Применение передовой технологии двухшнековой экструзии Masterbatch и комплексные технологические решения

1. Обзор отрасли мастербатчей и основные знания

1.1 Текущая ситуация и тенденции развития индустрии мастербатчей

мастербатч, также известный как цветная маточная смесь или цветной концентрат, новый тип пластикового красителя с высокой концентрацией, высокая дисперсность и удобство использования. Он изготавливается путем равномерного диспергирования пигментов или красителей., носители и добавки в определенной пропорции посредством профессионального смешивания и технологии экструзионного гранулирования.. По сравнению с традиционным методом прямого окрашивания (непосредственное добавление пигментов в пластиковое сырье), мастербатч имеет преимущества удобного использования, равномерная окраска, стабильная производительность, защита окружающей среды и энергосбережение, 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, автомобильный, текстиль, электроника, 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, accounting for more than 60% доли мирового рынка, 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.

Китай, 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, flame-retardant masterbatch, 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: first, 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; second, functionalization. In addition to coloring, masterbatch is also developing towards functional integration, such as flame-retardant masterbatch, antistatic masterbatch, antibacterial masterbatch, UV-resistant masterbatch, который может удовлетворить особые требования к использованию последующих продуктов; третий, высокая концентрация и высокая диспергируемость. Маточная смесь высокой концентрации может уменьшить количество добавляемых добавок., сократить производственные затраты, и высокая дисперсность могут обеспечить равномерную окраску пластиковых изделий., Избегайте цветовых пятен и разницы в цвете, что является ключом к улучшению качества продукции; четвертый, интеллект и автоматизация обработки. Обработка маточной смеси требует строгого контроля за однородностью смешивания., температура и другие параметры. Разумный, автоматические двухшнековые экструзионные линии станут основным направлением, осуществление мониторинга в реальном времени, автоматическая настройка параметров и массовое производство, повышение эффективности производства и стабильности продукции.

В качестве основного оборудования для обработки маточной смеси, twin-screw extruders play a crucial role in the development of the masterbatch industry. Masterbatch mixing has strict requirements on the mixing and dispersing effect, temperature control and production efficiency of extruders. Zhuoyue’s full series of extruders (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) are specially designed for masterbatch processing, with targeted performance advantages, which can effectively meet the processing needs of different types of masterbatch and help manufacturers improve product quality and production efficiency.

1.2 Core Composition and Working Principle of Masterbatch

Masterbatch is composed of three basic elements: pigments or dyes, carriers and additives. The proportion and performance of each element directly determine the quality and use effect of masterbatch. Понимание основного состава и принципа работы маточной смеси является основой для освоения технологии ее обработки и выбора подходящего экструзионного оборудования..

1.2.1 Пигменты или красители: Основной компонент окраски

Пигменты или красители являются основными компонентами, обеспечивающими окрашивание маточной смеси., учет 10%-80% состава маточной смеси (конкретная пропорция зависит от типа пигмента, Требования к окраске и концентрация маточной смеси). Пигменты делятся на органические пигменты и неорганические пигменты.: органические пигменты имеют яркие цвета, высокая стойкость окраски, хорошая прозрачность, но плохая термостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, в основном используется при низкотемпературной обработке пластмасс (например, ПЭ, ПП) и продукты с высокими требованиями к цвету (например, текстиль, упаковочные пленки); неорганические пигменты обладают хорошей термостойкостью, атмосферостойкость и химическая стабильность, но низкая прочность окраски и плохая прозрачность, в основном используется при высокотемпературной обработке пластмасс (такие как инженерные пластмассы) и товары для улицы (например, строительные материалы, автомобильные внешние детали).

Красители отличаются от пигментов. Красители имеют хорошую растворимость в пластиковом сырье., яркие цвета и высокая прозрачность, но плохая термостойкость и светостойкость, в основном используется в прозрачных пластиковых изделиях (например, ПЭТ-бутылки, листы ПК). Выбор пигментов или красителей должен основываться на типе пластикового сырья. (температура обработки), среда использования продукта (крытый/открытый), требования к окраске (яркость цвета, прозрачность) и требования по охране окружающей среды, чтобы гарантировать, что маточная смесь имеет стабильные характеристики окраски и соответствует требованиям использования последующих продуктов..

1.2.2 Перевозчики: The Dispersion and Adhesion Component

Carriers are the matrix of masterbatch, учет 10%-80% состава маточной смеси, 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 (ЧП), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ), полиамид (Пенсильвания), polyethylene terephthalate (ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ), и т. д., which are selected according to the type of target plastic raw materials: например, 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.

The carrier should also have good processing fluidity, which is conducive to the uniform dispersion of pigments during extrusion processing and the mixing of masterbatch with target plastic raw materials. In addition, the melting point and processing temperature of the carrier should be consistent with or slightly lower than that of the target plastic raw materials, to avoid the decomposition of the carrier or the target plastic during processing.

1.2.3 Добавки: The Auxiliary Functional Component

Additives are auxiliary components added to improve the processing performance, dispersibility and use performance of masterbatch, учет 1%-10% состава маточной смеси. The type and dosage of additives are determined according to the type of masterbatch and processing requirements. Common additives include:

• Dispersants: The most important additive in masterbatch, which can reduce the surface tension of pigments, prevent pigment agglomeration, and make pigments uniformly dispersed in the carrier. Common dispersants include polyethylene wax, polypropylene wax, стеариновая кислота, calcium stearate, etc. The addition of dispersants can significantly improve the dispersibility of masterbatch, ensure uniform coloring of products, and reduce the wear of extrusion equipment.
• Compatibilizers: Used to improve the compatibility between pigments and carriers, and between masterbatch and target plastic raw materials. Например, when the carrier and target plastic have poor compatibility (such as PE carrier and PA plastic), compatibilizers (such as maleic anhydride grafted polyethylene) can be added to enhance the bonding force between them, avoid the separation of masterbatch and target plastic during processing, and improve the mechanical properties of products.
• Heat Stabilizers: Используется для предотвращения разложения пигментов., носители и целевые пластики при высокотемпературной экструзионной обработке. Обычные термостабилизаторы включают соли свинца., кальций-цинковые стабилизаторы, органические стабилизаторы олова, и т. д., которые выбираются в соответствии с температурой обработки и требованиями защиты окружающей среды.
• Светостабилизаторы и антиоксиданты: Используется для улучшения атмосферостойкости и устойчивости к старению маточной смеси и цветных пластиковых изделий., предотвратить выцветание цвета и ухудшение характеристик продукции под воздействием солнечного света и кислорода, и продлить срок службы изделий.
• Смазочные материалы: Используется для уменьшения трения между материалами и экструзионным оборудованием. (винт, бочка, головка), улучшить текучесть обработки, снизить потребление энергии, и избежать прилипания материала к оборудованию, что способствует плавному ходу экструзионной обработки.

1.2.4 Working Principle of Masterbatch

The working principle of masterbatch is based on the uniform dispersion of high-concentration pigments in the carrier. During the processing of plastic products, a small amount of masterbatch (usually 1%-5%) is mixed with uncolored plastic raw materials. Under the action of high temperature and shear force during extrusion or injection molding, the carrier of the masterbatch melts and mixes with the target plastic raw materials, and the uniformly dispersed pigments are released and uniformly distributed in the target plastic matrix, thus achieving the purpose of coloring plastic products. The key of this process is that the pigments in the masterbatch must be uniformly dispersed without agglomeration, otherwise it will cause color spots, разница в цвете и другие дефекты цветных изделий.

1.3 Общая классификация маточной смеси

Мастербатчи можно разделить на разные типы в соответствии с разными классификационными стандартами., например тип окраски, тип оператора связи, область применения, функциональный тип, etc. Правильная классификация помогает лучше понять эксплуатационные характеристики и требования к обработке маточной смеси., и выбрать подходящее экструзионное оборудование и методы обработки..

1.3.1 Классификация по типу окраски

По типу красящего компонента, маточную смесь можно разделить на цветную маточную смесь, белая мастербатч и черная маточная смесь.

• Цветная мастербатч: Самый распространенный тип маточной смеси., в котором используются органические или неорганические пигменты различных цветов. (например, красный, желтый, синий, зеленый, апельсин) в качестве красящих компонентов, и используется для окраски пластиковых изделий в различные цвета.. The tinting strength, color brightness and dispersibility of color masterbatch are the key indicators to measure its quality.
• White Masterbatch: Using titanium dioxide (TiO2) as the main coloring component, it is used for whitening plastic products or as a base color for light-colored masterbatch. The whiteness, covering power and dispersibility of white masterbatch are the key indicators. Titanium dioxide has high hardness, which has high requirements on the wear resistance of extrusion equipment.
• Black Masterbatch: Using carbon black as the main coloring component, it is used for black coloring of plastic products. Carbon black has good UV resistance and weather resistance, and can also improve the mechanical properties of plastic products. The dispersibility of carbon black is the key to the quality of black masterbatch. Плохая диспергируемость приведет к появлению черных пятен и полос на продуктах..

1.3.2 Классификация по типу оператора связи

По типу носителя, мастербатч можно разделить на маточную смесь полиэтилена, ПП маточная смесь, Суперконцентрат ПВХ, ПА маточная смесь, ПЭТ маточная смесь, etc.

