Masterbatch Advanced Twin-Screw Extrusion Technology Applications och omfattande processlösningar

1. Översikt över Masterbatch-industrin och kärnkunskap

1.1 Nuvarande situation och utvecklingstrend för Masterbatch-industrin

Masterbatch, även känd som färg masterbatch eller färgkoncentrat, är en ny typ av plastfärgningsmaterial med hög koncentration, hög spridningsförmåga och bekväm användning. Det är tillverkat genom att jämnt sprida pigment eller färgämnen, bärare och tillsatser i en specifik proportion genom professionell blandnings- och extruderingsgranuleringsteknik. Jämfört med den traditionella direktfärgningsmetoden (direkt tillföra pigment till plastråvaror), masterbatch har fördelarna med bekväm användning, enhetlig färgning, stabil prestanda, miljöskydd och energibesparing, 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, bil-, textilier, elektronik, 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, står för mer än 60% av den globala marknadsandelen, 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, funktionella och miljövänliga masterbatch-produkter.

Kina, som världens största masterbatchproducent och konsument, har en enorm efterfrågan på marknaden och en komplett industrikedja. Den årliga produktionen och förbrukningen av masterbatch växer i tvåsiffrig takt, särskilt inom områdena nya energifordon, grön förpackning, avancerade textilier och medicintekniska produkter, efterfrågan på högpresterande masterbatch (såsom högtemperaturbeständig masterbatch, flamskyddad masterbatch, miljöskydd masterbatch) visar en explosiv tillväxttrend. Med ständig förbättring av global miljöskyddspolicy (såsom förbudet mot giftiga och skadliga pigment) och uppgraderingen av konsumenternas efterfrågan på högkvalitativa plastprodukter, masterbatchindustrin utvecklas gradvis mot hög koncentration, hög spridningsförmåga, funktionalisering, 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, giftfri, 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, funktionalisering. In addition to coloring, masterbatch is also developing towards functional integration, such as flame-retardant masterbatch, antistatisk masterbatch, antibacterial masterbatch, UV-resistant masterbatch, which can meet the special use requirements of downstream products; third, high concentration and high dispersibility. High-concentration masterbatch can reduce the addition amount, reduce production costs, and high dispersibility can ensure uniform coloring of plastic products, avoid color spots and color difference, which is the key to improving product quality; fourth, intelligence and automation of processing. Masterbatch processing requires strict control of mixing uniformity, temperature and other parameters. Intelligent, automatic twin-screw extrusion production lines will become the mainstream, realizing real-time monitoring, automatic parameter adjustment and mass production, improving production efficiency and product consistency.

As the core processing equipment of masterbatch, 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. Understanding the core composition and working principle of masterbatch is the basis for mastering its processing technology and selecting appropriate extrusion equipment.

1.2.1 Pigments or Dyes: The Core Coloring Component

Pigments or dyes are the core components that give masterbatch coloring performance, redovisning för 10%-80% av masterbatch-sammansättningen (den specifika proportionen beror på typen av pigment, färgkrav och masterbatchkoncentration). Pigment delas in i organiska pigment och oorganiska pigment: organiska pigment har ljusa färger, hög färgstyrka, god transparens, men dålig värmebeständighet och väderbeständighet, används främst vid lågtemperaturbearbetning av plast (såsom PE, PP) och produkter med höga färgkrav (som textilier, förpackningsfilmer); oorganiska pigment har god värmebeständighet, väderbeständighet och kemisk stabilitet, men låg färgstyrka och dålig transparens, används främst vid högtemperaturbearbetning av plast (såsom teknisk plast) och utomhusprodukter (såsom byggmaterial, exteriördelar till fordon).

Färgämnen skiljer sig från pigment. Färgämnen har god löslighet i plastråvaror, ljusa färger och hög transparens, but poor heat resistance and light resistance, mainly used in transparent plastic products (such as PET bottles, PC sheets). The selection of pigments or dyes should be based on the type of plastic raw materials (bearbetningstemperatur), product use environment (indoor/outdoor), coloring requirements (color brightness, genomskinlighet) and environmental protection requirements, to ensure that the masterbatch has stable coloring performance and meets the use requirements of downstream products.

1.2.2 Bärare: The Dispersion and Adhesion Component

Carriers are the matrix of masterbatch, redovisning för 10%-80% av masterbatch-sammansättningen, mainly playing the role of dispersing pigments/dyes and adhering to plastic raw materials. The carrier must have good compatibility with both pigments/dyes and the target plastic raw materials (the plastic raw materials to be colored), otherwise it will affect the dispersibility of pigments and the coloring effect of products. Common carrier materials include polyethylene (PE), polypropen (PP), polyvinylklorid (PVC), polyamid (PA), polyetylentereftalat (SÄLLSKAPSDJUR), etc., which are selected according to the type of target plastic raw materials: till exempel, 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.

Bäraren bör också ha god bearbetningsfluiditet, which is conducive to the uniform dispersion of pigments during extrusion processing and the mixing of masterbatch with target plastic raw materials. Dessutom, 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 Tillsatser: The Auxiliary Functional Component

Tillsatser är hjälpkomponenter som tillsätts för att förbättra bearbetningsprestandan, dispergerbarhet och användningsprestanda för masterbatch, redovisning för 1%-10% av masterbatch-sammansättningen. Typen och dosen av tillsatser bestäms enligt typen av masterbatch och bearbetningskrav. Vanliga tillsatser inkluderar:

• Dispergeringsmedel: Den viktigaste tillsatsen i masterbatch, vilket kan minska ytspänningen hos pigment, förhindra pigmentagglomerering, och göra pigment likformigt dispergerade i bäraren. Vanliga dispergeringsmedel inkluderar polyetenvax, polypropenvax, stearinsyra, kalciumstearat, etc. Tillsatsen av dispergeringsmedel kan avsevärt förbättra dispergerbarheten av masterbatch, säkerställa enhetlig färgning av produkterna, och minska slitaget på extruderingsutrustning.
• Kompatibilisatorer: Används för att förbättra kompatibiliteten mellan pigment och bärare, och mellan masterbatch och målplastråvaror. Till exempel, när bäraren och målplasten har dålig kompatibilitet (såsom PE-bärare och PA-plast), kompatibilisatorer (såsom maleinsyraanhydridympad polyeten) kan läggas till för att förbättra bindningskraften mellan dem, undvika separation av masterbatch och målplast under bearbetningen, och förbättra produkternas mekaniska egenskaper.
• Värmestabilisatorer: Används för att förhindra nedbrytning av pigment, bärare och målplaster under högtemperaturextruderingsbearbetning. Vanliga värmestabilisatorer inkluderar blysalter, kalcium-zink stabilisatorer, organiska tennstabilisatorer, etc., som väljs enligt bearbetningstemperaturen och miljöskyddskraven.
• Ljusstabilisatorer och antioxidanter: Används för att förbättra väderbeständigheten och åldringsbeständigheten hos masterbatch och färgade plastprodukter, förhindra färgblekning och prestandaförsämring av produkter under solljus och syre, och förlänga produkternas livslängd.
• Smörjmedel: Används för att minska friktionen mellan material och extruderingsutrustning (skruva, fat, dö huvudet), förbättra bearbetningsflödet, minska energiförbrukningen, och undvik att material fastnar på utrustningen, vilket bidrar till ett smidigt framsteg av extruderingsbearbetning.

1.2.4 Arbetsprincip för Masterbatch

Arbetsprincipen för masterbatch är baserad på den enhetliga dispergeringen av högkoncentrationspigment i bäraren. Under bearbetning av plastprodukter, en liten mängd masterbatch (vanligtvis 1%-5%) blandas med ofärgade plastråvaror. Under inverkan av hög temperatur och skjuvkraft under extrudering eller formsprutning, bäraren av masterbatchen smälter och blandas med målplastråvarorna, och de likformigt dispergerade pigmenten frigörs och fördelas likformigt i målplastmatrisen, därmed uppnå syftet att färga plastprodukter. The key of this process is that the pigments in the masterbatch must be uniformly dispersed without agglomeration, otherwise it will cause color spots, color difference and other defects in the colored products.

1.3 Common Classification of Masterbatch

Masterbatch can be divided into different types according to different classification standards, such as coloring type, carrier type, application field, functional type, etc. The correct classification helps to better understand the performance characteristics and processing requirements of masterbatch, and select appropriate extrusion equipment and processing techniques.

1.3.1 Classification by Coloring Type

According to the type of coloring component, masterbatch can be divided into color masterbatch, white masterbatch and black masterbatch.

• Färg Masterbatch: The most common type of masterbatch, which uses organic or inorganic pigments of various colors (such as red, yellow, blue, green, orange) as coloring components, and is used for coloring plastic products of various colors. 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. Poor dispersibility will cause black spots and streaks in products.

1.3.2 Classification by Carrier Type

According to the type of carrier, masterbatch can be divided into PE masterbatch, PP masterbatch, PVC masterbatch, PA masterbatch, PET masterbatch, etc.

