure according to the material viscosity and processing effect, осигуряване на стабилност на качеството на продукта между партидите. The extruder is also equipped with a forced feeding device and a vacuum exhaust device: the forced feeding device can ensure the smooth feeding of high-viscosity materials; the vacuum exhaust device can effectively remove moisture, volatile substances and air in the materials, avoiding bubbles and pores in the masterbatch, and improving the density and quality of the masterbatch. This series of extruders balances performance and cost, and is suitable for manufacturers that need to improve product quality and expand production scale.

3.2.3 Екструдери от серията HTS SUPER: The Pinnacle of Zhuoyue’s Technology for High-End Masterbatch

As Zhuoyue’s highest-end extruder series, the HTS SUPER series represents the advanced level of China’s twin-screw extruder development, specially designed for high-end, high-demand masterbatch processing scenarios, such as high-concentration functional masterbatch, special engineering plastic masterbatch (such as PBT, POM, LCP), and masterbatch for high-end downstream fields (new energy vehicles, медицински изделия, high-end electronics).

The core highlight of the HTS SUPER series is the adoption of Zhuoyue’s latest independently developed ultra-high torque transmission device, with a specific torque of 17-20Nm/cm³, which is far higher than that of the HTS PLUS series. This ultra-high torque design enables the extruder to cope with the processing of ultra-high viscosity, ultra-high hardness masterbatch materials, such as masterbatch with high filler content (filler content above 60%) and special engineering plastic masterbatch with high melting point and high viscosity. В същото време, aiming at the high torque and high speed characteristics of this series, Zhuoyue has carried out a comprehensive optimization of the structural design of all key components of the extruder: the screw adopts a new type of wear-resistant alloy steel and undergoes laser cladding treatment, with a surface hardness of ≥70 HRC, which has extremely strong wear resistance and service life (3-4 пъти повече от обикновените екструдери); the barrel adopts a double-layer jacket + forced cooling structure, which can realize rapid temperature adjustment and precise control, avoiding local overheating of materials during high-speed, high-torque processing; the gearbox adopts a precision planetary gear structure, with low noise, high efficiency and stable operation, which can withstand long-term high-load work.

In terms of mixing and dispersing effect, the HTS SUPER series is equipped with a new type of multi-stage mixing screw combination, including high-shear mixing elements, kneading blocks and dispersing elements, which can generate multi-directional shear force and kneading force, fully breaking the agglomerates of pigments and fillers (even agglomerates below 50μm), and making the pigments, fillers and carriers uniformly mixed. The mixing uniformity of the masterbatch can reach more than 98%, which is suitable for the processing of high-concentration, high-dispersibility masterbatch (pigment content 70%-80%). Освен това, this series of extruders adopts a variable frequency speed regulation system with high precision, and the screw speed can be adjusted in the range of 300-1000 об/мин, which can be flexibly adjusted according to the type of masterbatch and processing requirements, ensuring the best processing effect.

The production capacity of the HTS SUPER series extruders ranges from 1000kg/h to 3000kg/h, which is suitable for large-scale, high-standard masterbatch manufacturers that focus on high-end markets. например, in the processing of masterbatch for new energy vehicle parts (such as automotive interior and exterior parts, battery shell masterbatch), the HTS SUPER series can ensure that the masterbatch has excellent weather resistance, high temperature resistance and dispersibility, meeting the strict quality requirements of automotive manufacturers; in the processing of medical grade masterbatch (such as masterbatch for medical catheters, медицински контейнери), it can realize clean production, avoid material pollution, and ensure that the masterbatch meets the medical grade environmental protection standards. This series of extruders is also equipped with an intelligent cloud control system, which can realize remote parameter adjustment, production data monitoring, fault early warning and predictive maintenance. Manufacturers can monitor the production status of the equipment in real time through mobile phones or computers, realize intelligent production management, and greatly improve production efficiency and management level.

3.2.4 ZTE Series Extruders: Cost-Effective Choice for Universal Masterbatch Processing

The ZTE series extruders are positioned as cost-effective products, specially designed for manufacturers that need to balance processing quality and cost, and mainly produce universal ordinary masterbatch. This series of extruders has excellent cost performance, and its designed parameters can meet the processing needs of most common masterbatch materials (PE, ПП, PVC мастербач, low-concentration color masterbatch, black masterbatch and white masterbatch with pigment content ≤50%).

По отношение на структурния дизайн, the ZTE series adopts a twin-screw parallel co-rotating structure, with a screw diameter ranging from 25mm to 65mm, and a specific torque of 8-11Nm/cm³, which can provide sufficient shear force and conveying capacity for ordinary masterbatch processing. The screws and barrels are made of high-quality wear-resistant alloy steel with nitriding treatment, and the surface hardness reaches ≥60 HRC, which can meet the wear requirements of ordinary pigments (като органични пигменти, low-hardness inorganic pigments) and has a long service life. The barrel is divided into 4 секции за контрол на температурата, with a temperature control precision of ±2℃, which can accurately control the processing temperature of ordinary masterbatch (150-220℃), avoiding pigment decomposition and carrier degradation.

The production capacity of the ZTE series extruders ranges from 50kg/h to 400kg/h, which is suitable for small and medium-sized masterbatch manufacturers, small workshops and enterprises that need to produce small batches of multi-variety masterbatch. This series of extruders has the advantages of simple structure, лесна работа, low energy consumption and low maintenance cost. The operation interface adopts a simple touch screen design, which is easy to learn and master, and is suitable for operators with little experience. Освен това, the ZTE series can also be flexibly configured according to customer needs, such as adding a forced feeding device, a vacuum exhaust device or a special die head, to meet the personalized processing needs of different customers. Although the ZTE series is cost-effective, its core performance indicators (such as mixing uniformity, прецизност на контрола на температурата) are far higher than those of ordinary extruders on the market, which can ensure that the produced masterbatch has uniform coloring, stable performance and meets the basic use requirements of downstream customers. It is an ideal choice for enterprises with limited budget and mainly producing ordinary masterbatch.