• ПЭ маточная смесь: Использование PE в качестве носителя, подходит для окраски изделий из полиэтилена (например полиэтиленовые пленки, ПЭ трубы, Детали для литья под давлением из полиэтилена). Имеет хорошую совместимость с полиэтиленовым сырьем., хорошая текучесть обработки и равномерная окраска.
• ПП Мастербатч: Использование PP в качестве носителя, подходит для окраски изделий из полипропилена. (например, полипропиленовые волокна, Детали для литья под давлением из ПП, ПП листы). Он обладает хорошей термостойкостью и подходит для высокотемпературной обработки ПП..
• Суперконцентрат ПВХ: Использование ПВХ в качестве носителя, подходит для окраски изделий из ПВХ-пластика. (например трубы ПВХ, ПВХ профили, ПВХ пленки). It needs to be matched with PVC heat stabilizers to avoid PVC decomposition during processing.
• Engineering Plastic Masterbatch: Using engineering plastics (Пенсильвания, ПК, ПБТ, и т. д.) as carriers, it is suitable for coloring engineering plastic products (such as automotive parts, электрические компоненты). It has good heat resistance and compatibility with engineering plastics, and has high requirements on extrusion processing equipment.

1.3.3 Classification by Application Field

According to the application field of masterbatch, it can be divided into fiber masterbatch, film masterbatch, blow molding masterbatch, extrusion masterbatch, injection molding masterbatch, и т. д., which correspond to the five major application fields of masterbatch.

• Fiber Masterbatch: Used for coloring chemical fibers (such as polyester fiber, nylon fiber), which is used in carpets, текстиль, cushions and other products. Требуется высокая диспергируемость и устойчивость цвета., и отсутствие выцветания цвета во время прядения и плетения.
• Мастербатч пленки: Используется для окраски пластиковых пленок. (например, сумки для покупок, кастинг фильмов, многослойные пленки), требующий высокой прозрачности и равномерной окраски, отсутствие цветных пятен и полос на поверхности пленки.
• Мастербатч для выдувного формования: Используется для окраски выдувных изделий. (например, медицинские и косметические контейнеры, контейнеры для смазочного масла и краски), для которого требуется хорошая текучесть обработки и равномерная окраска, И никакой деформации или разницы в цвете контейнера.
• Экструзионная маточная смесь: Используется для окраски экструзионных изделий. (такие как листы, трубы, провода и кабели), который требует хорошей стабильности размеров и равномерной окраски, И нет разницы в цвете на поверхности продукта.
• Мастербатч для литья под давлением: Используется для окраски литьевых изделий. (such as automotive parts, электронные продукты, строительные материалы, бытовая техника, мебель, игрушки), который требует высокой диспергируемости и стабильной производительности, и нет разницы в цвете между партиями продукции.

1.3.4 Классификация по функциональному типу

По дополнительным функциям маточной смеси, его можно разделить на обычную маточную смесь (только функция окраски) и функциональная маточная смесь (раскраска + дополнительные функции). Функциональная маточная смесь – это тенденция развития отрасли., и распространенные типы включают огнестойкую маточную смесь., antistatic masterbatch, antibacterial masterbatch, UV-resistant masterbatch, упрочняющая маточная смесь, etc. Функциональная маточная смесь требует добавления соответствующих функциональных добавок на основе обычной маточной смеси., который предъявляет более высокие требования к смешивающему и диспергирующему эффекту экструзионного оборудования..

2. Основная технология обработки маточной смеси: Технология двухшнековой экструзии

Обработка маточной смеси в основном включает смешивание, экструзия, охлаждение, 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, precise temperature control, 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. Ключевые требования к обработке маточной смеси для двухшнековых экструдеров:: сильный эффект смешивания и диспергирования (для обеспечения равномерного распределения пигментов), precise temperature control (во избежание разложения пигмента и деградации носителя), соответствующая сила сдвига (разрушать агломераты пигмента, не повреждая частицы пигмента), высокая эффективность производства (для удовлетворения потребностей массового производства) и хорошая износостойкость (адаптироваться к износу пигментов высокой твердости, таких как диоксид титана и сажа).

2.1 Трудности обработки маточной смеси и требования к экструзионному оборудованию

Хотя технология двухшнековой экструзии подходит для переработки маточной смеси., из-за особенностей состава маточной смеси (высокое содержание пигментов, легкая агломерация пигментов) и требования к обработке (равномерная дисперсия, стабильная производительность), все еще существует много трудностей в фактической обработке. Основные трудности обработки и соответствующие требования к экструзионному оборудованию заключаются в следующем.:

2.1.1 Агломерация пигмента и плохая диспергируемость

Пигменты (особенно неорганические пигменты, такие как диоксид титана и сажа.) имеют сильную полярность и большую удельную поверхность, которые легко агломерируются в крупные частицы при хранении и смешивании. Если агломераты не могут быть полностью разрушены и диспергированы во время экструзионной обработки., маточная смесь будет иметь плохую диспергируемость, а цветные пластиковые изделия будут иметь цветные пятна, цветные полосы и неравномерность окраски, что серьезно повлияет на качество продукции. Это наиболее распространенная и ключевая трудность при обработке маточной смеси..

Это требует, чтобы экструзионное оборудование имело высокую смешивающую и диспергирующую способность и соответствующую силу сдвига.. The twin-screw extruder should adopt an intermeshing co-rotating structure, and the screw should be equipped with sufficient mixing elements and shearing elements to generate strong shear force and kneading force during rotation, which can fully break the pigment agglomerates and make the pigments uniformly dispersed in the carrier. In addition, the screw speed and extrusion pressure should be adjustable to adapt to different types of pigments and masterbatch concentrations.

2.1.2 Pigment Decomposition and Carrier Degradation Caused by Overheating

Most pigments (especially organic pigments) have poor heat resistance, and the carrier (например, ПЭ, ПП) also has a certain temperature resistance limit. If the extrusion temperature is too high or the residence time of the material in the extruder is too long, the pigment will decompose (resulting in color fading, discoloration), and the carrier will degrade (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 (usually 1-3 минуты), avoiding long-term contact between the material and high temperature.

2.1.3 Износ шнека и цилиндра, вызванный пигментами высокой твердости

Неорганические пигменты, такие как диоксид титана и сажа, обладают высокой твердостью. (Твердость по шкале Мооса 5-7), что приведет к серьезному износу шнека и цилиндра экструдера во время экструзионной обработки.. Если винт и ствол имеют плохую износостойкость, они быстро изнашиваются, что приводит к снижению силы сдвига и перемешивающей способности экструдера., влияя на диспергируемость маточной смеси и сокращая срок службы оборудования.

Для этого необходимо, чтобы шнек и цилиндр экструдера были изготовлены из высококачественных износостойких материалов и обработаны по передовой технологии производства.. Например, шнек и ствол могут быть изготовлены из импортной износостойкой легированной стали., и пройти обработку биметаллическим композитом или обработку лазерной наплавкой, 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, mixing time, extrusion temperature, скорость винта, feeding speed). If the parameters fluctuate, the quality of the masterbatch (such as concentration, dispersibility, tinting strength) will be unstable, resulting in color difference between batches of colored products, which will affect the reputation of the manufacturer.

This requires the extrusion equipment to have intelligent control capacity and stable performance. The extruder should be equipped with a PLC intelligent control system, which can realize precise control of feeding speed, скорость винта, температура экструзии и другие параметры, и хранить несколько наборов параметров формулы. При производстве различных партий маточной смеси, только соответствующие параметры нужно вызывать, избежание повторной отладки, обеспечение стабильности качества продукции между партиями.

2.1.5 Высокие требования к текучести обработки

Мастербатч имеет высокое содержание пигментов., что уменьшит текучесть обработки материала. Если текучесть обработки слишком низкая, материал будет трудно транспортировать и экструдировать, что приводит к низкой эффективности производства, нестабильное давление экструзии и даже блокировка оборудования.

Это требует, чтобы экструзионное оборудование имело высокую пропускную способность и регулируемую силу сдвига.. Двухшнековый экструдер должен иметь разумный шаг шнеков., расчет шага и степени сжатия, and the screw should be equipped with sufficient conveying elements to ensure the smooth conveying of materials. In addition, the extrusion temperature can be appropriately adjusted to improve the processing fluidity of the material, and lubricants can be added to reduce the friction between materials.

