ETFEマスターバッチは、フッ素マスターバッチの一種であるエチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ETFE）をベースにした高性能プラスチックマスターバッチです。フッ素マスターバッチは、一部またはすべての水素原子がフッ素に置き換わった鎖状アルカンポリマーです。ETFEマスターバッチは、ETFE樹脂を基材として、顔料、分散剤、その他の添加剤を特定の比率で混合、溶融押出などの工程を経て粒状製品に作られます。その核となる優位性は、ETFE樹脂の優れた性能を維持しながら、色のカスタマイズと機能の変更を実現することです。

特徴

耐化学性

ほとんどすべての有機溶媒に溶けにくく、強酸、アルカリ、腐食性化学物質に耐性があり、化学産業や半導体産業などの過酷な環境に適しています。

耐温性

長期使用温度範囲は-200℃～150℃であり、短期間の耐温性は200℃に達し、極端な温度環境におけるニーズを満たしています。

機械的特性

高強度、高靭性、優れた衝撃強度を持ち、複雑な作業条件下で構造部品の製造に適しています。

透明性と光学性能

最大95％の光透過率と低ハゼ値を備え、光学フィルムや建築フィルムなどの分野で広く使用されています。

加工性

優れた流動性により、ブロー成形、押出成形、射出成形などのプロセスで複雑な形状を形成でき、加工中に性能が低下することが最小限に抑えられます。

環境保護と安全

ROHS基準に準拠し、カドミウム、鉛、クロムなどの重金属を含まないため、食品接触用途（医療機器部品など）に使用できます。

タイプ

色別に分類: 赤、黄、青、緑、白、黒などのさまざまな色のカラーマスターバッチを含み、特定のニーズに応じてETFE製品にさまざまな色を提供できます。

機能別に分類:

通常の染料マスターバッチ：主にETFE樹脂に基本色を提供するために使用され、一定の装飾と識別を実現し、さまざまな適用シナリオの色要件を満たします。

機能性マスターバッチ：染色機能に加えて、特殊な機能も備えています。耐候性マスターバッチのように、屋外環境下のETFE製品の耐老化性と紫外線耐性を向上させ、その寿命を延長できます。難燃性マスターバッチは、ETFE製品を難燃性にし、火災安全性を向上させ、火災防止要件が高い場面に適しています。抗菌性マスターバッチは、ETFE製品に抗菌性を与えることができ、医療や食品包装などの分野で使用できます。導電性マスターバッチは、ETFEに一定の導電性を与えることができ、静電気防止や導電性が必要な電子および電気アプリケーションに使用できます。

色素組成による分類:

オーガニック顔料マスターバッチ：有機顔料を着色剤として使用すると、鮮やかな色と優れた染色効果が得られ、ほとんどの色のETFE樹脂を押出するために使用できます。有機顔料は、溶剤ベースと固体ベースの二種類に分けられます。固体ベースの有機顔料は、顔料粉末と添加剤を精密な研磨やふるいを通して混合することで製造されます。

無機顔料マスターバッチ：金属、金属酸化物、金属塩などの無機顔料粉末から構成され、高温・高照明環境でのETFE樹脂押出に適しており、優れた耐熱性と耐光性を備えています。

さらに、特定の加工技術に使用されるマスターバッチや、特定の性能組み合わせを持つマスターバッチなど、特殊なETFEマスターバッチも存在します。これらは、特殊な用途分野向けに開発されたものです。

フォーミュラ比

ETFEマスターバッチの配合比は、さまざまな用途と性能要件によって異なります。以下は、一般的な配合比の範囲と関連する説明です。

着色マスターバッチ配合物の割合:

着色剤:一般に0.5〜2部量で、ナノスケールの顔料粉末を使用し、その中にはフタロシアニン青、コバルト青、フタロシアニン緑、コバルト緑、鉄赤、顔料赤、顔料黄、顔料紫、カーボンブラック、および酸化チタンなどがあり、その粒子サイズは通常20〜500nmの範囲にある。