3.2.5 Екструдери от серия HTE: High-Performance and Cost-Effective Integrated Solution

The HTE series extruders integrate the advantages of high performance and cost-effectiveness, aiming at medium-sized masterbatch manufacturers that need to improve production efficiency and product quality while controlling costs. This series of extruders is designed to balance performance, efficiency and cost, and is suitable for a variety of masterbatch processing scenarios, including high-concentration color masterbatch (pigment content 50%-60%), ordinary functional masterbatch (огнеупорна мастербач, антистатичен мастербач) and masterbatch for films, blow molding and injection molding products.

In terms of core performance, the HTE series adopts a high-torque gearbox independently developed by Zhuoyue, with a specific torque of 12-14Nm/cm³, which is higher than that of the HTS BASIC and ZTE series, and can provide stronger shear force and kneading force, ensuring the uniform dispersion of pigments and additives. The screws adopt a modular design, and are equipped with a combination of conveying elements, mixing elements and shearing elements, which can be flexibly adjusted according to the type of masterbatch, improving the adaptability of the extruder. The screws and barrels are made of imported wear-resistant alloy steel with bimetallic composite treatment, and the surface hardness reaches ≥65 HRC, which has excellent wear resistance and can cope with the processing of high-hardness pigments (such as titanium dioxide, сажди) and low-content filler masterbatch.

The biggest advantage of the HTE series is that it can reduce energy consumption while improving production efficiency. This series of extruders adopts an optimized screw structure and a high-efficiency energy-saving motor, which can reduce energy consumption by 18%-25% compared with ordinary extruders of the same type. В същото време, its production capacity ranges from 200kg/h to 800kg/h, which is 15%-20% higher than that of the HTS BASIC series of the same specification. The barrel is divided into 5 секции за контрол на температурата, с точност на контрол на температурата от ±1 ℃, which can accurately control the processing temperature, avoid material waste caused by overheating or insufficient melting, and further reduce production costs. Освен това, the HTE series is equipped with a PLC intelligent control system, which can realize automatic parameter control, data monitoring and formula storage, осигуряване на стабилност на качеството на продукта между партидите. The extruder is also equipped with a vacuum exhaust device and a forced feeding device, which can improve the quality of masterbatch and ensure the smooth progress of production.

The HTE series is suitable for medium-sized masterbatch manufacturers that are in the stage of expanding production scale and upgrading product quality. It can not only meet the processing needs of high-quality masterbatch, but also control the production cost effectively, helping enterprises improve their market competitiveness. Compared with the HTS PLUS series, the HTE series has a more reasonable price; compared with the ZTE series, it has better performance and higher production efficiency, which is a cost-effective choice between mid-range and high-end products.

4. Wide Application Fields of Masterbatch and Matching Zhuoyue Extruder Solutions

As an indispensable core material in the plastics industry, masterbatch is widely used in fibers, филми, издухване, extrusion molding, injection molding and other fields. Different application fields have different requirements on the performance of masterbatch (като диспергируемост, устойчивост на температура, color fastness) and production efficiency, which also determines the selection of twin-screw extruders. Zhuoyue’s full series of extruders can provide targeted solutions for different application fields, ensuring that the produced masterbatch meets the specific requirements of downstream products. The following is a detailed introduction to the application fields of masterbatch and the matching Zhuoyue extruder series.

4.1 Fiber Field: High-Dispersibility and Color Fastness Requirements

Masterbatch in the fiber field is mainly used for coloring chemical fibers, като полиестерни влакна, найлоново влакно, polypropylene fiber, и т.н., and the final products include carpets, текстил, cushions, non-woven fabrics, и т.н. This field has extremely high requirements on masterbatch: първи, висока диспергируемост. The fiber diameter is very small (usually a few microns to dozens of microns), and if the pigments in the masterbatch are not uniformly dispersed, it will cause color spots, streaks and uneven fineness of the fiber, affecting the appearance and quality of the fiber product; второ, high color fastness. The fiber products need to go through spinning, weaving, dyeing and finishing and other processes, and the masterbatch must have good washing fastness, light fastness and friction fastness, avoiding color fading and discoloration; трети, low impurity content. Impurities in the masterbatch will cause breakage of the fiber during spinning, reducing the yield of the fiber.

According to the requirements of the fiber field, the suitable Zhuoyue extruder series are HTS PLUS series, HTS SUPER series and HTE series. For high-end fiber masterbatch (such as high-grade textile fiber, carpet fiber), the HTS SUPER series is recommended. Its ultra-high mixing uniformity (≥98%) can ensure that the pigments are uniformly dispersed in the carrier, avoiding color spots and streaks of the fiber; the high-torque and precise temperature control can ensure the stability of the masterbatch performance, improving the color fastness of the fiber. For medium-grade fiber masterbatch (such as ordinary textile fiber, non-woven fabric), the HTS PLUS series and HTE series are recommended. Their high mixing and dispersing effect can meet the basic requirements of fiber masterbatch, and the cost performance is higher. For small-batch, low-cost fiber masterbatch, the HTS BASIC series can also be selected, which can ensure the basic dispersibility and color fastness.

