O masterbatch de EVOH é um material granular feito a partir de copolímero de etileno-vinil-alcool (EVOH) como substrato, com vários aditivos funcionais adicionados. O EVOH é um material polimérico com excelentes características. O etileno e o álcool vinílico são normalmente polimerizados para formar resina de EVOH, que é então misturada e granulada com vários aditivos (como agentes antibacterianos, antioxidantes, lubrificantes, etc.) em equipamentos específicos para produzir o masterbatch de EVOH.

Tipos e aplicações

O masterbatch de EVOH pode ser dividido nos seguintes tipos comuns, com base em suas funções e aplicações:

Masterbatch EVOH de tipo de barreira

Características: Possui um desempenho de barreira de gás excepcional, que pode bloquear efetivamente a penetração de gases como oxigênio e dióxido de carbono, e também apresenta um bom efeito de barreira contra vapor de água. Trata-se do tipo mais comum de masterbatch de EVOH, projetado e produzido principalmente com base nas altas propriedades de barreira do próprio EVOH.

Aplicação: Utilizado extensivamente em indústrias como alimentos, medicamentos, cosméticos, etc., que exigem alto desempenho de barreira de embalagem. Na embalagem de alimentos, pode ser utilizado para embalar alimentos que são propensos à oxidação e deterioração, como batatas fritas, nozes, etc., para evitar que o oxigênio entre e cause a deterioração dos alimentos. Na embalagem farmacêutica, pode proteger os medicamentos da influência do oxigênio e do vapor de água no ar, garantindo a estabilidade e a eficácia dos medicamentos.

Masterbatch antibacteriano de EVOH

Características: Agentes antibacterianos foram adicionados ao masterbatch de EVOH, conferindo-lhe a capacidade de inibir ou matar microrganismos como bactérias e fungos. Os agentes antibacterianos geralmente apresentam propriedades de longa duração e de amplo espectro, e podem continuar a exercer efeitos antibacterianos por um determinado período de tempo.

Aplicação: Adequado para campos com elevados requisitos de higiene, como embalagens de alimentos, embalagens de produtos médicos, etc. Na embalagem de alimentos, pode reduzir o crescimento de microorganismos na superfície dos alimentos e prolongar a data de validade dos alimentos; Na embalagem de suprimentos médicos, pode evitar eficazmente a contaminação bacteriana e garantir a segurança dos suprimentos médicos.

Masterbatch EVOH resistente às intempéries

Características: Adicionaram agentes anti-UV, antioxidantes e outros aditivos para melhorar a resistência ao clima e a estabilidade do masterbatch EVOH em ambientes externos. Ele pode resistir ao impacto de fatores ambientais, como radiação ultravioleta, mudanças de temperatura e umidade, e não é propenso a envelhecimento, descoloração, fragilidade e outros fenômenos.

Aplicação: Comumente utilizado em materiais de embalagem para exteriores, filmes agrícolas e outros campos. Por exemplo, o uso de um masterbatch de EVOH resistente às intempéries em filmes agrícolas pode manter um bom desempenho durante o uso prolongado ao ar livre, prolongar a vida útil do filme e fornecer um ambiente de crescimento estável para as culturas.

Processamento de masterbatch de EVOH modificado

Características: Ao adicionar vários auxiliares de processamento, como lubrificantes, dispersantes, plastificantes, etc., o desempenho de processamento do EVOH é melhorado. Reduz a viscosidade do derretido, melhora a fluidez, torna o EVOH mais fácil de formar em processos de extrusão, moldagem por sopro, moldagem por injeção e outros processos de processamento, reduz os defeitos de processamento e melhora a eficiência de produção e a qualidade do produto.

Aplicação: É utilizado na produção de vários produtos de EVOH, especialmente em áreas que exigem alta precisão e eficiência de processamento, como produtos de embalagem de alta qualidade, embalagem de componentes eletrônicos, etc. O EVOH pode se adaptar melhor a diferentes técnicas e equipamentos de processamento, atendendo às diversas necessidades de produção.

