De kleurmasterbatch (ook wel "kleurmasterbatch" of "kleurpreparaat" genoemd) is een nieuw type gespecialiseerd kleurmiddel voor polymere materialen, ook wel een "pigmentpreparaat" genoemd. Kleurmasterbatches worden voornamelijk gebruikt in kunststoftoepassingen. Een masterbatch bestaat uit drie fundamentele componenten: pigmenten (of kleurstoffen), een drager en additieven. Het wordt geproduceerd als een aggregaat waarin een bovennormale concentratie pigment uniform is verdeeld in een harsmatrix. Het kan worden omschreven als een "pigmentconcentraat"; daardoor is het kleurvermogen aanzienlijk hoger dan dat van het ruwe pigment zelf. Tijdens de verwerking wordt een kleine hoeveelheid masterbatch gemengd met ongekleurde hars om een ​​gekleurde hars of eindproduct te produceren met de gewenste pigmentconcentratie.

1. Basiscomponenten van Kleurmasterbatches

1.1 Pigmenten of kleurstoffen

Pigmenten worden verder onderverdeeld in organische pigmenten en anorganische pigmenten.
Veelgebruikte organische pigmenten zijn onder andere: ftalocyaninerood, ftalocyanineblauw, ftalocyaninegroen, snelrood, macromoleculair rood, macromoleculair geel, permanent geel, permanent violet, azorood, enz. Veelgebruikte anorganische pigmenten zijn onder andere: cadmiumrood, cadmiumgeel, titaniumdioxide, roet, ijzeroxide rood, ijzeroxide geel, enz.

1.2 Vervoerder

Dit dient als matrix (basismateriaal) voor de kleurmasterbatch. Voor gespecialiseerde masterbatches is de hars die als drager wordt gebruikt doorgaans dezelfde harssoort als die in het eindproduct wordt gebruikt; dit garandeert een optimale compatibiliteit tussen de twee materialen, hoewel ook de vloei-eigenschappen van de drager in overweging moeten worden genomen.

1.3 Dispergeermiddel

Dispergeermiddelen bevorderen de gelijkmatige verdeling van pigmenten en voorkomen dat ze opnieuw samenklonteren. Een dispergeermiddel moet een smeltpunt hebben dat lager is dan dat van de dragerhars, een uitstekende compatibiliteit met de hars vertonen en een sterke affiniteit voor het pigment bezitten. De meest gebruikte dispergeermiddelen zijn polyethyleenwas met een laag moleculair gewicht en stearaten.

1.4 Additieven

Dit omvat diverse functionele stoffen zoals vlamvertragers, glansmiddelen, antimicrobiële middelen, antistatische middelen en antioxidanten; deze worden doorgaans alleen toegevoegd indien de klant hier specifiek om vraagt.
Onder normale omstandigheden bevatten kleurmasterbatches de bovengenoemde additieven niet.

2. Historische ontwikkeling

Kleurmasterbatch ontstond in de jaren zestig als een nieuw kleurmiddel voor kunststoffen en vezels. Het is een polymeercomposiet dat wordt geproduceerd door een supernormale concentratie pigment gelijkmatig te verspreiden in een harsmatrix. De belangrijkste componenten van een kleurmasterbatch zijn het kleurmiddel (pigment/kleurstof), de drager en het dispergeermiddel.

2.1 Groei van de marktvraag en industriële distributie

Volgens relevante gegevens bedraagt ​​de gemiddelde jaarlijkse groei van de vraag naar masterbatches in andere Aziatische landen ongeveer 7% tot 9%; in mijn land daarentegen ligt de gemiddelde jaarlijkse groei van de vraag rond de 20%. Naar verwachting zal China de snelstgroeiende markt worden wat betreft de vraag naar masterbatches. Mijn land heeft zich al gevestigd als de grootste producent en consument op de Aziatische masterbatchmarkt. Er zijn momenteel 330 bedrijven in mijn land actief in de productie van masterbatches; hiervan zijn er 300 gespecialiseerd in masterbatches voor kunststoftoepassingen en 30 in masterbatches voor vezeltoepassingen. Deze productiefaciliteiten zijn voornamelijk geconcentreerd in provincies en gemeenten zoals Fujian, Guangdong, Shandong, Zhejiang, Jiangsu, Shanghai, Liaoning, Tianjin, Beijing en Hebei.