4.2 Film Field: High Transparency and Uniform Coloring Requirements

Masterbatch in the film field is mainly used for coloring plastic films, като пазарски чанти, кастинг на филми, многослойни филми, опаковъчни фолиа, селскостопански филми, и т.н. The key requirements of this field for masterbatch are: първи, high transparency. For transparent or translucent films (such as food packaging films, agricultural mulch films), the masterbatch must have good transparency, avoiding affecting the appearance and visibility of the packaged products; второ, равномерно оцветяване. The film surface must be uniform in color, without color spots, color streaks and color difference, ensuring the aesthetic property of the film; трети, good processing fluidity. The film extrusion speed is fast, and the masterbatch must have good fluidity, which is conducive to the uniform mixing of the masterbatch and the film base material, and avoiding affecting the film forming efficiency.

For the film field, the suitable Zhuoyue extruder series are HTS BASIC series, HTE series and HTS PLUS series. For ordinary film masterbatch (като пазарски чанти, ordinary packaging films), the HTS BASIC series and HTE series are recommended. Their good mixing and dispersing effect can ensure uniform coloring of the film, and the good processing fluidity can match the high-speed extrusion of the film. For high-end film masterbatch (such as food packaging films, multi-layer composite films), the HTS PLUS series is recommended. Its precise temperature control can avoid the decomposition of pigments and carriers, ensuring the transparency and safety of the film; the enhanced mixing elements can further improve the dispersibility of the masterbatch, making the film surface more smooth and uniform. For ultra-high transparent film masterbatch (such as PET packaging films), може да се избере серията HTS SUPER, което може да постигне ултра-висока диспергируемост на пигментите, осигуряване на прозрачност и яснота на филма.

4.3 Поле за издухване: Изисквания за добра течливост и стабилност на размерите

Мастербачът в областта на формоването чрез раздуване се използва главно за оцветяване на продукти за формоване чрез раздуване, като медицински и козметични контейнери, контейнери за смазочни масла и бои, бутилки за напитки, пластмасови варели, и т.н. Изискванията на това поле за мастербач са: първи, good processing fluidity. Продуктите за формоване чрез раздуване трябва да бъдат формовани чрез формоване при висока температура, and the masterbatch must have good fluidity, което е благоприятно за равномерното разпределение на мастербач в запарката, избягване на неравномерна дебелина на стената и разлика в цвета на продукта; второ, добра стабилност на размерите. Продуктите за формоване чрез раздуване имат строги изисквания за точност на размерите, и мастербачът трябва да има стабилна производителност, избягване на деформация на продукта поради неравномерно свиване; трети, environmental protection. Especially for medical and cosmetic containers, мастербачът трябва да отговаря на стандартите за опазване на околната среда, нетоксичен и безвреден, без летливи вещества.

За областта на раздувно формоване, подходящата серия екструдер Zhuoyue е серия ZTE, Серия HTS BASIC и серия HTE. За обикновена мастербач за формоване чрез раздуване (като контейнери за смазочно масло, пластмасови варели), препоръчват се серията ZTE и HTS BASIC. Тяхната разумна винтова структура и система за контрол на температурата могат да осигурят добра течливост и стабилност на мастербач, отговарящи на основните изисквания на продуктите за формоване чрез раздуване. За среден клас мастербач за формоване чрез раздуване (като контейнери за козметика, бутилки за напитки), препоръчва се серията HTE. Неговата висока производствена ефективност и енергоспестяващи предимства могат да намалят производствените разходи, и добрият ефект на смесване и диспергиране може да осигури равномерно оцветяване и стабилност на размерите на продукта. For high-end blow molding masterbatch (such as medical containers), the HTS PLUS series and HTS SUPER series are recommended. Their high-precision temperature control and clean production design can ensure that the masterbatch meets medical grade standards, and the stable performance can ensure the dimensional accuracy and safety of the product.

4.4 Extrusion Molding Field: High Dimensional Stability and Wear Resistance Requirements

Masterbatch in the extrusion molding field is mainly used for coloring extrusion products, като чаршафи, тръби, жици и кабели, профили, и т.н. The key requirements of this field for masterbatch are: първи, high dimensional stability. Extrusion products (като тръби, профили) have strict requirements on dimensional accuracy, и мастербачът трябва да има стабилна производителност, avoiding the deformation and color difference of the product due to uneven shrinkage; второ, good wear resistance. For products such as pipes and wires and cables that need to withstand friction and extrusion, the masterbatch must have good wear resistance, ensuring the service life of the product; трети, good weather resistance. For outdoor extrusion products (such as building profiles, outdoor pipes), the masterbatch must have good weather resistance, avoiding color fading and performance degradation under sunlight and rain.

For the extrusion molding field, the suitable Zhuoyue extruder series are HTS PLUS series, HTE series and HTS SUPER series. For ordinary extrusion masterbatch (such as indoor sheets, ordinary pipes), the HTE series and HTS BASIC series are recommended. Their good mixing and dispersing effect can ensure uniform coloring of the product, and the stable performance can ensure the dimensional accuracy of the product. For medium-grade extrusion masterbatch (such as wires and cables, building profiles), the HTS PLUS series is recommended. Its high-torque gearbox and wear-resistant screw/barrel can cope with the processing of high-hardness, high-viscosity masterbatch, ensuring the wear resistance and weather resistance of the product. For high-end extrusion masterbatch (such as high-temperature resistant pipes, outdoor high-grade profiles), the HTS SUPER series is recommended. Its ultra-high torque and precise temperature control can ensure the stable performance of the masterbatch, and the enhanced wear resistance can further extend the service life of the product.

