Aplikace Masterbatch Advanced Twin-Screw technologie vytlačování a komplexní řešení zpracování

1. Přehled průmyslu Masterbatch a základních znalostí

1.1 Současná situace a vývojový trend v průmyslu masterbatch

Masterbatch, také známý jako barevný masterbatch nebo barevný koncentrát, je nový typ plastového barviva s vysokou koncentrací, vysoká dispergovatelnost a pohodlné použití. Vyrábí se rovnoměrným rozptýlením pigmentů nebo barviv, nosiče a přísady ve specifickém poměru prostřednictvím profesionální technologie míchání a extruzní granulace. Ve srovnání s tradiční metodou přímého barvení (přímé přidávání pigmentů do plastových surovin), masterbatch má výhody pohodlného použití, jednotné zbarvení, stabilní výkon, ochrana životního prostředí a úspora energie, which has gradually replaced the traditional coloring method and become the mainstream coloring solution in the plastics industry.

In recent years, driven by the rapid development of downstream industries such as packaging, automobilový průmysl, textilie, elektronika, construction and home appliances, the global masterbatch market has shown a steady and rapid growth trend. According to relevant industry data, the global masterbatch market size has exceeded 30 billion US dollars, and it is expected to maintain a compound annual growth rate of 6%-8% in the next five years. Among them, Asia-Pacific is the world’s largest masterbatch production and consumption market, představující více než 60% podílu na globálním trhu, mainly due to the rapid development of the plastics industry in China, India and other countries, the continuous improvement of industrial supporting capacity, and the increasing demand for high-quality, functional and environmentally friendly masterbatch products.

Čína, as the world’s largest masterbatch producer and consumer, has a huge market demand and a complete industrial chain. The annual output and consumption of masterbatch are growing at a double-digit rate, especially in the fields of new energy vehicles, green packaging, high-end textiles and medical devices, the demand for high-performance masterbatch (such as high-temperature resistant masterbatch, předsměs zpomalující hoření, environmental protection masterbatch) is showing an explosive growth trend. With the continuous improvement of global environmental protection policies (such as the ban on toxic and harmful pigments) and the upgrading of consumer demand for high-quality plastic products, the masterbatch industry is gradually developing towards high concentration, high dispersibility, functionalization, environmental protection and intelligence.

The main development trends of the masterbatch industry are reflected in four aspects: první, environmental protection and low toxicity. With the strengthening of environmental protection awareness and the strictness of environmental protection policies, non-toxic, harmless, low-volatile and degradable environmental protection masterbatch will become the mainstream of the market, and toxic and harmful pigments (such as heavy metal pigments) will be gradually eliminated; druhý, functionalization. In addition to coloring, masterbatch is also developing towards functional integration, such as flame-retardant masterbatch, antistatic masterbatch, antibacterial masterbatch, Masterbatch odolná proti UV záření, které mohou splňovat speciální požadavky na použití následných produktů; třetí, vysoká koncentrace a vysoká dispergovatelnost. Předsměs s vysokou koncentrací může snížit přidané množství, snížit výrobní náklady, a vysoká dispergovatelnost může zajistit jednotné zbarvení plastových výrobků, vyhněte se barevným skvrnám a barevným rozdílům, což je klíčem ke zlepšení kvality produktu; čtvrtý, inteligenci a automatizaci zpracování. Zpracování předsměsi vyžaduje přísnou kontrolu stejnoměrnosti míchání, teplota a další parametry. Inteligentní, automatické dvoušnekové vytlačovací linky se stanou hlavním proudem, realizace monitorování v reálném čase, automatické nastavení parametrů a sériová výroba, zlepšení efektivity výroby a konzistence produktů.

Jako základní zpracovatelské zařízení předsměsi, dvoušnekové extrudéry hrají zásadní roli ve vývoji průmyslu předsměsí. Míchání předsměsi má přísné požadavky na mísící a dispergační účinek, kontrola teploty a efektivita výroby extruderů. Kompletní řada extruderů Zhuoyue (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) jsou speciálně navrženy pro zpracování masterbatch, s cílenými výkonnostními výhodami, které mohou účinně uspokojit potřeby zpracování různých typů předsměsi a pomoci výrobcům zlepšit kvalitu produktů a efektivitu výroby.

1.2 Základní složení a princip fungování předsměsi

Masterbatch se skládá ze tří základních prvků: pigmenty nebo barviva, nosiče a přísady. Poměr a výkon každého prvku přímo určují kvalitu a efekt použití předsměsi. Pochopení složení jádra a principu fungování předsměsi je základem pro zvládnutí technologie zpracování a výběru vhodného vytlačovacího zařízení.

1.2.1 Pigmenty nebo barviva: Komponenta pro barvení jádra

Pigmenty nebo barviva jsou základními složkami, které poskytují předsměs barvicí výkon, zaúčtování 10%-80% složení předsměsi (konkrétní podíl závisí na typu pigmentu, požadavky na barvení a koncentraci předsměsi). Pigmenty se dělí na organické pigmenty a anorganické pigmenty: organické pigmenty mají jasné barvy, vysoká pevnost tónování, dobrá transparentnost, ale špatná tepelná odolnost a odolnost proti povětrnostním vlivům, používá se hlavně při nízkoteplotním zpracování plastů (jako je PE, PP) a výrobky s vysokými požadavky na barvu (jako jsou textilie, balicí fólie); anorganické pigmenty mají dobrou tepelnou odolnost, weather resistance and chemical stability, but low tinting strength and poor transparency, mainly used in high-temperature processing plastics (such as engineering plastics) and outdoor products (such as building materials, automotive exterior parts).

Dyes are different from pigments. Dyes have good solubility in plastic raw materials, bright colors and high transparency, but poor heat resistance and light resistance, mainly used in transparent plastic products (such as PET bottles, PC sheets). The selection of pigments or dyes should be based on the type of plastic raw materials (teplota zpracování), product use environment (indoor/outdoor), coloring requirements (color brightness, transparency) and environmental protection requirements, to ensure that the masterbatch has stable coloring performance and meets the use requirements of downstream products.

1.2.2 Nosiče: The Dispersion and Adhesion Component

Carriers are the matrix of masterbatch, zaúčtování 10%-80% složení předsměsi, mainly playing the role of dispersing pigments/dyes and adhering to plastic raw materials. The carrier must have good compatibility with both pigments/dyes and the target plastic raw materials (the plastic raw materials to be colored), otherwise it will affect the dispersibility of pigments and the coloring effect of products. Common carrier materials include polyethylene (PE), polypropylen (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), atd., which are selected according to the type of target plastic raw materials: například, PE carrier is used for PE plastic coloring, PP carrier is used for PP plastic coloring, and PA carrier is used for engineering plastic PA coloring.

Nosič by měl mít také dobrou tekutost zpracování, což přispívá k stejnoměrné disperzi pigmentů během extruzního zpracování a míchání předsměsi s cílovými plastovými surovinami. Navíc, teplota tání a teplota zpracování nosiče by měly být konzistentní nebo mírně nižší než teplota cílových plastových surovin, aby se zabránilo rozkladu nosiče nebo cílového plastu během zpracování.