2.2 Working Principle and Process Flow of Masterbatch Twin-Screw Extrusion

The twin-screw extrusion process of masterbatch is a complex physical mixing process, which mainly includes raw material pretreatment, premixing, feeding, плавление, mixing and shearing, экструзия, охлаждение, granulation, screening and packaging. The core purpose is to uniformly disperse pigments, carriers and additives to form high-quality masterbatch granules. The specific working principle and process flow are as follows:

2.2.1 Raw Material Pretreatment

Raw material pretreatment is the foundation of masterbatch extrusion processing, which directly affects the mixing effect and product quality. The raw materials of masterbatch mainly include pigments/dyes, carriers, добавки (dispersants, compatibilizers, heat stabilizers, и т. д.). The pretreatment steps are as follows:

• Drying Treatment: Some pigments (such as organic pigments) and carriers (such as PA, ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ) have high water absorption. If the moisture content is too high, it will cause bubbles, agglomeration and other defects in the masterbatch during extrusion processing, and even cause hydrolytic degradation of the carrier. Therefore, the raw materials must be dried before processing. The drying temperature and time are determined according to the type of raw material: например, organic pigments are dried at 60-80℃ for 2-4 часы, PE/PP carriers are dried at 80-100℃ for 3-5 часы, и носители PA сушат при 100-120 ℃ для 6-8 часы. Влажность высушенного сырья следует контролировать ниже 0.1%.
• Дробление и просеивание: Для пигментов с большим размером частиц (такие как агломераты диоксида титана) и носители с неравномерным размером частиц, дробление и просеивание должны проводиться для обеспечения однородности сырья.. Размер частиц измельченного сырья следует контролировать при 20-40 сетка, что способствует равномерному смешиванию сырья и разрушению агломератов пигментов во время экструзии..
• Удаление примесей: Сырье может содержать примеси. (например металлические частицы, камни, пыль) при производстве и транспортировке. Примеси влияют не только на качество маточной смеси., но также изнашивать шнек и цилиндр экструдера, и даже вызвать блокировку оборудования. Therefore, сырье необходимо профильтровать и удалить перед использованием, использование сетчатого фильтра с соответствующим размером ячеек для удаления примесей.

2.2.2 Предварительное смешивание

Предварительное смешивание является ключевым шагом для улучшения эффекта смешивания и диспергирования маточной смеси.. По формуле соотношения, сушеный, измельченные и очищенные от примесей пигменты, носители и добавки помещаются в высокоскоростной смеситель для предварительного смешивания. Целью предварительного смешивания является обеспечение равномерного прилегания пигментов и добавок к поверхности частиц носителя., сформировать предварительную смесь, и заложить основу для равномерного диспергирования во время экструзии.

Ключевыми параметрами предварительного смешивания являются скорость смешивания., время смешивания и температура смешивания. Скорость смешивания обычно 800-1200 об/мин, время смешивания 5-10 минуты, и температура смешивания контролируется на уровне 40-60 ℃.. Соответствующая температура смешивания может улучшить адгезию добавок. (такие как диспергаторы) к носителю и пигментам, содействие равномерному смешиванию. Для маточной смеси с высоким содержанием пигментов (такой как 50% выше), время предварительного смешивания может быть соответствующим образом увеличено, и сначала можно добавить небольшое количество диспергатора для улучшения диспергируемости пигментов.. После предварительного смешивания, смесь должна быть однородного цвета, без явных агломератов пигментов и частиц добавок.

2.2.3 Кормление и транспортировка

Предварительно смешанная смесь подается в загрузочный бункер двухшнекового экструдера через шнековый или ленточный питатель.. Подающее устройство экструдера обычно оснащено функцией регулирования скорости преобразования частоты., 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. In addition, the feeding port of the extruder should be smooth, without dead corners, to avoid material sticking and accumulation.

2.2.4 плавление, Mixing and Shearing

The materials entering the extrusion cavity of the twin-screw extruder are pushed forward continuously by the rotating screws. The extrusion cavity is composed of a screw and a barrel, and the volume of the extrusion cavity gradually decreases along the axis direction. When the screws rotate, the materials are gradually compressed under the action of the screws and the barrel, and the pressure in the extrusion cavity gradually increases (generally 5-12MPa).

В то же время, the materials are subjected to strong shear force and friction force generated by the relative movement between the screws and the barrel, as well as between the screw flights. The shear force and friction force can fully break the agglomerates of pigments, make the pigments uniformly dispersed in the melted carrier, and promote the fusion and compatibility between the pigment, carrier and additives. The friction force can also generate a certain amount of heat, which is combined with the external heating of the barrel (electric heating or steam heating) to make the carrier gradually melt and plasticize.

The barrel of the extruder is usually divided into 4-6 temperature control sections (feeding section, melting section, mixing section, homogenizing section, die head section), and the temperature of each section is precisely controlled according to the type of masterbatch (тип оператора связи, pigment type). Например, when processing PE masterbatch, the temperature of the feeding section is 100-120℃, the melting section is 160-180℃, the mixing section is 170-190℃, the homogenizing section is 160-180℃, and the die head section is 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, which can freely combine different screw elements (such as conveying elements, смешивающие элементы, shearing elements) according to the type of masterbatch. Например, 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 (fluctuation within ±0.5MPa), что может обеспечить равномерный диаметр полосы и постоянство качества маточной смеси..

2.2.6 Охлаждение и затвердевание

Экструдированные полосчатые полуфабрикаты направляют в охлаждающее устройство для быстрого охлаждения и затвердевания.. Метод охлаждения маточной смеси обычно представляет собой охлаждение резервуара с водой., и температура охлаждающей воды контролируется на уровне 20-30 ℃.. Длина бака охлаждающей воды составляет 3-5 метры, и время охлаждения 2-4 минуты. Быстрое охлаждение может привести к быстрому затвердеванию полосы., сохранить форму и размер полоски, и избежать деформации и прилипания.

Следует отметить, что скорость охлаждения должна быть равномерной.. Если скорость охлаждения слишком высокая, внутреннее напряжение полосы будет слишком большим, и полоса будет хрупкой и легко сломается во время грануляции; если скорость охлаждения слишком медленная, полоска будет мягкой и легко приклеивается, влияние на эффект грануляции. После охлаждения, поверхность полоски должна быть сухой, гладкая, без пузырей и трещин.

2.2.7 Резка и грануляция

После охлаждения и затвердевания, полоса отправляется в гранулятор для резки для формирования гранулированной маточной смеси.. Гранулятор оснащен поворотным ножом и фиксированным ножом., и скорость резки регулируется (в целом 500-1000 об/мин). Размер частиц маточной смеси контролируется путем регулирования скорости резки и скорости подачи полосы.. Обычный размер частиц маточной смеси составляет 2-5 мм. (длина и диаметр практически одинаковы), что удобно смешивать с пластиковым сырьем при дальнейшем использовании.

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: цвет (единообразие, consistency with the standard sample), dispersibility (observed by microscope or test piece coloring), concentration (tinting strength test), moisture content, particle size distribution, etc. 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, цвет, concentration, тип оператора связи, 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 месяцы.

2.3 Key Factors Affecting Masterbatch Twin-Screw Extrusion Effect

The effect of twin-screw extrusion directly affects the quality of masterbatch (dispersibility, tinting strength, stability). There are many factors affecting the extrusion effect, mainly including raw material characteristics, formula ratio, premixing effect, extrusion parameters and equipment performance. Mastering these key factors and making scientific adjustments can ensure the stability of the extrusion effect and the consistency of product quality.

2.3.1 Raw Material Characteristics

The type, particle size, moisture content and purity of raw materials have a great impact on the extrusion effect. For pigments, the particle size should be uniform and fine (20-40 сетка), and the agglomeration degree should be low; organic pigments have poor heat resistance, so the extrusion temperature should be strictly controlled; inorganic pigments have high hardness, so the extruder should have good wear resistance. For carriers, 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.

In addition, 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, но также изнашивать шнек и цилиндр экструдера.

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: маточная смесь высокой концентрации (содержание пигмента 50%-80%) может уменьшить количество добавлений и себестоимость продукции, но требует лучшей диспергируемости; маточная смесь низкой концентрации (содержание пигмента 10%-30%) имеет лучшую диспергируемость, но сумма добавления велика, а себестоимость высока.

Дозировка диспергентов обычно составляет 1%-5% дозировки пигмента; слишком мало диспергатора приведет к плохой диспергируемости пигментов., слишком большое количество диспергатора повлияет на механические свойства маточной смеси и окрашенных продуктов.. Дозировка других добавок (compatibilizers, heat stabilizers, смазочные материалы) как правило, это 0.5%-3%, который должен быть скорректирован в соответствии с типом маточной смеси и требованиями к обработке.. Соотношение формул должно строго контролироваться., и погрешность должна быть в пределах ±1%, для обеспечения постоянства качества продукции между партиями.

2.3.3 Эффект предварительного смешивания

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 об/мин), mixing time (5-10 минуты) and mixing temperature (40-60℃). Для маточной смеси с высоким содержанием пигментов, время предварительного смешивания может быть соответствующим образом увеличено, and the dispersant can be added first and mixed with the pigment, then mixed with the carrier and other additives. In addition, 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, в основном включая скорость винта, температура экструзии и давление экструзии.