4.5 Injection Molding Field: High Dispersibility and Batch Stability Requirements

Masterbatch in the injection molding field is the most widely used, mainly used for coloring injection molding products, като автомобилни части, електронни продукти, строителни материали, домакински уреди, мебели, играчки, и т.н. The requirements of this field for masterbatch are diverse, but the core requirements are: първи, висока диспергируемост. Injection molding products have complex shapes and small sizes, and the masterbatch must have high dispersibility, avoiding color spots, color streaks and uneven coloring of the product; второ, good batch stability. Injection molding products are usually produced in large batches, и мастербачът трябва да има стабилна производителност, ensuring no color difference between batches of products; трети, targeted functional requirements. например, automotive parts require masterbatch with high temperature resistance and flame retardancy, electronic products require masterbatch with antistatic performance, and toys require masterbatch with non-toxic and environmental protection performance.

For the injection molding field, Zhuoyue’s full series of extruders can provide corresponding solutions according to different product levels. For ordinary injection molding masterbatch (such as toys, ordinary home appliances), препоръчват се серията ZTE и HTS BASIC. Their cost-effective advantages can reduce production costs, and the basic mixing and dispersing effect can meet the requirements of ordinary products. For medium-grade injection molding masterbatch (such as electronic products, ordinary automotive parts), the HTE series and HTS PLUS series are recommended. Their high mixing and dispersing effect and batch stability can ensure the quality of the product, and the targeted functional masterbatch processing capacity can meet the special requirements of the product. For high-end injection molding masterbatch (such as high-grade automotive parts, precision electronic products), the HTS SUPER series is recommended. Its ultra-high dispersibility, batch stability and high-temperature resistance can meet the strict quality requirements of high-end products, and the intelligent control system can ensure the efficiency and stability of large-scale production.

5. Common Problems and Solutions in Masterbatch Twin-Screw Extrusion Processing

In the actual production process of masterbatch, due to the influence of raw materials, formula, processing parameters and equipment performance, various problems often occur, which affect the quality of masterbatch and production efficiency. Based on years of industry experience, Zhuoyue summarizes the common problems in masterbatch twin-screw extrusion processing, analyzes the causes in detail, and provides corresponding solutions, which can help manufacturers quickly solve production problems and improve production efficiency and product quality.

5.1 Common Problem 1: Poor Dispersibility of Masterbatch, Color Spots and Streaks in Products

This is the most common problem in masterbatch processing, which is mainly manifested in uneven coloring of the masterbatch, obvious pigment agglomerates, and color spots and streaks in the colored plastic products. The main causes and solutions are as follows:

5.1.1 Main Causes:

• (1) Raw material problems: The pigment particle size is too large, the agglomeration degree is high, and the drying is insufficient; the compatibility between the pigment and the carrier is poor; the dispersant dosage is insufficient or the type is improper.
• (2) Premixing problems: The mixing speed is too low, the mixing time is too short, the mixing temperature is improper, resulting in uneven premixing of raw materials.
• (3) Extrusion parameter problems: The screw speed is too low, the shear force is insufficient, and the pigment agglomerates cannot be fully broken; the extrusion temperature is too low, the carrier is not fully melted, and the pigment cannot be uniformly dispersed.
• (4) Equipment problems: The screw mixing elements are insufficient or worn; the barrel and screw are worn, resulting in reduced shear force; the die head is blocked, affecting the uniform extrusion of materials.

5.1.2 Решения:

• (1) Optimize raw materials: Select pigments with small particle size and low agglomeration degree, and dry them thoroughly (moisture content ≤0.1%); select carriers compatible with pigments; replace appropriate dispersants and increase the dosage appropriately (в рамките на 1%-5% of the pigment dosage).
• (2) Improve premixing effect: Increase the mixing speed to 800-1200 об/мин, extend the mixing time to 5-10 минути, and control the mixing temperature at 40-60℃; for high-concentration masterbatch, add dispersant first and mix with pigment, then mix with carrier and other additives.
• (3) Adjust extrusion parameters: Increase the screw speed appropriately (500-800 rpm for high-concentration masterbatch), improve the shear force; increase the extrusion temperature appropriately to ensure that the carrier is fully melted (adjust according to the carrier type).
• (4) Maintain equipment: Replace worn screw mixing elements, варел и винт; clean the die head regularly to avoid blockage; check the equipment regularly to ensure that the screw and barrel are properly matched.

5.2 Common Problem 2: Pigment Decomposition and Discoloration of Masterbatch

This problem is mainly manifested in the discoloration of the masterbatch (such as yellowing, darkening), the color is inconsistent with the standard sample, and even peculiar smell is generated. It is mostly caused by overheating of the material during extrusion processing, which is common in organic pigment masterbatch and engineering plastic masterbatch. The main causes and solutions are as follows:

5.2.1 Main Causes:

• (1) Extrusion temperature is too high: The temperature of the mixing section, homogenizing section or die head is too high, exceeding the heat resistance limit of the pigment or carrier.
• (2) The residence time of the material is too long: The screw speed is too low, the compression ratio is too large, resulting in the material staying in the extrusion cavity for too long (повече от 3 минути), and thermal decomposition occurs.
• (3) Poor heat dissipation of the equipment: The cooling system of the barrel fails, resulting in local overheating of the barrel.
• (4) Raw material problems: The heat resistance of the pigment is poor, or the carrier is easy to degrade at high temperature.

