Por que mais negro de fumo nem sempre significa mais intensidade de preto
Resposta curta
A porcentagem de negro de fumo na ficha técnica descreve o concentrado, não a peça acabada. O quanto a peça parece preta depende de quanto negro de fumo chega até ela após a diluição, de qual grade de negro de fumo é usado, de quão bem ele está disperso e da superfície, da espessura e da resina base da peça. Um masterbatch com 50 % dosado a 1 % entrega menos negro de fumo à peça do que um com 40 % dosado a 2 %, e dois masterbatches que entregam a mesma quantidade de negro de fumo ainda podem parecer diferentes.
A porcentagem do masterbatch não é a porcentagem da peça
Para a aparência, o número que importa é o teor de negro de fumo do composto final. Se o masterbatch for a única fonte de negro de fumo, esse teor é o teor de negro de fumo do masterbatch multiplicado pela sua taxa de adição:
| Negro de fumo do masterbatch | Taxa de adição | Negro de fumo na peça final |
|---|---|---|
| 40 % | 2,0 % | 0,80 % |
| 50 % | 1,0 % | 0,50 % |
| 50 % | 2,0 % | 1,00 % |
Esses números são exemplos aritméticos, não recomendações de dosagem. Eles mostram por que comparar "50 % contra 40 %" não faz sentido se as taxas de adição não forem informadas: na mesma taxa, os dois grades colocam quantidades diferentes de negro de fumo na peça, e em taxas diferentes o grade mais carregado pode entregar menos. O cálculo completo, incluindo as relações de diluição, está explicado no nosso guia sobre a taxa de adição do masterbatch preto para PE.
Se for preciso verificar o teor real de negro de fumo de uma peça de poliolefina, a ASTM D1603-20 descreve um método gravimétrico para plásticos de polietileno, polipropileno e polibutileno. Ela tem limites de composição, por exemplo quando há outros pigmentos ou cargas não voláteis, e por isso não serve para todas as formulações.
A partir de certo nível, mais negro de fumo acrescenta pouco
A intensidade de preto não aumenta em proporção ao teor de negro de fumo. Quando a peça já é totalmente opaca, adicionar negro de fumo não esconde mais nada, e quando a superfície já absorve a maior parte da luz visível, novos aumentos mudam pouco a luminosidade medida. Onde fica esse ponto depende do grade de negro de fumo, da dispersão, da espessura da peça e da resina base, por isso ele precisa ser encontrado por testes, e não presumido.
Cargas mais altas também têm custos além da matéria-prima. Dependendo da formulação, mais negro de fumo pode aumentar a viscosidade do fundido e tornar o masterbatch mais difícil de dispersar, o que pode aparecer como pontos, riscos ou menor intensidade de preto na peça. Portanto, um número mais alto na ficha técnica não é automaticamente a melhor escolha.
O grade de negro de fumo importa tanto quanto a quantidade
Os negros de fumo diferem em tamanho de partícula primária e em estrutura. Partículas mais finas geralmente absorvem mais luz e podem dar um preto mais profundo, muitas vezes mais azulado, mas também são mais difíceis de dispersar. Assim, um masterbatch com menor carga de um negro fino e bem disperso pode parecer mais preto do que outro com maior carga de um negro de uso geral mais grosso. Este artigo trata da concentração; a influência do tamanho de partícula e da estrutura está explicada em como o tamanho de partícula do negro de fumo afeta a intensidade de preto e a opacidade.
A dispersão transforma o negro de fumo em cor
O negro de fumo só contribui plenamente para a intensidade de preto quando seus aglomerados são desfeitos e molhados pelo polímero. Aglomerados não dispersos acrescentam pouca cor e podem aparecer como pontos ou riscos. Uma dispersão ruim pode, portanto, reduzir a intensidade de preto mesmo com alto teor de negro de fumo, e concentrados muito carregados geralmente exigem mais do processo de dispersão. Os métodos para verificar isso estão no nosso guia para avaliar a dispersão do masterbatch preto.
Intensidade de preto e opacidade são objetivos diferentes
"Mais preto" pode significar duas coisas diferentes, e o masterbatch certo depende de qual delas o produto precisa:
| Propriedade | O que descreve | Onde costuma importar |
|---|---|---|
| Intensidade de preto (tom de massa) | O quanto a superfície parece profunda e escura | Carcaças visíveis, peças de eletrodomésticos, acabamentos internos automotivos |
| Opacidade | Quanta luz atravessa a peça | Filme fino, sacolas, embalagens sensíveis à luz, cobrir a cor da resina reciclada |
Um filme fino pode precisar de uma concentração de negro de fumo relativamente alta só para bloquear a luz, enquanto uma peça moldada espessa já é opaca com uma concentração menor. Nessa peça espessa, o quanto ela parece preta passa a depender mais do grade de negro de fumo, da dispersão e da superfície do que de adicionar mais negro de fumo.