• PE Masterbatch: Using PE as the carrier, it is suitable for coloring PE plastic products (such as PE films, PE pipes, PE injection molding parts). It has good compatibility with PE raw materials, good processing fluidity and uniform coloring.
• PP Masterbatch: Using PP as the carrier, it is suitable for coloring PP plastic products (such as PP fibers, PP injection molding parts, PP sheets). Den har bra värmebeständighet och är lämplig för högtemperaturbearbetning av PP.
• PVC Masterbatch: Använder PVC som bärare, den är lämplig för färgning av PVC-plastprodukter (såsom PVC-rör, PVC-profiler, PVC-filmer). Det måste matchas med PVC-värmestabilisatorer för att undvika PVC-nedbrytning under bearbetning.
• Engineering Plastic Masterbatch: Använder teknisk plast (PA, PC, PBT, etc.) som bärare, den är lämplig för färgning av tekniska plastprodukter (såsom bildelar, elektriska komponenter). Den har bra värmebeständighet och kompatibilitet med teknisk plast, och har höga krav på extruderingsutrustning.

1.3.3 Klassificering efter applikationsfält

Enligt tillämpningsområdet för masterbatch, den kan delas in i fibermasterbatch, film masterbatch, formblåsning masterbatch, extrudering masterbatch, formsprutning masterbatch, etc., 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, textilier, cushions and other products. It requires high dispersibility and color fastness, and no color fading during spinning and weaving.
• Film Masterbatch: Used for coloring plastic films (such as shopping bags, casting films, multi-layer films), which requires high transparency and uniform coloring, and no color spots or streaks on the film surface.
• Blow Molding Masterbatch: Used for coloring blow molding products (such as medical and cosmetic containers, lubricating oil and paint containers), which requires good processing fluidity and uniform coloring, and no deformation or color difference of the container.
• Extrusion Masterbatch: Used for coloring extrusion products (såsom lakan, rör, ledningar och kablar), vilket kräver god formstabilitet och enhetlig färgning, och ingen färgskillnad på produktytan.
• Formsprutning Masterbatch: Används för färgning av formsprutningsprodukter (såsom bildelar, elektroniska produkter, byggmaterial, hushållsapparater, möbler, leksaker), vilket kräver hög dispergerbarhet och stabil prestanda, och ingen färgskillnad mellan produktpartier.

1.3.4 Klassificering efter funktionstyp

Enligt de extra funktionerna för masterbatch, den kan delas in i vanliga masterbatch (endast färgfunktion) och funktionell masterbatch (färg + ytterligare funktioner). Funktionell masterbatch är branschens utvecklingstrend, och vanliga typer inkluderar flamskyddande masterbatch, antistatisk masterbatch, antibacterial masterbatch, UV-resistant masterbatch, härdande masterbatch, etc. Funktionell masterbatch kräver tillsats av motsvarande funktionella tillsatser på basis av vanlig masterbatch, som har högre krav på blandnings- och spridningseffekten av extruderingsutrustning.

2. Core Processing Technology av Masterbatch: Twin-Screw Extrusion Technology

Masterbatch-bearbetning innefattar huvudsakligen blandning, extrudering, kyl-, granulering och andra processer, bland vilken dubbelskruvsextruderingsteknologi är kärntekniken för masterbatch-blandning och granulering. Jämfört med enskruvs extruderingsteknik, dubbelskruvsextruderingsteknik har fördelarna med stark blandnings- och spridningskapacitet, exakt temperaturkontroll, kort uppehållstid, hög produktionseffektivitet och stark anpassningsförmåga till råvaror, som effektivt kan lösa de viktigaste problemen med masterbatch-bearbetning (såsom pigmentagglomerering, ojämn blandning, låg produktionseffektivitet) och säkerställa kvaliteten på masterbatch-produkter.

Masterbatch-blandning är en av de huvudsakliga tillämpningarna för dubbelskruvextruders. The quality of masterbatch is directly determined by the performance of the twin-screw extruder and the rationality of the processing process. The key requirements of masterbatch processing for twin-screw extruders are: strong mixing and dispersing effect (to ensure uniform dispersion of pigments), exakt temperaturkontroll (to avoid pigment decomposition and carrier degradation), appropriate shear force (to break pigment agglomerates without damaging pigment particles), high production efficiency (to meet mass production needs) and good wear resistance (to adapt to the wear of high-hardness pigments such as titanium dioxide and carbon black).

2.1 Processing Difficulties of Masterbatch and Requirements for Extrusion Equipment

Although twin-screw extrusion technology is suitable for masterbatch processing, due to the particularity of masterbatch composition (högt pigmentinnehåll, easy agglomeration of pigments) and processing requirements (enhetlig spridning, stabil prestanda), there are still many difficulties in actual processing. The main processing difficulties and corresponding requirements for extrusion equipment are as follows:

2.1.1 Pigment Agglomeration and Poor Dispersibility

Pigments (especially inorganic pigments such as titanium dioxide and carbon black) have strong polarity and large specific surface area, which are easy to agglomerate into large particles during storage and mixing. If the agglomerates cannot be fully broken and dispersed during extrusion processing, the masterbatch will have poor dispersibility, and the colored plastic products will have color spots, color streaks and uneven coloring, which will seriously affect the product quality. This is the most common and key difficulty in masterbatch processing.

This requires the extrusion equipment to have strong mixing and dispersing capacity and appropriate shear force. 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. Dessutom, 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 (såsom PE, PP) 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, missfärgning), 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℃. Skruvstrukturen bör optimeras för att förkorta uppehållstiden för materialet i extrudern (vanligtvis 1-3 minuter), undvika långvarig kontakt mellan materialet och hög temperatur.

2.1.3 Slitage av skruv och fat orsakat av pigment med hög hårdhet

Oorganiska pigment som titandioxid och kimrök har hög hårdhet (Mohs hårdhet 5-7), vilket kommer att orsaka allvarligt slitage på extruderns skruv och cylinder under extruderingsbearbetning. Om skruven och pipan har dålig slitstyrka, de kommer att bäras snabbt, vilket resulterar i reducerad skjuvkraft och blandningskapacitet hos extrudern, påverka masterbatchens dispergerbarhet och minska utrustningens livslängd.

This requires the screw and barrel of the extruder to be made of high-quality wear-resistant materials and processed by advanced manufacturing technology. Till exempel, the screw and barrel can be made of imported wear-resistant alloy steel, and undergo bimetallic composite treatment or laser cladding treatment, which can greatly improve the wear resistance and corrosion resistance of the screw and barrel, and adapt to the processing of masterbatch with high-hardness pigments.

2.1.4 Instability of Product Quality Between Batches

Masterbatch processing requires strict control of various parameters (such as formula ratio, blandningstid, extrusion temperature, skruvhastighet, matningshastighet). If the parameters fluctuate, the quality of the masterbatch (such as concentration, dispergerbarhet, 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, skruvhastighet, extrusion temperature and other parameters, and store multiple sets of formula parameters. When producing different batches of masterbatch, endast motsvarande parametrar behöver anropas, undvika upprepad felsökning, ensuring the stability of product quality between batches.

2.1.5 High Requirements on Processing Fluidity

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

This requires the extrusion equipment to have strong conveying capacity and adjustable shear force. The twin-screw extruder should adopt a reasonable screw pitch, lead and compression ratio design, and the screw should be equipped with sufficient conveying elements to ensure the smooth conveying of materials. Dessutom, 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, förblandning, feeding, smältande, mixing and shearing, extrudering, kyl-, granulation, screening and packaging. The core purpose is to uniformly disperse pigments, bärare och tillsatser för att bilda högkvalitativa masterbatch-granuler. Den specifika arbetsprincipen och processflödet är som följer:

2.2.1 Råmaterial Förbehandling

Förbehandling av råmaterial är grunden för extrudering av masterbatch, vilket direkt påverkar blandningseffekten och produktkvaliteten. Råvarorna i masterbatch inkluderar främst pigment/färgämnen, transportörer, tillsatser (dispergeringsmedel, kompatibilisatorer, värmestabilisatorer, etc.). Förbehandlingsstegen är som följer:

• Torkbehandling: Vissa pigment (såsom organiska pigment) och transportörer (såsom PA, SÄLLSKAPSDJUR) har hög vattenabsorption. Om fukthalten är för hög, det kommer att orsaka bubblor, agglomeration och andra defekter i masterbatchen under extruderingsbearbetning, och till och med orsaka hydrolytisk nedbrytning av bäraren. Därför, råvarorna måste torkas före bearbetning. Torktemperaturen och -tiden bestäms efter typen av råvara: till exempel, organiska pigment torkas vid 60-80 ℃ för 2-4 timmar, PE/PP-bärare torkas vid 80-100 ℃ för 3-5 timmar, och PA-bärare torkas vid 100-120 ℃ för 6-8 timmar. Fukthalten i de torkade råvarorna bör kontrolleras nedan 0.1%.
• Krossning och siktning: För pigment med stor partikelstorlek (såsom titandioxidagglomerat) och bärare med ojämn partikelstorlek, krossnings- och siktningsbehandling bör utföras för att säkerställa enhetligheten hos råvarorna. Partikelstorleken på de krossade råvarorna bör kontrolleras kl 20-40 maska, som bidrar till en enhetlig blandning av råmaterial och brytning av pigmentagglomerat under extrudering.
• Borttagning av föroreningar: Råvarorna kan innehålla föroreningar (såsom metallpartiklar, stenar, damm) under produktion och transport. Föroreningar påverkar inte bara kvaliteten på masterbatchen, but also wear the screw and barrel of the extruder, and even cause equipment blockage. Därför, the raw materials must be filtered and removed before use, using a filter screen with appropriate mesh size to remove impurities.