5.2.2 Решения:

• (1) Adjust extrusion temperature: Reduce the temperature of the mixing section, homogenizing section and die head appropriately, and control it within the heat resistance range of the pigment and carrier (150-220℃ for ordinary masterbatch, 200-280℃ за инженерна пластмасова мастербач); check the temperature sensor regularly to ensure accurate temperature control.
• (2) Shorten the residence time: Increase the screw speed appropriately, reduce the compression ratio of the screw, and ensure that the residence time of the material in the extrusion cavity is 1-3 минути.
• (3) Maintain the cooling system: Check the cooling water circulation system regularly, clean the cooling pipe, and ensure that the barrel can dissipate heat normally; replace the faulty cooling element in time.
• (4) Optimize raw materials: Select pigments with good heat resistance (such as inorganic pigments for high-temperature processing); select carriers with stable performance and not easy to degrade; add appropriate heat stabilizers (0.5%-3%) to prevent pigment decomposition and carrier degradation.

5.3 Common Problem 3: High Wear of Screw and Barrel, Short Service Life

This problem is common in the processing of white masterbatch, black masterbatch and filler masterbatch, which is mainly manifested in the rapid wear of the screw and barrel, reduced shear force and mixing capacity of the extruder, and increased maintenance cost. The main causes and solutions are as follows:

5.3.1 Main Causes:

• (1) Raw material problems: The pigment or filler has high hardness (such as titanium dioxide, сажди, калциев карбонат), and the particle size is too large, which causes severe wear to the screw and barrel.
• (2) Extrusion parameter problems: The screw speed is too high, the shear force is too large, and the friction between the material and the screw/barrel is increased; the extrusion pressure is too high, which increases the wear of the screw and barrel.
• (3) Equipment problems: The screw and barrel are made of materials with poor wear resistance, or the processing technology is improper; the screw and barrel are not properly matched, resulting in uneven stress and increased wear.

5.3.2 Решения:

• (1) Optimize raw materials: Select pigments or fillers with small particle size (20-40 мрежа) and low hardness; crush and sieve the raw materials to remove large particles; add appropriate lubricants (0.5%-2%) to reduce the friction between the material and the screw/barrel.
• (2) Adjust extrusion parameters: Reduce the screw speed and extrusion pressure appropriately, and control the shear force within a reasonable range; avoid long-term high-speed and high-pressure operation of the equipment.
• (3) Select high-wear-resistant equipment: Select extruders with high-wear-resistant screws and barrels, such as Zhuoyue’s HTS PLUS, HTS SUPER and HTE series, whose screws and barrels are made of imported wear-resistant alloy steel and undergo bimetallic composite or laser cladding treatment, which can greatly improve the service life; regularly check the wear of the screw and barrel, and replace them in time when the wear is serious.

5.4 Common Problem 4: Instability of Product Quality Between Batches, Color Difference

This problem is mainly manifested in the inconsistency of masterbatch quality (such as concentration, dispersibility, цвят) between different batches, resulting in color difference of downstream products, which affects the reputation of the manufacturer. The main causes and solutions are as follows:

5.4.1 Main Causes:

• (1) Formula problem: The formula ratio is not strictly controlled, and the dosage of pigment, dispersant and other additives fluctuates (error exceeds ±1%).
• (2) Raw material problem: The performance of raw materials (such as pigment tinting strength, carrier melting point) of different batches is inconsistent.
• (3) Processing parameter problem: The extrusion temperature, скорост на винта, feeding speed and other parameters fluctuate between different batches, resulting in inconsistent processing effect.
• (4) Equipment problem: The equipment has poor stability, and the parameters (such as temperature, налягане) cannot be kept stable for a long time.

5.4.2 Решения:

• (1) Strictly control the formula ratio: Use high-precision weighing equipment to weigh raw materials, and the error is controlled within ±1%; establish a formula management system, and record the dosage of each raw material in detail.
• (2) Standardize raw material procurement and inspection: Select raw material suppliers with stable quality, and inspect the performance of raw materials (such as tinting strength, размер на частиците, съдържание на влага) before use; for raw materials of different batches, conduct trial production first to ensure consistent performance.
• (3) Standardize processing parameters: Use an intelligent control system (such as Zhuoyue’s PLC control system) to store the processing parameters of different masterbatch, and call the corresponding parameters when producing different batches, избягване на повторно отстраняване на грешки; редовно проверявайте параметрите на оборудването, за да осигурите стабилна работа.
• (4) Създайте система за проверка на качеството: Провеждайте стриктна проверка на качеството на всяка партида мастербач, включително цвят, dispersibility, концентрация и други показатели, и доставяме само продуктите, които отговарят на стандартите.

5.5 Common Problem 5: Лоша течливост при обработка на мастербач, Трудно екструдиране, Блокиране на оборудването

Този проблем се проявява главно в трудността на транспортирането и екструдирането на материала, low production efficiency, нестабилно налягане при екструдиране, и дори запушване на главата на матрицата и екструзионната кухина, което се отразява на нормалното производство. The main causes and solutions are as follows:

5.5.1 Main Causes:

• (1) Raw material problem: Носачът има лоша течливост, или съдържанието на пигмент е твърде високо (повече от 80%), което води до лоша течливост на сместа; суровината има високо съдържание на влага, което кара материала да се агломерира и блокира захранващия порт.
• (2) Проблем с предварителното смесване: Предварителното смесване е неравномерно, and the dispersant is not fully mixed, resulting in poor fluidity of the material.
• (3) Extrusion parameter problem: Температурата на екструдиране е твърде ниска, the carrier is not fully melted, и течливостта е лоша; скоростта на винта е твърде ниска, транспортният капацитет е недостатъчен; отворът на главата на матрицата е твърде малък, и устойчивостта на екструдиране е твърде голяма.
• (4) Equipment problem: Шнековите транспортни елементи са износени, капацитетът на транспортиране е намален; захранващото устройство не успее, което води до неравномерно хранене.

