Kunststoffverpackungsmaterial ist eine der wichtigen Anwendungen von Masterbatches. Diese Art von Verpackungsmaterial zeichnet sich dadurch aus, dass es leicht ist und dennoch gute mechanische Eigenschaften, eine geeignete Barriere und Durchlässigkeit, eine gute chemische Beständigkeit, eine gute Formbarkeit, niedrige Verarbeitungskosten sowie gute Sekundärverarbeitungs- und Dekorationseigenschaften aufweist. Unter den Verpackungsmaterialien aus Metall, Keramik, Papier, Kunststoff und Fasern ist es das am weitesten verbreitete und am weitesten verbreitete Material geworden.
Masterbatches bieten Lösungen zur Verbesserung der Anwendbarkeit von Kunststoffverpackungsmaterialien
Verpackungen dienen dem Schutz von Waren, der Erleichterung ihrer Verwendung und der Produktinformation für den Verbraucher. Während des Formprozesses von Kunststoffverpackungsmaterialien verleiht die Zugabe von Kunststoff-Masterbatches den Verpackungsmaterialien nicht nur die erforderliche Farbe, sondern verbessert auch die Verarbeitbarkeit und Echtheit der Kunststoffprodukte (z. B. Lichtbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Migrationsbeständigkeit usw.). Darüber hinaus können sie weitere Funktionalitäten bieten (z. B. Flammschutz, antibakterielle, antistatische Eigenschaften, Barriereeigenschaften) und bieten so eine umfassende Lösung zur Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit von Kunststoffverpackungsmaterialien.
Abhängig von der Zusammensetzung der verwendeten Additive können Masterbatches in Kunststoffverpackungsmaterialien in zwei Arten unterteilt werden: Farbmasterbatche (Hauptbestandteil sind Farbstoffe) und funktionelle Masterbatche (z. B. Anti-Aging-Additive, Antistatikmittel, Flammschutzmittel, Füllstoffe usw.).
1. Farbmasterbatch
Farbmasterbatches sind derzeit die am weitesten verbreitete Methode zum Einfärben von Kunststoffen. Verschiedene Farbstoffe verleihen Kunststoffprodukten unterschiedliche Farbeigenschaften wie Chroma, Farbstärke, Deckkraft, Transparenz und Farbechtheit (z. B. Beständigkeit gegen Sonneneinstrahlung, Witterung, Lösungsmittel, Migration und Hitze).
Der Zweck der Farbgebung bei Kunststoffverpackungen besteht nicht nur darin, die allgemeinen Anforderungen an die Farbmarkierung zu erfüllen, sondern auch die Aufmerksamkeit des Verbrauchers zu erregen und so den Produktabsatz zu steigern. Farbmasterbatches aus Kunststoff können je nach Kundenwunsch die erforderlichen Farben liefern.
Neben traditionellen Nichtfarbserien wie Weiß, Schwarz und Grau und gängigen Farben wie Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Cyan, Lila und Braun gibt es verschiedene spezielle Farbeffekte wie Perlmutt, Metallic und Mehrwinkeleffekte Es stehen Farbwechsel, thermochrome, photochrome, aufhellende, im Dunkeln leuchtende, fluoreszierende, Marmormuster-, Holzmaserungs-, Glitzer- oder Sprenkeleffekte zur Verfügung, die Verpackungsprodukten einzigartige visuelle Effekte verleihen und die Attraktivität des Produkts steigern.