2.2.2 Förblandning

Premixing is the key step to improve the mixing and dispersing effect of masterbatch. According to the formula ratio, the dried, crushed and impurity-removed pigments, carriers and additives are put into a high-speed mixer for premixing. The purpose of premixing is to make the pigments and additives uniformly adhere to the surface of the carrier particles, form a preliminary mixture, and lay a foundation for the uniform dispersion during extrusion.

The key parameters of premixing are mixing speed, mixing time and mixing temperature. The mixing speed is generally 800-1200 rpm, the mixing time is 5-10 minuter, och blandningstemperaturen styrs till 40-60 ℃. Lämplig blandningstemperatur kan förbättra vidhäftningen av tillsatser (såsom dispergeringsmedel) till bäraren och pigmenten, främja enhetlig blandning. För masterbatch med högt pigmentinnehåll (såsom 50% ovan), förblandningstiden kan förlängas på lämpligt sätt, och en liten mängd dispergeringsmedel kan tillsättas först för att förbättra dispergerbarheten av pigment. Efter förblandning, blandningen ska vara enhetlig i färgen, utan uppenbara pigmentagglomerat och tillsatspartiklar.

2.2.3 Matning och transport

Den förblandade blandningen skickas till utmatningsmagasinet på dubbelskruvextrudern genom en skruvmatare eller en bandmatare. Extruderns matningsanordning är vanligtvis utrustad med en frekvensomvandlingshastighetsregleringsfunktion, 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. Dessutom, the feeding port of the extruder should be smooth, without dead corners, to avoid material sticking and accumulation.

2.2.4 Smältande, 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).

At the same time, 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 temperaturkontrollsektioner (utfodringsavdelning, smältsektion, blandningssektion, homogeniserande sektion, formhuvudsektion), and the temperature of each section is precisely controlled according to the type of masterbatch (carrier type, pigment type). Till exempel, 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.

Skruven på dubbelskruvsextrudern har en modulär design, som fritt kan kombinera olika skruvelement (såsom att förmedla element, blanda element, klippelement) beroende på typ av masterbatch. Till exempel, vid bearbetning av masterbatch med högt pigmentinnehåll och enkel agglomerering, fler blandningselement och skjuvningselement kan konfigureras för att förbättra blandnings- och spridningseffekten; vid bearbetning av masterbatch med god flytbarhet, fler transportelement kan konfigureras för att förbättra produktionseffektiviteten.

2.2.5 Extrudering och formning

Den helt smälta, blandat och dispergerat material skjuts till formhuvudet på extrudern av skruvarna. Formhuvudet på masterbatch-extrudern är vanligtvis utrustat med flera cirkulära formhål (antalet och storleken på munstyckshålen bestäms enligt förrådsblandningens partikelstorlek). 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), which can ensure the uniform diameter of the strip and the consistency of the masterbatch quality.

2.2.6 Cooling and Solidification

The extruded strip-shaped semi-finished products are sent to a cooling device for rapid cooling and solidification. The cooling method for masterbatch is usually water tank cooling, and the cooling water temperature is controlled at 20-30℃. The length of the cooling water tank is 3-5 meter, and the cooling time is 2-4 minuter. Rapid cooling can make the strip solidify quickly, maintain the shape and size of the strip, and avoid deformation and adhesion.

It should be noted that the cooling speed should be uniform. If the cooling speed is too fast, the internal stress of the strip will be too large, and the strip will be brittle and easy to break during granulation; if the cooling speed is too slow, the strip will be soft and easy to adhere, affecting the granulation effect. Efter kylning, the surface of the strip should be dry, slät och fri från bubblor och sprickor.

2.2.7 Skärning och granulering

Efter kylning och stelning, remsan skickas till en granulator för skärning för att bilda granulära masterbatch-produkter. Granulatorn är utrustad med en roterande kniv och en fast kniv, och skärhastigheten är justerbar (i allmänhet 500-1000 rpm). Masterbatchens partikelstorlek styrs genom att justera skärhastigheten och hastigheten på bandtransporten. Den vanliga partikelstorleken för masterbatch är 2-5 mm (längd och diameter är i princip samma), vilket är bekvämt att blanda med plastråvaror vid senare användning.

Granulatorn bör vara utrustad med en silanordning för att avlägsna okvalificerade partiklar (som för stor, för liten, agglomererade eller trasiga partiklar). De kvalificerade partiklarna går in i nästa 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: färg (enhetlighet, consistency with the standard sample), dispergerbarhet (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, färg, concentration, carrier type, 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 månader.

2.3 Key Factors Affecting Masterbatch Twin-Screw Extrusion Effect

The effect of twin-screw extrusion directly affects the quality of masterbatch (dispergerbarhet, 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 maska), 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.

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

2.3.2 Formula Ratio

The formula ratio of masterbatch (the ratio of pigment, carrier and additive) is the key to determining the quality of the product. The pigment content should be determined according to the coloring requirements and the type of pigment: high-concentration masterbatch (pigmenthalt 50%-80%) can reduce the addition amount and production cost, but requires better dispersibility; low-concentration masterbatch (pigmenthalt 10%-30%) has better dispersibility, but the addition amount is large and the production cost is high.

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

2.3.3 Premixing Effect

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

To ensure the premixing effect, it is necessary to control the mixing speed (800-1200 rpm), blandningstid (5-10 minuter) and mixing temperature (40-60℃). För masterbatch med högt pigmentinnehåll, förblandningstiden kan förlängas på lämpligt sätt, and the dispersant can be added first and mixed with the pigment, then mixed with the carrier and other additives. Dessutom, the premixed mixture should be inspected; if there are obvious pigment agglomerates, it should be crushed and remixed.

2.3.4 Extrusion Parameters

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

• Skruvhastighet: The screw speed of twin-screw extruders for masterbatch processing generally ranges from 200 till 800 rpm. The higher the screw speed, desto större skjuvkraft och friktionskraft som tas emot av materialen, desto bättre blandnings- och dispergerande effekt av pigment, och ju högre produktionseffektivitet. Dock, om skruvhastigheten är för hög, uppehållstiden för materialen i extruderingskaviteten är för kort, resulterar i ofullständig smältning av bäraren, otillräcklig blandning av material, och ojämn spridning; om skruvhastigheten är för låg, skjuvkraften och friktionskraften är otillräckliga, pigmentagglomeraten kan inte brytas helt, och produktionseffektiviteten är låg.
• Skruvhastigheten bör justeras efter typen av masterbatch: för masterbatch med högt pigmentinnehåll och enkel agglomerering (som svart masterbatch, vit masterbatch), högre skruvhastighet (500-800 rpm) behövs för att säkerställa en enhetlig spridning av pigment; för masterbatch med organiska pigment (dålig värmebeständighet), en måttlig skruvhastighet (300-500 rpm) behövs för att undvika överhettning och pigmentnedbrytning.
• Extruderingstemperatur: Extruderingstemperaturen är nyckeln till att säkerställa smältningen av bäraren och pigmentets stabilitet. Temperaturen för varje sektion av cylindern och munstyckshuvudet måste kontrolleras exakt beroende på typen av masterbatch (carrier type, pigment type). Temperaturen på matningsdelen är lägre (något högre än råvarornas torktemperatur), vilket främst är för att förhindra att materialen kakar ihop och säkerställa smidig matning; temperaturen på smältsektionen är medelhög, vilket främst är till för att främja smältning och mjukning av bäraren; temperaturen på blandningssektionen är högre, 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℃. Till exempel, 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, pigmentet sönderdelas och bäraren bryts ned; om temperaturen är för låg, bäraren kommer inte att smältas helt, och pigmentet kan inte dispergeras enhetligt.
• Extruderingstryck: Extruderingstrycket för masterbatch dubbelskruvextrudering sträcker sig i allmänhet från 5 till 12 MPa. Trycket i extruderingskaviteten bestäms huvudsakligen av skruvens kompressionsförhållande, formhålets storlek och skruvhastigheten. Ju högre extruderingstryck, desto bättre blandnings- och spridningseffekt av material, och ju tätare remsan. Dock, om trycket är för högt, det kommer att öka energiförbrukningen och slitaget på utrustningen, och till och med få formhuvudet att blockeras; om trycket är för lågt, materialen kan inte helt komprimeras och blandas, remsan är lös, och dispergerbarheten är dålig.
• Extruderingstrycket bör justeras efter typen av masterbatch och formhuvudets storlek: för masterbatch med högt pigmentinnehåll och dålig flytbarhet, ett högre extruderingstryck behövs; för masterbatch med bra flyt, ett måttligt extruderingstryck är tillräckligt. The extrusion pressure should be kept stable, och fluktuationen bör vara inom ±0,5 MPa, för att säkerställa den enhetliga diametern på remsan och konsistensen av masterbatchkvaliteten.

2.3.5 Utrustningsprestanda

Extruderns prestanda avgör direkt extruderingseffekten. De viktigaste prestandaindikatorerna för extrudern inkluderar blandnings- och dispergerkapacitet, temperaturkontrollprecision, slitstyrka, transportkapacitet och intelligent styrkapacitet. Zhuoyue’s full series of extruders (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) are specially designed for masterbatch processing, med utmärkt prestanda i dessa aspekter, som effektivt kan möta bearbetningsbehoven för olika typer av masterbatch.