キャリア樹脂：20〜40部、通常はETFEと互換性を確保するために、ETFEと同じ樹脂を使用します。

分散剤：0.5〜2部、ポリテトラフルオロエチレン微粉末、エチレン系ジステアラミド、亜鉛ステアレートなどから選択できます。このうち、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の粒径は2μm以下です。

その他の添加剤：結合剤 1〜4部、プラスチック可塑剤 4〜6部、帯電防止剤 1〜5部、熱安定剤 1〜5部、セラミック微粉末 1〜6部、防カビ剤 0〜6部、抗酸化剤 3〜7部など

他の機能性マスターバッチの配合比例の例:

ウェザリングマスターバッチ: 通常、ETFE樹脂は60〜80部、酸化防止剤は2〜5部、紫外線吸収剤は1〜3部、阻害アミンサイドライト安定剤は1〜3部、および分散剤や加工助剤などの他の添加物は1〜5部を占めます。

難燃性マスターバッチ: 50〜70部 ETFE樹脂、20〜40部難燃剤、2〜5部シナジー剤（例えば三酸化アンチモンなど）、1〜3部分散剤、0.5〜2部加工助剤

抗菌マスターバッチ: 70〜90部 ETFE樹脂、0.5〜5部抗菌剤、1〜3部分散剤、0.5〜2部加工助剤。抗菌剤には、銀系抗菌剤、有機抗菌剤などがあります。

ユニバーサル ETFE マスターバッチのフォーミュラ比率:

ETFE樹脂: 65-85%で、マスターバッチの主成分であり、基本的な特性を提供します。

分散剤: 3-6%, 樹脂中の顔料や添加物を均一に分散させる。

加工助剤: 0.1-1.5%, 加工性能を向上させるもので、流動性の向上、型抜きなどがあります

ここで注意すべきことは、上記の公式の比率は参考のためのものであり、実際の生産では、特定の製品要件、生産プロセス、および原材料の特性に基づいて調整と最適化が必要であるということです。

生産プロセス

ETFEマスターバッチの生産プロセスには一般的に以下の主なステップが含まれます。

原料の準備

樹脂選定：製品の性能要件に基づき、適切なETFE（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）樹脂粒子を基本原料として選択し、その純度、分子量分布、その他の指標が生産要件を満たしていることを確認します。

添加物の調製：色素、分散剤、機能性添加物など、配合に従ってさまざまな添加物を正確に量ります。添加物の品質と純度はマスターバッチの性能に大きな影響を与えるため、厳密に管理する必要があります。

ミックス

高速混合: 計量されたETFE樹脂と添加剤を高速ミキサーに入れてよく混合します。高速攪拌により、添加剤が樹脂粒子の表面に均一に分散し、初期混合物が形成されます。混合時間は、配合物と装置の性能に応じて、通常10〜30分です。

押し出し

溶融押出：混合された材料をツインスクリュー押出機に入れます。押出機のバレルは、加熱装置を介して材料を一定の温度に加熱し、ETFE樹脂を溶かします。同時に、添加剤が均一に樹脂溶融に統合されます。押出温度は一般的に250～300℃の間で制御され、具体的な温度はETFE樹脂の種類と添加剤の特性に応じて調整する必要があります。

ねじ押出：ねじの回転によって、材料は押出機内で運搬、圧縮、溶融、混合、押出などの過程を経験します。ねじの回転速度や縦横比などのパラメーターは、材料の混合効果と押出品質に大きな影響を与えます。通常、ねじの回転速度は毎分100〜500回です。

粒化

水中ペレタイジング：エクストラクターから押し出された溶融物は、ダイを通過して連続的なストリップを形成し、その後、水中ペレタイジングシステムに入ります。水中グラナーでは、高速回転するカッターがストリップを均一な粒子にカットし、粒子のサイズと形状は、カッターの速度とダイの開口部を調整することで制御できます。

