O masterbatch de ETFE é um masterbatch plástico de alto desempenho baseado no copolímero de etileno e tetrafluoroetileno (ETFE), pertencente a um tipo de masterbatch de flúor. O masterbatch de flúor é um polímero de alcano de cadeia em que alguns ou todos os átomos de hidrogênio são substituídos por flúor. O masterbatch de ETFE é transformado em produtos granulares usando resina de ETFE como veículo, adicionando proporções específicas de pigmentos, dispersantes e outros aditivos por meio de mistura, extrusão de fusão e outros processos. Seu principal vantagem reside no fato de manter o excelente desempenho da resina de ETFE, ao mesmo tempo em que se consegue personalização de cor e modificação funcional.

Características

Resistência química

Quase insolúvel em qualquer solvente orgânico, resistente a ácidos fortes, álcalis e produtos químicos corrosivos, adequado para ambientes agressivos, como as indústrias química e de semicondutores.

Resistência à temperatura

A faixa de temperatura de uso a longo prazo é de -200 ℃ a 150 ℃, e a resistência à temperatura a curto prazo pode chegar a 200 ℃, atendendo às necessidades de cenários de temperatura extrema.

Propriedades mecânicas

Alta resistência, alta tenacidade, forte resistência ao impacto, adequado para a fabricação de componentes estruturais em condições de trabalho complexas.

Transparência e desempenho óptico

Com uma transmissão de luz de até 95% e baixo brilho, é amplamente utilizado em áreas como filmes ópticos e filmes arquitetônicos.

Processabilidade

Excelente fluidez, capaz de formar formas complexas por meio de processos como moldagem por sopro, extrusão, injeção, etc., com perda mínima de desempenho durante o processamento.

Proteção ambiental e segurança

Conforme os padrões ROHS, livre de metais pesados, como cádmio, chumbo, cromo, etc., pode ser utilizado para aplicações de contato com alimentos (como componentes de dispositivos médicos).

Tipos

Classificado por cor: incluindo masterbatch de várias cores, como vermelho, amarelo, azul, verde, branco, preto, etc., diferentes cores podem ser fornecidas para produtos ETFE de acordo com as necessidades específicas.

Classificado por função:

Masterbatch de tingimento comum: utilizado principalmente para fornecer cor básica à resina ETFE, conferindo-lhe um certo grau de decoração e identificação, atendendo às exigências de cor de diferentes cenários de aplicação.

Masterbatch funcional: Além da função de coloração, também possui funções especiais. Por exemplo, o masterbatch resistente às intempéries pode melhorar a resistência ao envelhecimento e à radiação UV dos produtos de ETFE em ambientes externos, prolongando sua vida útil; o masterbatch retardador de chamas pode tornar os produtos de ETFE retardadores de chamas, melhorando seu desempenho de segurança contra incêndios e sendo adequado para ocasiões que exigem altos padrões de proteção contra incêndios; o masterbatch antibacteriano pode conferir aos produtos de ETFE propriedades antibacterianas e pode ser utilizado em áreas como saúde e embalagens alimentícias; o masterbatch condutor pode conferir aos produtos de ETFE um certo grau de condutividade e pode ser aplicado em aplicações eletrônicas e elétricas que exigem propriedades antistáticas ou condutoras.

Classificado pela composição de pigmentos:

Masterbatch de pigmentos orgânicos: Utilizando pigmentos orgânicos como agentes colorantes, apresenta cores vivas e bons efeitos de tingimento, e pode ser utilizado para a extrusão de resinas ETFE de quase todas as cores. Os pigmentos orgânicos podem ser divididos em dois tipos: baseados em solvente e baseados em sólidos. Os pigmentos orgânicos baseados em sólidos são preparados misturando pó de pigmento e aditivos através de processos como moagem de precisão e peneiramento.

Masterbatch de pigmentos inorgânicos: composto de pós de pigmentos inorgânicos, como metais, óxidos metálicos e sais metálicos, adequado para a extrusão de resina ETFE em ambientes de alta temperatura e alta luminosidade, com boa resistência ao calor e à luz.