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

Zhuoyue har länge varit engagerad i forskningen, 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 (högt pigmentinnehåll, easy agglomeration of pigments, strict temperature control requirements, high wear resistance requirements) och tillverkarnas olika behov (different production scales, olika masterbatch-typer, different application fields), Zhuoyue has launched a full series of extruders suitable for masterbatch processing, including HTS BASIC series, HTS PLUS-serien, HTS SUPER series, ZTE series and HTE series. Each series has its own performance characteristics and targeted adaptation scenarios, which can provide personalized and efficient processing solutions for masterbatch manufacturers of different scales.

3.1 Core Advantages of Zhuoyue’s Extruders for Masterbatch Processing

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

3.1.1 Utmärkt blandning och dispergerande effekt

The core requirement of masterbatch processing is the uniform dispersion of pigments. Alla Zhuoyues dubbelskruvsextrudrar antar en sammankopplande samroterande struktur, med lagom skruvstigning, lead and compression ratio design. The intermeshing and rotating of the twin screws can generate strong shear force and kneading force, which can fully break the agglomerates of pigments (even small agglomerates of 100μm above), and make the pigments uniformly dispersed in the carrier. The mixing uniformity of the extruders can reach more than 95%, which is much higher than that of ordinary twin-screw extruders (85%-90%).

Dessutom, the screws of all series of extruders adopt a modular design, which can freely combine different types of screw elements (conveying elements, blanda element, klippelement) beroende på typ av masterbatch (such as color masterbatch, vit masterbatch, black masterbatch) and pigment characteristics. Till exempel, when processing black masterbatch with carbon black (easy agglomeration), fler blandningselement och skjuvningselement kan konfigureras för att förbättra blandnings- och spridningseffekten; when processing color masterbatch with organic pigments (dålig värmebeständighet), more conveying elements and fewer shearing elements can be configured to shorten the residence time and avoid pigment decomposition.

3.1.2 Exakt temperaturkontroll, 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. Alla Zhuoyues extrudrar använder ett avancerat intelligent temperaturkontrollsystem, which is composed of high-precision temperature sensors, heating elements and cooling elements. Pipan är uppdelad i 4-6 oberoende temperaturkontrollsektioner, 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: if the temperature of any section exceeds the set range, the system will issue an alarm prompt in time, and automatically adjust the heating power or start the cooling system to return the temperature to the set range. Dessutom, the barrel of the extruder adopts a double-layer jacket design, which can realize rapid heating and cooling, and improve the response speed of temperature control. The die head is also equipped with an independent temperature control device, which ensures the uniform temperature of the die head and the stable shaping of the strip.

3.1.3 High Wear Resistance, Long Service Life

Oorganiska pigment som titandioxid och kimrök har hög hårdhet, which will cause serious wear to the screw and barrel of the extruder during processing. Zhuoyue’s extruders adopt high-quality wear-resistant materials and advanced manufacturing technology to ensure the wear resistance of the core components.

The screws and barrels of HTS PLUS series, HTS SUPER series and HTE series are made of imported wear-resistant alloy steel (such as 38CrMoAlA), and undergo bimetallic composite treatment or laser cladding treatment. The surface hardness of the screws and barrels can reach ≥65 HRC (HTS PLUS-serien, HTE-serien) and ≥70 HRC (HTS SUPER series), which has extremely strong wear resistance and corrosion resistance, and can effectively resist the wear caused by high-hardness pigments. The service life of the screws and barrels is 2-3 gånger så mycket som vanliga extruderare, reducing the frequency of component replacement and the maintenance cost of the equipment.

The screws and barrels of HTS BASIC series and ZTE series are made of high-quality wear-resistant alloy steel with nitriding treatment, och ythårdheten kan nå ≥60 HRC, som kan möta bearbetningsbehoven för vanliga masterbatch (pigmenthalt ≤50 %) och har en rimlig kostnadsprestanda.

3.1.4 Hög produktionseffektivitet, Energibesparing och miljöskydd

Zhuoyues extrudrar använder en växellåda med högt vridmoment och en optimerad skruvstruktur, som har stark transportkapacitet och hög produktionseffektivitet. Jämfört med vanliga dubbelskruvextrudrar, produktionseffektiviteten hos Zhuoyues extruders kan ökas med 20%-50%. Till exempel, produktionskapaciteten för HTS SUPER serie extruders kan nå 1000-3000 kg/h, som lämpar sig för storskalig massproduktion; produktionskapaciteten för extruder i ZTE-serien är 100-500 kg/h, som lämpar sig för små och medelstora serieproduktioner.

Dessutom, all Zhuoyue’s extruders adopt high-efficiency motors and energy-saving heating elements, which can reduce energy consumption by 15%-20% jämfört med vanliga extruderare. 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 (fram till 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.

Systemet är även utrustat med en realtidsövervakningsfunktion, som kan övervaka nyckelparametrarna för extruderingsprocessen (såsom temperatur, tryck, skruvhastighet, matningshastighet) i realtid, och registrera produktionsdata (såsom utgång, handläggningstid) för senare förfrågningar och analys. För HTS SUPER-serien extruders, vi tillhandahåller även en molnkontrollfunktion, som kan realisera fjärrparameterjustering, produktionsdataövervakning och prediktivt underhåll av utrustning, förverkliga intelligent produktionsstyrning.

Dessutom, extruderarna antar en rimlig strukturell design, vilket gör underhållet mer bekvämt. Skruvarna, fat och formhuvuden kan tas isär och monteras snabbt, vilket minskar underhållstiden och arbetsintensiteten. Zhuoyues eftermarknadsserviceteam kommer att tillhandahålla professionell installation, driftsättning och utbildningstjänster för kunder, ensuring that customers can use the equipment smoothly.

3.1.6 Wide Application Range, Strong Adaptability

Zhuoyue’s full series of extruders have a wide application range, which can adapt to the processing needs of various types of masterbatch, including color masterbatch, vit masterbatch, black masterbatch, ordinary masterbatch, functional masterbatch (flamskyddad masterbatch, antistatisk masterbatch), and masterbatch with different carriers (PE, PP, PVC, PA, SÄLLSKAPSDJUR, etc.). The extruders can also adapt to the processing of masterbatch with different pigment contents (10%-80%), and can meet the processing needs of different application fields (fibrer, filmer, formblåsning, extrudering, formsprutning).

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. Dessutom, the extruders can be matched with different auxiliary equipment (such as high-speed mixers, torktumlare, kylare, granulatorer, screening machines, packaging machines) att bilda en komplett automatisk produktionslinje, 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. Manufacturers can select the appropriate extruder series according to their own production scale, product type, masterbatch concentration, application field and budget.

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

The HTS BASIC series extruders are a cost-effective product series designed for small and medium-sized masterbatch manufacturers or manufacturers that mainly produce ordinary masterbatch. This series of extruders uses medium-torque gearboxes from leading European manufacturers, which have the advantages of stable performance, low noise, high efficiency and long service life. The specific torque of the extruders is 10-12Nm/cm³, som kan möta bearbetningsbehoven för vanliga masterbatch (pigmenthalt ≤50 %), such as PE/PP color masterbatch, low-concentration white masterbatch and black masterbatch.

In terms of structural design, the HTS BASIC series extruders adopt a twin-screw parallel co-rotating structure, with a screw diameter ranging from 30mm to 65mm, and a compression ratio of 4～8, which can be adjusted according to the type of masterbatch. The barrel is made of wear-resistant alloy steel with nitriding treatment, and the screw is made of wear-resistant and corrosion-resistant alloy steel, which has good wear resistance. Extrudern är utrustad med ett PLC-kontrollsystem och ett pekskärmsgränssnitt, som kan realisera automatisk matning, automatisk temperaturkontroll, automatisk tryckkontroll och automatisk skärning, och är enkel och lätt att använda.

Produktionskapaciteten för HTS BASIC-seriens extruders varierar från 100 kg/h till 500 kg/h, som lämpar sig för små och medelstora masterbatchtillverkare som huvudsakligen producerar vanliga masterbatch för filmer, formsprutnings- och extruderingsprodukter. En av de största fördelarna med denna serie är att den kan ge flexibla alternativ genom olika konfigurationskombinationer. Kunderna kan välja olika skruvelement, dö huvuden, matningsanordningar och efterbearbetningsutrustning enligt deras egna produkttyper och produktionsbehov, för att bilda en produktionslinje som passar deras egna behov. HTS BASIC serie extruders har ett rimligt pris, som kan hjälpa små och medelstora tillverkare att minska den initiala investeringskostnaden samtidigt som man säkerställer den grundläggande bearbetningskvaliteten för masterbatch. Det är ett idealiskt val för företag som precis går in i masterbatchindustrin eller har begränsad produktionsskala och budget. Dessutom, denna serie av extruders har enkel drift och låg underhållskostnad, och dess eftermarknadsservice är förenlig med andra avancerade serier, som fullt ut kan möta de dagliga produktionsbehoven hos små och medelstora tillverkare.

