導入

PBT（ポリブチレンテレフタレート）は、優れた機械特性、電気絶縁性、および化学的腐食防止性を備えた高性能エンジニアリングプラスチックです。PBTマスターバッチは、高濃度の顔料や添加剤をPBTキャリア樹脂に均一に分散させた粒状製品であり、自動車、電子機器、電気機器などの分野で広く使用されています。ステンレス鋼のツインスクリュー押出機は、PBTマスターバッチを生産するためのコア装置です。この装置は、優れた混合性能、高出力、そしてさまざまな配合物と製造プロセスの要件に対応できる優れた適応性を備えています。

フォーミュラ比 (さまざまな種類のフォーミュラ比)

PBTマスターバッチの配合比は、主に顔料の種類と濃度、キャリア樹脂の種類と性能、そして最終製品の要件によって決まります。以下は、いくつかの一般的なPBTマスターバッチの配合比です。

1. 一般色のPBTマスターバッチ: The pigment content is generally 20% – 50%, and the carrier resin content is 50% – 80%. For example, the formula ratio of black PBT masterbatch may be 30% carbon black and 70% PBT resin; the formula ratio of red PBT masterbatch may be 25% red organic pigment and 75% PBT resin.

2. 高濃度PBTマスターバッチ: The pigment content can be as high as 60% – 80%, and the carrier resin content is 20% – 40%. This kind of masterbatch is suitable for occasions with high requirements for color concentration, which can reduce the amount of masterbatch added and reduce production costs.

3. 機能性PBTマスターバッチ：色素と基材樹脂に加えて、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤などのさまざまな機能性添加剤が添加されます。配合比は機能要件に応じて決定されます。例えば、紫外線対策用のPBTマスターバッチの配合比は、20％の色素、75％のPBT樹脂、5％の紫外線吸収剤である場合があります。

生産プロセス

PBTマスターバッチの生産プロセスは、主に原料の前処理、計量と混合、溶融と可塑化、押出と顆粒化、および後処理を含みます。以下は詳細な生産プロセスです。

1. 原料の前処理

– 樹脂の乾燥: PBT resin has a certain hygroscopicity, so it needs to be dried before processing to remove moisture and avoid defects such as bubbles and silver streaks during extrusion. The drying temperature is generally 120°C – 140°C, and the drying time is 4 – 6 hours.

– 顔料の前処理: 炭素黒や酸化チタンなどの分散が難しい顔料の場合、その分散性を向上させるために前処理が必要です。前処理方法には粉砕、表面改質などがあります。

– 添加混合: 添加剤を少量のキャリア樹脂と混合し、添加剤がマスターバッチ中に均一に分散するようにします。

2. 計測と混合

– メイン給食とサイド給食の協調: 主要供給口から樹脂（主成分）が投入され、繊維と高融点添加剤（例えば難燃剤）は、繊維が長時間のせん断処理により破損し、補強効果を失わないようにするため、通常は側面供給口から投入されます。

– 混合時間の制御: The mixing time of the high-speed mixer (rotating speed 800 – 1500rpm) is generally controlled at 5 – 8 minutes. If the time is too short, the components will be unevenly dispersed; if the time is too long, some additives may decompose due to frictional heat.

3. 溶融とプラスチケーション

– ねじの組み合わせ: Different screw elements are selected according to the material properties. For example, for filling modification (adding calcium carbonate), strong shear kneading blocks (staggered angle 30° – 45°) are required; for elastomer toughening (adding POE), weak shear conveying blocks (staggered angle 60° – 90°) are needed to avoid excessive fragmentation of the elastomer.

– 温度分布: From the feeding section to the die head, the temperature generally shows a “low – high – low” distribution. The temperature of the feeding section (zone 1) is relatively low (10 – 20°C lower than the melting point of the resin) to prevent the material from melting prematurely and “bridging”; the temperature of the compression section (zones 2 and 3) rises above the melting point (such as 240°C – 260°C for PBT) to ensure sufficient melting; the temperature of the homogenization section (zones 4 and 5) is slightly lower (5 – 10°C lower than the compression section) to avoid material degradation due to excessive heating.

