Como escolher masterbatch preto para a extrusão de capas de cabos
Resposta curta
A capa de um cabo protege o que está por baixo contra danos mecânicos, umidade e luz solar. Um masterbatch preto para capas deve se misturar ao polímero da capa, fornecer negro de fumo suficiente e bem disperso para a proteção UV de que o cabo precisa e funcionar de forma estável na velocidade de linha e na espessura de parede da extrusora sem prejudicar a superfície. Ele é escolhido para a capa, não para o isolamento: um masterbatch que funciona em uma capa não tem, por si só, propriedades isolantes, semicondutoras ou retardantes de chama, e qualquer requisito desse tipo precisa ser verificado no composto e no cabo acabados.
Capa e isolamento têm funções diferentes
| Camada | Função principal | O que importa para a coloração |
|---|---|---|
| Isolamento | Isolamento elétrico do condutor | Propriedades dielétricas; corantes e cargas são restringidos pelo projeto e pela norma do cabo |
| Blindagem semicondutora | Controle do campo elétrico em cabos de média e alta tensão | Compostos condutores formulados especificamente, não um masterbatch preto geral |
| Capa ou cobertura | Proteção mecânica e ambiental | Resistência UV, qualidade da superfície, resistência à abrasão e à fissuração sob tensão |
Este artigo trata da capa. Para uma visão mais ampla das propriedades do masterbatch preto nos materiais de cabos, veja o nosso guia sobre as propriedades essenciais do masterbatch preto para materiais de fio e cabo.
Polímeros de capa e o que exigem do masterbatch
| Material da capa | Motivos usuais de uso | Pontos para o masterbatch |
|---|---|---|
| LDPE | Flexibilidade, processamento fácil | Comportamento do veículo no fundido próximo ao do grade da capa; superfície lisa em alta velocidade |
| LLDPE | Tenacidade, resistência à fissuração sob tensão em capas flexíveis | Mistura com maior viscosidade do fundido; sem perda de tenacidade |
| MDPE e HDPE | Resistência à abrasão e dureza para cabos externos e enterrados | Manter a rigidez e a resistência à fissuração sob tensão; boa dispersão em paredes mais espessas |
| PP | Rigidez e maior resistência ao calor em alguns projetos | Veículo compatível com PP; verificar a faixa de temperaturas de processamento |
| Compostos retardantes de chama livres de halogênio | Requisitos de baixa emissão de fumaça e sem halogênio | Normalmente coloridos como parte do composto; o uso de masterbatch deve ser verificado com o fornecedor do composto |
Negro de fumo e proteção UV em capas
Os cabos de uso externo dependem do negro de fumo para proteger a capa da luz ultravioleta, e o seu efeito depende do teor, do tamanho de partícula e da dispersão. As normas de cabos definem requisitos para capas pretas quando é necessária resistência UV, e a IEC 60811-605 fornece métodos para medir o teor de negro de fumo em compostos de polietileno e poliolefina. Quando uma norma de cabo ou uma especificação do cliente indica um teor de negro de fumo, esse valor se aplica à capa acabada, por isso a taxa de adição deve ser calculada a partir do teor de negro de fumo do masterbatch e confirmada por ensaio.
Como adequar o masterbatch à linha de extrusão
- Velocidade de linha e espessura de parede: paredes finas em alta velocidade deixam pouco tempo para a mistura, então o veículo precisa fundir e se misturar rapidamente.
- Superfície lisa: aglomerados e veículo mal misturado aparecem na superfície como pontos ou aspereza; a fratura do fundido em alta vazão também pode tornar a superfície áspera.
- Telas e cabeçote cruzado: contaminação e aglomerados carregam as telas; pontos mortos no cabeçote cruzado podem acumular material degradado.
- Umidade e voláteis: a umidade no material pode causar bolhas ou porosidade na capa, por isso a armazenagem e a secagem importam nos componentes higroscópicos.