3.2.2 HTS PLUS serie extruders: Lösning med högt vridmoment för teknisk plast och masterbatch för fyllmedel

HTS PLUS-seriens extruders är placerade som medel till högklassiga produkter, speciellt utvecklad för scenarier för masterbatch-bearbetning med högre krav, såsom teknisk plast masterbatch och filler masterbatch. Skiljer sig från HTS BASIC-serien, denna serie använder växellådor med högt vridmoment som är oberoende utvecklade och tillverkade av Zhuoyue, med ett specifikt vridmoment på 13-16Nm/cm³, som kan ge starkare skjuvkraft och knådningskraft, effektivt lösa bearbetningssvårigheterna med hög viskositet, masterbatchmaterial med hög hårdhet.

När det gäller kärnkomponenter, skruvarna och faten i HTS PLUS-serien är gjorda av importerat slitstarkt legerat stål och genomgår bimetallisk kompositbehandling. Ythårdheten når ≥65 HRC, som har utmärkt slitstyrka och korrosionsbeständighet, och kan lätt hantera slitaget som orsakas av filler masterbatch (såsom kalciumkarbonat, talkpulver fylld masterbatch) och teknisk plast masterbatch (såsom PA, PC masterbatch). The screw adopts a modular design, and is equipped with enhanced mixing elements and shearing elements, which can fully disperse the fillers and pigments in the carrier, ensuring the uniformity and stability of the masterbatch. Pipan är uppdelad i 5-6 temperaturkontrollsektioner, with a temperature control precision of ±1℃, which can accurately control the processing temperature of engineering plastics (200-280℃) and avoid material decomposition.

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

Dessutom, the HTS PLUS series extruders are equipped with an upgraded PLC intelligent control system, which can realize more precise parameter control and data monitoring. The system can automatically adjust the screw speed, feeding speed and extrusion pressure according to the material viscosity and processing effect, ensuring the stability of product quality between batches. Extrudern är också utrustad med en tvångsmatningsanordning och en vakuumutsugningsanordning: tvångsmatningsanordningen kan säkerställa smidig matning av högviskösa material; Vakuumavgasanordningen kan effektivt avlägsna fukt, flyktiga ämnen och luft i materialen, undvika bubblor och porer i masterbatchen, och förbättra densiteten och kvaliteten på masterbatchen. Denna serie av extruders balanserar prestanda och kostnad, och är lämplig för tillverkare som behöver förbättra produktkvaliteten och utöka produktionsskalan.

3.2.3 HTS SUPER Series Extruders: Toppen av Zhuoyues teknologi för avancerad masterbatch

Som Zhuoyues högsta extruderserie, HTS SUPER-serien representerar den avancerade nivån av Kinas utveckling av extruder med två skruv, speciellt designad för 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, medicinsk utrustning, 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. At the same time, 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 gånger så mycket som vanliga extruderare); the barrel adopts a double-layer jacket + forcerad kylstruktur, 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 (pigmenthalt 70%-80%). Dessutom, 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 rpm, which can be flexibly adjusted according to the type of masterbatch and processing requirements, ensuring the best processing effect.

Produktionskapaciteten för HTS SUPER-seriens extruders varierar från 1000 kg/h till 3000 kg/h, som lämpar sig för storskalighet, masterbatch-tillverkare av hög standard som fokuserar på avancerade marknader. Till exempel, vid bearbetning av masterbatch för nya energifordonsdelar (såsom interiör- och exteriördelar till fordon, batteriskal masterbatch), HTS SUPER-serien kan säkerställa att masterbatchen har utmärkt väderbeständighet, hög temperaturbeständighet och dispergerbarhet, uppfylla de stränga kvalitetskraven från biltillverkarna; vid bearbetning av masterbatch av medicinsk kvalitet (såsom masterbatch för medicinska katetrar, medicinska behållare), det kan realisera ren produktion, undvika materialföroreningar, och se till att masterbatchen uppfyller miljöskyddsstandarderna för medicinsk kvalitet. This series of extruders is also equipped with an intelligent cloud control system, som kan realisera fjärrparameterjustering, övervakning av produktionsdata, fault early warning and predictive maintenance. Manufacturers can monitor the production status of the equipment in real time through mobile phones or computers, realize intelligent production management, and greatly improve production efficiency and management level.

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

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

In terms of structural design, the ZTE series adopts a twin-screw parallel co-rotating structure, with a screw diameter ranging from 25mm to 65mm, and a specific torque of 8-11Nm/cm³, which can provide sufficient shear force and conveying capacity for ordinary masterbatch processing. The screws and barrels are made of high-quality wear-resistant alloy steel with nitriding treatment, and the surface hardness reaches ≥60 HRC, which can meet the wear requirements of ordinary pigments (såsom organiska pigment, low-hardness inorganic pigments) and has a long service life. Pipan är uppdelad i 4 temperaturkontrollsektioner, with a temperature control precision of ±2℃, which can accurately control the processing temperature of ordinary masterbatch (150-220℃), avoiding pigment decomposition and carrier degradation.

The production capacity of the ZTE series extruders ranges from 50kg/h to 400kg/h, which is suitable for small and medium-sized masterbatch manufacturers, small workshops and enterprises that need to produce small batches of multi-variety masterbatch. This series of extruders has the advantages of simple structure, easy operation, low energy consumption and low maintenance cost. The operation interface adopts a simple touch screen design, which is easy to learn and master, and is suitable for operators with little experience. Dessutom, the ZTE series can also be flexibly configured according to customer needs, such as adding a forced feeding device, a vacuum exhaust device or a special die head, to meet the personalized processing needs of different customers. Although the ZTE series is cost-effective, dess kärnprestandaindikatorer (såsom blandningslikformighet, temperaturkontrollprecision) är mycket högre än för vanliga extruderare på marknaden, vilket kan säkerställa att den producerade masterbatchen har enhetlig färgning, stabil prestanda och uppfyller de grundläggande användningskraven för nedströmskunder. Det är ett idealiskt val för företag med begränsad budget och huvudsakligen som producerar vanliga masterbatch.

3.2.5 HTE Series Extruders: Högpresterande och kostnadseffektiv integrerad lösning

HTE-seriens extruders integrerar fördelarna med hög prestanda och kostnadseffektivitet, siktar på medelstora masterbatch-tillverkare som behöver förbättra produktionseffektiviteten och produktkvaliteten samtidigt som kostnaderna kontrolleras. Denna serie av extruders är designad för att balansera prestanda, effektivitet och kostnad, och är lämplig för en mängd olika masterbatch-bearbetningsscenarier, inklusive högkoncentrerad färgmasterbatch (pigmenthalt 50%-60%), vanlig funktionell masterbatch (flamskyddad masterbatch, antistatisk masterbatch) och masterbatch för filmer, produkter för formblåsning och formsprutning.

När det gäller kärnprestanda, HTE-serien använder en växellåda med högt vridmoment som är oberoende utvecklad av Zhuoyue, med ett specifikt vridmoment på 12-14Nm/cm³, vilket är högre än HTS BASIC- och ZTE-serien, och kan ge starkare skjuvkraft och knådningskraft, säkerställer en enhetlig spridning av pigment och tillsatser. Skruvarna har en modulär design, och är utrustade med en kombination av transportelement, blandningselement och klippelement, som kan anpassas flexibelt efter typ av masterbatch, förbättring av extruderns anpassningsförmåga. Skruvarna och faten är gjorda av importerat slitstarkt legerat stål med bimetallisk kompositbehandling, och ythårdheten når ≥65 HRC, som har utmärkt slitstyrka och klarar av bearbetning av pigment med hög hårdhet (såsom titandioxid, kolsvart) och masterbatch med låg halt fyllmedel.

Den största fördelen med HTE-serien är att den kan minska energiförbrukningen samtidigt som den förbättrar produktionseffektiviteten. Denna serie av extrudrar har en optimerad skruvstruktur och en högeffektiv energibesparande motor, which can reduce energy consumption by 18%-25% jämfört med vanliga extruderare av samma typ. At the same time, dess produktionskapacitet varierar från 200 kg/h till 800 kg/h, vilket är 15%-20% högre än för HTS BASIC-serien med samma specifikation. Pipan är uppdelad i 5 temperaturkontrollsektioner, with a temperature control precision of ±1℃, som exakt kan kontrollera bearbetningstemperaturen, undvika materialavfall orsakat av överhettning eller otillräcklig smältning, och ytterligare minska produktionskostnaderna. Dessutom, the HTE series is equipped with a PLC intelligent control system, which can realize automatic parameter control, data monitoring and formula storage, ensuring the stability of product quality between batches. The extruder is also equipped with a vacuum exhaust device and a forced feeding device, which can improve the quality of masterbatch and ensure the smooth progress of production.

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

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

As an indispensable core material in the plastics industry, masterbatch is widely used in fibers, filmer, formblåsning, 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) och produktionseffektivitet, which also determines the selection of twin-screw extruders. Zhuoyue’s full series of extruders can provide targeted solutions for different application fields, ensuring that the produced masterbatch meets the specific requirements of downstream products. The following is a detailed introduction to the application fields of masterbatch and the matching Zhuoyue extruder series.