• Скорость винта: Скорость шнека двухшнековых экструдеров для обработки маточной смеси обычно колеблется от 200 к 800 об/мин. Чем выше скорость винта, тем больше сила сдвига и сила трения, воспринимаемые материалами, тем лучше эффект смешивания и диспергирования пигментов, и тем выше эффективность производства. Однако, если скорость винта слишком высока, время пребывания материалов в полости экструзии слишком короткое, что приводит к неполному плавлению носителя, недостаточное смешивание материалов, и неравномерная диспергируемость; если скорость винта слишком низкая, сила сдвига и сила трения недостаточны, агломераты пигмента не могут быть полностью разрушены, и эффективность производства низкая.
• Скорость шнека следует регулировать в зависимости от типа маточной смеси.: для маточной смеси с высоким содержанием пигментов и легкой агломерацией (например, черная маточная смесь, белая маточная смесь), более высокая скорость винта (500-800 об/мин) необходим для обеспечения равномерного диспергирования пигментов; для маточной смеси с органическими пигментами (плохая термостойкость), умеренная скорость винта (300-500 об/мин) необходим во избежание перегрева и разложения пигмента.
• Температура экструзии: Температура экструзии является ключом к обеспечению плавления носителя и стабильности пигмента.. Температура каждой секции цилиндра и головки должна точно контролироваться в зависимости от типа маточной смеси. (тип оператора связи, pigment type). Температура секции подачи ниже (немного выше температуры сушки сырья), главным образом для предотвращения слеживания материалов и обеспечения плавной подачи; the temperature of the melting section is medium, which is mainly to promote the melting and plasticization of the carrier; the temperature of the mixing section is higher, which is mainly to enhance the shear and mixing effect, and promote the uniform dispersion of pigments; the temperature of the homogenizing section is slightly lower than the mixing section, which is mainly to ensure the uniform temperature and viscosity of the materials, and avoid thermal decomposition; the temperature of the die head section is slightly lower than the homogenizing section, which is to ensure the shaping effect of the strip.
• The temperature control precision should reach ±1℃. Например, when processing PP masterbatch with organic pigments, the temperature of each section is: feeding section 110-130℃, melting section 170-190℃, mixing section 180-200℃, homogenizing section 170-190℃, die head section 160-180℃. If the temperature is too high, the pigment will decompose and the carrier will degrade; if the temperature is too low, the carrier will not be fully melted, and the pigment cannot be uniformly dispersed.
• 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. Однако, if the pressure is too high, it will increase the energy consumption and wear of the equipment, and even cause the die head to block; if the pressure is too low, the materials cannot be fully compressed and mixed, the strip is loose, and the dispersibility is poor.
• The extrusion pressure should be adjusted according to the type of masterbatch and the die head size: for masterbatch with high pigment content and poor fluidity, a higher extrusion pressure is needed; for masterbatch with good fluidity, a moderate extrusion pressure is sufficient. The extrusion pressure should be kept stable, and the fluctuation should be within ±0.5MPa, to ensure the uniform diameter of the strip and the consistency of the masterbatch quality.

2.3.5 Equipment Performance

The performance of the twin-screw extruder directly determines the extrusion effect. The key performance indicators of the extruder include mixing and dispersing capacity, temperature control precision, wear resistance, conveying capacity and intelligent control capacity. Zhuoyue’s full series of extruders (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) are specially designed for masterbatch processing, with excellent performance in these aspects, which can effectively meet the processing needs of different types of masterbatch.

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

Zhuoyue has long been engaged in the research, development and production of high-performance twin-screw extruders, and has accumulated rich experience in the field of masterbatch processing. According to the processing characteristics of masterbatch (высокое содержание пигментов, легкая агломерация пигментов, strict temperature control requirements, high wear resistance requirements) and the diverse needs of manufacturers (different production scales, different masterbatch types, different application fields), Zhuoyue has launched a full series of extruders suitable for masterbatch processing, including HTS BASIC series, HTS PLUS series, HTS SUPER series, Серия ZTE и серия HTE. Каждая серия имеет свои ТТХ и целевые сценарии адаптации., который может предоставить персонализированные и эффективные технологические решения для производителей маточных смесей различного масштаба..

3.1 Основные преимущества экструдеров Zhuoyue для обработки маточных смесей

Будь то высококлассная серия HTS SUPER или экономичная серия ZTE., все экструдеры Zhuoyue имеют следующие основные преимущества:, которые специально оптимизированы для обработки маточной смеси, обеспечение высокого качества, эффективное и стабильное производство:

3.1.1 Отличный эффект смешивания и диспергирования

Основным требованием обработки маточной смеси является равномерная дисперсия пигментов.. Все двухшнековые экструдеры Zhuoyue имеют взаимовращающуюся конструкцию., с разумным шагом винта, расчет шага и степени сжатия. Взаимодействие и вращение двойных шнеков может создать сильную силу сдвига и замешивания., который способен полностью разрушить агломераты пигментов (даже небольшие агломераты размером 100 мкм выше), и сделать пигменты равномерно диспергированными в носителе. Равномерность смешивания экструдеров может достигать более 95%, что значительно выше, чем у обычных двухшнековых экструдеров (85%-90%).

In addition, шнеки всех серий экструдеров имеют модульную конструкцию, который может свободно комбинировать различные типы винтовых элементов (транспортирующие элементы, смешивающие элементы, shearing elements) according to the type of masterbatch (например, цветная маточная смесь, белая маточная смесь, черная маточная смесь) и характеристики пигмента. Например, при обработке черной маточной смеси сажей (легкая агломерация), more mixing elements and shearing elements can be configured to enhance the mixing and dispersing effect; при обработке цветной маточной смеси органическими пигментами (плохая термостойкость), more conveying elements and fewer shearing elements can be configured to shorten the residence time and avoid pigment decomposition.

3.1.2 Precise Temperature Control, Avoiding Pigment Decomposition

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

The temperature control system is equipped with a real-time monitoring and alarm function: если температура какой-либо секции превышает установленный диапазон, система вовремя выдаст тревожный сигнал, и автоматически отрегулируйте мощность нагрева или запустите систему охлаждения, чтобы вернуть температуру в заданный диапазон.. In addition, цилиндр экструдера имеет двухслойную оболочку, который может осуществлять быстрый нагрев и охлаждение, и улучшить скорость реакции контроля температуры. Головка также оснащена независимым устройством контроля температуры., что обеспечивает равномерную температуру головки и стабильную форму полосы..

3.1.3 Высокая износостойкость, Длительный срок службы

Неорганические пигменты, такие как диоксид титана и сажа, обладают высокой твердостью., что приведет к серьезному износу шнека и цилиндра экструдера во время обработки.. В экструдерах Zhuoyue используются высококачественные износостойкие материалы и передовые технологии производства, обеспечивающие износостойкость основных компонентов..

Шнеки и цилиндры серии HTS PLUS, Серии HTS SUPER и HTE изготовлены из импортной износостойкой легированной стали. (например 38CrMoAlA), и пройти обработку биметаллическим композитом или обработку лазерной наплавкой. Твердость поверхности винтов и цилиндров может достигать ≥65 HRC. (HTS PLUS series, серия HTE) и ≥70HRC (HTS SUPER series), который имеет чрезвычайно сильную износостойкость и коррозионную стойкость, и может эффективно противостоять износу, вызванному пигментами высокой твердости.. Срок службы шнеков и цилиндров составляет 2-3 раз больше, чем у обычных экструдеров, снижение частоты замены комплектующих и затрат на обслуживание оборудования.

Шнеки и цилиндры серий HTS BASIC и ZTE изготовлены из высококачественной износостойкой легированной стали с азотированной обработкой., и твердость поверхности может достигать ≥60 HRC, который может удовлетворить потребности обработки обычной маточной смеси (содержание пигмента ≤50%) и имеет разумное соотношение цены и качества.

3.1.4 Высокая эффективность производства, Энергосбережение и защита окружающей среды

В экструдерах Zhuoyue используется высокомоментный редуктор и оптимизированная конструкция шнека., которые имеют сильную пропускную способность и высокую эффективность производства. По сравнению с обычными двухшнековыми экструдерами, Эффективность производства экструдеров Zhuoyue можно повысить за счет 20%-50%. Например, производственная мощность экструдеров серии HTS SUPER может достигать 1000-3000 кг/ч., который подходит для крупномасштабного массового производства; the production capacity of ZTE series extruders is 100-500kg/h, which is suitable for small and medium-sized batch production.

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

3.1.5 Intelligent Control, Easy Operation and Maintenance

All Zhuoyue’s extruders adopt a PLC intelligent control system and a touch screen operation interface, which is simple and intuitive, easy to operate. The system can store multiple sets of product formulas and processing parameters (до 100 sets), and when producing different types of masterbatch, only the corresponding formula and parameters need to be called, without repeated debugging, which saves time and improves production efficiency.

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

In addition, the extruders adopt a reasonable structural design, which makes the maintenance more convenient. The screws, стволы и головки быстро разбираются и собираются, что сокращает время обслуживания и трудоемкость. Команда послепродажного обслуживания Zhuoyue обеспечит профессиональную установку., услуги по вводу в эксплуатацию и обучению клиентов, обеспечение беспрепятственного использования оборудования клиентами.

3.1.6 Широкий диапазон применения, Сильная адаптируемость

Полная серия экструдеров Zhuoyue имеет широкий спектр применения., который может адаптироваться к потребностям обработки различных типов маточной смеси, включая цветную маточную смесь, белая маточная смесь, черная маточная смесь, обычная маточная смесь, функциональная маточная смесь (flame-retardant masterbatch, antistatic masterbatch), и маточная смесь с разными носителями (ЧП, ПП, ПВХ, Пенсильвания, ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ, и т. д.). Экструдеры также могут адаптироваться к обработке маточных смесей с различным содержанием пигментов. (10%-80%), и может удовлетворить потребности обработки в различных областях применения (волокна, фильмы, выдувное формование, экструзия, литье под давлением).

