Injectie witte masterbatch: selectie- en verwerkingsgids

Waarom spuitgieten een speciale witte masterbatchkwaliteit vereist

Niet alle witte masterbatches presteren hetzelfde bij het spuitgieten. De hoge afschuifsnelheden in een injectievat (doorgaans 1.000–10.000 s⁻¹ aan de schroefpunt) en de snelle temperatuurwisselingen tussen 180°C en 320°C (afhankelijk van de basishars) stellen specifieke eisen aan de masterbatchformulering waaraan film- of blaasvormkwaliteiten niet zijn ontworpen.

• Viscositeitsaanpassing: De dragerhars in een masterbatch van injectiekwaliteit moet een smeltvloei-index (MFI) hebben die 1,5–3x hoger is dan die van de basishars, waardoor een snelle dispersie onder hoge afschuiving wordt gegarandeerd zonder koude plekken of niet-gesmolten pigmentagglomeraten te creëren.
• Thermische stabiliteit: TiO2 kan de afbraak van polymeer katalyseren bij verwerkingstemperaturen boven 260°C als het oppervlak niet wordt behandeld. Injectiekwaliteiten maken gebruik van met aluminiumoxide of silica gecoat rutiel TiO2 dat stabiel blijft tot 320°C.
• Geen vochtgevoeligheid: Filmkwaliteiten bevatten vaak slip- of antiblokkeeradditieven die in een gesloten spuitgietmatrijs uitgassen, waardoor blaarvorming op het oppervlak ontstaat. Injectiekwaliteiten zijn additief-schoon of gebruiken alleen niet-vluchtige verwerkingshulpmiddelen.
• Snelle kleurhomogenisatie: De korte verblijftijd in een injectievat (doorgaans 2-8 minuten) betekent dat de masterbatch binnen één of twee schroefomwentelingen volledig moet dispergeren. Hiervoor is vooraf gedispergeerd pigment op submicronniveau nodig, en niet eenvoudigweg gemengd poeder.

TiO2-inhoud en wat dit betekent voor uw onderdelen

Witte injectiemasterbatches zijn in de handel verkrijgbaar in een breed TiO2-belastingsbereik. De juiste keuze hangt af van de wanddikte van het uiteindelijke onderdeel, de vereiste dekking en de beoogde kosten:

Een algemene regel: 1% TiO2 per gewicht in het afgewerkte onderdeel levert een contrastverhouding (opaciteit) op van ongeveer 0,85–0,92 op een zwart substraat voor een PP-wand van 1 mm, gemeten volgens ISO2814. Onderdelen dikker dan 3 mm bereiken doorgaans volledige opaciteit bij 1,5% TiO2, dus als je verder gaat dan dat punt, worden de kosten groter zonder optisch voordeel.

Compatibele draagharsen en bijpassende basispolymeren

De dragerhars in de masterbatch moet compatibel zijn met – en idealiter dezelfde polymeerfamilie als – de basishars die wordt gegoten. Niet-overeenkomende dragers zijn de meest voorkomende oorzaak van witte strepen, delaminatie of verminderde slagsterkte in gegoten onderdelen.

Belangrijke verwerkingsparameters voor spuitgieten met witte masterbatch

Correcte verwerkingsinstellingen voorkomen de meest voorkomende defecten in de witte masterbatch: strepen, vergeling, ongelijkmatige verdeling en variatie in de oppervlakteglans.

• Tegendruk: Ingesteld tussen 5–15 MPa. Een hogere tegendruk verbetert de pigmentdispersie maar verhoogt de schuifwarmte. Bij technische harsen boven 280°C moet de tegendruk aan de onderkant worden gehandhaafd om thermische degradatie van de drager te voorkomen.
• Schroefsnelheid: 60–120 RPM is het normale werkbereik. Snelheden boven 150 RPM met een masterbatch met een hoog TiO2-gehalte kunnen plaatselijke oververhitting en vergeling aan de schroefpunt veroorzaken.
• Vattemperatuurprofiel: De achterste zone moet 10–20°C lager worden ingesteld dan de voorste zone, zodat de masterbatchpellets geleidelijk kunnen smelten vóór de hoofdcompressie- en mengzones.
• Drogen: De meeste witte masterbatches met PE- en PP-drager hoeven niet te worden gedroogd. Bij opslag in vochtige omstandigheden (>70% RH) kan de opname van vocht aan het oppervlak echter vlekken veroorzaken; 2 uur bij 70°C in een ontvochtigingsdroger lost dit op.
• Zuiveren tussen kleurveranderingen: Witte masterbatchresten in een vat zijn persistenter dan de meeste kleuren vanwege de hoge TiO2-belasting. Gebruik een commercieel zuiveringsmiddel op 110–120% van het vatvolume voordat u overschakelt naar een donkere kleur.

