Como controlar a intensidade de preto e a dispersão na extrusão de tubos
Resposta curta
No tubo preto, o negro de fumo tem duas funções: colore o tubo e, quando seu teor e sua dispersão estão corretos, protege o polímero da luz ultravioleta. Uma boa dispersão gera uma parede uniforme, sem aglomerados que funcionem como pontos fracos, e uma extrusão estável mantém uniformes a espessura de parede e a superfície. O que é aceitável depende do tubo: um tubo de pressão para água ou gás precisa atender aos requisitos da sua norma de sistema e da sua certificação, enquanto o tubo de esgoto, os eletrodutos e os perfis em geral seguem outras normas ou a especificação do cliente. A orientação técnica sobre um masterbatch não equivale à aprovação de um tubo, e um masterbatch preto de uso geral não deve ser apresentado como adequado a todo tubo de pressão.
Tubos diferentes, requisitos diferentes
| Aplicação | O que costuma regê-la | Pontos para a coloração preta |
|---|---|---|
| Tubo de pressão para água ou gás | Normas de sistemas de tubulação e esquemas de certificação, por exemplo a série ISO 4427 para tubos de PE para água | Requisitos para o composto, incluindo teor e dispersão do negro de fumo quando preto; qualquer mudança de material pode exigir requalificação |
| Tubo de drenagem e esgoto sem pressão | A norma aplicável ao tubo de drenagem | Requisitos dimensionais e de rigidez, aparência, exposição UV durante a armazenagem |
| Eletrodutos e dutos para cabos | Normas de eletrodutos ou especificações do operador de rede | Resistência ao impacto, superfície interna lisa, exposição externa |
| Perfis e tubos em geral | Especificação do cliente | Acabamento superficial, uniformidade da cor, estabilidade dimensional |
No tubo de pressão, em particular, as normas definem requisitos para o composto de PE utilizado. Se um fabricante de tubos pode colorir com masterbatch, e em que condições, é decidido pela norma e pelo esquema de certificação aplicáveis, não pelo fornecedor do masterbatch.
Negro de fumo e proteção UV
O negro de fumo absorve a luz ultravioleta e é a forma usual de proteger tubos de poliolefina que ficarão expostos ao tempo. A proteção depende do teor de negro de fumo, do seu tamanho de partícula e de quão bem ele está disperso: o negro de fumo mal disperso deixa áreas do polímero menos protegidas. Quando uma norma de tubos especifica um teor de negro de fumo, aplicam-se esse valor e o seu método de ensaio. A ISO 6964 descreve a determinação do teor de negro de fumo em tubos e conexões de poliolefina por calcinação e pirólise. Este artigo não indica valores de vida útil, que dependem do material, da exposição e da norma usada na avaliação.
Dispersão e uniformidade da parede
Aglomerados não dispersos na parede de um tubo são mais que um problema estético: podem funcionar como pontos de concentração de tensões. A dispersão em tubos, conexões e compostos de poliolefina pode ser avaliada ao microscópio segundo a ISO 18553, aplicável a materiais com menos de 3 % de negro de fumo em massa. O nível de aceitação, a amostragem e o procedimento a usar são definidos pela norma de tubos ou pela especificação que a cita. Para uma visão mais ampla dos ensaios de dispersão, veja o nosso guia para avaliar a dispersão do masterbatch preto.
Mesmo com boa dispersão no masterbatch, o tubo pode apresentar riscos ou cor irregular se o masterbatch não se misturar totalmente à resina base. A precisão da dosagem, o projeto da rosca e a fluidez do veículo em relação ao grade do tubo influenciam o resultado.