4.1 Fiber Field: High-Dispersibility and Color Fastness Requirements

Masterbatch in the fiber field is mainly used for coloring chemical fibers, such as polyester fiber, nylon fiber, polypropylene fiber, etc., and the final products include carpets, textilier, cushions, non-woven fabrics, etc. This field has extremely high requirements on masterbatch: first, hög spridningsförmåga. The fiber diameter is very small (usually a few microns to dozens of microns), and if the pigments in the masterbatch are not uniformly dispersed, it will cause color spots, streaks and uneven fineness of the fiber, affecting the appearance and quality of the fiber product; second, high color fastness. The fiber products need to go through spinning, weaving, dyeing and finishing and other processes, and the masterbatch must have good washing fastness, light fastness and friction fastness, avoiding color fading and discoloration; third, low impurity content. Impurities in the masterbatch will cause breakage of the fiber during spinning, reducing the yield of the fiber.

According to the requirements of the fiber field, the suitable Zhuoyue extruder series are HTS PLUS series, HTS SUPER series and HTE series. For high-end fiber masterbatch (such as high-grade textile fiber, carpet fiber), the HTS SUPER series is recommended. Its ultra-high mixing uniformity (≥98 %) can ensure that the pigments are uniformly dispersed in the carrier, avoiding color spots and streaks of the fiber; the high-torque and precise temperature control can ensure the stability of the masterbatch performance, improving the color fastness of the fiber. För medelgradig fibermasterbatch (såsom vanlig textilfiber, non-woven tyg), HTS PLUS-serien och HTE-serien rekommenderas. Deras höga blandnings- och dispergerande effekt kan uppfylla de grundläggande kraven för fiberförråd, och kostnadsprestanda är högre. För små partier, låg kostnad fiber masterbatch, HTS BASIC-serien kan också väljas, som kan säkerställa den grundläggande spridbarheten och färgbeständigheten.

4.2 Filmfält: Hög transparens och enhetliga färgkrav

Masterbatch inom filmområdet används främst för färgning av plastfilmer, such as shopping bags, casting films, multi-layer films, förpackningsfilmer, jordbruksfilmer, etc. De viktigaste kraven för detta fält för masterbatch är: first, hög transparens. För transparenta eller genomskinliga filmer (såsom matförpackningsfilmer, jordbrukskompostfilmer), masterbatchen måste ha god transparens, undvika att påverka de förpackade produkternas utseende och synlighet; second, enhetlig färgning. The film surface must be uniform in color, without color spots, color streaks and color difference, ensuring the aesthetic property of the film; third, good processing fluidity. The film extrusion speed is fast, and the masterbatch must have good fluidity, which is conducive to the uniform mixing of the masterbatch and the film base material, and avoiding affecting the film forming efficiency.

For the film field, the suitable Zhuoyue extruder series are HTS BASIC series, HTE series and HTS PLUS series. For ordinary film masterbatch (such as shopping bags, ordinary packaging films), the HTS BASIC series and HTE series are recommended. Their good mixing and dispersing effect can ensure uniform coloring of the film, and the good processing fluidity can match the high-speed extrusion of the film. For high-end film masterbatch (såsom matförpackningsfilmer, multi-layer composite films), the HTS PLUS series is recommended. Its precise temperature control can avoid the decomposition of pigments and carriers, ensuring the transparency and safety of the film; the enhanced mixing elements can further improve the dispersibility of the masterbatch, making the film surface more smooth and uniform. For ultra-high transparent film masterbatch (such as PET packaging films), the HTS SUPER series can be selected, which can achieve ultra-high dispersibility of pigments, ensuring the transparency and clarity of the film.

4.3 Blow Molding Field: Good Fluidity and Dimensional Stability Requirements

Masterbatch in the blow molding field is mainly used for coloring blow molding products, such as medical and cosmetic containers, lubricating oil and paint containers, dryckesflaskor, 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, vilket bidrar till en enhetlig fördelning av masterbatchen i kyrkogården, undvika ojämn väggtjocklek och färgskillnad på produkten; second, god dimensionsstabilitet. Formblåsningsprodukterna har stränga krav på måttnoggrannhet, och masterbatchen måste ha stabil prestanda, undvika deformation av produkten på grund av ojämn krympning; third, miljöskydd. Speciellt för medicinska och kosmetiska behållare, masterbatchen måste uppfylla miljöskyddsstandarder, giftfritt och ofarligt, utan flyktiga ämnen.

För formblåsningsfältet, den lämpliga Zhuoyue-extruderserien är ZTE-serien, HTS BASIC-serien och HTE-serien. För vanlig formblåsning masterbatch (såsom smörjoljebehållare, plastic barrels), ZTE-serien och HTS BASIC-serien rekommenderas. 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, dryckesflaskor), the HTE series is recommended. Its high production efficiency and energy-saving advantages can reduce production costs, and the good mixing and dispersing effect can ensure uniform coloring and dimensional stability of the product. For high-end blow molding masterbatch (such as medical containers), the HTS PLUS series and HTS SUPER series are recommended. Their high-precision temperature control and clean production design can ensure that the masterbatch meets medical grade standards, and the stable performance can ensure the dimensional accuracy and safety of the product.

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

Masterbatch in the extrusion molding field is mainly used for coloring extrusion products, såsom lakan, rör, ledningar och kablar, profiler, etc. De viktigaste kraven för detta fält för masterbatch är: first, high dimensional stability. Extrusion products (such as pipes, profiler) have strict requirements on dimensional accuracy, och masterbatchen måste ha stabil prestanda, avoiding the deformation and color difference of the product due to uneven shrinkage; second, good wear resistance. For products such as pipes and wires and cables that need to withstand friction and extrusion, the masterbatch must have good wear resistance, ensuring the service life of the product; third, bra väderbeständighet. For outdoor extrusion products (such as building profiles, outdoor pipes), the masterbatch must have good weather resistance, avoiding color fading and performance degradation under sunlight and rain.

For the extrusion molding field, the suitable Zhuoyue extruder series are HTS PLUS series, HTE series and HTS SUPER series. För vanlig extruderingsmasterbatch (såsom inomhuslakan, vanliga rör), HTE-serien och HTS BASIC-serien rekommenderas. Deras goda blandnings- och spridningseffekt kan säkerställa enhetlig färgning av produkten, och den stabila prestandan kan säkerställa produktens dimensionella noggrannhet. För medelgradig extruderingsmasterbatch (såsom ledningar och kablar, byggnadsprofiler), the HTS PLUS series is recommended. Dess växellåda med högt vridmoment och slitstarka skruv/pipa kan klara bearbetningen av hög hårdhet, högviskös masterbatch, säkerställer produktens slitstyrka och väderbeständighet. För avancerad extruderingsmasterbatch (såsom högtemperaturbeständiga rör, utomhus högkvalitativa profiler), the HTS SUPER series is recommended. Dess ultrahöga vridmoment och exakta temperaturkontroll kan säkerställa masterbatchens stabila prestanda, and the enhanced wear resistance can further extend the service life of the product.

4.5 Injection Molding Field: High Dispersibility and Batch Stability Requirements

Masterbatch in the injection molding field is the most widely used, mainly used for coloring injection molding products, såsom bildelar, elektroniska produkter, byggmaterial, hushållsapparater, möbler, leksaker, etc. The requirements of this field for masterbatch are diverse, but the core requirements are: first, hög spridningsförmåga. Injection molding products have complex shapes and small sizes, and the masterbatch must have high dispersibility, avoiding color spots, color streaks and uneven coloring of the product; second, good batch stability. Injection molding products are usually produced in large batches, och masterbatchen måste ha stabil prestanda, ensuring no color difference between batches of products; third, targeted functional requirements. Till exempel, automotive parts require masterbatch with high temperature resistance and flame retardancy, electronic products require masterbatch with antistatic performance, and toys require masterbatch with non-toxic and environmental protection performance.

For the injection molding field, Zhuoyue’s full series of extruders can provide corresponding solutions according to different product levels. For ordinary injection molding masterbatch (such as toys, ordinary home appliances), ZTE-serien och HTS BASIC-serien rekommenderas. Their cost-effective advantages can reduce production costs, and the basic mixing and dispersing effect can meet the requirements of ordinary products. For medium-grade injection molding masterbatch (such as electronic products, ordinary automotive parts), the HTE series and HTS PLUS series are recommended. Their high mixing and dispersing effect and batch stability can ensure the quality of the product, och den målinriktade funktionella masterbatch-bearbetningskapaciteten kan uppfylla produktens speciella krav. För avancerad formsprutning masterbatch (såsom högkvalitativa bildelar, elektroniska precisionsprodukter), the HTS SUPER series is recommended. Dess ultrahöga spridningsförmåga, batchstabilitet och hög temperaturbeständighet kan uppfylla de stränga kvalitetskraven för avancerade produkter, och det intelligenta styrsystemet kan säkerställa effektiviteten och stabiliteten i storskalig produktion.

5. Vanliga problem och lösningar i Masterbatch Twin-Screw Extrusion Processing

I själva produktionsprocessen av masterbatch, på grund av inverkan av råvaror, formel, bearbetningsparametrar och utrustningens prestanda, olika problem uppstår ofta, som påverkar kvaliteten på masterbatch och produktionseffektivitet. Baserat på år av branscherfarenhet, Zhuoyue sammanfattar de vanliga problemen i masterbatch dubbelskruvsextrudering, analyserar orsakerna i detalj, och tillhandahåller motsvarande lösningar, som kan hjälpa tillverkare att snabbt lösa produktionsproblem och förbättra produktionseffektiviteten och produktkvaliteten.