Rácio de fórmula

O rácio de fórmula do masterbatch de EVOH pode variar dependendo das aplicações específicas e dos requisitos de desempenho. Aqui estão alguns exemplos de rácio de fórmula comuns:

Fórmula do masterbatch de EVOH para camada de barreira: Quando se produzem tanques de combustível automotivos de alta permeabilidade, uma fórmula de masterbatch de barreira é HDPE (70%), EVOH (20%), HDPE graftado com ácido maleico (9%), antioxidante 1010 (0,8%) e antioxidante DSTP (0,2%). Misturando esses componentes e adicionando-os a um extrusor para granulagem, pode-se obter o masterbatch de EVOH para camadas de barreira.

Fórmula do masterbatch de EVOH para tubo de PERT de barreira de liga de oxigênio de duas camadas: primeiro, coloque o EVOH em um forno de secagem a jato a 110 ℃ durante 4 horas e, em seguida, pese o EVOH de acordo com a proporção PERT, misture compatibilizadores (como va1202, nf468) em um misturador de alta velocidade por 10 minutos. Entre eles, a proporção de EVOH para PERT varia de 6:4 a 1,5:8,5, e a quantidade de compatibilizador adicionada é de 5-16phr.

Fórmula para a preparação de masterbatch de barreira de folha de grafeno: uma fórmula é HDPE (85%), folhas de grafeno (8%), HDPE graftado com ácido maleico (6%), antioxidante 1010 (0,8%) e antioxidante DSTP (0,2%). Após a mistura, é adicionado ao extrusor para granulagem para produzir o masterbatch de barreira de folha de grafeno. No entanto, o EVOH não é o componente principal aqui, mas apenas um dos materiais de barreira opcionais.

Além disso, quando se prepara o masterbatch de EVOH antibacteriano, o EVOH é geralmente usado como substrato e adiciona-se uma certa proporção de agente antibacteriano. A quantidade de agente antibacteriano adicionada pode ser de cerca de 1% a 5%, e a proporção específica deve ser determinada de acordo com os requisitos de efeito antibacteriano e a atividade do agente antibacteriano. Quando se prepara o masterbatch de EVOH resistente às intempéries, são adicionados aditivos como agentes UV resistentes e antioxidantes. Geralmente, a quantidade de agentes UV resistentes adicionados é de cerca de 0,5% a 2%, e a quantidade de antioxidantes adicionados é de cerca de 0,1% a 1%.

Processo de produção

O processo de produção do masterbatch de EVOH geralmente inclui etapas como preparação de matérias-primas, mistura, extrusão, granulagem, etc., como segue:

1. Preparação de matérias-primas

A escolha do tipo adequado de resina de EVOH pode exigir a preparação de vários aditivos, como agentes antibacterianos, agentes UV resistentes, antioxidantes, lubrificantes, plastificantes, etc., com base nos requisitos de desempenho do produto. Certifique-se de que a qualidade e a pureza das matérias-primas atendem aos requisitos de produção, seque as matérias-primas para remover a umidade e evitar a formação de bolhas ou afetar o desempenho do produto durante o processamento. Por exemplo, seque a resina de EVOH em um forno de secagem a jato a 110 ℃ durante 4 horas.

2. Mistura

De acordo com o rácio de fórmula projetado, pesa com precisão a resina de EVOH e os vários aditivos, e adiciona-os a um misturador de alta velocidade para uma mistura completa. Por meio de agitação a alta velocidade, o aditivo é uniformemente disperso na resina de EVOH para formar uma pré-mistura. O tempo de mistura é geralmente de 10-15 minutos para garantir uma mistura uniforme dos materiais.