1.2.3 Aditiva: Pomocná funkční složka

Aditiva jsou pomocné složky přidávané ke zlepšení výkonu zpracování, dispergovatelnost a výkonnost předsměsi, zaúčtování 1%-10% složení předsměsi. Druh a dávkování přísad se určuje podle typu předsměsi a požadavků na zpracování. Mezi běžné přísady patří:

• Dispergátory: Nejdůležitější přísada v předsměsi, které mohou snížit povrchové napětí pigmentů, zabránit aglomeraci pigmentu, a vytvořit pigmenty rovnoměrně dispergované v nosiči. Mezi běžné dispergační prostředky patří polyethylenový vosk, polypropylenový vosk, kyselina stearová, stearát vápenatý, atd. Přídavek dispergačních činidel může významně zlepšit dispergovatelnost předsměsi, zajistit jednotné zbarvení výrobků, a snížit opotřebení vytlačovacího zařízení.
• Kompatibilizátory: Používá se ke zlepšení kompatibility mezi pigmenty a nosiči, a mezi předsměsí a cílovými plastovými surovinami. Například, když nosič a cílový plast mají špatnou kompatibilitu (jako PE nosič a PA plast), kompatibilizátory (jako je polyethylen roubovaný anhydridem kyseliny maleinové) lze přidat ke zvýšení vazebné síly mezi nimi, vyhněte se oddělení předsměsi a cílového plastu během zpracování, a zlepšit mechanické vlastnosti výrobků.
• Tepelné stabilizátory: Používá se k zabránění rozkladu pigmentů, carriers and target plastics during high-temperature extrusion processing. Common heat stabilizers include lead salts, calcium-zinc stabilizers, organic tin stabilizers, atd., which are selected according to the processing temperature and environmental protection requirements.
• Light Stabilizers and Antioxidants: Used to improve the weather resistance and aging resistance of masterbatch and colored plastic products, prevent the color fading and performance degradation of products under sunlight and oxygen, and extend the service life of products.
• Lubricants: Used to reduce the friction between materials and extrusion equipment (screw, barrel, zemřít hlavou), improve processing fluidity, reduce energy consumption, and avoid material sticking to equipment, which is conducive to the smooth progress of extrusion processing.

1.2.4 Working Principle of Masterbatch

Princip činnosti předsměsi je založen na rovnoměrném rozptýlení vysoce koncentrovaných pigmentů v nosiči. Při zpracování plastových výrobků, malé množství předsměsi (obvykle 1%-5%) se mísí s nebarvenými plastovými surovinami. Působením vysoké teploty a smykové síly při vytlačování nebo vstřikování, nosič předsměsi se taví a mísí s cílovými plastovými surovinami, a rovnoměrně dispergované pigmenty se uvolňují a rovnoměrně distribuují v cílové plastové matrici, čímž je dosaženo účelu barvení plastových výrobků. Klíčem tohoto procesu je, že pigmenty v předsměsi musí být rovnoměrně dispergovány bez aglomerace, jinak způsobí barevné skvrny, barevné rozdíly a jiné vady barevných výrobků.

1.3 Společná klasifikace předsměsi

Masterbatch lze rozdělit do různých typů podle různých klasifikačních standardů, jako je typ zbarvení, typ nosiče, aplikační pole, funkční typ, atd. Správná klasifikace pomáhá lépe porozumět výkonnostním charakteristikám a požadavkům na zpracování předsměsi, a vybrat vhodné vytlačovací zařízení a zpracovatelské techniky.

1.3.1 Klasifikace podle typu zbarvení

Podle typu barvicí složky, masterbatch lze rozdělit na barevný masterbatch, bílá masterbatch a černá masterbatch.

• Barevná předsměs: Nejběžnější typ masterbatche, který používá organické nebo anorganické pigmenty různých barev (jako je červená, žluť, modrý, zelený, pomerančový) jako barvicí složky, a používá se k barvení plastových výrobků různých barev. Síla tónování, jas barev a disperzibilita barevné předsměsi jsou klíčové ukazatele pro měření její kvality.
• Bílá předsměs: Použití oxidu titaničitého (TiO2) jako hlavní barvicí složka, používá se k bělení plastových výrobků nebo jako základní barva pro světlé předsměsi. Bělost, Klíčovými ukazateli jsou krycí síla a disperzibilita bílé předsměsi. Oxid titaničitý má vysokou tvrdost, který má vysoké požadavky na odolnost vytlačovacího zařízení proti opotřebení.
• Černá Masterbatch: Použití sazí jako hlavní barvicí složky, používá se k černému barvení plastových výrobků. Saze mají dobrou odolnost proti UV záření a povětrnostním vlivům, a může také zlepšit mechanické vlastnosti plastových výrobků. Dispergovatelnost sazí je klíčem ke kvalitě černé předsměsi. Špatná dispergovatelnost způsobí černé skvrny a pruhy v produktech.

1.3.2 Klasifikace podle typu nosiče

Podle typu nosiče, masterbatch lze rozdělit na PE masterbatch, PP předsměs, PVC masterbatch, PA masterbatch, PET předsměs, atd.

• PE Masterbatch: Použití PE jako nosiče, je vhodný pro barvení PE plastových výrobků (jako jsou PE fólie, PE trubky, PE vstřikovací díly). Má dobrou kompatibilitu s PE surovinami, dobrá tekutost zpracování a jednotné zbarvení.
• PP Masterbatch: Použití PP jako nosiče, je vhodný pro barvení PP plastových výrobků (jako jsou PP vlákna, PP vstřikovací díly, PP listy). Má dobrou tepelnou odolnost a je vhodný pro vysokoteplotní zpracování PP.
• PVC Masterbatch: Použití PVC jako nosiče, je vhodný pro barvení plastových výrobků z PVC (jako jsou PVC trubky, PVC profily, PVC fólie). Je třeba jej sladit s tepelnými stabilizátory z PVC, aby se zabránilo rozkladu PVC během zpracování.
• Engineering Plastic Masterbatch: Použití technických plastů (PA, PC, PBT, atd.) jako nosiče, je vhodný pro barvení technických plastových výrobků (jako jsou automobilové díly, elektrické součástky). Má dobrou tepelnou odolnost a kompatibilitu s technickými plasty, a má vysoké požadavky na zařízení pro zpracování vytlačováním.

1.3.3 Klasifikace podle aplikačního oboru

Podle oblasti použití masterbatche, lze jej rozdělit na předsměs vláken, filmový masterbatch, předsměs pro vyfukování, vytlačovací předsměs, předsměs pro vstřikování, atd., které odpovídají pěti hlavním aplikačním oblastem předsměsi.

• Fiber Masterbatch: Používá se k barvení chemických vláken (jako je polyesterové vlákno, nylonové vlákno), který se používá v kobercích, textilie, polštáře a další produkty. It requires high dispersibility and color fastness, and no color fading during spinning and weaving.
• Film Masterbatch: Used for coloring plastic films (such as shopping bags, casting films, multi-layer films), which requires high transparency and uniform coloring, and no color spots or streaks on the film surface.
• Blow Molding Masterbatch: Used for coloring blow molding products (such as medical and cosmetic containers, lubricating oil and paint containers), which requires good processing fluidity and uniform coloring, and no deformation or color difference of the container.
• Extrusion Masterbatch: Used for coloring extrusion products (such as sheets, potrubí, dráty a kabely), which requires good dimensional stability and uniform coloring, and no color difference on the product surface.
• Injection Molding Masterbatch: Used for coloring injection molding products (jako jsou automobilové díly, elektronické produkty, stavební materiály, domácí spotřebiče, nábytek, hračky), který vyžaduje vysokou disperzibilitu a stabilní výkon, a žádný barevný rozdíl mezi šaržemi produktů.

1.3.4 Klasifikace podle funkčního typu

Podle doplňkových funkcí masterbatche, lze jej rozdělit na běžnou předsměs (pouze barvicí funkce) a funkční masterbatch (zbarvení + doplňkové funkce). Funkční masterbatch je trendem vývoje tohoto odvětví, a běžné typy zahrnují předsměs zpomalující hoření, antistatic masterbatch, antibacterial masterbatch, Masterbatch odolná proti UV záření, tužící masterbatch, atd. Funkční masterbatch vyžaduje přidání odpovídajících funkčních aditiv na bázi běžné masterbatch, který má vyšší požadavky na mísící a dispergační účinek vytlačovacího zařízení.