- Fluidez do veículo: o veículo deve fluir de forma compatível com o grade da capa nas condições reais de extrusão, e não apenas pelo seu valor de MFR.
Fissuração sob tensão e propriedades mecânicas
Capas de polietileno podem fissurar sob a ação combinada de tensão e de certos ambientes. A resistência à fissuração sob tensão ambiental (ESCR) é medida com frequência em plásticos de etileno por métodos como a ASTM D1693. O veículo e os aditivos do masterbatch passam a fazer parte da capa, por isso a ESCR, as propriedades de tração e o alongamento devem ser verificados no composto de capa colorido quando o cabo tiver requisitos para eles.
Negro condutor e negro pigmentário são produtos diferentes
Um masterbatch para coloração e proteção UV usa negro de fumo escolhido pela intensidade de preto e pela dispersão. As aplicações condutoras e semicondutoras usam negros de fumo e formulações projetados para formar caminhos elétricos, com necessidades próprias de processamento e ensaio. Um não deve ser usado no lugar do outro. Sobre formulações condutoras, veja por que a resistência superficial do masterbatch preto condutor é instável.
Propriedades que exigem verificação à parte
- As propriedades elétricas de qualquer camada, incluindo a resistência de isolamento e o comportamento dielétrico.
- Os requisitos de retardância de chama, baixa emissão de fumaça e ausência de halogênio.
- A resistência a óleos, combustíveis e produtos químicos.
- A flexibilidade e o impacto em baixa temperatura.
- Qualquer propriedade citada na norma do cabo ou na especificação do cliente.
Um masterbatch preto não fornece essas propriedades por padrão; cada uma precisa ser ensaiada no cabo ou no composto acabados.
Lista de verificação para o teste
- Confirme o material da capa, a norma do cabo e a especificação do cliente.
- Calcule a taxa de adição para o teor de negro de fumo exigido, se especificado.
- Trabalhe na velocidade de linha e na espessura de parede de produção, e inspecione a superfície e a pressão no conjunto de telas.
- Ensaie na capa colorida o teor de negro de fumo, a dispersão e as propriedades mecânicas exigidas.
- Guarde amostras e registros dos lotes de masterbatch e de material de capa utilizados.
Perguntas frequentes
Um masterbatch preto para capas pode ser usado no isolamento do cabo?
Não sem verificação. O isolamento tem requisitos elétricos, e os corantes no isolamento são restringidos pelo projeto e pela norma do cabo.
O masterbatch preto torna a capa retardante de chama?
Não. A retardância de chama, a baixa emissão de fumaça e a ausência de halogênio vêm da formulação do composto e precisam ser ensaiadas à parte.
Como se verifica o teor de negro de fumo em uma capa de PE?
Os métodos para compostos de polietileno e poliolefina estão descritos na IEC 60811-605. O teor exigido vem da norma ou da especificação do cabo.
Por que a superfície da capa fica áspera em alta velocidade de linha?
As causas comuns são mistura incompleta, aglomerados, fratura do fundido e umidade. Verificar a dispersão do masterbatch, a compatibilidade do veículo e as condições de processamento ajuda a encontrar a causa.
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Masterbatch preto para capas de cabos
A ZFH oferece masterbatch e composto para cabos com veículos de PE e PP e apoia aplicações em fios e cabos. Informe o material da capa, a norma do cabo e as suas condições de extrusão, e fale com a ZFH para planejar um teste em linha.
Referências técnicas
- IEC 60811-605:2012 — Cabos elétricos e de fibra óptica, métodos de ensaio para materiais não metálicos: medição de negro de fumo e/ou carga mineral em compostos de polietileno
- ASTM D1693 — Método de ensaio padrão para fissuração sob tensão ambiental de plásticos de etileno
Estas referências descrevem métodos de ensaio. Os requisitos de um cabo específico vêm da sua norma de produto e da sua especificação, e este artigo não afirma a conformidade de nenhum grade da ZFH.