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. In addition, 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. Производители могут выбрать подходящую серию экструдеров в соответствии с собственным масштабом производства., тип продукта, концентрация маточной смеси, область применения и бюджет.

3.2.1 Экструдеры серии HTS BASIC: Гибкий и экономичный выбор для обычных маточных смесей

Экструдеры серии HTS BASIC представляют собой экономичную серию продуктов, предназначенную для мелких и средних производителей маточных смесей или производителей, которые в основном производят обычные маточные смеси.. В данной серии экструдеров используются среднемоментные редукторы ведущих европейских производителей., которые имеют преимущества стабильной работы, низкий уровень шума, высокая эффективность и длительный срок службы. Удельный крутящий момент экструдеров составляет 10-12 Нм/см³., который может удовлетворить потребности обработки обычной маточной смеси (содержание пигмента ≤50%), например цветная маточная смесь PE/PP, белая маточная смесь низкой концентрации и черная маточная смесь.

С точки зрения конструктивного решения, Экструдеры серии HTS BASIC имеют двухшнековую конструкцию параллельного вращения., с диаметром винта от 30 мм до 65 мм., и степень сжатия 4～8., который можно отрегулировать в зависимости от типа маточной смеси. Ствол изготовлен из износостойкой легированной стали с азотированной обработкой., а винт изготовлен из износостойкой и коррозионностойкой легированной стали., который имеет хорошую износостойкость. Экструдер оснащен системой управления ПЛК и интерфейсом управления с сенсорным экраном., который может реализовать автоматическую подачу, автоматический контроль температуры, автоматический контроль давления и автоматическая резка, и прост и удобен в эксплуатации.

Производственная мощность экструдеров серии HTS BASIC варьируется от 100 до 500 кг/ч., which is suitable for small and medium-sized masterbatch manufacturers that mainly produce ordinary masterbatch for films, injection molding and extrusion products. One of the biggest advantages of this series is that it can provide flexible options through different configuration combinations. Customers can choose different screw elements, головки, feeding devices and post-processing equipment according to their own product types and production needs, so as to form a production line suitable for their own needs. The HTS BASIC series extruders have a reasonable price, which can help small and medium-sized manufacturers reduce the initial investment cost while ensuring the basic processing quality of masterbatch. It is an ideal choice for enterprises that are just entering the masterbatch industry or have limited production scale and budget. In addition, this series of extruders has simple operation and low maintenance cost, and its after-sales service support is consistent with other high-end series, which can fully meet the daily production needs of small and medium-sized manufacturers.

3.2.2 HTS PLUS Series Extruders: High-Torque Solution for Engineering Plastics and Filler Masterbatch

The HTS PLUS series extruders are positioned as mid-to-high-end products, specially developed for masterbatch processing scenarios with higher requirements, such as engineering plastic masterbatch and filler masterbatch. Different from the HTS BASIC series, this series adopts high-torque gearboxes independently developed and manufactured by Zhuoyue, с удельным крутящим моментом 13-16Нм/см³, который может обеспечить более сильную силу сдвига и силу замешивания, эффективно решая трудности обработки высоковязких, маточные материалы высокой твердости.

Что касается основных компонентов, шнеки и стволы серии HTS PLUS изготовлены из импортной износостойкой легированной стали и проходят биметаллическую композитную обработку.. Твердость поверхности достигает ≥65 HRC., который имеет превосходную износостойкость и устойчивость к коррозии, и легко справляется с износом, вызванным маточной смесью наполнителя. (например, карбонат кальция, маточная смесь, наполненная тальком) и мастербатч инженерного пластика (such as PA, ПК маточная смесь). Винт имеет модульную конструкцию., и оснащен улучшенными смесительными и режущими элементами., который может полностью диспергировать наполнители и пигменты в носителе, обеспечение однородности и стабильности маточной смеси. The barrel is divided into 5-6 temperature control sections, with a temperature control precision of ±1℃, который может точно контролировать температуру обработки инженерных пластиков (200-280℃) и избежать разложения материала.

Производственная мощность экструдеров серии HTS PLUS варьируется от 300 кг/ч до 1200 кг/ч., который подходит для средних и крупных производителей маточных смесей, которые производят маточные смеси из конструкционного пластика., маточная смесь наполнителя, цветная маточная смесь высокой концентрации (содержание пигмента 50%-70%) и другие продукты. Например, при переработке маточной смеси инженерного пластика PA, серия HTS PLUS может рассчитывать на высокий крутящий момент и точный контроль температуры, чтобы гарантировать полное расплавление носителя PA., пигменты и функциональные добавки равномерно диспергированы., избежать проблем с цветными пятнами, полосы и плохие механические свойства маточной смеси. При обработке маточной смеси наполнителя, его сильная сила сдвига может полностью рассеять частицы наполнителя (которые легко объединить) в перевозчике, улучшение совместимости между наполнителем и носителем, и обеспечение производительности обработки маточной смеси при смешивании с последующим пластиковым сырьем..

In addition, Экструдеры серии HTS PLUS оснащены модернизированной интеллектуальной системой управления ПЛК., который может реализовать более точный контроль параметров и мониторинг данных. Система может автоматически регулировать скорость винта., Скорость подачи и давление экструзии в зависимости от вязкости материала и эффекта обработки., обеспечение стабильности качества продукции между партиями. Экструдер также оснащен устройством принудительной подачи и устройством вакуумной вытяжки.: устройство принудительной подачи может обеспечить плавную подачу материалов высокой вязкости; вакуумное вытяжное устройство может эффективно удалять влагу, 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, медицинское оборудование, high-end electronics).

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

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

The production capacity of the HTS SUPER series extruders ranges from 1000kg/h to 3000kg/h, which is suitable for large-scale, производители высококачественных маточных смесей, ориентированные на рынки высокого класса. Например, при переработке маточной смеси для деталей транспортных средств на новых источниках энергии (такие как автомобильные внутренние и внешние детали, маточная смесь корпуса батареи), Серия HTS SUPER может гарантировать превосходную устойчивость маточной смеси к атмосферным воздействиям., высокая термостойкость и диспергируемость, соответствие строгим требованиям качества производителей автомобилей; при обработке маточной смеси медицинского назначения (например, маточная смесь для медицинских катетеров, медицинские контейнеры), он может реализовать чистое производство, избегать материального загрязнения, и убедитесь, что маточная смесь соответствует медицинским стандартам защиты окружающей среды.. Эта серия экструдеров также оснащена интеллектуальной облачной системой управления., which can realize remote parameter adjustment, мониторинг производственных данных, Раннее предупреждение о неисправностях и профилактическое обслуживание. Производители могут отслеживать производственный статус оборудования в режиме реального времени через мобильные телефоны или компьютеры., реализовать интеллектуальное управление производством, и значительно повысить эффективность производства и уровень управления.

3.2.4 Экструдеры серии ZTE: Экономичный выбор для универсальной обработки маточных смесей

Экструдеры серии ZTE позиционируются как экономичная продукция., специально разработан для производителей, которым необходимо сбалансировать качество обработки и стоимость, и в основном производим универсальную обычную маточную смесь. Эта серия экструдеров имеет отличное соотношение цены и качества., и его расчетные параметры могут удовлетворить потребности обработки большинства распространенных маточных материалов. (ЧП, ПП, Суперконцентрат ПВХ, цветная маточная смесь низкой концентрации, черная маточная смесь и белая маточная смесь с содержанием пигмента ≤50%).

С точки зрения конструктивного решения, В серии ZTE используется двухвинтовая конструкция параллельного вращения., 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 (such as organic pigments, low-hardness inorganic pigments) and has a long service life. The barrel is divided into 4 temperature control sections, 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, небольшие мастерские и предприятия, которым необходимо производить небольшие партии многосортной маточной смеси. Эта серия экструдеров имеет преимущества простой конструкции., простота в эксплуатации, низкое энергопотребление и низкие затраты на техническое обслуживание. Рабочий интерфейс имеет простой дизайн сенсорного экрана., который легко выучить и освоить, и подходит для операторов с небольшим опытом. In addition, Серия ZTE также может быть гибко настроена в соответствии с потребностями клиента., например, добавление устройства принудительного кормления, вакуум-вытяжное устройство или специальная фильерная головка, для удовлетворения индивидуальных потребностей обработки различных клиентов. Хотя серия ZTE экономически эффективна, ее основные показатели эффективности (например, однородность смешивания, temperature control precision) намного выше, чем у обычных экструдеров, представленных на рынке, что может гарантировать, что произведенная маточная смесь имеет равномерную окраску, 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 (содержание пигмента 50%-60%), ordinary functional masterbatch (flame-retardant masterbatch, antistatic masterbatch) and masterbatch for films, blow molding and injection molding products.