2. Funktioneller Masterbatch
Funktionelle Masterbatches enthalten neben Farbstoffen auch funktionelle Zusatzstoffe. Die konkreten Funktionen hängen ganz von den enthaltenen wirksamen Komponenten ab. Diese Funktionen lassen sich grob in drei Kategorien einteilen:
Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Kunststoffformteilen
Dazu gehören Verarbeitungshilfsmittel-Masterbatches, die Formablagerungen reduzieren und Schmelzbrüche verhindern; kühlende Masterbatches, die die Verarbeitungstemperaturen beim Formen senken; Trocknen von Masterbatches, die Feuchtigkeit in Rohstoffen absorbieren; gleitfähige Masterbatches, die das Entformen von Spritzgussteilen erleichtern; Anti-Rutsch-Masterbatches, die ein Verrutschen der Folie beim Aufwickeln verhindern; Antiblocking-Masterbatche, die das Verkleben von Folienschichten beim Abwickeln verhindern; und Reinigungs-Masterbatches, die bei Farbwechseln Material sparen. Der Einsatz dieser Art funktioneller Masterbatches erleichtert nicht nur den Formprozess, sondern verbessert auch die Produktqualität, steigert die Produktionseffizienz und senkt den Energieverbrauch.
Verbesserung der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Kunststoffen
Dazu gehören antioxidative Masterbatches, die die thermische Alterungsbeständigkeit verbessern und das Vergilben von Teilen verhindern; Anti-Aging-Masterbatches, die die Witterungsbeständigkeit fertiger Teile verbessern; keimbildende oder klärende Masterbatches, die die Steifigkeit oder Transparenz von Formteilen erhöhen; härtende Masterbatches, die die mechanischen Eigenschaften von Formteilen verbessern; rutschige Masterbatches, die den Oberflächenreibungskoeffizienten von Formteilen verringern; Öffnungs-Masterbatches, die das zum Öffnen von Flaschenverschlüssen erforderliche Drehmoment reduzieren; wärmeleitende Masterbatches, die die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffteilen verbessern; elektrisch leitfähige Masterbatches und Füllstoff-Masterbatches, die die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen verbessern und die Kosten senken.
Hinzufügen von Anwendungsfunktionen zu Produkten
Dazu gehören antistatische Masterbatche, die den Oberflächenwiderstand von Formteilen reduzieren; flammhemmende Masterbatches, die die Feuerbeständigkeit von Materialien verbessern; antibakterielle Masterbatches, die die Widerstandsfähigkeit gegen mikrobielle Invasion erhöhen; Barriere-Masterbatches, die die Barriereeigenschaften von Kunststoffverpackungen gegenüber Gasen (wie Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf) verbessern; biologisch abbaubare Masterbatches, die die Plastikverschmutzung reduzieren; desodorierende Masterbatches, die Gerüche entfernen; Aroma-Masterbatches, die Kunststoffen einen Duft verleihen; Antibeschlag-Masterbatches, die das Beschlagen der Innenfläche von Lebensmittelverpackungsfolien reduzieren; Rostschutz-Masterbatches, die das Rosten elektronischer Bauteile verhindern; Lasermarkierungs-Masterbatches, die Lasermarkierungseffekte erzielen; matte oder sandende Masterbatches für matte oder sandende Effekte sowie schäumende Masterbatches, die leichte, wärmeisolierende, schalldämmende und stoßdämpfende Funktionen bieten.
Im Allgemeinen erfüllen Masterbatches eine einzige Funktion, z. B. Farbmasterbatches, die nur Farbe bereitstellen, oder Antistatik-Masterbatches, die nur antistatische Funktionen bereitstellen. Abhängig von den Endverwendungsanforderungen des Produkts können manchmal duale oder multifunktionale Masterbatches erforderlich sein, beispielsweise solche, die sowohl das Kunststoffverpackungsmaterial einfärben als auch die Anwendungsleistung wie Anti-Aging verbessern und dabei Farbstoffe und Anti-Aging-Wirkstoffe in einem kombinieren Einzel-Masterbatch, sogenannte Multifunktions-Masterbatch.