5.5.2 Решения:

• (1) Optimize raw materials: Изберете носители с добра течливост; намалете съдържанието на пигмент по подходящ начин (контрол вътре 80%); изсушете суровините старателно, за да контролирате съдържанието на влага по-долу 0.1%.
• (2) Improve premixing effect: Удължете времето за предварително смесване, увеличете скоростта на смесване, уверете се, че диспергаторът е напълно смесен с пигмента и носителя, и подобряване на течливостта на сместа.
• (3) Adjust extrusion parameters: Увеличете температурата на екструдиране по подходящ начин, за да сте сигурни, че носителят е напълно разтопен; увеличете скоростта на шнека, за да подобрите транспортния капацитет; сменете главата на матрицата с по-големи отвори за матрица, за да намалите устойчивостта на екструдиране.
• (4) Maintain equipment: Сменете износените винтови транспортни елементи; проверявайте редовно захранващото устройство, и поправете или заменете дефектните части навреме; почиствайте редовно порта за подаване и кухината за екструдиране, за да избегнете натрупване на материал и запушване.

6. Случаи на практическо приложение на екструдери Zhuoyue при обработка на мастербач

За допълнителна проверка на предимствата на производителността и ефектите от приложението на пълната серия екструдери на Zhuoyue при обработка на мастербач, този раздел ще представи няколко практически случая на приложение, покриващи различни типове мастербачи, производствени мащаби и области на приложение. Тези случаи напълно демонстрират, че екструдерите на Zhuoyue могат да осигурят целеви и ефективни решения за обработка за различни производители, помага на производителите да подобрят ефективността на производството, качество на продукта и конкурентоспособност на пазара.

6.1 Случай 1: Application of HTS SUPER Series in High-Concentration Black Masterbatch Processing for New Energy Vehicles

Customer Background: A large-scale masterbatch manufacturer in Jiangsu, Китай, mainly produces high-end functional masterbatch, focusing on the new energy vehicle field. The customer needs to produce high-concentration black masterbatch (carbon black content 70%) for automotive battery shell parts. The masterbatch requires ultra-high dispersibility (no black spots and streaks in the product), high temperature resistance (can withstand 200℃ high temperature without discoloration), and good batch stability. The customer’s original equipment has problems such as insufficient mixing and dispersing effect, unstable temperature control, and low production efficiency, which cannot meet the production requirements.

Решение: Zhuoyue recommends the HTS SUPER series twin-screw extruders (screw diameter 75mm) for the customer. This series adopts ultra-high torque gearboxes and laser-clad wear-resistant screws/barrels, which can provide strong shear force and wear resistance, effectively solving the problem of carbon black agglomeration; the 6-section precise temperature control system (temperature control precision ±1℃) can accurately control the extrusion temperature, avoiding carbon black decomposition; the multi-stage mixing screw combination ensures that the carbon black is uniformly dispersed in the PE carrier; the intelligent cloud control system can realize remote parameter adjustment and data monitoring, ensuring batch stability.

Application Effect: After using the HTS SUPER series extruders, the customer’s high-concentration black masterbatch has achieved ultra-high dispersibility, and the colored battery shell parts have no black spots and streaks, which meets the strict requirements of new energy vehicle manufacturers; the high temperature resistance of the masterbatch has been significantly improved, and no discoloration occurs at 200℃; the production efficiency has increased from 500kg/h to 1200kg/h, and the energy consumption has decreased by 22%; the batch stability of the masterbatch has been greatly improved, and the color difference between batches is less than 0.5, which has won high recognition from downstream customers. The customer has successively purchased 8 sets of HTS SUPER series extruders, forming a large-scale production line.

6.2 Случай 2: Application of HTS PLUS Series in Engineering Plastic PA Masterbatch Processing

Customer Background: A medium-sized masterbatch manufacturer in Guangdong, Китай, mainly produces engineering plastic masterbatch, focusing on the automotive and electronic fields. The customer needs to produce PA66 masterbatch (pigment content 50%) for automotive connector parts. The masterbatch requires good dispersibility, high temperature resistance (260℃), and good compatibility with PA66 raw materials. The customer’s original equipment has problems such as poor wear resistance of the screw/barrel, insufficient torque, and easy decomposition of PA66 carrier, which affects the product quality.

Решение: Zhuoyue recommends the HTS PLUS series twin-screw extruders (screw diameter 65mm) for the customer. This series adopts high-torque gearboxes independently developed by Zhuoyue, which can provide sufficient torque for PA66 masterbatch processing; the bimetallic composite screw/barrel has excellent wear resistance and corrosion resistance, which can cope with the wear of high-hardness pigments; the 5-section precise temperature control system and vacuum exhaust device can avoid PA66 carrier decomposition and remove moisture and volatile substances, ensuring the quality of the masterbatch; the modular screw design can be flexibly configured according to the PA66 masterbatch processing characteristics, improving the mixing and dispersing effect.

Application Effect: After using the HTS PLUS series extruders, the customer’s PA66 masterbatch has good dispersibility, and the automotive connector parts have uniform coloring and no color spots; the masterbatch can withstand 260℃ high temperature without decomposition and discoloration, and has good compatibility with PA66 raw materials; the service life of the screw/barrel has increased from 6 месеца до 18 месеца, reducing the maintenance cost by 60%; the production efficiency has increased from 300kg/h to 800kg/h, and the product qualification rate has increased from 92% към 99%. The customer’s PA66 masterbatch has successfully entered the supply chain of a well-known automotive parts manufacturer.