Além disso, existem alguns tipos especiais de masterbatch de ETFE, como o masterbatch utilizado para técnicas de processamento específicas ou o masterbatch com combinações de desempenho específicas desenvolvido para áreas de aplicação especiais.

Relação de fórmula

A relação de formula do masterbatch de ETFE pode variar dependendo das diferentes aplicações e requisitos de desempenho. A seguir estão alguns intervalos de relação de formula comuns e suas explicações relacionadas:

Proporção da fórmula de masterbatch de coloração:

Agentes colorantes: geralmente 0,5-2 partes, como pó de pigmento em nanoescala, incluindo azul de ftalocianina, azul de cobalto, verde de ftalocianina, verde de cobalto, vermelho de ferro, vermelho de pigmento, amarelo de pigmento, roxo de pigmento, negro de carbono e dióxido de titânio, com tamanhos de partícula que variam tipicamente entre 20 e 500 nm.

Resina de transporte: 20-40 partes, geralmente utilizando a mesma resina que o ETFE como veículo para garantir a compatibilidade com o ETFE.

Dispersante: 0,5-2 partes, que podem ser selecionados entre pó de micro polietileno de tetrafluoroetileno, distearamida à base de etileno, estearato de zinco, etc. Entre eles, o tamanho das partículas do pó de micro polietileno de tetrafluoroetileno é inferior a 2 μm.

Outros aditivos: 1-4 partes de agente de acoplamento, 4-6 partes de plastificante plástico, 1-5 partes de agente antistático, 1-5 partes de estabilizador térmico, 1-6 partes de micro pó cerâmico, 0-6 partes de agente antifúngico, 3-7 partes de antioxidante, etc.

Exemplo de fórmula de proporção para outro masterbatch funcional:

Masterbatch de envelhecimento: Geralmente, a resina de ETFE representa 60-80 partes, o antioxidante 2-5 partes, o absorvente UV 1-3 partes, o estabilizador de luz de amina impedida 1-3 partes e outros aditivos, como dispersantes e auxiliares de processamento, 1-5 partes.

Masterbatch retardante de chama: 50-70 partes de resina ETFE, 20-40 partes de retardante de chama, 2-5 partes de sinergista (como trióxido de antimón, etc.), 1-3 partes de dispersante e 0,5-2 partes de aditivo de processamento.

Masterbatch antibacteriano: 70-90 partes de resina ETFE, 0,5-5 partes de agente antibacteriano, 1-3 partes de dispersante e 0,5-2 partes de aditivo de processamento. Os agentes antibacterianos podem ser agentes antibacterianos à base de prata, agentes antibacterianos orgânicos, etc.

Relação de fórmula do masterbatch universal de ETFE:

Resina ETFE: 65-85%, é o componente principal do masterbatch, fornecendo propriedades básicas.

Dispersante: 3-6%, ajuda a dispersar uniformemente pigmentos ou aditivos na resina.

Aditivos de processamento: 0,1-1,5%, melhoram o desempenho do processamento, como aumentar a fluidez, desmoldagem, etc.

Deve ser observado que as proporções da fórmula acima são apenas para referência. Na produção real, é necessário fazer ajustes e otimizações com base nas especificações do produto, nos processos de produção e nas características da matéria-prima.

Processo de produção

O processo de produção do masterbatch de ETFE geralmente inclui as seguintes etapas principais:

Preparação da matéria-prima

Seleção da resina: Com base nos requisitos de desempenho do produto, selecione partículas de resina ETFE (copolímero de etileno e tetrafluoroetileno) adequadas como matéria-prima básica, para garantir que sua pureza, distribuição de peso molecular e outros indicadores atendam aos requisitos de produção.

Preparação aditiva: Pesar com precisão vários aditivos de acordo com a fórmula, como corantes, dispersantes, aditivos funcionais, etc. A qualidade e a pureza dos aditivos têm um impacto significativo no desempenho do masterbatch e devem ser rigorosamente controlados.