In terms of core performance, В серии HTE используется высокомоментный редуктор, разработанный Zhuoyue самостоятельно., с удельным крутящим моментом 12-14Нм/см³, что выше, чем у серий HTS BASIC и ZTE, и может обеспечить более сильную силу сдвига и силу замешивания, обеспечение равномерного диспергирования пигментов и добавок. Винты имеют модульную конструкцию., и оснащены комбинацией транспортирующих элементов, смешивающие элементы и режущие элементы, который можно гибко настроить в зависимости от типа маточной смеси, улучшение адаптируемости экструдера. Шнеки и стволы изготовлены из импортной износостойкой легированной стали с биметаллической композитной обработкой., а твердость поверхности достигает ≥65 HRC, который обладает отличной износостойкостью и справляется с обработкой пигментов высокой твердости. (например, диоксид титана, технический углерод) and low-content filler masterbatch.

The biggest advantage of the HTE series is that it can reduce energy consumption while improving production efficiency. This series of extruders adopts an optimized screw structure and a high-efficiency energy-saving motor, which can reduce energy consumption by 18%-25% compared with ordinary extruders of the same type. В то же время, its production capacity ranges from 200kg/h to 800kg/h, which is 15%-20% higher than that of the HTS BASIC series of the same specification. The barrel is divided into 5 temperature control sections, 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. In addition, the HTE series is equipped with a PLC intelligent control system, which can realize automatic parameter control, data monitoring and formula storage, обеспечение стабильности качества продукции между партиями. 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, фильмы, выдувное формование, 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) and production efficiency, which also determines the selection of twin-screw extruders. Zhuoyue’s full series of extruders can provide targeted solutions for different application fields, ensuring that the produced masterbatch meets the specific requirements of downstream products. The following is a detailed introduction to the application fields of masterbatch and the matching Zhuoyue extruder series.

4.1 Fiber Field: Требования к высокой дисперсности и устойчивости окраски

Мастербатч в области производства волокон в основном используется для окраски химических волокон., such as polyester fiber, nylon fiber, полипропиленовое волокно, и т. д., и конечная продукция включает ковры, текстиль, подушки, нетканые материалы, etc. В этой области предъявляются чрезвычайно высокие требования к маточной смеси.: first, high dispersibility. Диаметр волокна очень мал (обычно от нескольких микрон до десятков микрон), и если пигменты в маточной смеси не распределены равномерно, это вызовет цветные пятна, полосы и неравномерная тонкость волокна, влияющие на внешний вид и качество волокнистого продукта; second, высокая стойкость цвета. Волокнистые изделия должны пройти прядение., ткачество, крашение, отделка и другие процессы, и маточная смесь должна иметь хорошую устойчивость к стирке., Светостойкость и стойкость к трению, избежать выцветания и обесцвечивания цвета; третий, низкое содержание примесей. Примеси в маточной смеси могут привести к поломке волокна во время прядения., снижение выхода волокна.

В соответствии с требованиями волоконной области, подходящей серией экструдеров Zhuoyue является серия HTS PLUS., Серия HTS SUPER и серия HTE. Для высококачественной маточной смеси волокна (например, высококачественное текстильное волокно, ковровое волокно), рекомендуется серия HTS SUPER. Его сверхвысокая однородность смешивания (≥98%) может гарантировать, что пигменты равномерно распределены в носителе, избежание цветных пятен и полос на волокне; высокий крутящий момент и точный контроль температуры могут обеспечить стабильность производительности маточной смеси, улучшение стойкости окраски волокна. Для маточной смеси с волокном среднего качества (например, обычное текстильное волокно, нетканое полотно), рекомендуется серия HTS PLUS и серия HTE. Их высокий эффект смешивания и диспергирования может удовлетворить основные требования к маточной смеси волокон., и экономическая эффективность выше. Для мелкосерийного производства, недорогая маточная смесь волокна, также можно выбрать серию HTS BASIC, который может обеспечить базовую диспергируемость и стойкость цвета.

4.2 Кинополе: Требования к высокой прозрачности и однородной окраске

Мастербатч в области производства пленок в основном используется для окраски пластиковых пленок., например, сумки для покупок, кастинг фильмов, многослойные пленки, упаковочные пленки, сельскохозяйственные пленки, etc. Ключевые требования в этой области к маточной смеси:: first, высокая прозрачность. Для прозрачных или полупрозрачных пленок (например, пленки для упаковки пищевых продуктов, сельскохозяйственные мульчирующие пленки), маточная смесь должна иметь хорошую прозрачность, избегая влияния на внешний вид и видимость упакованной продукции; second, равномерная окраска. Поверхность пленки должна быть однородной по цвету., без цветовых пятен, цветовые полосы и разница в цвете, обеспечение эстетических свойств пленки; третий, 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 (например, сумки для покупок, 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 (например, пленки для упаковки пищевых продуктов, 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, например, медицинские и косметические контейнеры, контейнеры для смазочного масла и краски, бутылки для напитков, plastic barrels, etc. The requirements of this field for masterbatch are: first, 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; second, 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; третий, 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, бутылки для напитков), 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

Мастербатч в области экструзионного формования в основном используется для окраски экструзионных продуктов., такие как листы, трубы, провода и кабели, профили, etc. Ключевые требования в этой области к маточной смеси:: first, высокая стабильность размеров. Экструзионная продукция (такие как трубы, профили) имеют строгие требования к точности размеров, and the masterbatch must have stable performance, избежание деформации и разницы цвета изделия из-за неравномерной усадки; second, хорошая износостойкость. Для таких продуктов, как трубы, провода и кабели, которые должны выдерживать трение и экструзию., маточная смесь должна иметь хорошую износостойкость, обеспечение срока службы изделия; третий, хорошая устойчивость к атмосферным воздействиям. Для продуктов экструзии на открытом воздухе (например, строительные профили, наружные трубы), маточная смесь должна иметь хорошую устойчивость к атмосферным воздействиям, предотвращение выцветания цвета и ухудшения производительности под воздействием солнечного света и дождя.

Для области экструзионного формования, подходящей серией экструдеров Zhuoyue является серия HTS PLUS., Серия HTE и серия HTS SUPER. Для обычной экструзионной маточной смеси (например, простыни для помещений, обычные трубы), 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), рекомендуется серия HTS SUPER. 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: Требования к высокой дисперсности и стабильности партии

Мастербатч в области литья под давлением является наиболее широко используемым., в основном используется для окраски изделий, изготовленных методом литья под давлением., such as automotive parts, электронные продукты, строительные материалы, бытовая техника, мебель, игрушки, etc. Требования в этой области к маточной смеси разнообразны., но основные требования: first, high dispersibility. Изделия литья под давлением имеют сложную форму и небольшие размеры., и маточная смесь должна иметь высокую дисперсность, избегание цветовых пятен, цветные полосы и неравномерная окраска продукта; second, хорошая стабильность партии. Изделия, изготовленные методом литья под давлением, обычно производятся большими партиями., and the masterbatch must have stable performance, обеспечение отсутствия разницы в цвете между партиями продукции; третий, целевые функциональные требования. Например, для автомобильных деталей требуется маточная смесь с высокой термостойкостью и огнестойкостью., Электронные продукты требуют маточной смеси с антистатическими характеристиками., и игрушки требуют маточной смеси с нетоксичными и экологически безопасными характеристиками..

Для области литья под давлением, Полная серия экструдеров Zhuoyue может предоставить соответствующие решения в зависимости от уровня продукции.. Для обычной маточной смеси для литья под давлением (такие как игрушки, обычная бытовая техника), the ZTE series and HTS BASIC series are recommended. Их экономически эффективные преимущества могут снизить производственные затраты., а основной эффект смешивания и диспергирования может удовлетворить требования обычных продуктов.. Для маточной смеси среднего качества для литья под давлением (такие как электронные продукты, обычные автомобильные детали), рекомендуется серия HTE и серия HTS PLUS.. Их высокий эффект смешивания и диспергирования, а также стабильность партии могут гарантировать качество продукта., и целевая функциональная мощность обработки маточной смеси может удовлетворить особые требования к продукту. Для высококачественной маточной смеси для литья под давлением (например, высококачественные автомобильные детали, прецизионная электронная продукция), рекомендуется серия HTS SUPER. Его сверхвысокая дисперсность, стабильность партии и устойчивость к высоким температурам могут соответствовать строгим требованиям к качеству высококачественной продукции., И интеллектуальная система управления может обеспечить эффективность и стабильность крупномасштабного производства..

5. Распространенные проблемы и решения при двухшнековой экструзии маточной смеси

В реальном процессе производства маточной смеси, из-за влияния сырья, формула, параметры обработки и производительность оборудования, часто возникают различные проблемы, которые влияют на качество маточной смеси и эффективность производства. На основе многолетнего опыта работы в отрасли, Чжуоюэ резюмирует распространенные проблемы, возникающие при двухшнековой экструзии маточной смеси., детально анализирует причины, and provides corresponding solutions, which can help manufacturers quickly solve production problems and improve production efficiency and product quality.