Bei der Masterbatch-Formulierung zu berücksichtigende Faktoren
Bei der Formulierung eines Masterbatches müssen Hersteller verschiedene Faktoren berücksichtigen, darunter:
- Die Anforderungen der Endanwendung
- Die Form des Endprodukts
- Art und Spezifikationen des zum Formen verwendeten Harzes
- Das Formverfahren und die Verarbeitungsbedingungen
- Das Zugabeverhältnis des Masterbatches
- Regulatorische Compliance-Anforderungen für das Produkt
- Kontrollanforderungen und Prüfmethoden für kritische Leistungsmerkmale
- Akzeptabler Preis und erwartetes Nutzungsvolumen
Bei der Entwicklung einer Formel für ein blaues Masterbatch für Getränkeflaschenverschlüsse ist es beispielsweise wichtig zu verstehen:
- Die Art des Getränks (kohlensäurehaltig, Saft, Tee, Wasser)
- Das Material (PP, HDPE)
- Die Art der Kappe (einteilig, zweiteilig, 38 mm, 28 mm)
- Das Formverfahren (Spritzguss, Formpressen)
- Die höchste Verarbeitungstemperatur
- Das Masterbatch-Zugabeverhältnis
- Die Methode der Farbbestimmung (visuelle, instrumentelle Messung)
- Bei instrumenteller Messung sind die Messbedingungen (Probenform, Probendicke, Lichtquelle, Farbraumauswahl, Farbdifferenzbereich)
- Die Notwendigkeit einer Weiterverarbeitung (Druck, Montage)
- Einhaltung von Vorschriften (chinesische Standards für Lebensmittelkontaktmaterialien, europäische Standards, US-amerikanische FDA-Vorschriften) usw.
Um eine einzelne Farbe zu erzielen, können verschiedene Farbabstimmungsschemata erforderlich sein, aber unterschiedliche Farbstoffe haben unterschiedliche Eigenschaften und Kosten. Selbst innerhalb der gleichen Farbstoffart können sich Produkte verschiedener Hersteller in Leistung und Preis unterscheiden. Auch wenn die Farben verschiedener Schemata sehr ähnlich sind, ist dies keine Garantie dafür, dass auch andere Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit, Dispergierbarkeit, Migrationsbeständigkeit und Dimensionsstabilität ähnlich sind, was sich auf ihre Gebrauchstauglichkeit auswirkt. Dies kann zu erheblichen Kostenunterschieden im Masterbatch führen.
Hochwertige Kunststoff-Masterbatches weisen typischerweise mehrere Eigenschaften auf:
- Gute Verträglichkeit mit dem Formharz
- Gute Verteilung der Funktionskomponenten
- Gute Formbarkeit und Verarbeitungseigenschaften
- Ungiftigkeit und Umweltfreundlichkeit, erfüllt die gesetzlichen Anforderungen der relevanten Branchen
- Hohes Verdünnungsverhältnis (d. h. geringe Zugabemenge erforderlich)
- Gute Qualitätsstabilität von Charge zu Charge
- Hohes Kosten-Leistungs-Verhältnis
Im Allgemeinen wird ein Masterbatch, der Kunststoffen nur eine funktionelle Verbesserung verleiht, als Einzelfunktions-Masterbatch bezeichnet. Beispielsweise liefert ein Farbmasterbatch nur Farbe und ein antimikrobieller Masterbatch bietet nur antimikrobielle Funktionalität. Abhängig von den Endverwendungsanforderungen des Produkts kann manchmal ein Doppelfunktions- oder Multifunktions-Masterbatch erforderlich sein. Wenn beispielsweise ein Kunststoffverpackungsmaterial gefärbt werden muss und außerdem eine verbesserte Anwendungsleistung wie Anti-Aging-Wirkung haben muss, können Farbstoffe und Anti-Aging-Wirkstoffe in einem Masterbatch zusammengemischt werden, wodurch ein Multifunktions-Masterbatch entsteht.
16 gängige funktionelle Masterbatches
1. Glattes Masterbatch
Einstellbare Gleit- und Antihafteigenschaften, gute Antihafteigenschaften und erhöhte Gleitfähigkeit ohne Beeinträchtigung der Festigkeit und Dimensionsstabilität bei hohen Temperaturen.
2. Masterbatch öffnen
Verbessert die Rutschfestigkeit der Folienoberfläche und verfügt über bestimmte antistatische Eigenschaften, verhindert die Verklebung von Folie zu Folie und erhöht die Offenheit der Schlauchfolie.
