Cara Menentukan Rasio Penambahan Masterbatch Hitam PE
Jawaban Singkat
Rasio penambahan adalah bagian masterbatch dalam campuran total. Jika masterbatch adalah satu-satunya sumber karbon hitam, kadar karbon hitam produk akhir sama dengan kadar karbon hitam masterbatch dikalikan rasio penambahan. Berapa banyak karbon hitam yang dibutuhkan produk bergantung pada apakah targetnya opasitas atau jetness, ketebalan produk, jenis PE, dispersi, dan standar produk yang berlaku. Perhitungan memberi titik awal; rasio akhir harus dikonfirmasi dengan uji coba di lini Anda sendiri.
Istilah: Rasio Penambahan, Rasio Pengenceran, dan Konsentrasi Akhir
| Istilah | Arti | Contoh |
|---|---|---|
| Rasio penambahan (dosis) | Masterbatch sebagai persentase campuran total | 2 % = 2 kg masterbatch dalam 100 kg bahan total |
| Rasio pengenceran (LDR) | Masterbatch terhadap resin natural, sering ditulis 1:X | 1:49 = 1 bagian masterbatch untuk 49 bagian resin = 2 % |
| Konsentrasi karbon hitam akhir | Karbon hitam sebagai persentase produk akhir | 0,8 % |
Selalu sebutkan dasarnya. "2 bagian per 100 bagian resin" tidak tepat 2 % dari total: nilainya 2 / 102, atau sekitar 1,96 %. Untuk LDR 1:X, rasio penambahannya adalah 1 / (1 + X).
Perhitungan Neraca Massa
Kadar karbon hitam akhir = kadar karbon hitam masterbatch × rasio penambahan.
Contoh hipotetis, bukan formulasi ZFH dan bukan rasio penambahan yang direkomendasikan: masterbatch hitam yang mengandung 40 % karbon hitam, ditambahkan sebanyak 2 % dari total kompon, menyumbang 0,40 × 0,02 = 0,008 = 0,8 % karbon hitam ke kompon akhir.
Perhitungan sederhana ini mengasumsikan masterbatch adalah satu-satunya sumber karbon hitam dan rasio penambahan dinyatakan berdasarkan massa campuran total. Jika digunakan resin daur ulang hitam atau komponen hitam lain, karbon hitamnya harus ditambahkan. Perhitungan ini juga mengasumsikan dosis yang akurat, yang perlu diperiksa dalam produksi.
Hubungan yang sama berlaku sebaliknya: rasio penambahan yang dibutuhkan sama dengan kadar karbon hitam target dibagi kadar karbon hitam masterbatch. Misalnya, target 1,0 % dengan masterbatch 40 % memerlukan 1,0 % ÷ 40 % = 0,025 = 2,5 % (hanya aritmetika).
| Karbon hitam masterbatch | Penambahan 1 % | Penambahan 2 % | Penambahan 3 % |
|---|---|---|---|
| 30 % | 0,3 % | 0,6 % | 0,9 % |
| 40 % | 0,4 % | 0,8 % | 1,2 % |
| 50 % | 0,5 % | 1,0 % | 1,5 % |
Tabel ini hanya menunjukkan aritmetika. Tabel ini bukan rekomendasi dosis untuk produk apa pun.
Yang Menentukan Kadar Karbon Hitam yang Dibutuhkan
Opasitas atau Jetness
Jika produk harus menahan cahaya, seperti film tipis atau kantong, kadar karbon hitam yang dibutuhkan sangat bergantung pada ketebalan. Jika produk harus tampak hitam pekat, seperti produk cetak yang terlihat, grade karbon hitam, dispersi, dan hasil akhir permukaan sama pentingnya dengan jumlahnya, dan tambahan karbon hitam setelah titik tertentu hanya sedikit membantu. Lihat mengapa kadar karbon hitam yang lebih tinggi tidak selalu berarti lebih hitam.
Ketebalan
Film tipis membutuhkan kadar karbon hitam akhir yang lebih tinggi daripada produk cetak yang tebal untuk mencapai opasitas yang sama. Produk tebal dapat sepenuhnya opak pada kadar rendah, sehingga menaikkan rasio penambahan kemudian terutama hanya menambah biaya.
Dispersi dan Kecocokan Pembawa
Karbon hitam yang dispersinya buruk memberi warna lebih sedikit, sehingga masterbatch yang sulit terdispersi dapat terkesan memerlukan rasio penambahan lebih tinggi. Pembawa yang tercampur baik dengan grade PE membantu karbon hitam tersebar merata pada rasio yang lebih rendah.
Persyaratan Produk
Produk luar ruang dan produk yang mengandalkan karbon hitam untuk perlindungan UV dapat memiliki persyaratan sendiri. Misalnya, standar pipa bertekanan untuk kompon polietilena hitam menetapkan rentang kadar karbon hitam, dan ISO 6964:2019 memberikan metode uji kadar karbon hitam pada pipa dan fiting poliolefin. Bila standar semacam itu berlaku, standar tersebut mengesampingkan aturan praktis apa pun.