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

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

5.1.1 Main Causes:

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

5.1.2 Solutions:

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

5.2 Common Problem 2: Pigment Decomposition and Discoloration of Masterbatch

This problem is mainly manifested in the discoloration of the masterbatch (such as yellowing, darkening), цвет не соответствует стандартному образцу, и даже специфический запах образуется. Чаще всего это вызвано перегревом материала во время экструзионной обработки., что часто встречается в маточной смеси органических пигментов и маточной смеси инженерного пластика.. The main causes and solutions are as follows:

5.2.1 Main Causes:

• (1) Температура экструзии слишком высокая: Температура секции смешивания, секция гомогенизации или головка слишком высока, превышение предела термостойкости пигмента или носителя.
• (2) Время пребывания материала слишком велико: The screw speed is too low, степень сжатия слишком велика, в результате материал остается в полости экструзии слишком долго. (больше, чем 3 минуты), и происходит термическое разложение.
• (3) Плохая теплоотдача оборудования.: Система охлаждения ствола выходит из строя, что приводит к локальному перегреву ствола.
• (4) Raw material problems: Термостойкость пигмента низкая., or the carrier is easy to degrade at high temperature.

5.2.2 Solutions:

• (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 минуты.
• (3) Maintain the cooling system: Check the cooling water circulation system regularly, clean the cooling pipe, and ensure that the barrel can dissipate heat normally; replace the faulty cooling element in time.
• (4) Optimize raw materials: Select pigments with good heat resistance (such as inorganic pigments for high-temperature processing); select carriers with stable performance and not easy to degrade; add appropriate heat stabilizers (0.5%-3%) to prevent pigment decomposition and carrier degradation.

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

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

5.3.1 Main Causes:

• (1) Raw material problems: The pigment or filler has high hardness (например, диоксид титана, технический углерод, карбонат кальция), 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: Шнек и ствол изготовлены из материалов с плохой износостойкостью., или технология обработки неправильная; винт и ствол не соответствуют друг другу, что приводит к неравномерному напряжению и повышенному износу.

5.3.2 Solutions:

• (1) Optimize raw materials: Выбирайте пигменты или наполнители с мелким размером частиц. (20-40 сетка) и низкая твердость; измельчить и просеять сырье для удаления крупных частиц; добавьте соответствующие смазочные материалы (0.5%-2%) для уменьшения трения между материалом и шнеком/цилиндром.
• (2) Adjust extrusion parameters: Соответствующим образом уменьшите скорость шнека и давление экструзии., и контролировать силу сдвига в разумных пределах; избегать длительной работы оборудования на высоких скоростях и под высоким давлением.
• (3) Выбирайте износостойкое оборудование: Выбирайте экструдеры с износостойкими шнеками и цилиндрами., такие как HTS PLUS от Zhuoyue, Серии HTS SUPER и HTE, чьи шнеки и стволы изготовлены из импортной износостойкой легированной стали и проходят биметаллическую композитную или лазерную наплавку., что может значительно улучшить срок службы; регулярно проверять износ винта и ствола, и своевременно заменяйте их при серьезном износе..

5.4 Common Problem 4: Instability of Product Quality Between Batches, Разница в цвете

Эта проблема в основном проявляется в несоответствии качества маточной смеси. (such as concentration, dispersibility, цвет) между разными партиями, что приводит к разнице в цвете последующих продуктов, что влияет на репутацию производителя. The main causes and solutions are as follows:

5.4.1 Main Causes:

• (1) Задача с формулой: Соотношение формул строго не контролируется., и дозировка пигмента, диспергаторы и другие добавки колеблются (погрешность превышает ±1%).
• (2) Проблема с сырьем: Производительность сырья (например, сила окрашивания пигмента, температура плавления носителя) разных партий несовместимы.
• (3) Проблема с параметрами обработки: The extrusion temperature, скорость винта, feeding speed and other parameters fluctuate between different batches, resulting in inconsistent processing effect.
• (4) Equipment problem: The equipment has poor stability, and the parameters (such as temperature, давление) cannot be kept stable for a long time.

5.4.2 Solutions:

• (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, particle size, 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 (например, система управления ПЛК Zhuoyue) для хранения параметров обработки различных маточных партий, и вызывать соответствующие параметры при производстве разных партий, избежание повторной отладки; регулярно проверять параметры оборудования для обеспечения стабильной работы.
• (4) Создать систему контроля качества: Проводить строгий контроль качества каждой партии маточной смеси., включая цвет, dispersibility, концентрация и другие показатели, и поставляем только ту продукцию, которая соответствует стандартам.

5.5 Common Problem 5: Плохая технологическая текучесть маточной смеси, Сложная экструзия, Блокировка оборудования

Эта проблема в основном проявляется в сложности транспортировки и экструзии материала., low production efficiency, нестабильное давление экструзии, и даже закупорка фильерной головки и полости экструзии, что влияет на нормальное производство. The main causes and solutions are as follows:

5.5.1 Main Causes:

• (1) Проблема с сырьем: Носитель имеет плохую текучесть, или содержание пигмента слишком велико (больше, чем 80%), что приводит к плохой текучести смеси.; 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 Solutions:

• (1) Optimize raw materials: 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) Adjust extrusion parameters: 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) Maintain equipment: 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, в этом разделе будут представлены несколько практических случаев применения., охватывающих различные типы маточных смесей, масштабы производства и области применения. Эти случаи полностью демонстрируют, что экструдеры Zhuoyue могут предоставлять целевые и эффективные технологические решения для различных производителей., помогая производителям повышать эффективность производства, качество продукции и конкурентоспособность на рынке.

6.1 Случай 1: Применение серии HTS SUPER при переработке высококонцентрированной черной маточной смеси для транспортных средств на новых источниках энергии

Информация о клиенте: Крупный производитель маточной смеси в провинции Цзянсу., Китай, в основном производит высококачественные функциональные маточные смеси, сосредоточив внимание на области транспортных средств на новой энергии. Клиенту необходимо производить черную маточную смесь высокой концентрации. (содержание технического углерода 70%) для деталей корпуса автомобильного аккумулятора. Мастербатч требует сверхвысокой диспергируемости. (отсутствие черных пятен и полос на изделии), высокая термостойкость (выдерживает высокую температуру 200 ℃ без изменения цвета), и хорошая стабильность партии. Оригинальное оборудование клиента имеет такие проблемы, как недостаточный эффект смешивания и диспергирования., нестабильный контроль температуры, и низкая эффективность производства, которые не могут удовлетворить производственные требования.

Решение: Zhuoyue рекомендует двухшнековые экструдеры серии HTS SUPER. (диаметр винта 75 мм) для клиента. В этой серии используются редукторы со сверхвысоким крутящим моментом и износостойкие винты/цилиндры с лазерным наплавлением., который может обеспечить сильную силу сдвига и износостойкость, эффективное решение проблемы агломерации технического углерода; 6-секционная система точного контроля температуры (точность контроля температуры ± 1 ℃) может точно контролировать температуру экструзии, avoiding carbon black decomposition; the multi-stage mixing screw combination ensures that the carbon black is uniformly dispersed in the PE carrier; the intelligent cloud control system can realize remote parameter adjustment and data monitoring, ensuring batch stability.

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

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

Информация о клиенте: A medium-sized masterbatch manufacturer in Guangdong, Китай, mainly produces engineering plastic masterbatch, focusing on the automotive and electronic fields. The customer needs to produce PA66 masterbatch (содержание пигмента 50%) for automotive connector parts. The masterbatch requires good dispersibility, высокая термостойкость (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, и легкое разложение носителя PA66, что влияет на качество продукции.

Решение: Zhuoyue рекомендует двухшнековые экструдеры серии HTS PLUS. (диаметр винта 65 мм) для клиента. В этой серии используются высокомоментные редукторы, независимо разработанные Zhuoyue., который может обеспечить достаточный крутящий момент для обработки маточной смеси PA66; Биметаллический композитный шнек/цилиндр обладает превосходной износостойкостью и коррозионной стойкостью., который может справиться с износом пигментов высокой твердости; 5-секционная система точного контроля температуры и вакуумное вытяжное устройство позволяют избежать разложения носителя PA66 и удалить влагу и летучие вещества., обеспечение качества маточной смеси; модульная конструкция шнека может быть гибко настроена в соответствии с характеристиками обработки маточной смеси PA66, улучшение эффекта смешивания и диспергирования.

Application Effect: После использования экструдеров серии HTS PLUS, маточная смесь PA66 заказчика имеет хорошую диспергируемость, Детали автомобильного разъема имеют равномерную окраску и отсутствие цветных пятен.; маточная смесь может выдерживать высокую температуру 260 ℃ без разложения и обесцвечивания., и имеет хорошую совместимость с сырьем PA66.; срок службы шнека/ствола увеличился с 6 месяцев до 18 месяцы, снижение затрат на техническое обслуживание за счет 60%; эффективность производства увеличилась с 300 кг/ч до 800 кг/ч., и уровень квалификации продукта увеличился с 92% к 99%. Маточная смесь PA66 клиента успешно вошла в цепочку поставок известного производителя автомобильных запчастей..

