Технологии дозирования и смешения  


Мастербатчами принято называть концентраты добавок, красителей (такие мастербатчи называют концентратами пигментов, или суперконцентратами пигментов) или наполнителей (чаще используются названия "меловой концентрат" и т.п.). Также принято их делить по качеству, на основе требований технологий дальнейшей переработки - литьевые, пленочные или волоконные. Применение мастербатчей позволяет, путем добавления небольшого их количества (например, при помощи дозатора добавок CIV), менять нужным образом отдельные свойства полимеров: цвет, устойчивость к атмосферным воздействиям и УФ-лучам и пр. В зависимости от специфики конкретного наполнителя или пигмента, их концентрация в готовом мастербатче может колебаться от 20 до 90%.

Существуют несколько различных технологий производства мастербатчей: одно и двух стадийная, из премикса или раздельным дозированием компонентов в компаундирующий экструдер. Рассмотрим их более подробно.

Производство мастербатча по одностадийной технологии

Одностадийная технлогия производства мастербатчей предусматривает, что все компоненты дозируются в экструдер, где компаундируются за один проход. Это может быть реализовано либо через предварительное дозирование (как правило, ручное) всех компонентов с получением до компаундирования предварительно подготовленной смеси компонентов (премикса), либо путем раздельного дозирования материалов в экструдер. В случае, когда ипользуется метод производства "из премикса", дозирование не требует высокой точности, т.к. осуществляется при помощи всего одного дозатора в загрузочной зоне экструдера. По-этому, в такой технологии, как правило, применяют волюметрические дозаторы из-за их относительно меньшей стоимости. Однако, и применение гравиметрических дозаторов может быть вполне обосновано, если линия компаундирования используется и для других технологий и материалов, которые требуют точного дозирования нескольких компонетов раздельно.

Схема линии производства мастербатча из премикса


1. Подготовка премикса из полимера в порошке, пигментов, воска и пр. в смесителе

2. Дозирование премикса в двухшнековый экструдер волюметричесим дозатором Sonner. Дозаторы сыпучих материалов типа SS/ST могут быть как в гравиметрическом, так и волюметрическом исполнении.

3. Двухшнековый экструдер

4. Стренговая система грануляции

Такая технология нашла широкое примение в производстве цветных мастербатчей, т.к. позволяет получить продукт с высокой дисперсностью и гомогенностью при весьма простой в работе и надежной технологической цепочке. Практически все мастербатчи высокого качества (для производсва пленки и искусственных волокон) изготавливаются по этой технологии. Но одновременно, у этого способа есть и существенные недостатки: невысокая производительность и повышенный износ экструдера при использовании абразивных пигментов и наполнителей (например, диоксила титана). Также, этот метод не позволяет получить качественный мастербатч со специальными (перламутровыми) эффектами или сажевый концентрат, добиться высоких степеней наполнения полимера.

Для преодоления указанных недостатков, рекоммендуется применять схему производства с раздельным весовым дозированием компонентов рецептуры: когда в основную зону загрузки экструдера подается только полимер и функциональные компоненты, а для дозирования пигментов или наполнителей использовать отдельный гравиметрический дозатор, устанавленный над зоной боковой загрузки. В случае высокого наполнения имеет смысл дозировать наполнитель через несколько отдельных весовых дозаторов Sonner типа SS/ST, устанавливаемых каждый над своей зоной загрузки.

Схема линии производства мастербатча методом раздельного дозирования


1. Подготовка премикса из пигментов и воска

2. Дозирование полимера гравиметрическим дозатором (гранулы)

3. дозировние пигмента гравиметрическим дозатором (порошок)

4. Двухшнековый экструдер

5. Стренговая грануляция


Производство мастербатча по двухстадийной технологии

Двухстадийная технлогия производства мастербатчей применяется исключительно для получения цветных мастербатчей. Суть ее состоит в том, что для увеличения эффективности производства (снижения затоваренности склада, уменьшения отходов производства), на первом этапе делают мастербатчи на основе одного пигмента (которые также называют "монобатчи"). Далее полученные по технологии "из премикса" или "раздельной загрузкой" в нужной комбинации подвергаются повторной переработке в двухшнековом или даже одношнековом экструдере. Благодаря тому, что пигменты уже распределены в полимерной матрице, нужно только тщательно перемешать расплав мастербатчей, дополнительное диспергирование пигментов не требуется.

Реализовать вторую стадию подбора цвета можно, например, используя линию компаундирования для производства мастербатчей из премикса. В этом случае монобатчи предварительно смешиваются в нужной пропорции и дозуруются в экструдер в виде смеси, как правило, при помощи волюметрического (объемного) дозатора. Но гораздо технологичнее применение нескольких отдельных весовых дозаторов - по одному на каждый монобатч. Это позволит существенным образом автоматизировать процесс, т.к. гранулированные материалы легко подавать к производственной линии системой пневмотранспорта (они не пылят, не требуется чистка трубопроводов), а все необходимые пропорции можно легко задать в системе управления весовыми дозаторами. Кроме того, однажды подобрав рецептуру, ее всегда можно вызвать из памяти управляющего компьютера, убрав возможный "человеческий фактор".

В случае, когда комаундер для получения мастербатча заданного цвета используется исключительно для этого технологического процесса (и нет необходимости делать его "универсальным"), то с задачей непрерывного дозирования монобатчей успешно справится многокомпонентный дозатор гранулированных материалов типа Compact. Благодаря своей компактной конструкции и простоте обслуживания, он позволит существенно уменьшить простои оборудования. Также весовой дозатор Compact обойдется заметно дешевле, чем несколько отдельных гравиметрических дозаторов типа SS/ST.

Схема линии для смешения монобатчей


1-4. гравиметрические дозаторы отдельных монобатчей

5. двухшнековый экструдер

6. система грануляции


Рекомендуем также ознакомиться со статьей:
"Применение весовых дозаторов Sonner в производстве высоконаполненных компаундов" >>>