2. Technologie zpracování jádra Masterbatch: Technologie dvoušnekového vytlačování

Zpracování masterbatch zahrnuje především míchání, vytlačování, chlazení, granulation and other processes, among which twin-screw extrusion technology is the core technology of masterbatch mixing and granulation. Compared with single-screw extrusion technology, twin-screw extrusion technology has the advantages of strong mixing and dispersing capacity, přesná regulace teploty, short residence time, 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. Klíčové požadavky na zpracování předsměsi pro dvoušnekové extrudéry jsou: silný mísící a dispergační účinek (k zajištění rovnoměrného rozptýlení pigmentů), přesná regulace teploty (aby se zabránilo rozkladu pigmentu a degradaci nosiče), vhodnou smykovou silou (k rozbití pigmentových aglomerátů bez poškození pigmentových částic), vysoká efektivita výroby (uspokojit potřeby hromadné výroby) a dobrou odolností proti opotřebení (přizpůsobit se opotřebení pigmentů s vysokou tvrdostí, jako je oxid titaničitý a saze).

2.1 Potíže se zpracováním předsměsi a požadavky na vytlačovací zařízení

I když je technologie dvoušnekového vytlačování vhodná pro zpracování předsměsí, kvůli specifičnosti složení předsměsi (vysoký obsah pigmentu, snadná aglomerace pigmentů) a požadavky na zpracování (rovnoměrná disperze, stabilní výkon), ve skutečném zpracování je stále mnoho obtíží. Hlavní obtíže při zpracování a odpovídající požadavky na vytlačovací zařízení jsou následující:

2.1.1 Aglomerace pigmentu a špatná dispergovatelnost

Pigmenty (zejména anorganické pigmenty, jako je oxid titaničitý a saze) mají silnou polaritu a velký specifický povrch, které se snadno aglomerují do velkých částic během skladování a míchání. Pokud aglomeráty nemohou být zcela rozbity a dispergovány během zpracování vytlačováním, předsměs bude mít špatnou dispergovatelnost, a barevné plastové výrobky budou mít barevné skvrny, barevné pruhy a nerovnoměrné zbarvení, což vážně ovlivní kvalitu produktu. Toto je nejběžnější a klíčový problém při zpracování předsměsi.

To vyžaduje, aby vytlačovací zařízení mělo silnou mísící a dispergační kapacitu a vhodnou smykovou sílu. Dvoušnekový extrudér by měl přijmout do sebe zabírající souběžně rotující strukturu, a šnek by měl být vybaven dostatečným množstvím míchacích prvků a střižných prvků, aby během otáčení vytvářel silnou smykovou sílu a hnětací sílu, který může plně rozbít pigmentové aglomeráty a učinit pigmenty rovnoměrně rozptýlené v nosiči. Navíc, rychlost šneku a vytlačovací tlak by měly být nastavitelné, aby se přizpůsobily různým typům pigmentů a koncentracím předsměsi.

2.1.2 Rozklad pigmentu a degradace nosiče způsobená přehřátím

Většina pigmentů (zejména organické pigmenty) mají špatnou tepelnou odolnost, a dopravce (jako je PE, PP) má také určitý limit teplotní odolnosti. Pokud je teplota vytlačování příliš vysoká nebo doba setrvání materiálu v extrudéru příliš dlouhá, pigment se rozloží (resulting in color fading, odbarvení), and the carrier will degrade (resulting in reduced mechanical properties of the masterbatch). This is another key difficulty in masterbatch processing.

This requires the extrusion equipment to have precise temperature control capacity and short residence time. The barrel of the extruder should be divided into multiple temperature control sections, and the temperature of each section should be precisely controlled within the optimal range (usually 150-220℃ for ordinary masterbatch, 200-280℃ for engineering plastic masterbatch), with a temperature control precision of ±1℃. The screw structure should be optimized to shorten the residence time of the material in the extruder (obvykle 1-3 zápis), avoiding long-term contact between the material and high temperature.

2.1.3 Wear of Screw and Barrel Caused by High-Hardness Pigments

Inorganic pigments such as titanium dioxide and carbon black have high hardness (Mohs hardness 5-7), which will cause serious wear to the screw and barrel of the extruder during extrusion processing. If the screw and barrel have poor wear resistance, they will be worn quickly, resulting in reduced shear force and mixing capacity of the extruder, affecting the dispersibility of the masterbatch and reducing the service life of the equipment.

This requires the screw and barrel of the extruder to be made of high-quality wear-resistant materials and processed by advanced manufacturing technology. Například, the screw and barrel can be made of imported wear-resistant alloy steel, and undergo bimetallic composite treatment or laser cladding treatment, 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, doba míchání, extrusion temperature, rychlost šroubu, rychlost podávání). If the parameters fluctuate, the quality of the masterbatch (such as concentration, dispergovatelnost, 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, rychlost šroubu, extrusion temperature and other parameters, and store multiple sets of formula parameters. When producing different batches of masterbatch, stačí volat pouze odpovídající parametry, vyhnout se opakovanému ladění, ensuring the stability of product quality between batches.

2.1.5 High Requirements on Processing Fluidity

Masterbatch has high pigment content, which will reduce the processing fluidity of the material. If the processing fluidity is too poor, the material will be difficult to convey and extrude, resulting in low production efficiency, unstable extrusion pressure and even equipment blockage.

This requires the extrusion equipment to have strong conveying capacity and adjustable shear force. The twin-screw extruder should adopt a reasonable screw pitch, lead and compression ratio design, a šnek by měl být vybaven dostatečnými dopravními prvky, aby byla zajištěna plynulá doprava materiálů. Navíc, teplota vytlačování může být vhodně upravena pro zlepšení tekutosti zpracování materiálu, a lubrikanty mohou být přidány ke snížení tření mezi materiály.

2.2 Pracovní princip a procesní tok předsměsi dvoušnekového vytlačování

Proces vytlačování předsměsi se dvěma šneky je složitý proces fyzického míchání, která zahrnuje především předúpravu surovin, předmíchání, krmení, tání, míchání a stříhání, vytlačování, chlazení, granulace, prosévání a balení. Hlavním účelem je rovnoměrné rozptýlení pigmentů, nosiče a přísady pro vytvoření vysoce kvalitních granulí předsměsi. Konkrétní pracovní princip a tok procesu jsou následující:

2.2.1 Předúprava surovin

Předúprava surovin je základem extruzního zpracování předsměsi, což přímo ovlivňuje účinek míchání a kvalitu produktu. Suroviny předsměsi zahrnují především pigmenty/barviva, dopravci, přísady (disperzanty, kompatibilizátory, tepelné stabilizátory, atd.). Kroky předúpravy jsou následující:

• Sušení: Některé pigmenty (jako jsou organické pigmenty) a dopravci (jako je PA, PET) mají vysokou absorpci vody. Pokud je obsah vlhkosti příliš vysoký, způsobí to bubliny, aglomerace a další defekty v předsměsi během extruzního zpracování, a dokonce způsobit hydrolytickou degradaci nosiče. Proto, suroviny musí být před zpracováním vysušeny. Teplota a doba sušení se určuje podle druhu suroviny: například, organické pigmenty se suší při 60-80 °C 2-4 hodin, PE/PP nosiče se suší při 80-100 °C 3-5 hodin, and PA carriers are dried at 100-120℃ for 6-8 hodin. The moisture content of the dried raw materials should be controlled below 0.1%.
• Crushing and Sieving: For pigments with large particle size (such as titanium dioxide agglomerates) and carriers with uneven particle size, crushing and sieving treatment should be carried out to ensure the uniformity of raw materials. The particle size of the crushed raw materials should be controlled at 20-40 pletivo, which is conducive to the uniform mixing of raw materials and the breaking of pigment agglomerates during extrusion.
• Impurity Removal: The raw materials may contain impurities (such as metal particles, stones, prach) during production and transportation. Impurities not only affect the quality of the masterbatch, but also wear the screw and barrel of the extruder, and even cause equipment blockage. Proto, suroviny musí být před použitím filtrovány a odstraněny, pomocí filtračního síta s vhodnou velikostí ok k odstranění nečistot.