Misturar

Mistura de alta velocidade: Adicione a resina ETFE pesada e os aditivos ao misturador de alta velocidade para uma mistura completa. Por meio de agitação a alta velocidade, o aditivo é disperso uniformemente na superfície das partículas de resina, formando uma mistura preliminar. O tempo de mistura geralmente é de cerca de 10 a 30 minutos, dependendo da fórmula e do desempenho do equipamento.

Esfregar

Extrusão por fusão: Coloque o material misturado em um extrusor de dois parafusos. O cilindro do extrusor aquece o material a uma determinada temperatura através de um dispositivo de aquecimento, o que faz com que a resina ETFE se funda, e, ao mesmo tempo, os aditivos sejam integrados de forma uniforme na mistura fundida da resina. A temperatura de extrusão geralmente é controlada entre 250 e 300 ℃, e a temperatura específica deve ser ajustada de acordo com o tipo de resina ETFE e as características dos aditivos.

Extrusão de parafusos: Sob a rotação do parafuso, o material passa por processos como transporte, compressão, fusão, mistura e extrusão dentro do extrusor. Parâmetros como a velocidade do parafuso e a relação de aspecto têm um impacto significativo no efeito de mistura e na qualidade de extrusão dos materiais, e a velocidade do parafuso geralmente varia entre 100 e 500 rotações por minuto.

Granulação

Pelletização submersa: o material fundido extrudado do extrusor forma uma fita contínua através da matriz, e depois entra no sistema de pelletização submersa. No granulador submerso, a faca rotativa de alta velocidade corta a fita em partículas uniformes, e o tamanho e a forma das partículas podem ser controlados ajustando a velocidade da faca e a abertura da matriz.

Granulação refrigerada a ar: Para alguns masterbatches de ETFE com requisitos especiais, também pode ser utilizada a granulação refrigerada a ar. A tira extrudada é refrigerada e solidificada por um dispositivo de refrigeração a ar, e depois entra no granulador para ser cortada em partículas. A superfície das partículas produzidas pela granulação refrigerada a ar é relativamente lisa, mas a eficiência de produção é relativamente baixa.

Triagem e embalagem

Screening: The granulated ETFE masterbatch is screened through a vibrating screen to remove particles that are too large or too small, ensuring the uniformity of the product’s particle size. Generally, the appropriate mesh size is selected for screening according to the specifications of the product.

Embalagem: O masterbatch qualificado, após o triagem, é selado e geralmente embalado em sacos de tecido plástico ou sacos de folha de alumínio para evitar a umidade, a oxidação e outros fatores que podem afetar a qualidade do produto. O masterbatch embalado é armazenado em um armazém seco e ventilado, aguardando a venda na fábrica.

Durante todo o processo de produção, é necessário controlar estritamente os parâmetros do processo de cada etapa e manter e conservar regularmente o equipamento para garantir a estabilidade e consistência da qualidade do produto. Ao mesmo tempo, é necessário realizar testes de qualidade na mistura mestre de ETFE produzida, incluindo a inspeção da aparência, distribuição do tamanho das partículas, fluidez, poder de coloração, características funcionais, etc. Somente os produtos que passam pelos testes podem entrar no mercado.

Equipamento de produção

O equipamento de produção de masterbatch de ETFE inclui principalmente os seguintes tipos:

Equipamento de mistura

Mixer de alta velocidade: utilizado para misturar completamente a resina de ETFE com vários aditivos. Através de lâminas de agitação rotativas a alta velocidade, consegue uma mistura uniforme dos materiais em um curto período de tempo. Possui as vantagens de alta eficiência de mistura e boa uniformidade, o que pode garantir a dispersão uniforme dos aditivos na resina e estabelecer as bases para a produção subsequente.