– ねじ速度: The higher the screw speed, the stronger the shear force and the more uniform the mixing, but the shorter the material residence time (usually 30 – 90 seconds for twin screw extruders). Generally, the screw speed is controlled between 300 – 600rpm, and the specific speed is adjusted according to the material properties and formula requirements.

4. 押出と顆粒化

– 水中切断: Suitable for high-viscosity and sticky materials (such as PBT). The die surface is directly immersed in warm water (water temperature 50 – 80°C), and the cutter rotates at a high speed (300 – 1000rpm). The particles are cooled and formed in water, with a smooth and burr-free surface. However, the equipment cost is high, and the water temperature needs to be strictly controlled. If the water temperature is too low, the particles are prone to cracking; if the water temperature is too high, the particles are prone to adhesion.

– 空気冷却型ストランドカット: Suitable for low-viscosity and tough materials (such as PP and PE). After the material is extruded into strands, it is first solidified through a cooling water tank (water temperature 15 – 25°C), and then guided into the cutter (rotating speed 50 – 200rpm) by a traction machine. When operating, attention should be paid to the “strand pulling speed”. If the speed is too fast, the strands are easy to be pulled thin or even broken; if the speed is too slow, the strands will accumulate, resulting in uneven particle size.

5. 処理後の処理

– 乾燥と脱水: The particles from underwater cutting have water attached to the surface, which needs to be dried by a centrifugal dryer (rotating speed 1000 – 2000rpm) or a fluidized bed dryer (inlet air temperature 60 – 80°C). If moisture remains, the particles are prone to caking during storage and will produce “water marks” during injection molding.

– スクリーニングと分類: Remove oversized or undersized particles through a vibrating screen (screen mesh size 10 – 20 mesh) to ensure uniform particle size.

生産設備の紹介

1. ツインスクリューエクストラーダ

南京ケルケ押出装置有限公司のKTEシリーズ並列共回転ツインスクリュー押出装置は、PBTマスターバッチの製造に最適な装置です。このシリーズの押出機はモジュール式設計を採用しています。処理材料システムと処理方式に応じて、長径比、バレル構造、スクリュー配置、スクリューとバレルの材質、給料方法、排気位置と数、電気制御方法などを合理的に設計することで、高分子材料の多機能・多目的な処理を実現できます。

– 主な技術的パラメータ: Taking KTE – 65B as an example, the screw diameter is 62.4mm, the length-to-diameter ratio is 28 – 60, the screw speed is 400 – 600rpm, the motor power is 90 – 110kW, and the output is 200 – 500kg/h.

– 特徴: 優れた混合性能を備えており、キャリア樹脂中に色素や添加剤を均一に分散させることができます。高出力で大規模生産のニーズを満たし、さまざまな種類のPBTマスターバッチ配合物を処理できる優れた適応性を備えています。操作とメンテナンスが簡単です。

2. その他の機械

– 高速ミキサ: 原料を事前に混合し、各成分の均一な分散を確保するために使用します。

– 乾燥装置: 原料から水分を除去するために使用される真空乾燥機、流動床乾燥機など

– カッター: 拡張された材料を均一な粒子にカットします。水中カッターや空冷ストランドカッターなど、さまざまなタイプがあります。

– 振動スクリーン: 不合格の粒子を除去するためのスクリーニングと分類に使用されます。

パラメータ設定

1. 温度設定: According to the melting point of PBT resin, the heat resistance of pigments and process requirements, the temperature of each section is reasonably set. Generally, the temperature of the feeding section is 220°C – 230°C, the temperature of the compression section is 240°C – 260°C, the temperature of the homogenization section is 230°C – 250°C, and the temperature of the die head is 230°C – 240°C.