2.2 Technologische lacunes, productontwikkeling en toekomstige richtingen

In landen met geavanceerde masterbatchtechnologie is er een uitgebreid scala aan grondstoffen beschikbaar – waaronder pigmenten en dispergeermiddelen – wat leidt tot een productstructuur die gekenmerkt wordt door serialisatie en specialisatie. Wat productontwikkeling betreft, hebben Chinese masterbatchfabrikanten met succes gespecialiseerde masterbatches ontwikkeld voor toepassingen zoals vezels, films, draden en kabels, polyolefinen, PVC en spuitgietproducten. Experts verwachten dat de toekomstige ontwikkeling van masterbatches zich zal richten op multifunctionaliteit, hogere pigmentconcentraties en een grotere technologische verfijning, waarbij de evolutie van masterbatches gelijke tred zal houden met de vooruitgang in productietechnologieën.

3. Voordelen van het gebruik van kleurmasterbatches

3.1 Verbetert de pigmentverspreiding in eindproducten

Tijdens het productieproces van de masterbatch ondergaan pigmenten een verfijningsbehandeling die is ontworpen om zowel hun dispergeerbaarheid als hun kleurkracht te verbeteren. De dragerhars in een gespecialiseerde masterbatch is identiek aan het specifieke type kunststof dat in het eindproduct wordt gebruikt; dit garandeert een uitstekende compatibiliteit, waardoor pigmentdeeltjes zich na verhitting en smelten volledig door de kunststofmatrix van het product verspreiden.

3.2 Vergemakkelijkt het behoud van de chemische stabiliteit van pigmenten

Als onbewerkte pigmenten direct worden gebruikt, worden ze tijdens opslag en verwerking blootgesteld aan lucht, waardoor ze gevoelig worden voor vochtopname, oxidatie en andere degradatieverschijnselen. Wanneer ze echter in een masterbatch worden verwerkt, isoleert de harsdrager het pigment effectief van lucht en vocht, waardoor de stabiliteit en kwaliteit van het pigment op lange termijn worden gewaarborgd.

3.3 Garandeert kleurconsistentie in eindproducten

De kleurmasterbatchkorrels hebben een vergelijkbare grootte en vorm als de harskorrels, waardoor doseren en afmeten gemakkelijker en nauwkeuriger verloopt. Tijdens het mengen hechten ze niet aan de wanden van de mengkom en mengen ze gelijkmatiger met de hars. Dit zorgt voor een constante additievenverhouding en daarmee voor een consistente kleurkwaliteit in de eindproducten.

3.4 Beschermt de gezondheid van de operator

Pigmenten zijn doorgaans in poedervorm en komen tijdens het toevoegen en mengen vaak in de lucht terecht; als deze deeltjes worden ingeademd, kunnen ze gezondheidsrisico's voor de gebruikers met zich meebrengen.

3.5 Hittebestendigheid

De hittebestendigheid van een speciale kleurmasterbatch is doorgaans afgestemd op het specifieke plastic dat in het eindproduct wordt gebruikt, waardoor veilig en betrouwbaar gebruik bij normale bedrijfstemperaturen mogelijk is. Verkleuring – in verschillende mate – kan echter onder twee specifieke omstandigheden optreden: (1) als de verwerkingstemperatuur het normale bedrijfstemperatuurbereik overschrijdt; of (2) als de machine gedurende langere tijd stilstaat (uitgeschakeld is).