5.1 Vanligt problem 1: Dålig dispergerbarhet av Masterbatch, Färgfläckar och streck i produkter

Detta är det vanligaste problemet vid masterbatch-bearbetning, vilket främst manifesteras i ojämn färgning av masterbatchen, uppenbara pigmentagglomerat, och färgfläckar och ränder i de färgade plastprodukterna. De huvudsakliga orsakerna och lösningarna är följande:

5.1.1 Huvudorsaker:

• (1) Råvaruproblem: Pigmentpartikelstorleken är för stor, agglomerationsgraden är hög, och torkningen är otillräcklig; kompatibiliteten mellan pigmentet och bäraren är dålig; dispergeringsmedlets dosering är otillräcklig eller typen är felaktig.
• (2) Förblandningsproblem: Blandningshastigheten är för låg, blandningstiden är för kort, blandningstemperaturen är felaktig, vilket resulterar i ojämn förblandning av råvaror.
• (3) Extruderingsparameterproblem: Skruvhastigheten är för låg, skjuvkraften är otillräcklig, och pigmentagglomeraten kan inte helt brytas; extruderingstemperaturen är för låg, bäraren är inte helt smält, och pigmentet kan inte dispergeras enhetligt.
• (4) Utrustningsproblem: Skruvblandningselementen är otillräckliga eller slitna; pipan och skruven är slitna, vilket resulterar i minskad skjuvkraft; formhuvudet är blockerat, påverkar den enhetliga extruderingen av material.

5.1.2 Lösningar:

• (1) Optimera råvaror: Välj pigment med liten partikelstorlek och låg agglomerationsgrad, och torka dem ordentligt (fukthalt ≤0,1 %); välj bärare som är kompatibla med pigment; byt ut lämpliga dispergeringsmedel och öka dosen på lämpligt sätt (inom 1%-5% of the pigment dosage).
• (2) Förbättra förblandningseffekten: Öka blandningshastigheten till 800-1200 rpm, förläng blandningstiden till 5-10 minuter, och kontrollera blandningstemperaturen till 40-60 ℃; för högkoncentrerad masterbatch, tillsätt först dispergeringsmedel och blanda med pigment, blanda sedan med bärare och andra tillsatser.
• (3) Justera extruderingsparametrar: Öka skruvhastigheten på lämpligt sätt (500-800 varv per minut för högkoncentration masterbatch), förbättra skjuvkraften; öka extruderingstemperaturen på lämpligt sätt för att säkerställa att bäraren är helt smält (justera efter bärartyp).
• (4) Underhålla utrustning: Byt ut slitna skruvblandningselement, pipa och skruv; rengör formhuvudet regelbundet för att undvika blockering; kontrollera utrustningen regelbundet för att säkerställa att skruven och cylindern är korrekt matchade.

5.2 Vanligt problem 2: Pigmentnedbrytning och missfärgning av masterbatch

This problem is mainly manifested in the discoloration of the masterbatch (such as yellowing, mörkning), the color is inconsistent with the standard sample, and even peculiar smell is generated. It is mostly caused by overheating of the material during extrusion processing, which is common in organic pigment masterbatch and engineering plastic masterbatch. De huvudsakliga orsakerna och lösningarna är följande:

5.2.1 Huvudorsaker:

• (1) Extruderingstemperaturen är för hög: The temperature of the mixing section, homogenizing section or die head is too high, exceeding the heat resistance limit of the pigment or carrier.
• (2) The residence time of the material is too long: Skruvhastigheten är för låg, the compression ratio is too large, resulting in the material staying in the extrusion cavity for too long (mer än 3 minuter), and thermal decomposition occurs.
• (3) Poor heat dissipation of the equipment: The cooling system of the barrel fails, resulting in local overheating of the barrel.
• (4) Råvaruproblem: Pigmentets värmebeständighet är dålig, eller så är bäraren lätt att brytas ned vid hög temperatur.

5.2.2 Lösningar:

• (1) Justera extruderingstemperaturen: Sänk temperaturen på blandningsdelen, homogeniseringssektion och formhuvud på lämpligt sätt, och kontrollera det inom värmebeständighetsområdet för pigmentet och bäraren (150-220℃ för vanlig masterbatch, 200-280℃ for engineering plastic masterbatch); kontrollera temperatursensorn regelbundet för att säkerställa korrekt temperaturkontroll.
• (2) Förkorta uppehållstiden: Öka skruvhastigheten på lämpligt sätt, minska skruvens kompressionsförhållande, och se till att uppehållstiden för materialet i extruderingskaviteten är 1-3 minuter.
• (3) Underhåll kylsystemet: Kontrollera regelbundet kylvattencirkulationssystemet, rengör kylröret, och se till att tunnan kan avleda värme normalt; byt ut det defekta kylelementet i tid.
• (4) Optimera råvaror: Välj pigment med bra värmebeständighet (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 Vanligt problem 3: Högt slitage på skruv och pipa, 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. De huvudsakliga orsakerna och lösningarna är följande:

5.3.1 Huvudorsaker:

• (1) Råvaruproblem: The pigment or filler has high hardness (såsom titandioxid, kolsvart, kalciumkarbonat), and the particle size is too large, which causes severe wear to the screw and barrel.
• (2) Extruderingsparameterproblem: 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) Utrustningsproblem: The screw and barrel are made of materials with poor wear resistance, or the processing technology is improper; the screw and barrel are not properly matched, resulting in uneven stress and increased wear.

5.3.2 Lösningar:

• (1) Optimera råvaror: Select pigments or fillers with small particle size (20-40 maska) and low hardness; crush and sieve the raw materials to remove large particles; add appropriate lubricants (0.5%-2%) to reduce the friction between the material and the screw/barrel.
• (2) Justera extruderingsparametrar: Reduce the screw speed and extrusion pressure appropriately, and control the shear force within a reasonable range; avoid long-term high-speed and high-pressure operation of the equipment.
• (3) Välj hög slitstark utrustning: Select extruders with high-wear-resistant screws and barrels, such as Zhuoyue’s HTS PLUS, HTS SUPER and HTE series, vars skruvar och fat är tillverkade av importerat slitstarkt legerat stål och genomgår bimetallisk komposit- eller laserbeklädnadsbehandling, vilket avsevärt kan förbättra livslängden; kontrollera regelbundet slitaget på skruven och pipan, och byt ut dem i tid när slitaget är allvarligt.

5.4 Vanligt problem 4: Instability of Product Quality Between Batches, Färgskillnad

Detta problem manifesteras huvudsakligen i inkonsekvensen av masterbatchkvalitet (such as concentration, dispergerbarhet, färg) mellan olika partier, vilket resulterar i färgskillnad för nedströmsprodukter, vilket påverkar tillverkarens rykte. De huvudsakliga orsakerna och lösningarna är följande:

5.4.1 Huvudorsaker:

• (1) Formelproblem: Formelförhållandet är inte strikt kontrollerat, och doseringen av pigment, dispergeringsmedel och andra tillsatser fluktuerar (fel överstiger ±1 %).
• (2) Råvaruproblem: Råvarornas prestanda (såsom pigmentfärgningsstyrka, bärarens smältpunkt) av olika partier är inkonsekvent.
• (3) Bearbetningsparameterproblem: The extrusion temperature, skruvhastighet, 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 (såsom temperatur, tryck) cannot be kept stable for a long time.

5.4.2 Lösningar:

• (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 (such as Zhuoyue’s PLC control system) to store the processing parameters of different masterbatch, and call the corresponding parameters when producing different batches, undvika upprepad felsökning; regularly check the equipment parameters to ensure stable operation.
• (4) Establish quality inspection system: Conduct strict quality inspection on each batch of masterbatch, including color, dispergerbarhet, concentration and other indicators, and only deliver the products that meet the standards.

5.5 Vanligt problem 5: Poor Processing Fluidity of Masterbatch, Difficult Extrusion, Blockering av utrustning

This problem is mainly manifested in the difficulty of material conveying and extrusion, låg produktionseffektivitet, instabilt extruderingstryck, and even blockage of the die head and extrusion cavity, which affects the normal production. De huvudsakliga orsakerna och lösningarna är följande:

5.5.1 Huvudorsaker:

• (1) Råvaruproblem: The carrier has poor fluidity, or the pigment content is too high (mer än 80%), resulting in poor fluidity of the mixture; the raw material has high moisture content, which causes the material to agglomerate and block the feeding port.
• (2) Premixing problem: The premixing is uneven, and the dispersant is not fully mixed, resulting in poor fluidity of the material.
• (3) Extrusion parameter problem: The extrusion temperature is too low, bäraren är inte helt smält, 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 Lösningar:

• (1) Optimera råvaror: 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) Förbättra förblandningseffekten: Extend the premixing time, increase the mixing speed, se till att dispergeringsmedlet är helt blandat med pigmentet och bäraren, och förbättra blandningens fluiditet.
• (3) Justera extruderingsparametrar: Öka extruderingstemperaturen på lämpligt sätt för att säkerställa att bäraren är helt smält; öka skruvhastigheten för att förbättra transportkapaciteten; byt ut formhuvudet med större formhål för att minska strängsprutningsmotståndet.
• (4) Underhålla utrustning: Byt ut slitna skruvtransportelement; kontrollera matningsanordningen regelbundet, och reparera eller byt ut de felaktiga delarna i tid; rengör matningsporten och extruderingshålet regelbundet för att undvika materialansamling och blockering.