空気冷却式の顆粒化：特殊な要件を持つ一部のETFEマスターバッチでは、空気冷却式の顆粒化も使用できます。押出されたストリップは、空気冷却装置によって冷却され固化され、その後、顆粒機に入って粒子に切断されます。空気冷却式で生成される粒子の表面は比較的滑らかですが、生産効率は比較的低いです。

スクリーニングとパッケージング

Screening: The granulated ETFE masterbatch is screened through a vibrating screen to remove particles that are too large or too small, ensuring the uniformity of the product’s particle size. Generally, the appropriate mesh size is selected for screening according to the specifications of the product.

梱包: スクリーニング後に適格なマスターバッチは密封され、通常、湿気、酸化、および製品品質に影響を与える可能性のあるその他の要因を防ぐために、プラスチック製の編み込み袋またはアルミ箔袋に梱包されます。梱包されたマスターバッチは、乾燥した換気された倉庫に保管され、工場販売を待ちます。

生産プロセス全体において、各リンクのプロセスパラメータを厳密に制御し、設備を定期的にメンテナンスして、製品品質の安定性と一貫性を確保する必要があります。同時に、生成されたETFEマスターバッチについて、外観、粒子サイズ分布、流動性、着色力、機能特性などの検査を含む品質検査を実施する必要があります。テストに合格した製品のみが市場に投入できます。

生産設備

ETFEマスターバッチ製造装置には主に次のタイプが含まれます。

ミキシング機器

高速ミキサー：ETFE樹脂と各種添加剤を完全に混合するために使用されます。高速回転する攪拌刃を使用して、短時間で材料を均一に混合します。高い混合効率と良好な混合均一性を備え、添加剤の樹脂中での均一な分散を保証し、その後の生産の基盤を作ります。

押出設備

ツインスクリューーヘッドエキストルダー：ETFEマスターバッチ生産のための主要な設備の一つです。2つの連動したスクリューが筒内で回転し、材料を前方に押します。この過程において、材料は加熱、溶融、混合などの段階を経験します。ツインスクリューーヘッドエキストルダーは、混合性能、搬送能力、自己洗浄能力が優れており、材料の滞留時間と押出温度を正確に制御でき、製品品質の安定性を確保します。

粒化装置

水中ペレタイザー：通常、ツインスクリュー押出機と併用されます。押出機のダイから押し出された溶融物は、水中ペレタイザーの水槽に直接流れ込み、高速回転するカッターの作用により、物質が粒子に分割されます。粒子は水中で急速に冷却され固化し、粒子のサイズが均一で、表面が滑らかで、生産効率が高いなどの利点があります。これは、ETFEマスターバッチ生産においてよく使用される顆粒化装置です。

空気冷却式顆粒化ユニット：空気冷却装置と顆粒化装置を含みます。押出されたストリップはまず空気冷却装置で冷却され固化され、その後顆粒化装置に入り、粒子に分割されます。空気冷却式の顆粒化ユニットは、粒子の外観と性能に関する特別な要件を持つETFEマスターバッチの生産に適していますが、生産効率は水中のペレタイザーに比べて比較的低いです。

補助装置

給餌機: ETFE樹脂と添加剤をミキサーまたは押出機のホッパーに自動的に運ぶための機器で、材料の自動給餌を実現し、生産効率を向上させ、手作業の負担を軽減します。一般的な給餌機には、ねじ式給餌機、真空式給餌機などがあります。

乾燥機: 生産前に、ETFE樹脂と一部の吸湿性添加剤を乾燥させ、材料から水分を除去し、押出時に水分によって生じる気泡や表面の欠陥などの品質問題を防ぎます。一般的な乾燥装置には、熱風循環乾燥機、除湿乾燥機などがあります。

冷却装置：水中ペレタイザー内の水タンクは冷却装置として使用されるほか、生産プロセス全体で、エクストラーダーバレル、金型、その他の部品を冷却するための冷却循環水システムなどの他の冷却装置も必要になる場合があります。これにより、機器が通常の温度範囲内で動作し、製品の品質と機器の寿命が保証されます。

Screening equipment: The ETFE masterbatch after granulation is screened using a vibrating screen to remove particles that are too large or too small, ensuring the uniformity of the product’s particle size. According to the specifications of the product, different mesh sizes can be selected for screening.