LDPE, LLDPE, HDPE, dan PE Daur Ulang
| Bahan dan aplikasi | Yang perlu dipertimbangkan |
|---|---|
| Film dan kantong LDPE | Opasitas pada ketebalan rendah; cacat film; perilaku leleh pembawa yang mendekati resin film |
| Film LLDPE, termasuk film stretch dan film pertanian | Viskositas lelehan dan tuntutan pencampuran lebih tinggi; persyaratan luar ruang dan UV bila relevan |
| Produk HDPE cetak, tiup, dan pipa | Dinding lebih tebal; target jetness atau opasitas; standar produk; persyaratan mekanis |
| PE daur ulang | Warna latar dan kontaminasi yang bervariasi; mungkin sudah mengandung karbon hitam; aliran leleh berbeda antar-lot |
PE Daur Ulang: Pertimbangan Khusus
PE daur ulang sering memiliki warna latar abu-abu atau campuran yang perlu ditutupi, sehingga mungkin memerlukan karbon hitam lebih banyak daripada resin murni untuk tampilan yang sama. Sebagian bahan daur ulang sudah berwarna hitam dan mengandung karbon hitam, yang harus dimasukkan dalam perhitungan. Karena bahan dapat bervariasi dari lot ke lot, rasio penambahan harus diperiksa ketika bahan daur ulang berganti. Lihat panduan masterbatch hitam daur ulang kami.
Dosis dalam Praktik
- Dosis gravimetri biasanya lebih akurat daripada volumetri, yang dipengaruhi oleh bulk density pelet.
- Kalibrasi pengumpan dan periksa konsumsi aktual: kilogram masterbatch yang terpakai per kilogram produk selama satu produksi.
- Perbedaan besar ukuran atau bentuk pelet antara masterbatch dan resin dapat menyebabkan pemisahan di hopper; pracampur atau pengumpanan di dekat throat dapat membantu.
- Pada rasio penambahan yang sangat rendah, kesalahan dosis kecil menjadi bagian besar dari total, yang dapat terlihat sebagai variasi warna.
Cara Mengonfirmasi Rasio melalui Uji Coba
- Tetapkan target dan cara mengukurnya, misalnya opasitas pada ketebalan produk atau nilai L* terhadap standar yang disetujui, yang selalu diukur dengan cara yang sama.
- Hitung rasio penambahan awal dari kadar karbon hitam masterbatch dan kadar target.
- Jalankan serangkaian singkat rasio penambahan di sekitar titik awal tersebut di lini produksi.
- Periksa penampilan, opasitas, cacat, pemrosesan, serta persyaratan mekanis atau produk pada setiap tingkat.
- Pilih rasio terendah yang memenuhi semua persyaratan dengan margin keamanan, lalu konfirmasikan pada produksi penuh.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah ada rasio penambahan standar untuk masterbatch hitam PE?
Tidak. Rasionya bergantung pada kadar karbon hitam masterbatch, ketebalan produk, apakah targetnya opasitas atau jetness, jenis PE, dispersi, dan standar produk apa pun. Rasio harus ditetapkan melalui perhitungan dan dikonfirmasi dengan uji coba.
Apakah masterbatch yang lebih pekat memungkinkan rasio penambahan lebih rendah?
Untuk kadar karbon hitam akhir yang sama, ya, sebanding dengan konsentrasinya. Jetness dan dispersi masih bisa berbeda, jadi hasilnya harus diperiksa dalam uji coba.
Apakah "2 bagian per seratus" sama dengan 2 %?
Tidak persis. 2 bagian masterbatch per 100 bagian resin setara dengan 2 / 102, atau sekitar 1,96 % dari total. Selalu sebutkan dasar yang digunakan.
Bagaimana memperhitungkan resin daur ulang hitam?
Perkirakan atau ukur karbon hitam yang sudah dikandung resin daur ulang, lalu tambahkan ke kontribusi masterbatch. Karena lot daur ulang bervariasi, konfirmasikan hasilnya dengan uji coba.
Panduan Terkait
- Mengapa kadar karbon hitam yang lebih tinggi tidak selalu berarti lebih hitam
- Cara mengevaluasi dispersi masterbatch hitam
- Panduan masterbatch hitam daur ulang
Masterbatch Hitam untuk PE
ZFH menawarkan masterbatch hitam standar PE/EVA dan masterbatch hitam rPE daur ulang dalam grade dengan kadar karbon hitam yang berbeda. Sampaikan grade PE, jenis dan ketebalan produk, target, serta rasio penambahan saat ini, lalu hubungi ZFH untuk merencanakan uji coba.
Referensi Teknis
- ASTM D1603-20 — Kadar karbon hitam dalam plastik olefin
- ISO 6964:2019 — Pipa dan fiting poliolefin: penentuan kadar karbon hitam dengan kalsinasi dan pirolisis — metode uji
Referensi ini menjelaskan metode uji kadar karbon hitam. Referensi ini bukan hasil grade ZFH mana pun, dan perhitungan dalam artikel ini bersifat ilustratif.