Equipamento de extrusão

Extrusor de dois parafusos: É um dos equipamentos principais para a produção de masterbatch de ETFE. Os dois parafusos interligados rotam dentro do cilindro, empurrando o material para frente. Durante este processo, o material passa por etapas como aquecimento, fundição e mistura. Os extrusores de dois parafusos apresentam um bom desempenho de mistura, capacidade de transporte e capacidade de auto-limpeza, o que permite controlar com precisão o tempo de permanência e a temperatura de extrusão dos materiais, garantindo a estabilidade da qualidade do produto.

Equipamento de granulação

Pelletizador submerso: geralmente utilizado em conjunto com extrusoras de dois parafusos. O material fundido extrudado da matriz da extrusora entra diretamente no tanque de água do pelletizador submerso e, sob a ação do cortador giratório de alta velocidade, o material é cortado em partículas. As partículas esfriam e solidificam rapidamente na água, apresentando vantagens como tamanho de partícula uniforme, superfície lisa e alta eficiência de produção. Trata-se de um equipamento de granulação comumente utilizado na produção de masterbatch de ETFE.

Unidade de granulação refrigerada a ar: inclui um dispositivo de refrigeração a ar e um granulador. A tira extrudada é primeiro refrigerada e solidificada por um dispositivo de refrigeração a ar, e depois entra no granulador para ser cortada em partículas. A unidade de granulação refrigerada a ar é adequada para a produção de masterbatch de ETFE com requisitos especiais em relação à aparência e desempenho das partículas, mas sua eficiência de produção é relativamente baixa em comparação com os granuladores submersos.

Equipamento auxiliar

Máquina de alimentação: utilizada para transportar automaticamente a resina de ETFE e os aditivos para a câmara do misturador ou extrusor, alcançando a alimentação automática dos materiais, melhorando a eficiência de produção e reduzindo a intensidade do trabalho manual. As máquinas de alimentação comuns incluem máquinas de alimentação por parafuso, máquinas de alimentação a vácuo, etc.

Máquina de secagem: Antes da produção, seque a resina de ETFE e alguns aditivos higroscópicos para remover a umidade do material e evitar problemas de qualidade, como bolhas e defeitos de superfície causados pela umidade durante a extrusão. Os equipamentos de secagem comuns incluem secador de circulação de ar quente, secador de desumidificação, etc.

Equipamentos de refrigeração: Além do tanque de água no pelletizador submerso, que funciona como dispositivo de refrigeração, podem ser necessários outros equipamentos de refrigeração ao longo do processo de produção, como um sistema de água circulante de refrigeração, para refrigerar o tambor do extrusor, os moldes e outros componentes, garantindo que os equipamentos funcionem dentro da faixa de temperatura normal e assegurando a qualidade do produto e a vida útil dos equipamentos.

Screening equipment: The ETFE masterbatch after granulation is screened using a vibrating screen to remove particles that are too large or too small, ensuring the uniformity of the product’s particle size. According to the specifications of the product, different mesh sizes can be selected for screening.

Equipamento de teste

Analisador de tamanho de partículas: utilizado para medir o tamanho e a distribuição das partículas do masterbatch de ETFE, obtendo com precisão dados de tamanho de partículas através de princípios como dispersão por laser e análise de imagem, ajudando os funcionários de produção a controlar os indicadores de tamanho de partículas dos produtos.

Medidor de velocidade de fluxo de fusão: mede a velocidade de fluxo de fusão do masterbatch de ETFE a uma determinada temperatura e pressão, a fim de avaliar a fluidez de processamento do masterbatch e garantir a estabilidade do desempenho do produto no processamento subsequente.

Medidor de diferença de cor: Para o masterbatch de ETFE colorido, o medidor de diferença de cor é utilizado para medir e analisar os parâmetros de cor do masterbatch, compará-los com amostras de cor padrão e controlar a consistência e a precisão da cor do produto.

Equipamentos de teste de desempenho mecânico: tais como máquinas de ensaio de tração, máquinas de ensaio de impacto, etc., utilizadas para testar as propriedades mecânicas de amostras feitas de masterbatch de ETFE, como resistência à tração, alongamento ao romper, resistência ao impacto, etc., para avaliar se a qualidade e o desempenho do produto atendem aos requisitos.