6.3 Случай 3: Применение серии HTE в экономичной обработке маточных партий пленок

Информация о клиенте: Малый и средний производитель мастербатчей в провинции Чжэцзян., Китай, mainly produces film masterbatch, focusing on the packaging film field. The customer needs to produce PE film masterbatch (содержание пигмента 40%) for food packaging films. The masterbatch requires good transparency, равномерная окраска, and low production cost. The customer’s original equipment has problems such as high energy consumption, unstable product quality, и низкая эффективность производства, which cannot meet the market competition needs.

Решение: Zhuoyue recommends the HTE series twin-screw extruders (screw diameter 50mm) для клиента. This series integrates high performance and cost-effectiveness, adopts high-efficiency energy-saving motors and optimized screw structures, which can reduce energy consumption by 18%-25%; the precise temperature control system ensures that the PE carrier is fully melted, avoiding affecting the transparency of the masterbatch; the enhanced mixing elements ensure uniform coloring of the masterbatch, and the stable performance ensures batch consistency; Разумная цена и низкие затраты на техническое обслуживание могут помочь клиенту снизить производственные затраты..

Application Effect: После использования экструдеров серии HTE, Маточная смесь полиэтиленовой пленки заказчика имеет хорошую прозрачность и равномерную окраску., а производимые пленки для упаковки пищевых продуктов имеют гладкую поверхность и не имеют цветных пятен., который соответствует стандартам упаковки пищевых продуктов; потребление энергии на тонну маточной смеси снизилось на 20%, и эффективность производства увеличилась со 150 кг/ч до 400 кг/ч.; уровень квалификации продукта увеличился с 90% к 98%, и себестоимость продукции снизилась на 15%. Рыночная конкурентоспособность клиента значительно повысилась, и объем заказов увеличился на 40% в течение полугода. Клиент приобрел 4 комплекты экструдеров серии HTE для расширения масштабов производства.

6.4 Случай 4: Применение серии ZTE при мелкосерийной обработке многосортных обычных маточных смесей

Информация о клиенте: Небольшой производитель мастербатчей в Шаньдуне., Китай, в основном производит мелкосерийную многосортную обычную маточную смесь (Цветная маточная смесь ПЭ/ПП, черная маточная смесь, белая маточная смесь), ориентация на местный рынок переработки пластиковых изделий. У клиента ограничен бюджет, небольшой масштаб производства, и ему необходимо производить несколько типов маточной смеси небольшими партиями. (50-100кг за партию). Требования заказчика к оборудованию – простота эксплуатации., низкая стоимость обслуживания, и сильная адаптивность.

Решение: Zhuoyue рекомендует двухшнековые экструдеры серии ZTE. (диаметр винта 35 мм) для клиента. Эта серия имеет отличное соотношение цены и качества., простая конструкция и простота эксплуатации, который подходит для операторов с небольшим опытом; модульная конструкция шнека может гибко регулироваться в зависимости от типа маточной смеси, 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 (50-200кг/ч). The ZTE series extruders have helped the customer stabilize the local market and lay a foundation for future expansion.

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

With the continuous development of the global plastics industry, the upgrading of environmental protection policies and the diversification of downstream market demand, the masterbatch industry and twin-screw extrusion technology are facing new development opportunities and challenges. The future development trend will focus on environmental protection, 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. Например, water-based masterbatch, bio-based masterbatch and recyclable masterbatch will have broad market prospects. В то же время, 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.

С диверсификацией требований к последующей продукции, мастербатч будет развиваться в направлении функциональной интеграции, то есть, интеграция нескольких функций (например раскраска, огнестойкий, антистатический, антибактериальный, устойчивый к ультрафиолетовому излучению) в одну маточную смесь, что может уменьшить количество добавления маточной смеси, упростить процесс обработки, и сократить производственные затраты. Например, Мастербатч для новых энергетических транспортных средств будет обладать устойчивостью к высоким температурам, огнестойкий, антистатические и другие функции.; медицинская маточная смесь будет содержать нетоксичные, антибактериальный, высокая прозрачность и другие функции. In addition, высокопроизводительная маточная смесь (например, высокая концентрация, высокая дисперсность, устойчивый к высоким температурам, коррозионностойкая маточная смесь) будет более широко использоваться в таких высокотехнологичных областях, как аэрокосмическая промышленность., прецизионная электроника и новая энергетика.

7.1.3 Кастомизация и персонализация.

С повышением спроса на перерабатывающем рынке, настройка и персонализация маточной смеси будет становиться все более заметной. Разные производители последующих этапов предъявляют разные требования к маточной смеси. (например, цвет, concentration, функция, тип оператора связи), и производители маточных смесей должны предоставлять персонализированные решения в соответствии с конкретными потребностями клиентов.. Например, согласно образцу цвета, предоставленному заказчиком, настроить мастербатч подходящего цвета; в соответствии со специальной средой использования продукта, настроить мастербатч с целевыми функциями. Это требует, чтобы производители маточных смесей имели сильные R&Возможности D и гибкие производственные мощности.

7.2 Тенденции развития технологии двухшнековой экструзии

7.2.1 Модернизация интеллекта и автоматизации.

Будущие двухшнековые экструдеры будут развиваться в направлении более высокого интеллекта и автоматизации.. Интеллектуальная система управления будет интегрировать искусственный интеллект, большие данные, Интернет вещей и другие технологии, который может осуществлять мониторинг в режиме реального времени, автоматическая настройка параметров, раннее предупреждение о неисправности, прогнозное обслуживание и анализ производственных данных процесса экструзии. Например, система AI может автоматически регулировать скорость винта, температура экструзии и скорость подачи в зависимости от характеристик сырья и эффекта обработки, обеспечение стабильности качества продукции; Технология Интернета вещей может реализовать соединение нескольких экструдеров, реализация централизованного управления и интеллектуального планирования производственной линии; система больших данных может анализировать производственные данные, оптимизировать параметры обработки и формулу, и повысить эффективность производства и качество продукции.

7.2.2 Высокая эффективность, Энергосбережение и защита окружающей среды.

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

7.2.3 High Performance and Wear Resistance.

With the development of high-concentration, high-hardness masterbatch (например, маточная смесь наполнителя, мастербатч инженерного пластика), требования к производительности и износостойкости двухшнековых экструдеров будут выше. В будущих экструдерах будут использоваться более высокопроизводительные износостойкие материалы. (например, новая легированная сталь, керамические материалы) и передовые технологии производства (например, лазерная наплавка, биметаллический композит), which can greatly improve the wear resistance and corrosion resistance of the screw and barrel, продлить срок службы оборудования. В то же время, экструдеры будут оснащены редукторами с более высоким крутящим моментом и более совершенными смесительными элементами., который может обеспечить более сильную силу сдвига и силу замешивания, удовлетворение потребностей в обработке высокопроизводительной маточной смеси.

7.2.4 Модульность и гибкость.

Модульность и гибкость станут важной тенденцией развития двухшнековых экструдеров.. Будущие экструдеры будут иметь более совершенную модульную конструкцию., и винт, бочка, головку и другие компоненты можно свободно комбинировать и заменять в зависимости от типа маточной смеси и требований к обработке., что может улучшить адаптируемость оборудования и снизить инвестиционные затраты клиента. Например, при производстве различных типов маточной смеси, необходимо заменить только соответствующие винтовые элементы и головку, без замены всего экструдера. In addition, модульные экструдеры малого и среднего размера будут более популярны, который может удовлетворить потребности мелких и средних производителей в мелкосерийном и разнообразном производстве..

7.3 Планировка Чжоюэ в тренде будущего развития

Взглянув на будущую тенденцию развития индустрии мастербатчей и технологии двухшнековой экструзии., Zhuoyue сосредоточится на технологических инновациях и обновлении продукции., and make layout in the following aspects: first, 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; second, 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; третий, 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; четвертый, expand the R&D of environmental protection masterbatch processing technology, launch extruders suitable for water-based masterbatch, bio-based masterbatch and recyclable masterbatch processing, and help the masterbatch industry achieve green development.

8. Заключение

мастербатч, 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, который может предоставить персонализированные и эффективные технологические решения для производителей маточных смесей различных масштабов и областей.. Эти экструдеры обладают преимуществами превосходного смешивания и диспергирования., precise temperature control, высокая износостойкость, высокая эффективность производства, энергосбережение и защита окружающей среды, интеллектуальное управление и широкий спектр применения, которые были полностью проверены во многих практических случаях применения.

В этой статье подробно излагаются основные знания о маточной смеси., принцип и процесс технологии двухшнековой экструзии, преимущества производительности всей серии экструдеров Zhuoyue, области применения маточной смеси, общие проблемы и решения в обработке, практические случаи применения, и будущая тенденция развития. Мы надеемся, что эта статья предоставит полную и профессиональную информацию производителям маточных смесей., технологи-технологи, отраслевые практики и соответствующие исследователи.

В будущем, Zhuoyue продолжит придерживаться концепции технологических инноваций и ориентации на клиента., идти в ногу с тенденцией развития отрасли, постоянно обновлять продукты и технологии, предоставить более продвинутые, эффективные и экологически чистые решения для двухшнековой экструзии, и работать вместе с производителями мастербатчей по всему миру, чтобы способствовать высококачественному развитию индустрии мастербатчей..