2.2.2 Předmíchání

Předmíchání je klíčovým krokem ke zlepšení mísícího a dispergačního účinku předsměsi. Podle poměru vzorce, sušené, drcené a nečistoty zbavené pigmenty, nosiče a přísady se vloží do vysokorychlostního mixéru pro předmísení. Účelem předmísení je zajistit, aby pigmenty a přísady rovnoměrně přilnuly k povrchu částic nosiče, vytvořit předběžnou směs, a položit základ pro rovnoměrnou disperzi během vytlačování.

Klíčovými parametry předmísení jsou rychlost míchání, doba míchání a teplota míchání. Rychlost míchání je obecně 800-1200 ot./min, doba míchání je 5-10 zápis, a teplota míchání je řízena na 40-60 °C. The appropriate mixing temperature can improve the adhesion of additives (such as dispersants) to the carrier and pigments, promoting uniform mixing. For masterbatch with high pigment content (jako např 50% výše), the premixing time can be appropriately extended, and a small amount of dispersant can be added first to improve the dispersibility of pigments. After premixing, the mixture should be uniform in color, without obvious pigment agglomerates and additive particles.

2.2.3 Krmení a doprava

The premixed mixture is sent to the feeding hopper of the twin-screw extruder through a screw feeder or a belt feeder. The feeding device of the extruder is usually equipped with a frequency conversion speed regulation function, which can adjust the feeding speed according to the screw speed and extrusion speed to ensure that the materials enter the extrusion cavity stably and uniformly, avoiding material accumulation or insufficient feeding.

The feeding hopper is also equipped with a drying device (such as an electric heating jacket) to prevent the raw materials from absorbing moisture again during feeding. For masterbatch with high pigment content and poor fluidity, a forced feeding device can be selected to ensure the smooth feeding of materials. Navíc, the feeding port of the extruder should be smooth, without dead corners, to avoid material sticking and accumulation.

2.2.4 Tání, Mixing and Shearing

The materials entering the extrusion cavity of the twin-screw extruder are pushed forward continuously by the rotating screws. Vytlačovací dutina se skládá ze šneku a válce, a objem vytlačovací dutiny se ve směru osy postupně zmenšuje. Když se šrouby otáčejí, materiály jsou postupně stlačovány působením šroubů a hlavně, a tlak ve vytlačovací dutině se postupně zvyšuje (obecně 5-12MPa).

Ve stejnou dobu, materiály jsou vystaveny silné smykové síle a třecí síle generované relativním pohybem mezi šrouby a hlavní, stejně jako mezi lopatkami šroubu. Smyková síla a třecí síla mohou plně rozbít aglomeráty pigmentů, aby se pigmenty rovnoměrně dispergovaly v roztaveném nosiči, a podporují fúzi a kompatibilitu mezi pigmentem, nosič a přísady. Třecí síla může také vytvářet určité množství tepla, který je kombinován s vnějším ohřevem hlavně (elektrické vytápění nebo parní vytápění) aby se nosič postupně roztavil a plastifikoval.

Barel extruderu je obvykle rozdělen na 4-6 sekce regulace teploty (sekce krmení, úsek tavení, míchací sekce, homogenizační sekce, část hlavy), a teplota každé sekce je přesně řízena podle typu předsměsi (typ nosiče, typ pigmentu). Například, při zpracování předsměsi PE, teplota podávací části je 100-120 ℃, sekce tavení je 160-180℃, míchací sekce je 170-190℃, homogenizační sekce je 160-180℃, a sekce hlavy matrice je 150-170 ℃. The precise temperature control can ensure that the carrier is fully melted without thermal decomposition, and the pigments are not decomposed or discolored.

The screw of the twin-screw extruder adopts a modular design, které mohou libovolně kombinovat různé šroubové prvky (such as conveying elements, mixing elements, shearing elements) according to the type of masterbatch. Například, when processing masterbatch with high pigment content and easy agglomeration, more mixing elements and shearing elements can be configured to enhance the mixing and dispersing effect; when processing masterbatch with good fluidity, more conveying elements can be configured to improve production efficiency.

2.2.5 Extrusion and Shaping

The fully melted, mixed and dispersed material is pushed to the die head of the extruder by the screws. The die head of the masterbatch extruder is usually equipped with multiple circular die holes (the number and size of die holes are determined according to the particle size of the masterbatch). The material is extruded from the die head at a high speed to form continuous strip-shaped semi-finished products (the diameter of the strip is usually 2-5mm, which can be adjusted according to customer needs).

The temperature of the die head is slightly lower than that of the homogenizing section, which can prevent the material from decomposing due to excessive temperature and ensure the shaping effect of the strip. The extrusion speed is controlled according to the type of masterbatch and the particle size requirement, generally ranging from 1-3m/min. The extrusion pressure should be kept stable (kolísání v rozmezí ±0,5MPa), což může zajistit jednotný průměr pásu a konzistenci kvality předsměsi.

2.2.6 Chlazení a tuhnutí

Vytlačené polotovary ve tvaru pásů jsou posílány do chladicího zařízení k rychlému ochlazení a ztuhnutí. Způsob chlazení pro masterbatch je obvykle chlazení vodní nádrže, a teplota chladicí vody je řízena na 20-30 ℃. Délka nádrže chladicí vody je 3-5 metrů, a doba chlazení je 2-4 zápis. Rychlé ochlazení může způsobit rychlé ztuhnutí pásu, zachovat tvar a velikost proužku, a zamezte deformaci a přilnavosti.

Je třeba poznamenat, že rychlost chlazení by měla být rovnoměrná. Pokud je rychlost chlazení příliš vysoká, vnitřní napětí pásu bude příliš velké, 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. Po vychladnutí, the surface of the strip should be dry, smooth and free of bubbles and cracks.

2.2.7 Cutting and Granulation

After cooling and solidification, the strip is sent to a granulator for cutting to form granular masterbatch products. The granulator is equipped with a rotary knife and a fixed knife, and the cutting speed is adjustable (generally 500-1000 ot./min). The particle size of the masterbatch is controlled by adjusting the cutting speed and the speed of the strip conveying. The common particle size of masterbatch is 2-5mm (length and diameter are basically the same), which is convenient for mixing with plastic raw materials during later use.

The granulator should be equipped with a screening device to remove unqualified particles (such as too large, too small, agglomerated or broken particles). The qualified particles enter the next process, and the unqualified particles are crushed and recycled (after drying and premixing, they are re-extruded and granulated).

2.2.8 Screening, Inspection and Packaging

The granulated masterbatch is sent to a vibrating screen for screening to further remove unqualified particles and impurities. The vibrating screen is equipped with a multi-layer screen (different mesh sizes), which can screen out masterbatch particles of different specifications according to customer needs.

After screening, the masterbatch needs to undergo quality inspection. The inspection items mainly include: barva (uniformity, consistency with the standard sample), dispergovatelnost (observed by microscope or test piece coloring), concentration (tinting strength test), moisture content, particle size distribution, atd. Only the masterbatch that meets the quality standards can be packaged.

The packaging of masterbatch adopts sealed and moisture-proof packaging (such as plastic woven bags with inner plastic film, aluminum foil bags), and the packaging weight is usually 25kg/bag or 50kg/bag. The packaging bag is marked with the product name, model, barva, concentration, typ nosiče, production date, shelf life, manufacturer and other information. The packaged masterbatch should be stored in a dry, cool and ventilated warehouse, avoiding direct sunlight and moisture, and the shelf life is generally 6-12 měsíce.

2.3 Key Factors Affecting Masterbatch Twin-Screw Extrusion Effect

The effect of twin-screw extrusion directly affects the quality of masterbatch (dispergovatelnost, tinting strength, stability). Existuje mnoho faktorů ovlivňujících efekt vytlačování, především včetně surovinových charakteristik, poměr vzorce, efekt předmíchání, parametry vytlačování a výkon zařízení. Zvládnutí těchto klíčových faktorů a provádění vědeckých úprav může zajistit stabilitu efektu vytlačování a konzistenci kvality produktu.