6.3 Случай 3: Application of HTE Series in Cost-Effective Film Masterbatch Processing

Customer Background: A small and medium-sized masterbatch manufacturer in Zhejiang, Китай, mainly produces film masterbatch, focusing on the packaging film field. The customer needs to produce PE film masterbatch (pigment content 40%) for food packaging films. The masterbatch requires good transparency, равномерно оцветяване, и ниска производствена цена. The customer’s original equipment has problems such as high energy consumption, unstable product quality, and low production efficiency, which cannot meet the market competition needs.

Решение: Zhuoyue recommends the HTE series twin-screw extruders (screw diameter 50mm) for the customer. This series integrates high performance and cost-effectiveness, adopts high-efficiency energy-saving motors and optimized screw structures, which can reduce energy consumption by 18%-25%; the precise temperature control system ensures that the PE carrier is fully melted, avoiding affecting the transparency of the masterbatch; the enhanced mixing elements ensure uniform coloring of the masterbatch, and the stable performance ensures batch consistency; the reasonable price and low maintenance cost can help the customer reduce production costs.

Application Effect: After using the HTE series extruders, the customer’s PE film masterbatch has good transparency and uniform coloring, and the food packaging films produced have smooth surface and no color spots, which meets the food packaging standards; the energy consumption per ton of masterbatch has decreased by 20%, and the production efficiency has increased from 150kg/h to 400kg/h; the product qualification rate has increased from 90% към 98%, and the production cost has decreased by 15%. The customer’s market competitiveness has been significantly improved, and the order volume has increased by 40% within half a year. The customer has purchased 4 sets of HTE series extruders to expand production scale.

6.4 Случай 4: Application of ZTE Series in Small-Batch Multi-Variety Ordinary Masterbatch Processing

Customer Background: A small masterbatch manufacturer in Shandong, Китай, mainly produces small-batch multi-variety ordinary masterbatch (PE/PP color masterbatch, черен мастербач, white masterbatch), focusing on the local plastic product processing market. The customer has limited budget, small production scale, and needs to produce multiple types of masterbatch with small batches (50-100kg per batch). The customer’s requirements for the equipment are simple operation, low maintenance cost, and strong adaptability.

Решение: Zhuoyue recommends the ZTE series twin-screw extruders (screw diameter 35mm) for the customer. This series has excellent cost performance, simple structure and easy operation, which is suitable for operators with little experience; the modular screw design can be flexibly adjusted according to different types of masterbatch, with strong adaptability; the wear-resistant screw/barrel and stable temperature control system can meet the basic processing requirements of ordinary masterbatch; the low energy consumption and low maintenance cost can help the customer reduce the initial investment and daily operation costs.

Application Effect: After using the ZTE series extruders, the customer can flexibly produce multiple types of ordinary masterbatch, and the product quality meets the basic requirements of local plastic product manufacturers; the equipment operation is simple, and the operator can master it quickly; the maintenance cost is low, and the annual maintenance cost is less than 5000 юана; the production efficiency can meet the small-batch production needs (50-200кг/ч). The ZTE series extruders have helped the customer stabilize the local market and lay a foundation for future expansion.

7. Future Development Trend of Masterbatch and Twin-Screw Extrusion Technology

With the continuous development of the global plastics industry, the upgrading of environmental protection policies and the diversification of downstream market demand, the masterbatch industry and twin-screw extrusion technology are facing new development opportunities and challenges. The future development trend will focus on environmental protection, функционализация, intelligence and high efficiency, and Zhuoyue will continue to focus on technological innovation, keep up with the industry trend, and provide more advanced and efficient processing solutions for masterbatch manufacturers.

7.1 Development Trend of Masterbatch Industry

7.1.1 In-depth Development of Environmental Protection and Low Toxicity.

With the strengthening of global environmental protection awareness and the strictness of environmental protection policies (such as the European Union’s REACH directive, China’s “double carbon” goal), environmental protection masterbatch will become the mainstream of the market. The future environmental protection masterbatch will focus on non-toxic, безвреден, low-volatile, degradable and recyclable, и токсични и вредни пигменти (като тежки метални пигменти) and additives will be completely eliminated. например, water-based masterbatch, bio-based masterbatch and recyclable masterbatch will have broad market prospects. В същото време, the recycling of masterbatch waste will also become an important development direction, which can reduce resource waste and environmental pollution.

7.1.2 Functional Integration and High Performance.

With the diversification of downstream product requirements, masterbatch will develop towards functional integration, that is, integrating multiple functions (such as coloring, забавител на горенето, антистатичен, антибактериално, UV-resistant) into one masterbatch, which can reduce the addition amount of masterbatch, simplify the processing process, and reduce production costs. например, new energy vehicle masterbatch will integrate high temperature resistance, забавител на горенето, antistatic and other functions; medical masterbatch will integrate non-toxic, антибактериално, high transparency and other functions. Освен това, high-performance masterbatch (such as high-concentration, high-dispersibility, high-temperature resistant, corrosion-resistant masterbatch) will be more widely used in high-end fields such as aerospace, precision electronics and new energy.

7.1.3 Customization and Personalization.

With the upgrading of downstream market demand, the customization and personalization of masterbatch will become more and more prominent. Different downstream manufacturers have different requirements on masterbatch (като цвят, концентрация, функция, тип превозвач), and masterbatch manufacturers need to provide personalized customization solutions according to the specific needs of customers. например, according to the color sample provided by the customer, customize the masterbatch with matching color; according to the special use environment of the product, customize the masterbatch with targeted functions. This requires masterbatch manufacturers to have strong R&D capabilities and flexible production capacity.