Requisitos relacionados

Na produção de masterbatch de ETFE, o extrusor deve atender aos seguintes requisitos:

Boa capacidade de plastificação

A resina ETFE tem um alto ponto de fusão e uma certa viscosidade, portanto, o extrusor precisa ter uma potência de aquecimento suficiente e capacidade de cisalhamento para conseguir a completa plasticização da resina ETFE. Normalmente, é necessário que o tambor de material do extrusor possa ser rapidamente aquecido até 250-300 ℃ e mantido a uma temperatura estável. Ao mesmo tempo, o projeto do parafuso deve ser capaz de gerar uma força de cisalhamento adequada, para que a resina possa ser misturada uniformemente durante o processo de fusão, evitando situações locais de não fusão ou de plasticização inadequada.

Controle preciso da temperatura

A produção de masterbatch ETFE exige requisitos rigorosos de temperatura. Uma temperatura excessiva pode levar à decomposição da resina, ao fracasso dos aditivos e afetar o desempenho do masterbatch. Se a temperatura for muito baixa, causará uma plastificação incompleta da resina e dificultará a extrusão. O extrusor deve estar equipado com um sistema de controle de temperatura de alta precisão, como termopares, instrumentos de controle de temperatura, etc., que podem controlar com precisão a temperatura de cada seção do tanque de material, com um intervalo de erro controlado dentro de ± 2 ℃, para garantir que o material seja extrudado em um ambiente de temperatura estável e garantir a estabilidade da qualidade do produto.

Transporte estável de materiais

Para garantir a uniformidade de qualidade do masterbatch de ETFE, o extrusor deve fornecer uma transmissão de material estável. O projeto do parafuso deve ser capaz de promover uma pressão uniforme do material e evitar a estagnação ou o refluxo do material no tanque. Ao mesmo tempo, o sistema de acionamento do extrusor deve ter uma boa estabilidade e desempenho de regulagem da velocidade, e ser capaz de ajustar com precisão a velocidade do parafuso de acordo com as necessidades de produção, para garantir que o material seja extrudado a uma velocidade constante. A faixa de flutuação da velocidade do parafuso geralmente deve não exceder ± 1%.

Prestação de mistura eficiente

Na produção de masterbatch de ETFE, é necessário misturar completamente a resina com vários aditivos. A estrutura do parafuso do extrusor deve ser propícia à mistura eficiente dos materiais, como o uso de parafusos com elementos de mistura, como parafusos de pinos, parafusos de barreira, etc., que podem aumentar a mistura radial e a condução axial dos materiais, além de dispersar uniformemente os aditivos na resina. Além disso, o efeito de mistura pode ser melhorado através da otimização da relação de aspecto do parafuso. Geralmente, a relação de aspecto do extrusor utilizado para a produção de masterbatch de ETFE é mais adequada entre 30 e 40.

Resistência à corrosão

Devido à potencial corrosividade da resina ETFE e de alguns aditivos, especialmente em ambientes de extrusão a alta temperatura, estes podem causar corrosão a componentes como o tambor do extrusor e a hélice. Portanto, os componentes-chave do extrusor devem ser feitos de materiais resistentes à corrosão, como aço de liga chapeado em cromo, ligas à base de níquel, etc., para melhorar a vida útil do equipamento, reduzir os custos de manutenção do equipamento e garantir a continuidade da produção.

Controle e monitorização automatizados

A produção moderna de masterbatch de ETFE requer que os extrusores tenham funções de controle e monitorização automatizadas. Equipando sistemas de controle avançados, como controladores lógicos programáveis (PLC), é possível alcançar a monitorização em tempo real e o ajuste automático de parâmetros como temperatura, velocidade e pressão do extrusor. Ao mesmo tempo, é possível também ligar e controlar o equipamento de produção a outros equipamentos, o que permite melhorar o nível de automação e a eficiência da produção do processo, reduzindo o impacto dos fatores humanos na qualidade do produto.