3. Anti-Aging-Masterbatch
Verlängert die Lebensdauer des Films, indem es die UV-Strahlen absorbiert und abschneidet, die zur Alterung des Films führen. Die Hauptbestandteile sind: Lichtstabilisator, UV-Absorber und Hitzealterungsschutz.
4. Korrosionsschutz-Masterbatch
Verhindert Rosten und Auskreiden von Kunststoffteilen im Kontaktbereich von Metalleinlagen.
5. Wasserabsorbierendes Masterbatch (feuchtigkeitsbeständiges, entschäumendes Masterbatch)
Beseitigen Sie die durch Feuchtigkeit verursachten Probleme wie Blasen, Wolken, Risse, Flecken usw. und beeinträchtigen Sie die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Produkte nicht.
6. Abbau-Masterbatch
Wird häufig in PE, PP und anderen wichtigen Rohstoffen verwendet, sodass sich die Produkte (z. B. landwirtschaftliche Folien, Beutel, Becher, Teller, Scheiben usw.) nach Gebrauch von selbst zersetzen, ohne die natürliche Umwelt zu belasten.
7. Aroma-Masterbatch
Die Duftretentionszeit kann bis zu 10 bis 12 Monate betragen und kann auf Spielzeug, Dinge des täglichen Bedarfs, Schreibwaren, Automobil-Innenausstattung und Verpackungen von Schönheits- und Kosmetikartikeln angewendet werden.
8. Transparentes Masterbatch
Verbessern Sie die Transparenz von Produkten.
9. Schaum-Masterbatch
Beseitigung von Schrumpfspuren und Dellen (Schrumpfung) auf der Oberfläche der gefertigten Teile, Reduzierung des Schaumgewichts und gleichzeitige Reduzierung der Rohstoffkosten.
10. Kühlmasterbatch
Es wird hauptsächlich für PP verwendet und kann voraussichtlich auf 30 bis 50 °C abkühlen.
11. Gefülltes Masterbatch
Neben Calciumcarbonat werden Talk, Wollastonit, Graphit, Kaolin, Glimmer und andere anorganische Mineralstoffe als Füllstoffe in Kunststoffprodukten verwendet und können in großem Umfang in PE, PP, PS, ABS und anderen Kunststoffprodukten verwendet werden.
12. Antistatisches Masterbatch
Es wird durch Hochgeschwindigkeitsmischen von Träger und Antistatiksystem, Extrusionsformen und anschließende Granulierung gewonnen, die dazu dient, den Oberflächenwiderstand des Materials zu verringern und die negativen Auswirkungen statischer Elektrizität auf verschiedene Industriezweige und Menschen zu verhindern.
13. Antimikrobielles Masterbatch
Mit einer bestimmten Menge an antibakteriellem Masterbatch und den entsprechenden Harzpartikeln, die je nach Kunststoff-, Faserverarbeitungs- und Formungsverfahren gemischt werden, kann eine antibakterielle Wirkung auf der Oberfläche (bakterizide und bakteriostatische Wirkung) der Kunststoffteile, Produkte und antibakteriellen Fasern hergestellt werden.
14 Verbesserungs-Masterbatch
Die modifizierten Materialien erhöhen die Festigkeit der Zielmaterialien und können in großem Umfang in der Bau-, Maschinen-, Elektronik-, Elektrogeräte-, Automobil-, Transport-, Alltagsbedarfs-, Landwirtschafts- und anderen Fertigungsindustrie eingesetzt werden.
15. Aufhellendes Masterbatch
Auch helles Masterbatch genannt. Der Zweck besteht darin, die Helligkeit der Produkte zu verbessern. Sein Hauptaufheller besteht aus Ethylidenbisstearamid, die allgemeine Masterbatch-Dosierung beträgt 20 % bis 30 %, die Produkte sind 0.2 % bis 0.3 %, zu viel beeinträchtigt die Druckwirkung der Produkte.
16. Flammhemmendes Masterbatch
Wird hauptsächlich bei flammhemmenden Modifikationen verwendet und besteht aus Flammschutzmittel + Harz + Additiven.
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