Witheidsindex, geelheidsindex en hoe u ze kunt meten

Twee instrumentele metingen definiëren de optische prestaties van een wit spuitgegoten onderdeel en moeten worden gespecificeerd in elk masterbatch-aanbestedingsdocument:

Rutiel TiO2 (brekingsindex 2,71) presteert consequent beter dan anataas TiO2 (brekingsindex 2,52) wat betreft zowel witheid als UV-duurzaamheid, en is de standaard voor elk spuitgegoten onderdeel met een levensduur buitenshuis of blootgesteld aan licht. Anatase-kwaliteiten zijn alleen gerechtvaardigd voor kostenkritische binnentoepassingen zonder UV-vereisten.

UV-stabilisatie: wanneer moet u het toevoegen en welke lading moet u specificeren?

TiO2 alleen beschermt de polymeermatrix niet tegen UV-degradatie; het verstrooit en reflecteert UV, maar absorbeert het niet. Voor onderdelen die buitenshuis of in omgevingen met veel UV worden gebruikt, zijn HALS (Hindered Amine Light Stabilisers) en/of UV-absorbers nodig die in de masterbatch of als een afzonderlijke additieve masterbatch worden toegevoegd.

• Voor PP-onderdelen met een buitenlevensduur van 12 maanden: HALS-belasting van 0,15–0,25% in het voltooide onderdeel is het standaard uitgangspunt volgens ISO 4892-2 versnelde verweringsgegevens.
• Voor PE-onderdelen met een buitenlevensduur van 24 maanden: HALS van 0,3–0,5% gecombineerd met een UV-absorber (bijv. benzotriazooltype) van 0,1–0,2%.
• Voor PP-onderdelen voor de buitenkant van de auto (5 jaar garantie): HALS van 0,5–0,8% met een UVA van 0,2–0,3% – doorgaans geleverd als een gecombineerde UV-masterbatch, gedoseerd naast de witte masterbatch.

Sommige injectie-witte masterbatches zijn verkrijgbaar als "UV-wit"-kwaliteiten met ingebouwde HALS, wat de dosering op de productielijn vereenvoudigt. Bevestig dat het HALS-type niet-extraheerbaar is (polymere HALS) voor toepassingen die in contact komen met voedsel of huid.

Voedselcontact en naleving van regelgeving voor injectie witte masterbatch

Witte masterbatch die wordt gebruikt in spuitgegoten voedselverpakkingen, keukengerei of behuizingen voor medische apparatuur moet voldoen aan de toepasselijke regelgeving. Belangrijke kaders zijn onder meer:

• EU-verordening 10/2011: Plastic materialen en voorwerpen die in contact komen met voedsel. TiO2 wordt vermeld als een toegestaan ​​additief (FCM-stofnr. 744). Dragers en technische hulpstoffen moeten eveneens uit de positieve lijst komen.
• FDA 21 CFR: Voor Amerikaanse voedselcontacttoepassingen moeten de dragerhars en alle additieven voldoen aan het relevante subdeel (bijvoorbeeld 21 CFR 178.3297 voor kleurstoffen).
• REACH (EG 1907/2006): Leveranciers moeten een veiligheidsinformatieblad verstrekken en bevestigen dat er geen SVHC (zeer zorgwekkende stoffen) boven de 0,1% w/w in de masterbatch aanwezig zijn.
• RoHS/zware metalen limieten: Het TiO2-pigment moet voldoen aan EN 71-3 en soortgelijke normen; bevestig dat het product vrij is van lood, cadmium en zeswaardig chroom.

Een leverancier die aan de eisen voldoet, verstrekt bij elke batch een conformiteitsverklaring (DoC), waarin wordt verwezen naar de specifieke regelgeving, testmigratiegegevens en de identiteit van alle gebruikte stoffen. Traceerbaarheid op batchniveau met een Analysecertificaat (CoA) is het minimum voor gereguleerde toepassingen.

Typische defecten en hoe u deze kunt diagnosticeren