マスターバッチがうまく分散しない原因とは？混錬不良を防ぐ為の確認ポイント

樹脂コンパウンドや着色工程でよく使用される

【マスターバッチ】しかし実際の試作や量産では、

・色ムラが出る

・添加剤が偏る

・白点や黒点が発生する

・フィッシュアイが出る

・物性が安定しない

といった、【分散不良】に悩まされるケースが少なくありません。

特に二軸押出機では、

原料条件・投入方法・スクリュー構成・温度条件　等

様々な要因が複雑に絡み合う為、単純に

【回転数を上げれば解決】というものではありません。

本記事では、マスターバッチがうまく分散しない原因と

現場で確認したい改善ポイントをわかりやすく解説します。

■マスターバッチが分散しない主な原因

①樹脂との相性が悪い

●最も多い原因の一つが、ベース樹脂との相溶性不足です。

　例えば、

・PP系マスターバッチをPEへ使用

・汎用キャリアをエンプラに使用

・極性差が大きい組み合わせ

等では、樹脂中へ均一に広がりにくくなります。

※発生しやすい不具合

・色ムラ

・添加剤偏折

・ダマ残り

・表面荒れ

※対策

・ベース樹脂に近いキャリアを選定

・相溶化剤の使用検討

・専用マスターバッチへの変更

特に高濃度マスターバッチは、キャリア設計が非常に重要です。

②混錬エネルギー不足

●二軸押出機では、

　【しっかり混ざっているように見えて実は分散不足】

　というケースも多くあります。

　混錬エネルギーが不足すると、マスターバッチの

　凝集体が残りやすくなります。

※主な原因

・スクリュー回転数が低い

・滞留時間不足

・ニーディング部不足

・L/D不足

・スクリュー構成が弱い

※よくある現象

・黒点

・色スジ

・未分散粒子

・フィルター詰まり

※対策

・ニーディングディスク追加

・回転数最適化

・滞留時間確保

・分散ゾーン見直し

ただし、混錬を強くしすぎると熱劣化や分子量低下に

繋がる為、バランスが重要です。

③温度条件が最適でない

●温度が低すぎると樹脂粘度が高くなり、マスターバッチが

　広がりにくくなります。

　逆に高すぎても、

・添加剤揮発

・樹脂劣化

・色変化

等の問題が起こります。

特に注意したいポイントとして、

※温度が低い場合

・トルク上昇

・ダマ残り

・ストランド不安定

※温度が高い場合

・焼け

・黄変

・ガス発生

・臭気増加

※対策

・樹脂ごとの適正温度確認

・実樹脂温度測定

・バレル温度だけで判断しない

実際には【設定温度】よりも、

【実際に樹脂に加わる熱】が重要です。

④投入方法に問題がある

●投入タイミングや供給状態によっても、

　分散性は大きくわかります。

※よくあるケース

・主材料と混ざらず偏って伊藤入

・サイドフィーダー直後で溶融不足

・ブリッジによる脈動供給

※発生しやすい現象

・濃淡ムラ

・局所凝集

・異物状未分散

※対策

・プレミックス実施

・フィーダー安定化

・投入位置変更

・供給量見直し

特に軽量粉体系マスターバッチは供給変動が

起こりやすい為、注意が必要です。

⑤マスターバッチ自体の品質問題

●実は設備条件ではなく、マスターバッチ側に

　原因があるケースもあります。

※例

・顔料凝集

・水分混入

・ペレット硬度バラつき

・ロット差

※こんな症状が出来る事も

・同条件でも再現しない

・ロットで色が変わる

・特定条件だけで異常発生

※対策

・ロット確認

・水分測定

・メーカーへ分散性確認

・ペレット断面観察

試作では【設備側だけ疑わない】事も重要です。

⑥添加量が多すぎる

●高濃度添加では、一気に分散難易度が上がります。

　特に、

・無機フィラー高充填

・難分散顔料

・CNT

・セルロース系

・ナノ材料

等は、通常条件では混ざりきらない事があります。

※対策

・多段希釈

・プレコンパウンド化

・分散助剤使用

・スクリュー構成強化

【とりあえず投入量を増やす】は逆効果になる事も

多いです。

■現場で確認したいチェックポイント

●マスターバッチ分散不良時は、以下を順番に

　確認すると原因を切り分けしやすくなります。

※チャック項目

・樹脂との相性

・温度条件

・回転数

・吐出量

・スクリュー構成

・フィーダー安定化

・原料水分

・投入位置

・マスターバッチ品質

・滞留や焼けの有無

一つずつ整理して確認すると、改善の糸口が

見つけやすくなります。

■まとめ

●マスターバッチがうまく分散しない原因は一つではなく

　複数要因が重なっている事がほとんどです。

　特に二軸押出機では、

・樹脂相性

・混錬エネルギー

・温度条件

・投入方法

・原料品質

　これらを総合的にみる必要があります。

　また、【混ぜる力を強くする】だけでは解決せず

　時には劣化や焼けを招く事もあります。

　分散不良が発生した場合は、感覚だけで調整するのではなく

　一つずつ条件を整理して原因を切り分ける事が

　安定したコンパウンド品質への近道です。

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