2. ねじ速度設定: According to the viscosity, formula and output requirements of the material, set the appropriate screw speed. Generally, it is adjusted between 300 – 600rpm.

3. 給餌速度の設定: ネジの回転速度と出力要件に応じて、供給速度を調整し、材料が均一かつ安定してエキストルダーに入るようにします。

4. 真空度設定: During the extrusion process, turn on the exhaust system and set the appropriate vacuum degree to remove volatile substances and moisture in the material and improve the product quality. The vacuum degree is generally 0.06 – 0.09MPa.

機器価格

南京ケルケ押出機器有限公司のKTEシリーズツインスクリュー押出機の価格は、モデルや構成によって異なります。以下は、一部のモデルの参考価格です。

1. KTE – 20B: The price is between 18,000 – 22,000 US dollars.

2. KTE – 36B: The price is between 42,600 – 45,000 US dollars.

3. KTE – 65B: The price is between 45,000 – 55,000 US dollars.

4. KTE – 75B: The price is between 60,000 – 100,000 US dollars.

他の機械の価格は、ブランド、モデル、構成によって大きく異なります。具体的な価格は、実際の需要に応じてご相談ください。

生産プロセス中に発生する可能性のある問題とその解決方法および予防方法

1. 問題:押出中に気泡が生じます

– 原因分析: 主に、原材料に含まれる水分や揮発性物質が、押出時に加熱されて気泡を生成することによるものです。また、押出機の排気が不良であるため、揮発性物質を適時に排出できないことも原因となります。

– ソリューション: 原料を完全に乾燥させ、水分含量が0.1％以下になるようにします。排気システムを確認し、スムーズな排気を確保し、真空度を適切に上げます。

– 予防方法: 原料の乾燥プロセスを厳密に管理し、排気システムの稼働状態を定期的に確認し、排気口の障害を適時に除去します。

2. 問題:マスターバッチの色が均一でない

– 原因分析: 色素の分散不良は、色素の前処理が不十分、混合時間が不十分、不適切なスクリュー組み合わせなどの原因で起こることがあります。また、不均一な供給によって、材料中の色素の分布が不均一になることもあります。

– ソリューション: 顔料を完全に前処理する（研磨および表面改質など）、混合時間を延長して顔料の均一な分散を確保する、スクリューの組み合わせを調整してせん断および混合効果を高める、供給システムを確認して均一で安定した供給を実現する。

– 予防方法: 品質と分散性に優れた顔料を選択し、混合および押出作業に関するプロセス要件を厳密に遵守します。供給システムの動作を定期的に確認し、供給速度を適宜調整します。

3. 問題:エクストラーダの出力が低い

– 原因分析: 低すぎるねじ速度、ゆっくりな供給速度、高い材料の粘性などが原因である可能性があります。また、エクストラーダのねじが深刻な摩耗を受け、輸送効率が低下していることも考えられます。

– ソリューション:ネジの回転速度と給料速度を適切に増加させ、材料の粘度を低減するために配合物を調整し、ネジの摩耗状態を確認し、重度に摩耗したネジを適時に交換します。

– 予防方法: 材料の特性と加工要件に応じて、ネジの回転速度と供給速度を妥当に設定し、エクストラーダを定期的にメンテナンスし、摩耗した部品を適時に交換します。

4. 問題:押出された糸の粗い表面

– 原因分析: 過高な押出温度による材料劣化、不適切なねじ組みによる過度の切断、材料分解、または金型ヘッドの詰まりによる材料の不良押出などが原因となることがあります。

– ソリューション: 材料の劣化を防ぐために押出温度を下げ、ねじの組み合わせを調整して剪断と混合の強度を低減する。また、ダイスヘッドを清掃して滑らかなダイスヘッドを確保する。