2.3.1 Charakteristika surovin

Typ, velikost částic, obsah vlhkosti a čistota surovin mají velký vliv na účinek vytlačování. Pro pigmenty, velikost částic by měla být jednotná a jemná (20-40 pletivo), a stupeň aglomerace by měl být nízký; organické pigmenty mají špatnou tepelnou odolnost, takže teplota vytlačování by měla být přísně kontrolována; anorganické pigmenty mají vysokou tvrdost, takže extrudér by měl mít dobrou odolnost proti opotřebení. Pro dopravce, the melting point and processing temperature should be consistent with the target plastic raw materials, and the compatibility with pigments should be good. For additives, the type and dosage should be reasonable, and the compatibility with carriers and pigments should be good.

Navíc, the moisture content of raw materials must be strictly controlled below 0.1%; if the moisture content is too high, it will cause bubbles and agglomeration in the masterbatch. The purity of raw materials is also very important; impurities in raw materials will not only affect the product quality, but also wear the screw and barrel of the extruder.

2.3.2 Formula Ratio

The formula ratio of masterbatch (the ratio of pigment, carrier and additive) is the key to determining the quality of the product. The pigment content should be determined according to the coloring requirements and the type of pigment: high-concentration masterbatch (obsah pigmentu 50%-80%) can reduce the addition amount and production cost, but requires better dispersibility; low-concentration masterbatch (obsah pigmentu 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 (kompatibilizátory, tepelné stabilizátory, maziva) 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

Premixing is the foundation of extrusion processing. The uniformity of premixing directly affects the mixing and dispersing effect of pigments during extrusion. If the premixing is uneven, the pigments cannot be uniformly adhered to the surface of the carrier, resulting in local agglomeration of pigments, uneven mixing of materials during extrusion, and reduced product dispersibility.

To ensure the premixing effect, it is necessary to control the mixing speed (800-1200 ot./min), doba míchání (5-10 zápis) and mixing temperature (40-60℃). For masterbatch with high pigment content, the premixing time can be appropriately extended, and the dispersant can be added first and mixed with the pigment, then mixed with the carrier and other additives. Navíc, the premixed mixture should be inspected; if there are obvious pigment agglomerates, it should be crushed and remixed.

2.3.4 Extrusion Parameters

Extrusion parameters are the most important factors affecting the extrusion effect, mainly including screw speed, extrusion temperature and extrusion pressure.

• Rychlost šroubu: The screw speed of twin-screw extruders for masterbatch processing generally ranges from 200 na 800 ot./min. The higher the screw speed, the greater the shear force and friction force received by the materials, the better the mixing and dispersing effect of pigments, and the higher the production efficiency. Však, if the screw speed is too high, the residence time of the materials in the extrusion cavity is too short, resulting in incomplete melting of the carrier, insufficient mixing of materials, and uneven dispersibility; if the screw speed is too low, the shear force and friction force are insufficient, 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 ot./min) is needed to ensure the uniform dispersion of pigments; for masterbatch with organic pigments (poor heat resistance), a moderate screw speed (300-500 ot./min) is needed to avoid overheating and pigment decomposition.
• Extrusion Temperature: 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 (typ nosiče, typ pigmentu). The temperature of the feeding section is lower (slightly higher than the drying temperature of the raw materials), which is mainly to prevent the materials from caking and ensure smooth feeding; teplota tavicí sekce je střední, což má hlavně podpořit tavení a plastifikaci nosiče; teplota směšovací sekce je vyšší, což má hlavně zvýšit smykový a míchací účinek, a podporují rovnoměrnou disperzi pigmentů; teplota homogenizační sekce je o něco nižší než míchací sekce, což má především zajistit rovnoměrnou teplotu a viskozitu materiálů, a zamezit tepelnému rozkladu; teplota sekce vytlačovací hlavy je mírně nižší než homogenizační sekce, která má zajistit tvarovací efekt proužku.
• Přesnost regulace teploty by měla dosahovat ±1℃. Například, při zpracování PP předsměsi s organickými pigmenty, teplota každé sekce je: podávací sekce 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.
• Extrusion Pressure: The extrusion pressure of masterbatch twin-screw extrusion generally ranges from 5 to 12MPa. The pressure in the extrusion cavity is mainly determined by the compression ratio of the screw, the die hole size and the screw speed. The higher the extrusion pressure, the better the mixing and dispersing effect of materials, and the denser the strip. Však, if the pressure is too high, it will increase the energy consumption and wear of the equipment, a dokonce způsobit zablokování závitořezné hlavy; pokud je tlak příliš nízký, materiály nelze plně stlačit a smíchat, pásek je uvolněný, a dispergovatelnost je špatná.
• Vytlačovací tlak by měl být nastaven podle typu předsměsi a velikosti vytlačovací hlavy: pro předsměs s vysokým obsahem pigmentu a špatnou tekutostí, je zapotřebí vyšší vytlačovací tlak; pro předsměs s dobrou tekutostí, stačí mírný vytlačovací tlak. The extrusion pressure should be kept stable, a kolísání by mělo být v rozmezí ±0,5 MPa, pro zajištění jednotného průměru pásu a konzistence kvality předsměsi.

2.3.5 Výkon zařízení

Výkon dvoušnekového extrudéru přímo určuje účinek vytlačování. Mezi klíčové výkonnostní ukazatele extrudéru patří mísící a dispergační kapacita, přesnost regulace teploty, odolnost proti opotřebení, přepravní kapacita a inteligentní řídicí kapacita. Kompletní řada extruderů Zhuoyue (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) jsou speciálně navrženy pro zpracování masterbatch, s vynikajícím výkonem v těchto ohledech, které mohou efektivně uspokojit potřeby zpracování různých typů předsměsi.

3. Kompletní řada extruderů Zhuoyue: Profesionální řešení pro zpracování předsměsi

Zhuoyue se již dlouho zabývá výzkumem, vývoj a výroba vysoce výkonných dvoušnekových extruderů, a nashromáždil bohaté zkušenosti v oblasti zpracování předsměsí. Podle zpracovatelských charakteristik předsměsi (vysoký obsah pigmentu, snadná aglomerace pigmentů, přísné požadavky na kontrolu teploty, vysoké požadavky na odolnost proti opotřebení) a různorodé potřeby výrobců (různá výrobní měřítka, různé typy masterbatchů, různé oblasti použití), Společnost Zhuoyue uvedla na trh celou řadu extrudérů vhodných pro zpracování předsměsi, včetně řady HTS BASIC, Řada HTS PLUS, Řada HTS SUPER, Řada ZTE a řada HTE. Každá řada má své vlastní výkonnostní charakteristiky a cílené adaptační scénáře, které mohou poskytnout personalizovaná a efektivní řešení zpracování pro výrobce předsměsí různých měřítek.

3.1 Hlavní výhody extrudérů Zhuoyue pro zpracování předsměsi

Ať už jde o high-end řadu HTS SUPER nebo cenově výhodnou řadu ZTE, všechny extrudery Zhuoyue mají následující hlavní výhody, které jsou speciálně optimalizovány pro zpracování masterbatch, zajištění vysoké kvality, efektivní a stabilní výroba:

3.1.1 Vynikající míchací a disperzní efekt

Základním požadavkem zpracování předsměsi je rovnoměrná disperze pigmentů. Všechny dvoušnekové extrudéry Zhuoyue využívají vzájemně se prolínající spolurotující strukturu, s přiměřeným stoupáním šroubu, lead and compression ratio design. The intermeshing and rotating of the twin screws can generate strong shear force and kneading force, which can fully break the agglomerates of pigments (even small agglomerates of 100μm above), and make the pigments uniformly dispersed in the carrier. The mixing uniformity of the extruders can reach more than 95%, which is much higher than that of ordinary twin-screw extruders (85%-90%).