4. Wat is het verschil tussen granulatiekleuring en masterbatchkleuring?

Vergeleken met de granulatiekleuringsmethode biedt masterbatchkleuring de volgende voordelen:

• Verwerking in één stap: Het kleuren en vormen van het product worden gelijktijdig in één stap voltooid. Dit elimineert de extra verwarmingscyclus die nodig is voor het plastic tijdens het granulatie- en kleurproces, waardoor de kwaliteit en integriteit van de plastic producten behouden blijven.
• Procesvereenvoudiging: Het stroomlijnt en vereenvoudigt de algehele productieworkflow voor kunststofproducten.
• Aanzienlijke energiebesparing: Het maakt een aanzienlijke besparing op het elektriciteitsverbruik mogelijk.

4.1 Zullen producten die met masterbatch zijn gekleurd nooit vervagen?

Geen enkel product is volledig immuun voor verkleuring; producten die gekleurd zijn met masterbatches kunnen nog steeds verkleuren. De mate van verkleuring varieert echter afhankelijk van de specifieke kwaliteit van het product – in sommige gevallen kan de verkleuring duidelijk zichtbaar zijn, terwijl deze in andere gevallen nauwelijks waarneembaar is.

4.2 Algemene masterbatch versus gespecialiseerde masterbatch

• Gespecialiseerde masterbatch: Een masterbatch die specifiek is samengesteld voor een bepaald kunststofproduct van de gebruiker; deze wordt geproduceerd met exact hetzelfde type kunststof als het eindproduct, dat dient als dragerhars. Zo gebruiken PP-kleurmasterbatches en ABS-kleurmasterbatches respectievelijk PP en ABS als dragerhars.
• Universele kleurmasterbatches: Deze gebruiken ook een specifieke hars (vaak polyethyleen met een laag smeltpunt) als drager; ze zijn echter ontworpen om geschikt te zijn voor het kleuren van andere harsen dan hun eigen dragerhars.

Hoewel universele kleurmasterbatches relatief eenvoudig en handig in gebruik zijn, hebben ze tal van nadelen; daarom wordt over het algemeen aangeraden om in plaats daarvan te kiezen voor toepassingsspecifieke kleurmasterbatches.

4.3 Waarom kiezen veel bedrijven ervoor om geen universele kleurmasterbatches te produceren?

Wereldwijd produceert het overgrote deel van de gerenommeerde fabrikanten van kleurmasterbatches doorgaans geen universele kleurmasterbatches.
Universele kleurmasterbatches hebben een aantal nadelen. In werkelijkheid is het "universele" toepassingsgebied van deze producten vrij beperkt en vertonen ze doorgaans inferieure technische prestaties en economische efficiëntie. Deze tekortkomingen manifesteren zich met name als volgt:

• Slechte voorspelbaarheid van kleurresultaten

De primaire functie van een kleurmasterbatch is het toevoegen van kleur. De pigmenten in een universele kleurmasterbatch kunnen echter verschillende tinten of nuances vertonen wanneer ze in verschillende soorten kunststoffen worden verwerkt; daardoor is het uiteindelijke kleureffect moeilijk nauwkeurig te voorspellen.

• Negatieve invloed op andere eigenschappen van kunststofproducten

Dit geldt met name voor de mechanische sterkte; producten die gekleurd zijn met universele masterbatches zijn gevoeliger voor vervorming en kromtrekking – een probleem dat vooral speelt bij technische kunststoffen.

• Hogere kosten:

Om hun "universele" compatibiliteit met verschillende harsen te garanderen, maken universele kleurmasterbatches vaak gebruik van pigmenten met een uitzonderlijk hoge hittebestendigheid. Deze praktijk leidt echter vaak tot onnodig materiaalverlies en hogere productiekosten.