3. Extrusão

Adicione a pré-mistura ao extrusor de dois parafusos. Os extrusores de dois parafusos têm boas capacidades de mistura e transporte, o que permite que os materiais sejam completamente fundidos e misturados a altas temperaturas e pressões. Durante o processo de extrusão, é necessário controlar os parâmetros de temperatura, velocidade e pressão do extrusor. Geralmente falando, a temperatura do extrusor é ajustada entre 180-240 ℃ e ajustada de acordo com os diferentes modelos de EVOH e as características dos aditivos. A velocidade geralmente varia entre 100-300 rotações por minuto para garantir uma extrusão uniforme do material e um bom efeito de plastificação.

4. Granulação

O material fundido extrudado do extrusor é formado em fitas ou filamentos contínuos através da cabeça do matriz, e depois entra no equipamento de granulação. Os métodos de granulação comuns incluem granulação refrigerada a ar, granulação refrigerada a água e granulação submersa. A corte de pellets refrigerada a ar é o processo de resfriar as fitas extrudadas através de um dispositivo de resfriamento a ar e, em seguida, cortá-las em pellets usando um cortador de pellets; a corte de pellets refrigerada a água é o processo de resfriar o material em fita através de um tanque de água antes de cortá-lo em pellets; a granulação submersa é o processo de cortar diretamente o material fundido em partículas debaixo d'água. Este método produz partículas com formas regulares, superfícies lisas e de alta qualidade, mas o custo do equipamento também é relativamente alto.

5. Triagem e embalagem

O masterbatch de EVOH após a granulação é filtrado por peneiras vibratórias e outros equipamentos para remover partículas que são muito grandes ou muito pequenas, garantindo um tamanho uniforme das partículas do produto. O masterbatch qualificado após o filtro é embalado, geralmente em embalagens seladas, para evitar que o masterbatch seja afetado pela umidade, oxidação ou outras contaminações que possam afetar o desempenho do produto.

No processo de produção, para garantir a estabilidade e a consistência da qualidade do produto, é necessário controlar estritamente a qualidade de cada etapa do processo de produção, incluindo testes de qualidade das matérias-primas, testes de desempenho dos produtos intermediários e inspeção abrangente do produto final.

Equipamento de produção

O equipamento de produção de masterbatch de EVOH inclui principalmente equipamentos de processamento de matérias-primas, equipamentos de mistura, equipamentos de granulação por extrusão, equipamentos auxiliares, etc. A seguir, apresentamos uma introdução específica:

1. Equipamentos de processamento de matérias-primas

Máquina de secagem: utilizada para secar resina de EVOH e outras matérias-primas para remover a umidade. Entre elas, encontram-se fornos de secagem por jato de ar, secadores a vácuo, etc. O forno de secagem por jato de ar possui uma estrutura simples e baixo custo, sendo adequado para requisitos gerais de secagem; um secador a vácuo pode secar rapidamente as matérias-primas a temperaturas mais baixas, evitando a deterioração a altas temperaturas, e é adequado para situações em que são necessárias condições de secagem elevadas.

2. Equipamentos híbridos

Misturador de alta velocidade: É um equipamento chave para a mistura de resina EVOH com 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 de mistura, e pode atender às necessidades de mistura de diferentes fórmulas.

3. Equipamento de granulação por extrusão

Extrusora de dois parafusos: É um dos equipamentos principais para a produção de masterbatch de EVOH. Possui boas capacidades de transporte, mistura e plastificação de materiais, o que permite derreter completamente e misturar uniformemente a resina de EVOH e os aditivos sob alta temperatura e pressão. A estrutura do parafuso e a relação de aspecto das extrusoras de dois parafusos podem ser selecionadas e ajustadas de acordo com diferentes processos de produção e requisitos do produto, para obter o melhor efeito de extrusão.