Navíc, the screws of all series of extruders adopt a modular design, which can freely combine different types of screw elements (conveying elements, mixing elements, shearing elements) according to the type of masterbatch (such as color masterbatch, white masterbatch, black masterbatch) and pigment characteristics. Například, when processing black masterbatch with carbon black (easy agglomeration), more mixing elements and shearing elements can be configured to enhance the mixing and dispersing effect; when processing color masterbatch with organic pigments (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 Přesná regulace teploty, 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. Všechny extrudéry Zhuoyue využívají pokročilý inteligentní systém regulace teploty, which is composed of high-precision temperature sensors, heating elements and cooling elements. The barrel is divided into 4-6 nezávislé sekce regulace teploty, and the temperature of each section can be precisely adjusted and controlled in real time.

The temperature control system is equipped with a real-time monitoring and alarm function: pokud teplota některé sekce překročí nastavený rozsah, systém včas vydá výzvu k poplachu, a automaticky upraví výkon topení nebo spustí chladicí systém, aby se teplota vrátila do nastaveného rozsahu. Navíc, válec extrudéru má dvouvrstvý plášť, které mohou realizovat rychlé zahřívání a chlazení, a zlepšit rychlost odezvy regulace teploty. Závitořezná hlava je také vybavena nezávislým zařízením pro regulaci teploty, který zajišťuje rovnoměrnou teplotu závitořezné hlavy a stabilní tvarování pásu.

3.1.3 Vysoká odolnost proti opotřebení, Dlouhá životnost

Inorganic pigments such as titanium dioxide and carbon black have high hardness, což způsobí vážné opotřebení šneku a válce extrudéru během zpracování. Extrudéry Zhuoyue využívají vysoce kvalitní materiály odolné proti opotřebení a pokročilou výrobní technologii, aby byla zajištěna odolnost hlavních součástí proti opotřebení..

Šrouby a hlavně řady HTS PLUS, Řada HTS SUPER a řada HTE jsou vyrobeny z dovážené legované oceli odolné proti opotřebení (jako je 38CrMoAlA), and undergo bimetallic composite treatment or laser cladding treatment. Povrchová tvrdost šroubů a hlav může dosáhnout ≥65 HRC (Řada HTS PLUS, série HTE) a ≥70 HRC (Řada HTS SUPER), který má extrémně silnou odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi, a může účinně odolávat opotřebení způsobenému pigmenty s vysokou tvrdostí. Životnost šroubů a sudů je 2-3 krát větší než u běžných extrudérů, snížení frekvence výměny součástí a nákladů na údržbu zařízení.

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 High Production Efficiency, 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%. Například, the production capacity of HTS SUPER series extruders can reach 1000-3000kg/h, which is suitable for large-scale mass production; výrobní kapacita extruderů řady ZTE je 100-500kg/h, který je vhodný pro malo- a středně sériovou výrobu.

Navíc, všechny extrudery Zhuoyue využívají vysoce účinné motory a energeticky úsporné topné články, což může snížit spotřebu energie 15%-20% ve srovnání s běžnými extrudéry. Extrudéry jsou vybaveny uzavřenou konstrukcí, které mohou snížit emise prachu a těkavých látek během zpracování, splňující požadavky na ochranu životního prostředí v průmyslu předsměsí.

3.1.5 Inteligentní ovládání, Snadná obsluha a údržba

Všechny extrudery Zhuoyue využívají inteligentní řídicí systém PLC a ovládací rozhraní dotykové obrazovky, který je jednoduchý a intuitivní, snadné ovládání. Systém může ukládat více sad receptur produktu a parametrů zpracování (až do 100 sady), 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, tlak, rychlost šroubu, rychlost podávání) 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, realizace inteligentního řízení výroby.

Navíc, the extruders adopt a reasonable structural design, which makes the maintenance more convenient. The screws, 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 Wide Application Range, 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, black masterbatch, ordinary masterbatch, functional masterbatch (předsměs zpomalující hoření, antistatic masterbatch), and masterbatch with different carriers (PE, PP, PVC, PA, PET, atd.). 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 (fibers, filmy, vyfukování, vytlačování, vstřikování).

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. Navíc, the extruders can be matched with different auxiliary equipment (such as high-speed mixers, dryers, coolers, granulators, screening machines, packaging machines) to form a complete automatic production line, realizing continuous production from raw material pretreatment to product packaging.

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. Výrobci si mohou vybrat vhodnou řadu extruderů podle vlastního výrobního rozsahu, typ produktu, koncentrace masterbatch, oblast použití a rozpočet.

3.2.1 Extrudéry řady HTS BASIC: Flexibilní a cenově výhodná volba pro běžný masterbatch

Extrudéry řady HTS BASIC jsou cenově výhodná produktová řada určená pro malé a střední výrobce masterbatchů nebo výrobce, kteří vyrábějí převážně běžné masterbatch. Tato řada extruderů používá převodovky se středním točivým momentem od předních evropských výrobců, které mají výhody stabilního výkonu, nízká hlučnost, vysoká účinnost a dlouhá životnost. Specifický točivý moment extruderů je 10-12Nm/cm³, which can meet the processing needs of ordinary masterbatch (pigment content ≤50%), jako je předsměs barev PE/PP, bílá předsměs s nízkou koncentrací a černá předsměs.

Z hlediska konstrukčního řešení, the HTS BASIC series extruders adopt a twin-screw parallel co-rotating structure, 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, který je vhodný pro malé a střední výrobce předsměsí, kteří vyrábějí převážně běžné předsměsi pro filmy, výrobky pro vstřikování a vytlačování. Jednou z největších výhod této řady je, že může poskytovat flexibilní možnosti prostřednictvím různých kombinací konfigurací. Zákazníci si mohou vybrat různé šroubové prvky, zemřít hlavy, podávací zařízení a zařízení pro následné zpracování podle vlastních typů produktů a výrobních potřeb, tak, aby vytvořili výrobní linku vhodnou pro vlastní potřeby. Extrudéry řady HTS BASIC mají rozumnou cenu, což může pomoci malým a středním výrobcům snížit počáteční investiční náklady při zajištění základní kvality zpracování předsměsi. Je to ideální volba pro podniky, které právě vstupují do průmyslu předsměsí nebo mají omezený rozsah výroby a rozpočet. Navíc, tato řada extruderů má jednoduchou obsluhu a nízké náklady na údržbu, a jeho poprodejní servisní podpora je v souladu s ostatními řadami vyšší třídy, které mohou plně uspokojit každodenní výrobní potřeby malých a středních výrobců.

3.2.2 Extrudéry řady HTS PLUS: Řešení s vysokým točivým momentem pro technické plasty a předsměs plniv

Extrudéry řady HTS PLUS jsou umístěny jako produkty střední až vyšší třídy, speciálně vyvinutý pro scénáře zpracování masterbatch s vyššími požadavky, jako je předsměs technických plastů a předsměs plniv. Na rozdíl od řady HTS BASIC, tato řada využívá převodovky s vysokým točivým momentem nezávisle vyvinuté a vyrobené společností Zhuoyue, se specifickým točivým momentem 13-16Nm/cm³, který může poskytnout silnější smykovou sílu a hnětací sílu, efektivně řeší potíže se zpracováním s vysokou viskozitou, předsměsi s vysokou tvrdostí.

Pokud jde o základní komponenty, šrouby a hlavně řady HTS PLUS jsou vyrobeny z dovážené legované oceli odolné proti opotřebení a procházejí úpravou bimetalickým kompozitem. Tvrdost povrchu dosahuje ≥65 HRC, který má vynikající odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi, a snadno se vyrovná s opotřebením způsobeným předsměsí plniva (jako je uhličitan vápenatý, předsměs plněná mastkovým práškem) a předsměs technických plastů (jako je PA, PC masterbatch). Šroub má modulární konstrukci, a je vybavena vylepšenými míchacími prvky a střižnými prvky, který dokáže plně rozptýlit plniva a pigmenty v nosiči, zajištění jednotnosti a stability předsměsi. The barrel is divided into 5-6 sekce regulace teploty, with a temperature control precision of ±1℃, které mohou přesně řídit teplotu zpracování technických plastů (200-280℃) a zamezit rozkladu materiálu.

