Por que o masterbatch preto pode causar afloramento ou migração
Resposta curta
O afloramento é o deslocamento de aditivos ou componentes de baixa massa molar para a superfície após o processamento, onde formam uma névoa, um pó ou uma película oleosa visíveis; as peças pretas tornam isso bem evidente. Um masterbatch preto pode contribuir por meio de suas ceras, dispersantes, lubrificantes ou do veículo, mas o pacote de aditivos da própria resina base, as condições de processamento, a armazenagem e a contaminação superficial são causas igualmente frequentes. O negro de fumo em si é um pigmento sólido retido no polímero e normalmente não é a substância que aflora. A origem deve ser confirmada por testes comparativos.
Afloramento, migração e plate-out
| Termo | O que significa | Quando é observado |
|---|---|---|
| Migração | Deslocamento de uma substância dentro do polímero, para a sua superfície ou para um material em contato | Durante a armazenagem e o uso |
| Afloramento | Migração para a superfície que forma um depósito visível: névoa, pó ou película oleosa | De horas a semanas após o processamento, muitas vezes após variações de temperatura |
| Plate-out | Depósito que se acumula no equipamento de processamento, como a matriz, os rolos ou o molde, durante o processamento e pode passar para o produto | Durante o processamento |
A distinção importa porque as soluções são diferentes: o afloramento é tratado pela formulação e pela armazenagem, o plate-out pela formulação e pela limpeza do equipamento, e a contaminação pelo manuseio.
Origens possíveis
Ceras, lubrificantes e dispersantes
Masterbatches costumam usar ceras ou outros auxiliares de dispersão, e muitas resinas já contêm lubrificantes e estearatos. Se um desses componentes for pouco compatível com o polímero, ou estiver presente acima do que o polímero consegue reter, ele pode migrar para a superfície. A quantidade que um masterbatch acrescenta à peça é o seu teor no masterbatch multiplicado pela taxa de adição, e ela se soma ao que a resina base já contém.
O pacote de aditivos da resina base
Muitas resinas recebem agentes deslizantes, antiestáticos, antioxidantes, auxiliares de processamento e nucleantes. Alguns, como os deslizantes em filmes, são feitos para migrar para a superfície. Quando surge um afloramento após a troca de masterbatch, a interação entre o masterbatch e esses aditivos também deve ser considerada.
Compatibilidade do veículo
Um veículo que não é totalmente compatível com a resina base, ou um com alto teor de frações de baixa massa molar, pode contribuir para depósitos superficiais.
Condições de processamento
Temperaturas de fundido altas podem gerar produtos de degradação, e a taxa de resfriamento afeta a cristalização e a facilidade com que os componentes são empurrados para a superfície. Superdosar o masterbatch aumenta a quantidade de qualquer componente que migre.
Temperatura e tempo de armazenagem
A solubilidade de muitos aditivos em um polímero diminui quando a temperatura cai, por isso o afloramento pode surgir após armazenagem a frio ou ciclos de temperatura. A armazenagem em local quente pode acelerar a migração. Por isso o afloramento pode aparecer dias ou semanas após a produção.
Contaminação superficial
Desmoldantes, manuseio, materiais de embalagem e o ambiente podem deixar resíduos que parecem afloramento. Ao contrário do afloramento real, esses resíduos normalmente não voltam depois que a superfície é limpa.
O masterbatch está envolvido? Testes comparativos
| Teste | O que permanece igual | O que mostra |
|---|---|---|
| A mesma resina base sem masterbatch, com o masterbatch atual e com uma alternativa | Resina, processo e armazenagem | Se o afloramento acompanha o masterbatch |
| O mesmo masterbatch em dois ou três níveis de adição | Resina, processo e armazenagem | Se o afloramento aumenta com a dose |
| As mesmas peças inspecionadas logo após a produção e após uma armazenagem definida | Material e processo | Se o tempo e a temperatura determinam o efeito |
| Limpar uma superfície e inspecioná-la novamente mais tarde | Material | Se o depósito volta, como costuma ocorrer com o afloramento real |
| Moldar com um molde limpo e sem desmoldante | Material e processo | Se o plate-out ou o desmoldante contribuem |
Registre a temperatura e o tempo de armazenagem de cada amostra e nunca compare peças armazenadas em condições diferentes. Se for preciso identificar o depósito, um laboratório pode analisá-lo, por exemplo por espectroscopia FTIR do resíduo superficial, para indicar se é uma cera, uma amida, um estearato ou outra substância. Os resultados dependem da amostragem e do laboratório, e nenhum ensaio sozinho identifica todos os depósitos.
Como reduzir o risco
- Adeque o veículo e o sistema de dispersão à resina base e à aplicação.
- Use a menor taxa de adição que atenda ao objetivo de cor.
- Revise com o fornecedor da resina o seu pacote de aditivos quando o afloramento surgir após uma mudança de formulação.
- Controle a temperatura do fundido e evite exposição térmica desnecessária.
- Inclua na aprovação do produto uma verificação de armazenagem em temperaturas que representem as condições reais.
- Peça ao fornecedor do masterbatch informações sobre o tipo de auxiliares de dispersão usados e avalie qualquer afirmação de "sem afloramento" pela base de ensaio que a sustenta.
Perguntas frequentes
O negro de fumo em si aflora?
O negro de fumo é um pigmento sólido retido no polímero e normalmente não é a substância que forma o afloramento. Depósitos visíveis costumam vir de aditivos orgânicos, polímero de baixa massa molar ou contaminação.
Por que o afloramento apareceu semanas após a produção?
A migração leva tempo e depende da temperatura. A armazenagem a frio pode reduzir a solubilidade dos aditivos, e os ciclos de temperatura podem acelerar o aparecimento de um depósito.
Uma taxa de adição de masterbatch maior piora o afloramento?
Pode piorar, se o masterbatch contribuir com o componente que migra. Um teste com vários níveis de adição mostra se o afloramento aumenta com a dose.
Um fornecedor pode garantir que um masterbatch preto não vai aflorar?
Não de forma geral. O afloramento depende da resina base, dos outros aditivos e das condições de processamento e armazenagem. Uma afirmação confiável se refere a ensaios em uma resina e em condições definidas.
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Como tratar um problema de superfície com a ZFH
A ZFH oferece masterbatch preto padrão PE/EVA e masterbatches pretos com outros veículos para diferentes polímeros. Se você observar névoa, afloramento ou resíduos em peças pretas, fale com a ZFH e envie fotos, a resina base e seus aditivos, se conhecidos, o masterbatch e a taxa de adição, e como e por quanto tempo as peças foram armazenadas, para planejar um teste comparativo.