6. Praktiska applikationsfall av Zhuoyue-extruders i masterbatch-bearbetning

För att ytterligare verifiera prestandafördelarna och tillämpningseffekterna av Zhuoyues kompletta serie av extruderare i masterbatch-bearbetning, detta avsnitt kommer att introducera flera praktiska tillämpningsfall, täcker olika masterbatch-typer, produktionsskalor och användningsområden. Dessa fall visar till fullo att Zhuoyues extruders kan tillhandahålla riktade och effektiva processlösningar för olika tillverkare, hjälpa tillverkare att förbättra produktionseffektiviteten, produktkvalitet och konkurrenskraft på marknaden.

6.1 Fall 1: Tillämpning av HTS SUPER-serien i högkoncentrerad svart masterbatch-bearbetning för nya energifordon

Kundens bakgrund: En storskalig masterbatch-tillverkare i Jiangsu, Kina, producerar främst avancerade funktionella masterbatch, med fokus på det nya energifordonsområdet. Kunden behöver producera högkoncentrerad svart masterbatch (kimröksinnehåll 70%) för reservdelar till bilbatterier. Masterbatchen kräver ultrahög spridningsförmåga (inga svarta fläckar och ränder i produkten), high temperature resistance (can withstand 200℃ high temperature without discoloration), and good batch stability. The customer’s original equipment has problems such as insufficient mixing and dispersing effect, instabil temperaturkontroll, and low production efficiency, which cannot meet the production requirements.

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

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

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

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

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

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

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

Kundens bakgrund: A small and medium-sized masterbatch manufacturer in Zhejiang, Kina, mainly produces film masterbatch, focusing on the packaging film field. The customer needs to produce PE film masterbatch (pigmenthalt 40%) for food packaging films. The masterbatch requires good transparency, enhetlig färgning, and low production cost. Kundens originalutrustning har problem som hög energiförbrukning, instabil produktkvalitet, and low production efficiency, som inte kan möta marknadens konkurrensbehov.

Lösning: Zhuoyue rekommenderar HTE-serien med två skruvextrudrar (skruvdiameter 50 mm) for the customer. Denna serie integrerar hög prestanda och kostnadseffektivitet, använder högeffektiva energibesparande motorer och optimerade skruvstrukturer, which can reduce energy consumption by 18%-25%; det exakta temperaturkontrollsystemet säkerställer att PE-bäraren är helt smält, undvika att påverka insynen i masterbatchen; de förbättrade blandningselementen säkerställer enhetlig färgning av masterbatchen, och den stabila prestandan säkerställer batchkonsistens; det rimliga priset och den låga underhållskostnaden kan hjälpa kunden att minska produktionskostnaderna.

Application Effect: Efter att ha använt HTE-seriens extruders, kundens PE-filmmasterbatch har god transparens och enhetlig färg, och de producerade matförpackningsfilmerna har slät yta och inga färgfläckar, som uppfyller standarderna för livsmedelsförpackningar; energiförbrukningen per ton masterbatch har minskat med 20%, och produktionseffektiviteten har ökat från 150 kg/h till 400 kg/h; produktkvalificeringsgraden har ökat från 90% till 98%, och produktionskostnaden har minskat med 15%. Kundens konkurrenskraft på marknaden har förbättrats avsevärt, och ordervolymen har ökat med 40% inom ett halvår. Kunden har köpt 4 uppsättningar av strängsprutmaskiner i HTE-serien för att utöka produktionsskalan.

6.4 Fall 4: Tillämpning av ZTE-serien i Small-Batch Multi-Variety Ordinary Masterbatch Processing

Kundens bakgrund: En liten masterbatch-tillverkare i Shandong, Kina, mainly produces small-batch multi-variety ordinary masterbatch (PE/PP color masterbatch, black masterbatch, vit masterbatch), focusing on the local plastic product processing market. The customer has limited budget, small production scale, and needs to produce multiple types of masterbatch with small batches (50-100kg per batch). The customer’s requirements for the equipment are simple operation, low maintenance cost, and strong adaptability.

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

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

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

With the continuous development of the global plastics industry, the upgrading of environmental protection policies and the diversification of downstream market demand, the masterbatch industry and twin-screw extrusion technology are facing new development opportunities and challenges. The future development trend will focus on environmental protection, funktionalisering, 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. Till exempel, water-based masterbatch, bio-based masterbatch and recyclable masterbatch will have broad market prospects. At the same time, the recycling of masterbatch waste will also become an important development direction, which can reduce resource waste and environmental pollution.

7.1.2 Functional Integration and High Performance.

With the diversification of downstream product requirements, masterbatch will develop towards functional integration, that is, integrating multiple functions (such as coloring, flamskyddsmedel, antistatisk, antibakteriell, UV-resistant) into one masterbatch, which can reduce the addition amount of masterbatch, simplify the processing process, and reduce production costs. Till exempel, new energy vehicle masterbatch will integrate high temperature resistance, flamskyddsmedel, antistatic and other functions; medical masterbatch will integrate non-toxic, antibakteriell, high transparency and other functions. Dessutom, high-performance masterbatch (such as high-concentration, high-dispersibility, motståndskraftig mot hög temperatur, corrosion-resistant masterbatch) will be more widely used in high-end fields such as aerospace, precision electronics and new energy.

7.1.3 Customization and Personalization.

With the upgrading of downstream market demand, the customization and personalization of masterbatch will become more and more prominent. Different downstream manufacturers have different requirements on masterbatch (such as color, concentration, function, carrier type), and masterbatch manufacturers need to provide personalized customization solutions according to the specific needs of customers. Till exempel, according to the color sample provided by the customer, customize the masterbatch with matching color; according to the special use environment of the product, customize the masterbatch with targeted functions. This requires masterbatch manufacturers to have strong R&D capabilities and flexible production capacity.

7.2 Development Trend of Twin-Screw Extrusion Technology

7.2.1 Intelligence and Automation Upgrading.

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

7.2.2 Hög effektivitet, Energibesparing och miljöskydd.

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

7.2.3 High Performance and Wear Resistance.

With the development of high-concentration, high-hardness masterbatch (such as filler masterbatch, engineering plastic masterbatch), Kraven på prestanda och slitstyrka för extruder med dubbelskruv kommer att vara högre. Framtida extruderare kommer att anta mer slitstarka material med hög prestanda (som nytt legerat stål, keramiska material) och avancerad tillverkningsteknik (såsom laserbeklädnad, bimetallisk komposit), which can greatly improve the wear resistance and corrosion resistance of the screw and barrel, förlänga utrustningens livslängd. At the same time, extruderarna kommer att utrustas med växellådor med högre vridmoment och mer avancerade blandningselement, som kan ge starkare skjuvkraft och knådningskraft, uppfylla bearbetningsbehoven för högpresterande masterbatch.

7.2.4 Modularisering och flexibilitet.

Modularisering och flexibilitet kommer att bli en viktig utvecklingstrend för dubbelskruvsextruderare. Framtida extruders kommer att anta en mer perfekt modulär design, och skruven, fat, formhuvud och andra komponenter kan fritt kombineras och ersättas enligt typen av masterbatch och bearbetningskrav, which can improve the adaptability of the equipment and reduce the investment cost of the customer. Till exempel, when producing different types of masterbatch, only the corresponding screw elements and die head need to be replaced, without replacing the entire extruder. Dessutom, the small and medium-sized modular extruders will be more popular, which can meet the small-batch and multi-variety production needs of small and medium-sized manufacturers.

7.3 Zhuoyue’s Layout in the Future Development Trend

Facing the future development trend of the masterbatch industry and twin-screw extrusion technology, Zhuoyue will focus on technological innovation and product upgrading, and make layout in the following aspects: 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; third, 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; fourth, 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. Slutsats

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

Zhuoyue, as a professional manufacturer of twin-screw extruders, has launched a full series of extruders (HTS BASIC/PLUS/SUPER, ZTE, HTE) specially designed for masterbatch processing, each series has its own unique performance characteristics and targeted adaptation scenarios, which can provide personalized and efficient processing solutions for masterbatch manufacturers of different scales and fields. Dessa extrudrar har fördelarna med utmärkt blandnings- och dispergerande effekt, exakt temperaturkontroll, hög slitstyrka, high production efficiency, energibesparing och miljöskydd, intelligent styrning och brett användningsområde, som har verifierats fullt ut i många praktiska tillämpningsfall.

Den här artikeln utvecklar utförligt kärnkunskapen om masterbatch, principen och processen för dubbelskruvsextruderingsteknik, prestandafördelarna med Zhuoyues kompletta serie extruders, applikationsområdena för masterbatch, vanliga problem och lösningar i bearbetningen, praktiska tillämpningsfall, och den framtida utvecklingstrenden. Förhoppningen är att den här artikeln kan ge en omfattande och professionell referens för masterbatch-tillverkare, bearbetningstekniker, yrkesutövare och relevanta forskare.

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