Masterbatch

Unter dem Begriff Masterbatch versteht man Kunststoffadditive in Form von Granulaten mit Gehalten an Farbmitteln und/oder Additiven, die höher sind als in der Endanwendung. Sie werden dem natürlichen Kunststoff (Rohpolymer) zum Einfärben bzw. zur Veränderung der Eigenschaften beigemischt. Masterbatches erhöhen dabei im Vergleich zu Pasten, Pulver oder flüssigen Zusatzstoffen die Prozesssicherheit und sind sehr gut zu verarbeiten.

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Generell unterscheidet man drei Gruppen von Masterbatches. Zum Einen die Farb-Masterbatches die zum Einfärben von Kunststofferzeugnissen dienen, zum Anderen Additiv-Masterbatches die für bestimmte Eigenschaften der Endprodukte sorgen wie z.B. UV-Stabilisierung, Flammschutz, Antistatik oder Antiblock sowie Kombinations-Masterbatches die sowohl Farbstoffe als auch Additive enthalten.

Eine Erklärung wie der Begriff "Masterbatch" entstanden sein könnte, mag auf einer Verallgemeinerung des Verfahrens bei der Gummiherstellung beruhen. Früher durfte nur der Meister hoch konzentrierte und damit teure Mischungen (=Batches) zur späteren Verdünnung herstellen. Es waren die Mischungen des Meisters (= masterbatches). Farb-/Additiv-/Kombikonzentrate sind die Entsprechungen in deutscher Branchenumgangssprache. Eine wissenschaftlichere Umschreibung wäre wohl "Polymergebundene Zusatzstoffe".   Als Laie kann man sich Masterbatches wie Getränkekonzentrate vorstellen:

Man kann Limonade herstellen, in dem man Fruchtsaft, Zucker und Aromastoffe in Wasser einrührt. Bequemer ist es allerdings einen Sirup zu verwenden, in dem die Farb- und Geschmack gebenden Zusatzstoffe bereits in konzentrierter Form mit wenig Wasser vorgemischt wurden. Ebenso kann man die Farben und andere Eigenschaften von Kunststoffen verändern, in dem man dem Rohpolymer Farbpigmente und Chemikalien zusetzt. Einfacher ist es natürlich ein Konzentrat sprich einen Masterbatch zu verarbeiten der bereits alle notwendigen Zusatzstoffe enthält.

Herstellung

In der Mischerei werden Farbpigmente und/oder Chemikalien mit Rohpolymer (also unbehandeltem Kunststoff-Granulat) vermischt. Diese Mischung wird anschließend in einem Extruder aufgeschmolzen und im Falle eines Stranggranulierers durch kleine Löcher zu Endlosspaghetti gepresst. Die heißen Kunststoffschnüre laufen dabei sofort durch ein Wasserbad, in dem sie auf Zimmertemperatur heruntergekühlt werden und vollständig aushärten. Am Ende des Wasserbades befindet sich dann ein Granulator, der die Endlosstränge in wenige Millimeter lange Stücke schneidet. Diese Produktionsmethode eignet sich für Mengen bis zu einigen Tonnen.

Höhere Tonnagen werden mit Unterwassergranulierern hergestellt. Allerdings eignen sich nicht alle Rezepturen aufgrund ihres rheologischen Verhaltens für diese Methode. Die Mischung wird dabei wieder in einem Extruder aufgeschmolzen und durch eine Siebplatte gepresst, vor der in engem Spalt ein Schneidmesser rotiert. Durch Wasserspülung wird der austretende, zum linsenförmigen Granulat geschnittene Kunststoff unter Wasser sofort erstarren. Das Granulat wird dabei laufend vom Wasserstrom abtransportiert und in einer Zentrifuge getrocknet.

Unabhängig von der Fertigungsmethode wird das Masterbatch danach über ein Klassiersieb und evtl. noch durch einen Metallabscheider geschickt um zu große bzw. zu kleine Kunststoffteile bzw. kleine Metallteile, die sich aufgrund der Abnützung von der Maschine gelöst haben, zu entfernen. Je nach Polymerträger wird das Fertigprodukt in Plastiksäcke oder feuchtigkeitsdichte, alukaschierte Gebinde verpackt und dann an Kunststoff verarbeitende Betriebe ausgeliefert.