テスト機器

粒子サイズ分析装置：ETFEマスターバッチの粒子サイズと分布を測定するために使用され、レーザー散乱や画像解析などの原理により、粒子サイズデータを正確に取得し、生産スタッフが製品の粒子サイズ指標を管理するのに役立ちます。

溶融流動速度計: ETFEマスターバッチの溶融流動速度を特定の温度と圧力で測定し、マスターバッチの加工流動性を評価し、その後の加工で製品性能の安定性を確保します。

色差測定器: 色付きETFEマスターバッチの場合、色差測定器を使用して、マスターバッチの色パラメータを測定および分析し、標準色サンプルと比較し、製品の色の一貫性と正確性を管理します。

機械性能試験装置：引張試験機、衝撃試験機など。ETFEマスターバッチから製造されたサンプルの機械的特性（引張強度、破断伸び率、衝撃強度など）を試験し、製品の品質と性能が要件を満たしているかどうかを評価するために使用します。

関連する要件

ETFEマスターバッチの生産において、エクストルーダーは次の要件を満たす必要があります。

優れたプラスチケ化能力

ETFE樹脂の融点は高く、粘度も一定であるため、ETFE樹脂の完全なプラスチケーションを達成するには、エクストラーダに十分な加熱能力とせん断能力が必要です。通常、エクストラーダの材料缶を250〜300℃に迅速に加熱し、安定した温度を維持する必要があります。同時に、スクリューの設計は適切なせん断力を生成できるようになっている必要があり、融解過程で樹脂を均一に混合し、局所的に未融解または不完全にプラスチケーションされた状態を回避できます。

正確な温度制御

ETFEマスターバッチの生産には厳しい温度条件が必要です。過剰な温度は樹脂の分解、添加剤の不良につながり、マスターバッチの性能に影響を与えます。また、温度が低すぎると、樹脂の不完全なプラスチケーションを引き起こし、押出が困難になります。押出機には、材料バレルの各セクションの温度を±2℃以内で制御できる高精度の温度制御システム、例えば熱電対、温度制御装置などが必要です。これにより、材料が安定した温度環境下で押出され、製品の品質の安定性が確保されます。

安定した物資輸送

ETFEマスターバッチの品質の均一性を確保するために、エクストルーダーは安定した材料供給を実現する必要があります。スクリューの設計は、材料の均一な押し出しを実現し、材料バレル内の材料の停滞や逆流を防ぐ必要があります。同時に、エクストルーダーの駆動システムは、優れた安定性と速度調整性を備え、生産ニーズに応じてスクリューの速度を正確に調整できるようにする必要があります。スクリューの速度の変動範囲は通常、±1% を超えないようにする必要があります。

効率的な混合性能

ETFEマスターバッチの生産では、樹脂とさまざまな添加剤を徹底的に混合する必要があります。エクストラーダのねじ構造は、ピンねじ、バリアねじなどの混合要素を備えたねじを使用するなど、材料の放射状混合と軸方向輸送を促進し、添加剤を樹脂中に均一に分散させることができます。さらに、ねじのアスペクト比を最適化することで混合効果を向上させることができます。一般的に、ETFEマスターバッチ生産に使用されるエクストラーダのアスペクト比は30〜40の間が最適です。