4.4 Kan een masterbatch naast het kleuren nog andere functies bieden?

Ja, een kleurmasterbatch kan inderdaad meerdere van deze functionaliteiten tegelijk bevatten, mits de productiefaciliteit specifieke eisen daartoe ontvangt.
Soms – zelfs als de klant er niet expliciet om heeft gevraagd – kan de fabrikant van de kleurmasterbatch de toevoeging van bepaalde hulpstoffen aanbevelen op basis van de specifieke behoeften van het eindproduct (bijvoorbeeld het toevoegen van glansmiddelen aan de masterbatchformule). De toevoeging van dergelijke additieven zal uiteraard leiden tot een verhoging van de totale productkosten.

5. Hoe gebruik je kleurmasterbatches?

Het gebruik van kleurmasterbatches is een zeer eenvoudig proces: men hoeft alleen de masterbatchkorrels met de basisharskorrels te mengen volgens de voorgeschreven verhouding; een eenvoudig handmatig mengproces is doorgaans voldoende.
Tijdens de bediening van verwerkingsapparatuur (zoals spuitgietmachines of extruders) moeten de volgende punten nauwlettend in acht worden genomen:

• De mengcilinder (of mengkamer) van een spuitgietmachine of extruder bestaat doorgaans uit meerdere temperatuurzones. De zone die zich het dichtst bij de materiaaltrechter (toevoeropening) bevindt, moet op een iets hogere temperatuur worden gehouden dan de andere zones. Dit zorgt ervoor dat de kleurmasterbatch snel smelt bij binnenkomst in de mengkamer, waardoor deze snel en gelijkmatig door de kunststofhars wordt verspreid – een cruciale factor voor een uitstekende pigmentverspreiding in het uiteindelijke gegoten product.
• Oefen de juiste tegendruk uit op de spuitgietmachine; dit verbetert de mengefficiëntie van de schroef en bevordert de pigmentverspreiding. Een neveneffect van het uitoefenen van tegendruk is echter een lichte verlaging van de injectiesnelheid.
• Door de temperatuur van de matrijskop van de extruder iets te verhogen, kan de glans van het eindproduct worden verbeterd.

6. Hoe bepaal je de gebruiksverhouding voor kleurmasterbatches?

Het belangrijkste criterium voor het bepalen van de gebruiksverhouding van de kleurmasterbatch is het bereiken van een bevredigend kleureffect. Zolang het oppervlak van het eindproduct een uniforme tint vertoont – vrij van strepen of vlekken – wordt het resultaat als acceptabel beschouwd. De gebruiksverhoudingen van de kleurmasterbatch kunnen worden gekozen op basis van de onderstaande richtlijnen:

• 1:100 — Tenzij de verwerkingsapparatuur over uitzonderlijke mengmogelijkheden beschikt, kan deze verhouding leiden tot een ongelijkmatige pigmentverspreiding; daarom raden we klanten over het algemeen af ​​om deze verhouding te gebruiken.
  Vanwege kostenoverwegingen vragen sommige klanten echter specifiek om kleurmasterbatches met deze verhouding. Met het oog op de belangen van onze klanten produceren we een aanzienlijk volume van dergelijke geconcentreerde masterbatches met een lage verhouding, en de bereikte pigmentdispersie voldoet doorgaans nog steeds aan de vereiste normen.
• 1:50 — Gebruikt voor kunststofproducten met standaard kleureisen; deze verhouding wordt vaak gebruikt voor PE- en PP-kleurmasterbatches.
• 1:33 tot 1:25 — Gebruikt voor polyolefine (PO) producten met hogere kleureisen, evenals voor ABS-producten met lagere tot standaard kleureisen.
• 1:20 — Deze verhouding wordt gebruikt voor hoogwaardige kunststofproducten (waaronder PO- en ABS-materialen); deze verhouding is breed toepasbaar in diverse processen zoals spuitgieten, blaasvormen en vezelspinnen.
• Boven 1:20 — Deze verhouding wordt over het algemeen gebruikt voor het kleuren van hoogwaardige cosmetische verpakkingen; hij wordt ook vaak toegepast op kleinere spuitgietmachines.