7.2 Development Trend of Twin-Screw Extrusion Technology

7.2.1 Intelligence and Automation Upgrading.

The future twin-screw extruders will develop towards higher intelligence and automation. The intelligent control system will integrate AI, big data, Internet of Things and other technologies, which can realize real-time monitoring, automatic parameter adjustment, fault early warning, predictive maintenance and production data analysis of the extrusion process. например, the AI system can automatically adjust the screw speed, extrusion temperature and feeding speed according to the raw material performance and processing effect, ensuring the stability of product quality; the Internet of Things technology can realize the interconnection of multiple extruders, realizing centralized management and intelligent scheduling of the production line; the big data system can analyze the production data, optimize the processing parameters and formula, and improve production efficiency and product quality.

7.2.2 High Efficiency, Energy Saving and Environmental Protection.

High efficiency, energy saving and environmental protection will continue to be the key development direction of twin-screw extrusion technology. The future extruders will adopt more advanced screw structures, high-efficiency energy-saving motors and heating/cooling systems, which can further reduce energy consumption and improve production efficiency. например, the optimized screw structure can reduce the shear loss and improve the conveying efficiency; the high-efficiency energy-saving motor can reduce the energy consumption by 25%以上 compared with the traditional motor; the closed structure and waste gas treatment system can reduce the emission of dust and volatile substances, meeting the higher environmental protection requirements.

7.2.3 High Performance and Wear Resistance.

With the development of high-concentration, high-hardness masterbatch (such as filler masterbatch, engineering plastic masterbatch), the requirements for the performance and wear resistance of twin-screw extruders will be higher. The future extruders will adopt more high-performance wear-resistant materials (such as new alloy steel, ceramic materials) and advanced manufacturing technologies (such as laser cladding, bimetallic composite), which can greatly improve the wear resistance and corrosion resistance of the screw and barrel, extend the service life of the equipment. В същото време, екструдерите ще бъдат оборудвани с редуктори с по-висок въртящ момент и по-модерни смесителни елементи, which can provide stronger shear force and kneading force, задоволяване на нуждите от обработка на високоефективен мастербач.

7.2.4 Модулност и гъвкавост.

Модулността и гъвкавостта ще се превърнат във важна тенденция за развитие на двушнековите екструдери. Бъдещите екструдери ще възприемат по-перфектен модулен дизайн, и винта, барел, матрицата и други компоненти могат свободно да се комбинират и заменят според вида на мастербач и изискванията за обработка, което може да подобри адаптивността на оборудването и да намали инвестиционните разходи на клиента. например, при производството на различни видове мастербачи, трябва да се сменят само съответните винтови елементи и матрицата, без смяна на целия екструдер. Освен това, малките и средните модулни екструдери ще бъдат по-популярни, which can meet the small-batch and multi-variety production needs of small and medium-sized manufacturers.

7.3 Zhuoyue’s Layout in the Future Development Trend

Facing the future development trend of the masterbatch industry and twin-screw extrusion technology, Zhuoyue will focus on technological innovation and product upgrading, and make layout in the following aspects: първи, strengthen the R&D of intelligent extrusion technology, integrate AI, big data and Internet of Things technologies into the extruder design, launch more intelligent and automatic extruders, and help customers realize intelligent production; второ, increase the R&D investment in high-performance wear-resistant materials and energy-saving technologies, develop more efficient, energy-saving and wear-resistant extruders, reduce the production cost and environmental impact of customers; трети, strengthen the R&D of customized solutions, according to the personalized needs of different customers, provide targeted extruder configuration and processing solutions, and improve customer satisfaction; четвърто, expand the R&D of environmental protection masterbatch processing technology, launch extruders suitable for water-based masterbatch, bio-based masterbatch and recyclable masterbatch processing, and help the masterbatch industry achieve green development.

8. Заключение

Masterbatch, as the core material of plastic coloring and functional modification, plays an indispensable role in the global plastics industry. Twin-screw extrusion technology, as the key processing technology of masterbatch, directly determines the quality, production efficiency and market competitiveness of masterbatch products. With the continuous development of the masterbatch industry towards environmental protection, функционализация, high concentration and intelligence, the requirements for twin-screw extruders are becoming higher and higher.

Жуоюе, as a professional manufacturer of twin-screw extruders, has launched a full series of extruders (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) specially designed for masterbatch processing, each series has its own unique performance characteristics and targeted adaptation scenarios, which can provide personalized and efficient processing solutions for masterbatch manufacturers of different scales and fields. These extruders have the advantages of excellent mixing and dispersing effect, прецизен контрол на температурата, висока устойчивост на износване, висока ефективност на производството, energy saving and environmental protection, intelligent control and wide application range, which have been fully verified in many practical application cases.

This article comprehensively elaborates on the core knowledge of masterbatch, the principle and process of twin-screw extrusion technology, the performance advantages of Zhuoyue’s full series of extruders, the application fields of masterbatch, common problems and solutions in processing, practical application cases, and the future development trend. It is hoped that this article can provide comprehensive and professional reference for masterbatch manufacturers, processing technicians, industry practitioners and relevant researchers.

In the future, Zhuoyue will continue to adhere to the concept of technological innovation and customer-oriented, keep up with the development trend of the industry, continuously upgrade products and technologies, provide more advanced, efficient and environmentally friendly twin-screw extrusion solutions, and work together with masterbatch manufacturers around the world to promote the high-quality development of the masterbatch industry.