Superfície, espessura e resina base mudam o que se vê
- Acabamento superficial: brilho, textura e polimento do molde mudam quanta luz a superfície reflete, de modo que o mesmo material pode parecer mais escuro ou mais claro em acabamentos e ângulos de observação diferentes.
- Espessura: filmes finos e paredes finas ainda podem deixar passar luz, o que os faz parecer menos pretos contra um fundo claro.
- Resina base: a cor natural e a transparência da resina, cargas como carbonato de cálcio ou talco e resina reciclada cinza ou colorida afetam o tom final.
- Geometria de medição: o instrumento incluir ou excluir a reflexão especular muda a leitura em amostras brilhantes.
Como comparar a intensidade de preto de forma justa
As comparações só fazem sentido quando tudo, exceto o masterbatch, permanece igual:
- Decida se a comparação será com o mesmo teor final de negro de fumo ou com o mesmo custo por peça, e registre qual.
- Use o mesmo lote de resina base, a mesma máquina, as mesmas condições de processamento e a mesma espessura de peça ou filme.
- Prepare corpos de prova com o mesmo acabamento superficial, de preferência a mesma placa ou o mesmo molde.
- Meça com o mesmo instrumento, geometria, iluminante e observador, e registre o CIE L* (L* menor significa mais escuro) junto com a* e b* se a tonalidade importar. O espaço de cor CIE L*a*b* é definido na ISO/CIE 11664-4:2019.
- Confirme visualmente sob a mesma luz em relação a uma referência aprovada.
Os valores de L* só são comparáveis dentro da mesma configuração de medição e da mesma preparação de corpos de prova. Não existe um L* universal que defina uma "boa" intensidade de preto, e leituras de laboratórios ou corpos de prova diferentes não devem ser ranqueadas entre si.
Perguntas frequentes
Um masterbatch com 50 % de negro de fumo é sempre mais preto que um com 40 %?
Não. O resultado depende da taxa de adição, que define o teor de negro de fumo da peça, e do grade de negro de fumo, da dispersão e da própria peça. Com taxas de adição diferentes, o grade com 40 % pode entregar mais negro de fumo que o grade com 50 %.
Quanto negro de fumo uma peça precisa para parecer totalmente preta?
Não existe um valor universal. Depende da espessura, de o objetivo ser intensidade de preto ou opacidade, da resina base e do grade de negro de fumo. Normas de produto de algumas aplicações, como produtos para uso externo ou tubos, também podem definir requisitos. O nível deve ser confirmado por testes no produto real.
Um valor de L* menor sempre significa melhor qualidade?
Um L* menor significa que a amostra pareceu mais escura naquela configuração de medição. A qualidade também envolve dispersão, tonalidade, comportamento no processamento e propriedades mecânicas da peça, que o L* não mede.
Adicionar mais negro de fumo pode causar problemas?
Pode. Dependendo da formulação e do processo, níveis mais altos de negro de fumo podem aumentar a viscosidade do fundido, elevar a exigência de dispersão e acrescentar custo sem ganho visível de intensidade de preto.
Guias relacionados
- Como o tamanho de partícula do negro de fumo afeta a intensidade de preto e a opacidade
- Como determinar a taxa de adição do masterbatch preto para PE
- Como avaliar a dispersão do masterbatch preto
Como ajustar o masterbatch preto ao seu objetivo de intensidade de preto
Diga-nos se o produto precisa de intensidade de preto, de opacidade ou de ambas, junto com a resina base, a espessura, o método de processamento e a taxa de adição atual. A ZFH oferece masterbatch preto de alta cor para peças em que a aparência é crítica e masterbatch preto padrão PE/EVA para aplicações gerais em poliolefinas. Fale com a ZFH para planejar um teste comparativo nas suas próprias condições.
Referências técnicas
- Cabot — Negros de fumo especiais para plásticos
- ISO/CIE 11664-4:2019 — Colorimetria, parte 4: espaço de cor CIE 1976 L*a*b*
- ASTM D1603-20 — Teor de negro de fumo em plásticos olefínicos
Estas referências descrevem princípios gerais e métodos de ensaio. Não são resultados de ensaio de nenhum grade da ZFH, e a ZFH não publica neste artigo classificações de intensidade de preto nem valores de L* dos seus grades.