7. Hoe bereken je de kosten van het gebruik van kleurmasterbatches?

Bij het berekenen van de kosten van het kleuren met behulp van masterbatches, moet het gewicht van de masterbatch zelf worden afgetrokken van het totale materiaalgewicht. Bijvoorbeeld: als 2 kg kleurmasterbatch wordt toegevoegd aan 100 kg kunststofhars, wordt het totale gewicht 102 kg. Ervan uitgaande dat de hars $1.40/kg kost en de masterbatch $2.86/kg,
De kostenstijging die toerekenbaar is aan het gebruik van de masterbatch in die 102 kg plastic product bedraagt:
2 kg × ($2.86/kg – $1.40/kg) = $2.92
Omgerekend naar een kostenstijging per 100 kg plastic product, komt dit neer op:
($2.86 / 102 kg) × 100 kg = $2.80

7.1 Verhoogt het gebruik van kleurmasterbatch de productkosten?

In de meeste gevallen wel. In bepaalde situaties is het gebruik van kleurmasterbatch echter voordeliger dan het gebruik van ruwe kleurpigmenten (poeders). Dit komt doordat een colorist hetzelfde kleureffect kan bereiken als met een duur pigment door een combinatie van verschillende goedkopere pigmenten te gebruiken.
Er moet ook rekening worden gehouden met twee aanvullende factoren:

• In veel gevallen gebruiken kunststofproducenten ruwe pigmenten voor kleuraanpassing, maar de specifieke pigmenten die ze kiezen zijn niet per se de meest kosteneffectieve opties. Bovendien is het, door een gebrek aan kennis van de pigmenten, heel gebruikelijk dat fabrikanten uitgebreid experimenteren tijdens het kleuraanpassingsproces, wat leidt tot aanzienlijke verspilling van zowel arbeid als materiaal. Dit probleem wordt volledig vermeden bij gebruik van kleurmasterbatch.
• Producten die gekleurd zijn met masterbatch worden over het algemeen beschouwd als van een hogere kwaliteit dan producten die gekleurd zijn met ruwe pigmenten; bijgevolg hebben ze een hogere verkoopprijs. Deze prijsverhoging overstijgt vaak de extra kosten die gepaard gaan met het gebruik van de masterbatch, wat betekent dat de masterbatch daadwerkelijk "winst" kan opleveren. Vanuit dit perspectief kan het gebruik van kleurmasterbatch in bepaalde omstandigheden de "economischere" optie blijken te zijn in vergelijking met het gebruik van ruwe pigmenten.

8. Moet de kleurmasterbatch vóór gebruik gedroogd worden?

Kleurmasterbatch hoeft over het algemeen niet te drogen en kan direct worden gebruikt. Masterbatches die bestemd zijn voor gebruik met ABS- en NY (nylon)-harsen vormen hierop een uitzondering; deze moeten worden gedroogd volgens de standaard verwerkingsprotocollen. Kleurmasterbatch kan gedurende langere perioden worden bewaard.

De pigmenten in de masterbatch zijn verspreid en gefixeerd in een dragende hars, waardoor ze in een afgesloten toestand blijven; hun kwaliteit blijft dus onveranderd, zelfs na langdurige opslag. Desondanks dienen ze te worden bewaard in een koele, droge omgeving.

Samenvatting

Kleurmasterbatch is een cruciaal materiaal voor zowel kleuring als functionele modificatie bij de productie van kunststofproducten. Door pigmenten, dragerharsen, dispergeermiddelen en functionele additieven te onderwerpen aan een voordispersieproces, maakt dit product het mogelijk om tijdens de productie een stabiele, uniforme en esthetisch aantrekkelijke kleur in kunststofproducten te verkrijgen. Voor kunststofproducenten is de keuze van de juiste masterbatch een cruciale beslissing die niet alleen de esthetiek van het product beïnvloedt, maar ook de productiestabiliteit en klanttevredenheid. Heeft u vragen of opmerkingen? Neem dan gerust contact met ons op. neem contact op met NuoxinWij staan ​​klaar om u professionele technische diensten te verlenen.