Der Extruder:

Zentrale Maschine des Masterbatchers

Zur Herstellung von Masterbatches werden meist Ein- oder Doppelschneckenextruder genutzt, in denen lange Schneckenwellen mit einem Elektromotor in einem Zylinder angetrieben werden.

Vom Kneter zum Extruder
Dies war die Geburtsstunde der mittelständisch geprägten Compound- und Masterbatch-Industrie. „Sonderwünsche“ waren – und sind – ihr Geschäftsmodell. Sie produziert genau die Compounds, die der Kunststoffverarbeiter wünscht. Oder alternativ eine zehn bis achtzigfach konzentrierte Vormischung: vordispergierte Granulate aus Basiskunststoff und Zuschlagstoffen, die der Kunststoffverarbeiter dann wiederum dem Basiskunststoff zugibt.

Der jungen Industrie kam die Knetertechnologie aus der Gummiindustrie gerade recht. Der Banbury-Mischer produzierte den „Master-Batch“, eine gleichmäßige, konzentrierte Mischung der Zuschlagstoffe im Basiskunststoff. So wanderte der Name „Masterbatch“ vom Kautschuk zum Kunststoff. Als Alternative zum Kneter entstanden Extruder mit immer besserer Dispergierleistung. Heute homogenisieren sehr oft Doppelschneckenextruder die thermoplastischen Materialien, Füllstoffe und Additive im Compoundierverfahren mit anschließender Granulierung zum Masterbatch, also dem konzentrierten Farbstoff - bzw. Funktionspolymer. Für Standardthermoplaste sind Extruder noch heute erste Wahl. Der Name „Masterbatch“ hat sich in Europa als Überbegriff für die Produktfamilie der Farb- und Additivkonzentrate durchgesetzt.

Die ersten Farbkonzentrate entstanden, soweit bekannt, 1959 bei der Firma Americhem. In Europa hatten italienische Hersteller die Nase vorn. Die Firma Sarma fertigte dort bereits Anfang der 1960er Jahre konzentrierte Farbgranulate. Ende der 1960er begann sich die Branche dynamisch zu entwickeln. In Deutschland starteten Siegle/BASF in Stuttgart und Treffert in Bingen (1969) mit der Masterbatch-Produktion. 1971 nahmen weitere Masterbatch-Hersteller die Produktion auf: Schroeder & Stadelmann in Lahnstein, Albert Schleberger in Remscheid und Constab in Rüthen.

Bunte Brillanz dank neuer Pigmente
Als Trägerpolymer verwendet der Masterbatch-Hersteller in der Regel das Polymer, das beim Verarbeiter eingefärbt werden soll. Coloristen komponieren aus diversen Pigmenten den verlangten Farbton und stellen mit Additiven die Weichen für die weiteren Eigenschaften des Kunststoffprodukts. In Mengen zwischen zwei und sechs Prozent gibt der Verarbeiter das granulierte Konzentrat zum ungefärbten Kunststoff zu. Seine Produktion bleibt weitgehend sauber. Und hat er sich einmal „verkalkuliert“, bleiben ihm höchstens Restmengen der Masterbatches und nicht große Chargen des eingefärbten Kunststoffs. Polyolefine und Polystyrole wurden zunächst mit anorganischen Pigmenten eingefärbt, die die Verfahrenstemperaturen aushielten. Als schließlich in den 1970er und 1980er Jahren hitzestabile organische Pigmente entwickelt wurden, machte das brillantere Einfärbungen möglich. Noch etwas später kamen immer neue Farbmittel auf den Markt. Sie erlaubten Metallicund Glanzeffekte oder transparente Farbtöne. Parallel erweiterten immer mehr Additive die Anwendungsvielfalt von Thermoplasten: UV-Absorber etwa sorgen heute in sehr vielen Kunststoffartikeln für Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht; andere funktionelle Additive verbessern die Wärmealterung. Neuste Zusatzstoffe machen Kunststoffe laserbeschriftbar, wärmeabsorbierend oder liefern sogar forensische Sicherheitsmerkmale, die Produktfälschungen erschweren.

Zum Erfolg der Masterbatch-Industrie trugen diverse technische Weiterentwicklungen bei. Bereits seit Ende der 70er Jahre erhöhen Farbmesssysteme ergänzend zur herkömmlichen visuellen Abmusterung die Qualität. Auch der Extruder, das Herzstück der Masterbatch-Produktion, verbesserte sich stetig. Ebenso die Mischer: Neue Typen ermöglichten eine bessere Homogenisierung der Vormischung. Auf der anderen Seite wurden gravimetrische Zudosierungen entwickelt, die eine Vormischung zum Teil überflüssig machten. Die granulatförmige Form der Masterbatches setzte sich mehr und mehr durch. Hierfür nutzen die Masterbatch-Hersteller die Strang- oder die Unterwassergranulierung. Wasserempfindliche Produkte werden luftgekühlt.

Einzigartigkeit als Erfolgsmodell
Masterbatch-Hersteller spielen heutzutage also auf einer Klaviatur von Techniken und Materialien. Nur in der Kombination werden daraus Konzentrate, die den unterschiedlichsten Wünschen und Zielsetzungen der Hersteller von Kunststoff artikeln gerecht werden. Farbeffekte sind dabei nur ein – offensichtliches – Merkmal einzigartiger Produktideen, die den Masterbatch-Anwender wirtschaftlich erfolgreich machen. Mit seiner Kompetenz kann der Masterbatch-Hersteller dem Anwender aufzeigen, wo die Reise im 21. Jahrhundert hingeht. Zusammen werden beide immer neue Anwendungsmöglichkeiten für Thermoplaste erschließen. Möglichkeiten, die in den 1970er Jahren wohl für kaum einen Hersteller oder Nutzer – der damals neuen Masterbatches – vorstellbar waren.