腐食防止

ETFE樹脂と一部の添加剤は、特に高温の押出環境下では腐食性があるため、押出機のバレルやスクリューなどの部品を腐食させる可能性があります。そのため、押出機の主要部品は、クロムメッキ合金鋼、ニッケル系合金などの耐腐食性の材料で作られ、設備の寿命を延ばし、設備のメンテナンスコストを削減し、生産の継続性を確保する必要があります。

自動制御と監視

現代のETFEマスターバッチ生産では、エクストラーダに自動制御および監視機能が必要です。プログラマブルロジックコントローラ（PLC）などの高度な制御システムを搭載することで、エクストラーダの温度、速度、圧力などのパラメーターをリアルタイムで監視し、自動調整することができます。また、他の生産設備と連携して制御することで、生産プロセスの自動化レベルと生産効率を向上させ、人為的要因による製品品質への影響を低減することができます。

アプリケーション

ETFEマスターバッチには、耐化学性、耐候性、高透明性、電気絶縁性など、さまざまな優れた特性があります。そのため、複数の分野で幅広い用途があります。主な適用分野は次のとおりです。

ワイヤーとケーブル

絶縁層: ETFEマスターバッチは、ワイヤーやケーブルの絶縁層の製造に使用できます。優れた電気絶縁性能、耐化学腐食性、高温耐性を備えているため、ワイヤーやケーブル内部の導体を効果的に保護し、漏電や短絡を防ぎ、ワイヤーやケーブルの寿命を延長できます。化学企業や高温作業場などの特殊な環境におけるワイヤーやケーブルに一般的に使用されます。

シース：ETFEマスターバッチで作られたシースは、優れた耐摩耗性、耐候性、および耐化学的腐食性を備えており、外部環境による侵食や機械的損傷からワイヤーやケーブルを保護できます。ETFEシースは、電力伝送線や風力ケーブルなど、屋外で使用されるワイヤーやケーブルの信頼性と安定性を向上させるために広く使用されています。

映画

建築用膜素材：ETFEフィルムは高い透明性、自動清掃性、優れた耐候性を備えています。ETFEマスターバッチから製造された薄膜は、スポーツ施設、展示ホール、空港ターミナルなどの大規模公共建築物の屋根や壁などの建設現場でよく使用されます。優れた照明効果を提供するだけでなく、紫外線や厳しい外部環境の影響を効果的に遮断し、建物構造の重量を軽減することができます。

農業用フィルム：農業分野では、ETFEフィルムを温室用フィルムに使用できます。これは、良好な透明性と断熱性を有し、作物に十分な光と適切な成長環境を提供することができます。同時に、一定の化学耐食性を有し、農薬や肥料の侵食に耐えることができ、フィルムの寿命を延長します。

射出成形製品

化学容器：ETFEマスターバッチの化学耐性と高温耐性を活用することで、反応槽、貯蔵タンク、パイプラインなどのさまざまな化学容器を射出成形することができます。これらの化学容器は、さまざまな化学物質の腐食に耐えることができ、化学生産プロセスの安全性と安定性を確保します。

電子および電気部品：ETFEマスターバッチを使用した射出成形品は、電子部品ケース、絶縁ブラケットなどの電子および電気部品の分野でも使用できます。優れた電気絶縁性能と耐温性により、電子および電気機器の正常な動作と安全性を確保できます。

ファイバ

産業用ろ過材料：ETFE繊維は、耐化学性腐蝕性、高温耐性、および優れたろ過性能を有し、化学工業における酸・アルカリのろ過、冶金工業における金属液体のろ過などの産業用ろ過材料の製造に使用できます。これにより、不純物を効果的にろ過し、製品品質を向上させ、ろ過材料の寿命を延長することができます。

特殊な衣服：消防、化学工学、電気などの特殊な業界では、保護性を備えた衣服を着用する必要があります。ETFE繊維を使用してこれらの特殊な衣服を作ることができ、耐火性、耐化学腐食性、静電気防止などの特性を備え、効果的な保護を提供します。