Aplicação

O masterbatch de ETFE possui diversas propriedades excelentes, como resistência à corrosão química, resistência às intempéries, alta transparência, isolamento elétrico, etc. Portanto, possui uma ampla gama de aplicações em vários campos. A seguir, apresentamos algumas das principais áreas de aplicação:

Fios e cabos

Camada de isolamento: O masterbatch ETFE pode ser utilizado para produzir camadas de isolamento para fios e cabos. Devido às suas excelentes características de isolamento elétrico, resistência à corrosão química e resistência a altas temperaturas, pode proteger efetivamente os condutores internos dos fios e cabos, prevenir fugas e curtos-circuitos e prolongar a vida útil dos fios e cabos. É comumente utilizado para fios e cabos em ambientes especiais, como empresas químicas e oficinas a altas temperaturas.

Camada: A camada feita de masterbatch de ETFE possui excelente resistência ao desgaste, à intempérie e à corrosão química, o que protege fios e cabos da erosão ambiental externa e danos mecânicos. A camada de ETFE é frequentemente utilizada para melhorar a confiabilidade e a estabilidade de fios e cabos utilizados ao ar livre, como linhas de transmissão de energia e cabos de energia eólica.

Filmee

Material de membrana arquitetônica: o filme ETFE possui alta transparência, auto-limpeza e boa resistência às intempéries. Os filmes finos fabricados a partir do masterbatch ETFE são frequentemente utilizados no setor da construção, como tetos e paredes de grandes edifícios públicos, como estádios esportivos, salões de exposições e terminais de aeroportos. Eles não apenas proporcionam um bom efeito de iluminação, mas também bloqueiam efetivamente o impacto dos raios ultravioleta e do ambiente externo agressivo, ao mesmo tempo em que reduzem o peso da estrutura do edifício.

Filmee agrícola: No campo da agricultura, o filme ETFE pode ser utilizado para fabricar filmes de estufa. Possui boas propriedades de transparência e isolamento térmico, o que pode fornecer luz suficiente e um ambiente de crescimento adequado para as culturas. Ao mesmo tempo, também possui um certo grau de resistência à corrosão química, o que pode resistir à erosão de pesticidas e fertilizantes e prolongar a vida útil do filme.

Produtos de moldagem por injeção

Recipientes químicos: Ao utilizar a resistência à corrosão química e à alta temperatura do masterbatch ETFE, é possível moldar por injeção vários recipientes químicos, como recipientes de reação, tanques de armazenamento, tubulações, etc. Estes recipientes químicos podem resistir à corrosão de diversas substâncias químicas, garantindo a segurança e a estabilidade do processo de produção química.

Componentes eletrônicos e elétricos: Os produtos moldados por injeção fabricados a partir de masterbatch de ETFE também podem ser aplicados no campo dos componentes eletrônicos e elétricos, como carcaças de componentes eletrônicos, suportes de isolamento, etc. Sua excelente desempenho de isolamento elétrico e resistência à temperatura pode garantir o funcionamento normal e a segurança dos equipamentos eletrônicos e elétricos.

Fibra

Material de filtração industrial: as fibras de ETFE apresentam resistência à corrosão química, resistência à alta temperatura e bom desempenho de filtração, e podem ser utilizadas para fabricar materiais de filtração industrial, como filtração de ácidos e álcalis na indústria química, filtração de líquidos metálicos na indústria metalúrgica, etc. Eles podem filtrar eficazmente impurezas, melhorar a qualidade dos produtos e prolongar a vida útil dos materiais de filtro.

Roupas especiais: Em algumas indústrias especiais, como combate a incêndios, engenharia química, eletricidade, etc., é necessário usar roupas com propriedades de proteção. A fibra ETFE pode ser usada para fabricar essas roupas especiais, que possuem propriedades como resistência ao fogo, resistência à corrosão química e antiestática, proporcionando uma proteção eficaz aos trabalhadores.