Výrobní kapacita extruderů řady HTS PLUS se pohybuje od 300 kg/h do 1200 kg/h, který je vhodný pro středně velké a velké výrobce předsměsí, kteří vyrábějí předsměsi technických plastů, předsměs plniva, vysoce koncentrovaný barevný masterbatch (obsah pigmentu 50%-70%) a další produkty. Například, při zpracování předsměsi PA technických plastů, řada HTS PLUS se může spolehnout na svůj vysoký točivý moment a přesnou regulaci teploty, aby bylo zajištěno úplné roztavení PA nosiče, a pigmenty a funkční přísady jsou rovnoměrně dispergovány, vyhnout se problémům s barevnými skvrnami, pruhy a špatné mechanické vlastnosti předsměsi. Při zpracování předsměsi plniva, jeho silná smyková síla může plně rozptýlit částice plniva (které se snadno aglomerují) v nosiči, zlepšení kompatibility mezi plnivem a nosičem, a zajištění výkonnosti zpracování předsměsi při smíchání s navazujícími plastovými surovinami.

Navíc, extrudéry řady HTS PLUS jsou vybaveny vylepšeným inteligentním řídicím systémem PLC, které mohou realizovat přesnější kontrolu parametrů a sledování dat. Systém může automaticky upravit rychlost šroubu, rychlost podávání a vytlačovací tlak podle viskozity materiálu a efektu zpracování, ensuring the stability of product quality between batches. Extrudér je dále vybaven zařízením pro nucené podávání a zařízením pro vakuové odsávání: zařízení pro nucené podávání může zajistit plynulé podávání vysoce viskózních materiálů; 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 HTS SUPER Series Extruders: 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, lékařské přístroje, 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. Ve stejnou dobu, 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: šroub používá nový typ legované oceli odolné proti opotřebení a prochází laserovou úpravou, s povrchovou tvrdostí ≥70 HRC, který má extrémně silnou odolnost proti opotřebení a životnost (3-4 krát větší než u běžných extrudérů); hlaveň má dvouvrstvý plášť + konstrukce nuceného chlazení, které mohou realizovat rychlé nastavení teploty a přesné ovládání, zamezení místního přehřátí materiálů při vysoké rychlosti, zpracování s vysokým točivým momentem; převodovka využívá přesnou planetovou konstrukci převodovky, s nízkou hlučností, vysoká účinnost a stabilní provoz, které vydrží dlouhodobou práci při vysokém zatížení.

Z hlediska mísícího a dispergačního účinku, řada HTS SUPER je vybavena novým typem kombinace vícestupňových míchacích šneků, včetně vysokosmykových míchacích prvků, hnětací bloky a dispergační prvky, který může generovat vícesměrnou smykovou sílu a hnětací sílu, plně rozbíjí aglomeráty pigmentů a plniv (i aglomeráty pod 50μm), a výrobu pigmentů, plniva a nosiče rovnoměrně promíchané. Rovnoměrnost míchání předsměsi může dosáhnout více než 98%, který je vhodný pro zpracování ve vysoké koncentraci, vysoce dispergovatelná předsměs (obsah pigmentu 70%-80%). Navíc, tato řada extruderů využívá systém regulace rychlosti s proměnnou frekvencí s vysokou přesností, a rychlost šroubu lze nastavit v rozsahu 300-1000 ot./min, které lze flexibilně upravit podle typu předsměsi a požadavků na zpracování, zajišťující nejlepší efekt zpracování.

Výrobní kapacita extrudérů řady HTS SUPER se pohybuje od 1000 kg/h do 3000 kg/h, který je vhodný pro velkoplošné, high-standard masterbatch manufacturers that focus on high-end markets. Například, 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, medical containers), 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, sledování výrobních dat, 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, PP, PVC masterbatch, low-concentration color masterbatch, black masterbatch and white masterbatch with pigment content ≤50%).

Z hlediska konstrukčního řešení, 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 (jako jsou organické pigmenty, low-hardness inorganic pigments) and has a long service life. The barrel is divided into 4 sekce regulace teploty, 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, snadná obsluha, 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. Navíc, 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, přesnost regulace teploty) 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 HTE Series Extruders: 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 (obsah pigmentu 50%-60%), ordinary functional masterbatch (předsměs zpomalující hoření, antistatic masterbatch) 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, saze) 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, což může snížit spotřebu energie 18%-25% compared with ordinary extruders of the same type. Ve stejnou dobu, its production capacity ranges from 200kg/h to 800kg/h, což je 15%-20% higher than that of the HTS BASIC series of the same specification. The barrel is divided into 5 sekce regulace teploty, with a temperature control precision of ±1℃, which can accurately control the processing temperature, avoid material waste caused by overheating or insufficient melting, and further reduce production costs. Navíc, the HTE series is equipped with a PLC intelligent control system, which can realize automatic parameter control, data monitoring and formula storage, ensuring the stability of product quality between batches. 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, filmy, vyfukování, extrusion molding, injection molding and other fields. Different application fields have different requirements on the performance of masterbatch (such as dispersibility, temperature resistance, color fastness) a efektivitu výroby, 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, jako je polyesterové vlákno, nylonové vlákno, polypropylene fiber, atd., and the final products include carpets, textilie, cushions, non-woven fabrics, atd. This field has extremely high requirements on masterbatch: první, high dispersibility. 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; druhý, 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; třetí, 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, such as shopping bags, casting films, multi-layer films, balicí fólie, agricultural films, atd. The key requirements of this field for masterbatch are: první, 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; druhý, jednotné zbarvení. The film surface must be uniform in color, without color spots, color streaks and color difference, ensuring the aesthetic property of the film; třetí, 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 (such as shopping bags, 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), the HTS SUPER series can be selected, which can achieve ultra-high dispersibility of pigments, ensuring the transparency and clarity of the film.

4.3 Blow Molding Field: Good Fluidity and Dimensional Stability Requirements

Masterbatch in the blow molding field is mainly used for coloring blow molding products, such as medical and cosmetic containers, lubricating oil and paint containers, beverage bottles, plastic barrels, atd. The requirements of this field for masterbatch are: první, good processing fluidity. Blow molding products need to be formed by high-temperature blow molding, and the masterbatch must have good fluidity, which is conducive to the uniform distribution of the masterbatch in the parison, avoiding uneven wall thickness and color difference of the product; druhý, good dimensional stability. The blow molding products have strict requirements on dimensional accuracy, and the masterbatch must have stable performance, avoiding the deformation of the product due to uneven shrinkage; třetí, environmental protection. Especially for medical and cosmetic containers, the masterbatch must meet environmental protection standards, non-toxic and harmless, without volatile substances.