– 予防方法:押出温度を厳しく制御し、過高の温度を回避します。材料の特性に応じて適切なねじ組み合わせを選択します。ダイヘッドを定期的に清掃し、ダイヘッドの詰まりを防ぎます。

メンテナンス

1. 日常メンテナンス

– 機器を清掃してください: 毎日の生産後に、エクストラーダ、ミキサー、カッター、およびその他の機器の表面と内部をきれいにし、残留物や不純物を除去します。

– 機器を確認してください: 機器の各部品（ねじ、缶、給料システム、切断システムなど）を確認し、正常に動作していることを確認します。電気システム、油圧システムなどを確認し、しっかりと接続されており漏れがないことを確認します。

– 機器を潤滑してください: 装置マニュアルの要件に従って、装置の各潤滑ポイントを定期的に潤滑し、装置の可動部の柔軟な動作を確保します。

2. 定期メンテナンス

– 毎週のメンテナンス: ギヤボックス、プーリーなどの機器の伝達システムを確認し、正常に動作していることを確認します。フィルターを清掃して詰まりを防止します。

– 毎月のメンテナンス: 装置のシール（シーリングリング、ガスケットなど）を確認し、破損した場合は交換してください。また、装置の冷却システムを確認し、正常に機能していることを確認してください。

– 四半期メンテナンス: 装置の各部品（ネジの隙間、カッターのカッター隙間など）の包括的な検査と調整を行い、電気システムの絶縁テストを実施して、その安全性と信頼性を確保します。

– 年間メンテナンス: 装置の包括的な分解、清掃、オーバーホールを行い、重大に劣化した部品を交換します。また、装置の性能試験を実施し、各指標が要件を満たしていることを確認します。

よくある質問

1. Q: PBTマスターバッチの保存期間はどのくらいですか?

A: Under dry and sealed conditions, the shelf life of PBT masterbatch is generally 12 – 24 months. After the shelf life, the performance of the masterbatch may decline, so it is recommended to use it within the shelf life.

2. Q: 適切なPBTマスターバッチの配合方法はどのように選択すればよいですか？

A: 適切なPBTマスターバッチの配合を選択するには、色素の種類と濃度、キャリア樹脂の種類と性能、最終製品の要件など多くの要素を考慮する必要があります。配合を選択する前に十分な試験と評価を行うことをお勧めします。これにより、配合の合理性と実行可能性を確保できます。

3. Q: PBTマスターバッチの射出成形中に色の違いが生じた場合、どうすればよいですか?

A: まず、マスターバッチの品質を確認して、均一な色を確認します。射出成形プロセスのパラメーター（温度、圧力、射出速度など）を確認し、安定性と合理性を確認します。射出金型を確認して、清潔で不純物がないことを確認します。色の違いの問題が依然として存在する場合、マスターバッチの配合を調整するか、マスターバッチを交換する必要がある場合があります。

4. Q: PBTマスターバッチの分散性を向上させるにはどうすればよいですか?

A: PBTマスターバッチの分散性を向上させるために、次の対策がとれます。品質と分散性に優れた顔料を選択し、顔料を十分に前処理する（研磨や表面改質など）。混合プロセスを最適化し、混合時間を延長して混合効果を向上させます。ねじの組み合わせを調整して、せん断と混合の強度を高めます。

要約

ステンレス鋼のツインスクリュー押出機は、PBTマスターバッチの生産において重要な役割を果たします。その優れた性能により、さまざまな配合比率と製造プロセスの要件を満たし、高品質のPBTマスターバッチを生産することができます。生産プロセスにおいて、配合比率、製造プロセス、設備パラメータを厳密に管理し、設備の保守を強化するとともに、生産プロセス中に発生する問題をタイムリーに解決することで、生産の円滑な進め方と製品品質の安定性を確保する必要があります。同時に、生産プロセスと配合比率を継続的に最適化し、生産効率と製品性能を向上させ、PBTマスターバッチに対する成長する市場需要に応えることが重要です。