Sintomas na extrusão e suas causas
| Sintoma | Causas possíveis | O que verificar |
|---|---|---|
| Aumento da pressão no conjunto de telas | Aglomerados, contaminação ou material degradado acumulados na tela | Tendência da pressão por lote, inspeção da tela, dispersão do masterbatch |
| Pontos pretos ou superfície interna áspera | Aglomerados, material degradado de pontos mortos, contaminação | Cortar o ponto; histórico de purgas; limpeza da matriz |
| Riscos ou cor irregular na circunferência | Mistura incompleta, dosagem instável, veículo não adequado ao grade do tubo | Precisão do dosador, mistura da rosca, fluidez do veículo |
| Variação da espessura de parede | Oscilação de temperatura ou pressão do fundido, centralização da matriz, velocidade do puxador | Dados de estabilidade do processo, ajuste da matriz |
| Superfície externa fosca | Fratura do fundido, temperatura da matriz, umidade ou voláteis | Temperatura da matriz, vazão, secagem do material quando aplicável |
Compatibilidade do veículo e desempenho de longo prazo
Os grades para tubos de pressão são projetados para resistência de longo prazo e resistência ao crescimento lento de trincas. Um masterbatch acrescenta o seu veículo e os seus aditivos a esse projeto. Com uma taxa de adição baixa e um veículo compatível, o efeito costuma ser pequeno, mas não é nulo, e no tubo de pressão precisa ser comprovado pelos ensaios exigidos pela norma de tubos, e não presumido. Um veículo que não se mistura bem ao grade do tubo também pode deixar regiões fracas e mal misturadas. No tubo sem pressão, a compatibilidade do veículo afeta principalmente a qualidade da superfície, o comportamento ao impacto e a estabilidade do processo.
Controles de produção
- Registre o lote de masterbatch, a taxa de adição e a pressão no conjunto de telas em cada produção.
- Inspecione as superfícies do tubo, por dentro e por fora, na partida e após mudanças de material.
- Corte e inspecione seções em busca de pontos e cor irregular em intervalos combinados.
- Quando a norma de tubos exigir ensaios de teor ou de dispersão do negro de fumo, siga os seus métodos e frequências.
- Guarde amostras do masterbatch e da resina base para a rastreabilidade.
Perguntas frequentes
Qualquer masterbatch preto pode ser usado em tubos de pressão?
Não. O tubo de pressão precisa atender à sua norma de sistema e aos requisitos de certificação do material utilizado. Um masterbatch só é adequado quando a norma e o esquema de aprovação o permitem e os ensaios exigidos são aprovados.
Como é avaliada a dispersão do negro de fumo em tubos?
Um método comum é a ISO 18553, que classifica ao microscópio o tamanho de partículas e aglomerados em tubos, conexões e compostos de poliolefina com menos de 3 % de negro de fumo. O nível de aceitação vem da norma que a cita.
Mais negro de fumo sempre dá melhor proteção UV?
Não por si só. Importam o teor, o tamanho de partícula e a dispersão, e o teor exigido para um tubo específico é definido pela sua norma.
O que causa o aumento da pressão na tela durante a extrusão de tubos?
Normalmente aglomerados, contaminação ou material degradado que se acumulam nas telas. Acompanhar a tendência da pressão por lote de masterbatch ajuda a encontrar a origem.
Guias relacionados
- Como avaliar a dispersão do masterbatch preto
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- Como escolher masterbatch preto para a extrusão de capas de cabos
Masterbatch preto para extrusão de tubos e perfis
A ZFH oferece masterbatch preto padrão PE/EVA usado na extrusão de tubos e perfis e apoia aplicações em tubos e conexões. Informe o tipo de tubo, a resina base, a norma aplicável e os dados da sua linha de extrusão, e fale com a ZFH para avaliar um grade e um teste adequados.
Referências técnicas
- ISO 4427-1:2019 — Sistemas de tubulação plástica para abastecimento de água e para drenagem e esgoto sob pressão — Polietileno (PE) — Parte 1: Generalidades
- ISO 6964:2019 — Tubos e conexões de poliolefina: determinação do teor de negro de fumo por calcinação e pirólise — método de ensaio
- ISO 18553:2025 — Método para avaliação do grau de dispersão de pigmento ou negro de fumo em tubos, conexões e compostos de poliolefina
Estas referências são exemplos de normas aplicáveis a tubos de PE. A norma que rege um tubo específico depende da sua aplicação e do mercado, e este artigo não afirma a conformidade de nenhum grade da ZFH com elas.