For the blow molding field, the suitable Zhuoyue extruder series are ZTE series, HTS BASIC series and HTE series. For ordinary blow molding masterbatch (such as lubricating oil containers, plastic barrels), the ZTE series and HTS BASIC series are recommended. Their reasonable screw structure and temperature control system can ensure the good fluidity and stability of the masterbatch, meeting the basic requirements of blow molding products. For medium-grade blow molding masterbatch (such as cosmetic containers, beverage bottles), the HTE series is recommended. Its high production efficiency and energy-saving advantages can reduce production costs, and the good mixing and dispersing effect can ensure uniform coloring and dimensional stability of the product. 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, such as sheets, potrubí, dráty a kabely, profily, atd. The key requirements of this field for masterbatch are: první, high dimensional stability. Extrusion products (such as pipes, profily) have strict requirements on dimensional accuracy, and the masterbatch must have stable performance, avoiding the deformation and color difference of the product due to uneven shrinkage; druhý, 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; třetí, dobrá odolnost proti povětrnostním vlivům. 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, jako jsou automobilové díly, elektronické produkty, stavební materiály, domácí spotřebiče, nábytek, hračky, atd. The requirements of this field for masterbatch are diverse, but the core requirements are: první, high dispersibility. 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; druhý, good batch stability. Injection molding products are usually produced in large batches, and the masterbatch must have stable performance, ensuring no color difference between batches of products; třetí, targeted functional requirements. Například, 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), the ZTE series and HTS BASIC series are recommended. 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, často dochází k různým problémům, 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, zřejmé pigmentové aglomeráty, 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 Řešení:

• (1) Optimalizujte suroviny: 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 (v 1%-5% of the pigment dosage).
• (2) Improve premixing effect: Increase the mixing speed to 800-1200 ot./min, extend the mixing time to 5-10 zápis, 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) Upravte parametry vytlačování: 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) Udržovat vybavení: Replace worn screw mixing elements, barrel and screw; 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, zatemnění), 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) Teplota vytlačování je příliš vysoká: 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 (více než 3 zápis), 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 Řešení:

• (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℃ for engineering plastic masterbatch); 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 zápis.
• (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) Optimalizujte suroviny: 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: Vysoké opotřebení šroubu a hlavně, 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, saze, uhličitan vápenatý), 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 Řešení:

• (1) Optimalizujte suroviny: Select pigments or fillers with small particle size (20-40 pletivo) 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) Upravte parametry vytlačování: 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) Vyberte zařízení s vysokou odolností proti opotřebení: 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, dispergovatelnost, barva) 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, rychlost šroubu, 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, tlak) cannot be kept stable for a long time.

5.4.2 Řešení:

• (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, velikost částic, moisture content) 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, vyhnout se opakovanému ladění; regularly check the equipment parameters to ensure stable operation.
• (4) Establish quality inspection system: Conduct strict quality inspection on each batch of masterbatch, včetně barvy, dispergovatelnost, concentration and other indicators, and only deliver the products that meet the standards.

5.5 Common Problem 5: Poor Processing Fluidity of Masterbatch, Difficult Extrusion, Equipment Blockage

This problem is mainly manifested in the difficulty of material conveying and extrusion, low production efficiency, unstable extrusion pressure, and even blockage of the die head and extrusion cavity, which affects the normal production. The main causes and solutions are as follows:

5.5.1 Main Causes:

• (1) Raw material problem: The carrier has poor fluidity, or the pigment content is too high (více než 80%), resulting in poor fluidity of the mixture; the raw material has high moisture content, which causes the material to agglomerate and block the feeding port.
• (2) Premixing problem: The premixing is uneven, and the dispersant is not fully mixed, resulting in poor fluidity of the material.
• (3) Extrusion parameter problem: The extrusion temperature is too low, the carrier is not fully melted, and the fluidity is poor; the screw speed is too low, the conveying capacity is insufficient; the die head hole is too small, and the extrusion resistance is too large.
• (4) Equipment problem: The screw conveying elements are worn, the conveying capacity is reduced; the feeding device fails, resulting in uneven feeding.

5.5.2 Řešení:

• (1) Optimalizujte suroviny: Select carriers with good fluidity; reduce the pigment content appropriately (control within 80%); dry the raw materials thoroughly to control the moisture content below 0.1%.
• (2) Improve premixing effect: Extend the premixing time, increase the mixing speed, ensure that the dispersant is fully mixed with the pigment and carrier, and improve the fluidity of the mixture.
• (3) Upravte parametry vytlačování: Increase the extrusion temperature appropriately to ensure that the carrier is fully melted; increase the screw speed to improve the conveying capacity; replace the die head with larger die holes to reduce extrusion resistance.
• (4) Udržovat vybavení: Replace worn screw conveying elements; check the feeding device regularly, and repair or replace the faulty parts in time; clean the feeding port and extrusion cavity regularly to avoid material accumulation and blockage.

6. Practical Application Cases of Zhuoyue Extruders in Masterbatch Processing

To further verify the performance advantages and application effects of Zhuoyue’s full series of extruders in masterbatch processing, this section will introduce several practical application cases, covering different masterbatch types, production scales and application fields. These cases fully demonstrate that Zhuoyue’s extruders can provide targeted and efficient processing solutions for different manufacturers, helping manufacturers improve production efficiency, product quality and market competitiveness.

6.1 Věc 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, Čína, 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, nestabilní regulace teploty, and low production efficiency, which cannot meet the production requirements.

Řešení: Zhuoyue recommends the HTS SUPER series twin-screw extruders (průměr šroubu 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 Věc 2: Application of HTS PLUS Series in Engineering Plastic PA Masterbatch Processing

Customer Background: A medium-sized masterbatch manufacturer in Guangdong, Čína, mainly produces engineering plastic masterbatch, focusing on the automotive and electronic fields. The customer needs to produce PA66 masterbatch (obsah pigmentu 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.

Řešení: 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 months to 18 měsíce, 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% na 99%. The customer’s PA66 masterbatch has successfully entered the supply chain of a well-known automotive parts manufacturer.

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

Customer Background: A small and medium-sized masterbatch manufacturer in Zhejiang, Čína, mainly produces film masterbatch, focusing on the packaging film field. The customer needs to produce PE film masterbatch (obsah pigmentu 40%) for food packaging films. The masterbatch requires good transparency, jednotné zbarvení, and low production cost. 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.

Řešení: 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, což může snížit spotřebu energie 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% na 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 Věc 4: Application of ZTE Series in Small-Batch Multi-Variety Ordinary Masterbatch Processing

Customer Background: A small masterbatch manufacturer in Shandong, Čína, mainly produces small-batch multi-variety ordinary masterbatch (PE/PP color masterbatch, black masterbatch, 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.

Řešení: 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 yuan; the production efficiency can meet the small-batch production needs (50-200kg/h). 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, functionalization, 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, harmless, low-volatile, degradable and recyclable, and toxic and harmful pigments (such as heavy metal pigments) and additives will be completely eliminated. Například, water-based masterbatch, bio-based masterbatch and recyclable masterbatch will have broad market prospects. Ve stejnou dobu, 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, flame retardant, antistatický, antibakteriální, UV-resistant) into one masterbatch, which can reduce the addition amount of masterbatch, simplify the processing process, and reduce production costs. Například, new energy vehicle masterbatch will integrate high temperature resistance, flame retardant, antistatic and other functions; medical masterbatch will integrate non-toxic, antibakteriální, high transparency and other functions. Navíc, 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 (such as color, concentration, function, typ nosiče), and masterbatch manufacturers need to provide personalized customization solutions according to the specific needs of customers. Například, 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. Například, 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. Například, 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. Ve stejnou dobu, the extruders will be equipped with higher torque gearboxes and more advanced mixing elements, který může poskytnout silnější smykovou sílu a hnětací sílu, meeting the processing needs of high-performance masterbatch.

7.2.4 Modularization and Flexibility.

Modularization and flexibility will become an important development trend of twin-screw extruders. The future extruders will adopt a more perfect modular design, and the screw, barrel, die head and other components can be freely combined and replaced according to the type of masterbatch and processing requirements, which can improve the adaptability of the equipment and reduce the investment cost of the customer. Například, when producing different types of masterbatch, only the corresponding screw elements and die head need to be replaced, without replacing the entire extruder. Navíc, the small and medium-sized modular extruders will be more popular, 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: první, 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; druhý, 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; třetí, 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; čtvrtý, 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. Závěr

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, functionalization, high concentration and intelligence, the requirements for twin-screw extruders are becoming higher and higher.

Zhuoyue, 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, přesná regulace teploty, high wear resistance, vysoká efektivita výroby, 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.