Cómo determinar la proporción de adición del masterbatch negro para PE
Respuesta breve
La proporción de adición es la parte de masterbatch en la mezcla total. Si el masterbatch es la única fuente de negro de humo, el contenido de negro de humo del producto final es el contenido de negro de humo del masterbatch multiplicado por la proporción de adición. Cuánto negro de humo necesita el producto depende de si el objetivo es la opacidad o la negrura, del espesor del producto, del tipo de PE, de la dispersión y de cualquier norma de producto aplicable. El cálculo da un punto de partida; la proporción final debe confirmarse con una prueba en su propia línea.
Términos: proporción de adición, relación de dilución y concentración final
| Término | Significado | Ejemplo |
|---|---|---|
| Proporción de adición (dosificación) | Masterbatch como porcentaje de la mezcla total | 2 % = 2 kg de masterbatch en 100 kg de material total |
| Relación de dilución (LDR) | Masterbatch respecto a resina natural, a menudo expresada como 1:X | 1:49 = 1 parte de masterbatch por 49 partes de resina = 2 % |
| Concentración final de negro de humo | Negro de humo como porcentaje del producto final | 0,8 % |
Indique siempre la base. "2 partes por 100 partes de resina" no es exactamente el 2 % del total: es 2 / 102, aproximadamente el 1,96 %. Para una LDR de 1:X, la proporción de adición es 1 / (1 + X).
El cálculo del balance de masas
Contenido final de negro de humo = contenido de negro de humo del masterbatch × proporción de adición.
Ejemplo hipotético, no es una formulación de ZFH ni una proporción de adición recomendada: un masterbatch negro con un 40 % de negro de humo, añadido al 2 % del compuesto total, aporta 0,40 × 0,02 = 0,008 = 0,8 % de negro de humo al compuesto final.
Este cálculo sencillo supone que el masterbatch es la única fuente de negro de humo y que la proporción de adición se expresa en masa sobre la mezcla total. Si se usa resina reciclada negra u otro componente negro, hay que sumar su negro de humo. El cálculo también supone una dosificación precisa, que debe comprobarse en producción.
La misma relación sirve a la inversa: la proporción de adición necesaria es el contenido objetivo de negro de humo dividido por el contenido de negro de humo del masterbatch. Por ejemplo, un objetivo del 1,0 % con un masterbatch al 40 % requiere 1,0 % ÷ 40 % = 0,025 = 2,5 % (solo aritmética).
| Negro de humo del masterbatch | Adición del 1 % | Adición del 2 % | Adición del 3 % |
|---|---|---|---|
| 30 % | 0,3 % | 0,6 % | 0,9 % |
| 40 % | 0,4 % | 0,8 % | 1,2 % |
| 50 % | 0,5 % | 1,0 % | 1,5 % |
La tabla muestra solo aritmética. No es una recomendación de dosificación para ningún producto.
Qué determina el contenido de negro de humo necesario
Opacidad o negrura
Si el producto debe bloquear la luz, como una película fina o una bolsa, el contenido de negro de humo necesario depende mucho del espesor. Si debe verse de un negro profundo, como una pieza moldeada visible, el grado de negro de humo, la dispersión y el acabado superficial importan tanto como la cantidad, y añadir negro de humo por encima de cierto punto aporta poco. Consulte por qué más negro de humo no siempre significa más negrura.
Espesor
Una película fina necesita un contenido final de negro de humo mayor que una pieza moldeada gruesa para lograr la misma opacidad. Una pieza gruesa puede ser totalmente opaca con un contenido bajo, de modo que aumentar la proporción de adición solo añade coste.
Dispersión y compatibilidad del portador
El negro de humo mal dispersado aporta menos color, por lo que un masterbatch que se dispersa mal puede parecer que necesita una proporción de adición mayor. Un portador que se mezcla bien con el grado de PE ayuda a que el negro de humo se distribuya uniformemente con una proporción menor.
Requisitos del producto
Los productos de exterior y los que dependen del negro de humo para la protección UV pueden tener sus propios requisitos. Por ejemplo, las normas de tuberías a presión para compuestos negros de polietileno especifican un intervalo de contenido de negro de humo, y la norma ISO 6964:2019 establece un método de ensayo del contenido de negro de humo en tubos y accesorios de poliolefina. Cuando se aplica una norma así, prevalece sobre cualquier regla práctica.
LDPE, LLDPE, HDPE y PE reciclado
| Material y aplicación | Qué tener en cuenta |
|---|---|
| Película y bolsas de LDPE | Opacidad con poco espesor; defectos de la película; comportamiento en fundido del portador cercano a la resina de la película |
| Película de LLDPE, incluida la estirable y la agrícola | Mayor viscosidad en fundido y exigencia de mezcla; requisitos de exterior y UV cuando proceda |
| Productos de HDPE moldeados, soplados y tuberías | Paredes más gruesas; objetivo de negrura u opacidad; normas de producto; requisitos mecánicos |
| PE reciclado | Color de fondo variable y contaminación; puede contener ya negro de humo; la fluidez varía entre lotes |
PE reciclado: consideraciones especiales
El PE reciclado suele tener un color de fondo gris o mezclado que hay que cubrir, por lo que puede necesitar más negro de humo que la resina virgen para el mismo aspecto. Parte de la materia prima reciclada ya es negra y contiene negro de humo, que debe incluirse en el cálculo. Como la materia prima puede variar de un lote a otro, la proporción de adición debe revisarse cuando cambia el material reciclado. Consulte nuestra guía del masterbatch negro reciclado.
La dosificación en la práctica
- La dosificación gravimétrica suele ser más precisa que la volumétrica, que se ve afectada por la densidad aparente de la granza.
- Calibre los dosificadores y compruebe el consumo real: kilogramos de masterbatch usados por kilogramo de producto durante una producción.
- Las grandes diferencias de tamaño o forma de la granza entre masterbatch y resina pueden provocar segregación en la tolva; premezclar o alimentar cerca de la garganta puede ayudar.
- Con proporciones de adición muy bajas, pequeños errores de dosificación representan una gran parte del total, lo que puede verse como variación de color.
Cómo confirmar la proporción con pruebas
- Defina el objetivo y cómo se medirá, por ejemplo la opacidad al espesor del producto o un valor de L* frente a una referencia aprobada, medidos siempre de la misma manera.
- Calcule una proporción de adición de partida a partir del contenido de negro de humo del masterbatch y del contenido objetivo.
- Realice en la línea de producción una breve escalera de proporciones de adición alrededor de ese punto de partida.
- Revise en cada nivel el aspecto, la opacidad, los defectos, el procesado y cualquier requisito mecánico o de producto.
- Elija la proporción más baja que cumpla todos los requisitos con un margen de seguridad y confírmela en una producción completa.
Preguntas frecuentes
¿Existe una proporción de adición estándar para el masterbatch negro de PE?
No. La proporción depende del contenido de negro de humo del masterbatch, del espesor del producto, de si el objetivo es la opacidad o la negrura, del tipo de PE, de la dispersión y de cualquier norma de producto. Debe fijarse por cálculo y confirmarse con pruebas.
¿Un masterbatch más concentrado permite usar una proporción de adición menor?
Para el mismo contenido final de negro de humo, sí, en proporción a la concentración. La negrura y la dispersión pueden seguir siendo distintas, por lo que el resultado debe comprobarse con una prueba.
¿"2 partes por cien" es lo mismo que el 2 %?
No exactamente. 2 partes de masterbatch por 100 partes de resina son 2 / 102, aproximadamente el 1,96 % del total. Indique siempre qué base utiliza.
¿Cómo se tiene en cuenta la resina reciclada negra?
Estime o mida el negro de humo que ya contiene la resina reciclada y súmelo a la aportación del masterbatch. Como los lotes reciclados varían, confirme el resultado con una prueba.
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Masterbatch negro para PE
ZFH ofrece masterbatch negro estándar PE/EVA y masterbatch negro reciclado rPE en grados con distintos contenidos de negro de humo. Indique el grado de PE, el tipo de producto y su espesor, el objetivo y su proporción de adición actual, y contacte con ZFH para planificar una prueba.
Referencias técnicas
- ASTM D1603-20 — Contenido de negro de humo en plásticos de olefina
- ISO 6964:2019 — Tubos y accesorios de poliolefina: determinación del contenido de negro de humo por calcinación y pirólisis — método de ensayo
Estas referencias describen métodos de ensayo del contenido de negro de humo. No son resultados de ningún grado de ZFH, y los cálculos de este artículo son ilustrativos.