Granulador: utilizado em conjunto com um extrusor de dois parafusos, ele corta a tira extrudada ou os materiais filamentosos em grânulos. De acordo com os diferentes métodos de corte, pode ser dividido em granuladores refrigerados por ar, granuladores refrigerados por água e granuladores submersos. O granulador refrigerado por ar é adequado para ocasiões em que os requisitos de aparência das partículas não são altos; a superfície das partículas produzidas pelo granulador refrigerado por água é relativamente lisa; o granulador submerso tem alta eficiência de produção, forma de partícula regular e boa qualidade, e é comumente utilizado na produção de produtos de alta qualidade.

4. Equipamento auxiliar

Máquina de alimentação: utilizada para transportar automaticamente matérias-primas para misturadores ou extrusoras, alcançando a automatização do transporte de matérias-primas, melhorando a eficiência da produção e reduzindo a intensidade do trabalho manual. Entre elas estão os alimentadores de parafuso, os alimentadores a vácuo, etc.

Equipamento de refrigeração: Durante o processo de granulação por extrusão, o material é refrigerado para solidificar e formar-se rapidamente. Para a corte de pellets refrigerados por ar, geralmente é equipado um sistema de refrigeração por ar, incluindo ventiladores e tubos de refrigeração, etc. Para a granulação refrigerada por água e a granulação subaquática, é necessário um sistema de refrigeração por água circulante, incluindo um tanque de água de refrigeração, uma bomba de água e um tubo de refrigeração, para garantir o efeito de refrigeração e a temperatura estável da água.

Equipamento de triagem: é necessário triar o masterbatch de EVOH após a granulação para remover as partículas que não atendem aos requisitos de tamanho. Os equipamentos de triagem mais utilizados incluem peneiras vibratórias, que classificam e triam as partículas através de diferentes tamanhos de malha, garantindo a uniformidade do tamanho das partículas do produto.

Equipamentos de embalagem: utilizados para embalar a mistura mestre EVOH qualificada após a triagem. Os equipamentos de embalagem comuns incluem máquinas de embalagem automáticas, que podem automatizar processos de embalagem, como medição, enchimento e selagem, melhorar a eficiência e a qualidade da embalagem e garantir que os produtos não sejam afetados pela umidade ou pela poluição durante o armazenamento e o transporte.

Requisitos relacionados

O extrusor desempenha um papel fundamental na produção de masterbatch de EVOH, e a seguir estão algumas exigências para o extrusor:

Design do parafuso

Capacidade de mistura elevada: Na produção de masterbatch de EVOH, é necessário misturar minuciosamente a resina de EVOH com vários aditivos. O parafuso deve ter elementos de mistura especiais, como blocos de amassamento, discos dentes, etc., que podem gerar fortes efeitos de cisalhamento e estiramento, garantindo que o material seja misturado completamente durante a extrusão e assegurando que os aditivos sejam distribuídos de forma uniforme na matriz de EVOH.

Relação de aspecto adequada: Um parafuso com uma relação de aspecto maior é benéfico para a completa plasticização e mistura de materiais. Para a produção de masterbatch de EVOH, uma relação de comprimento a diâmetro entre 25 e 40 é geralmente adequada. Parafusos mais longos podem fornecer um tempo de permanência suficiente para que os materiais se fundam completamente a altas temperaturas e pressões, ao mesmo tempo que ajudam a melhorar a estabilidade da extrusão e a consistência da qualidade do produto.

Rosca gradiente: Devido às características de fusão da resina EVOH, geralmente são usadas rosca gradiente. A profundidade do sulco desta rosca gradualmente se torna mais superficial, desde a seção de alimentação até a seção de homogeneização, o que permite comprimir e cortar gradualmente o material durante o processo de extrusão, alcançar uma fusão e plasticização mais suaves e reduzir as flutuações do material durante o processo de extrusão.

Controle de temperatura

Sistema de controle de temperatura preciso: a produção de masterbatch de EVOH tem requisitos rigorosos de temperatura. O extrusor deve estar equipado com um sistema de controle de temperatura de alta precisão, que pode controlar com precisão a temperatura de cada seção de aquecimento. A precisão do controle de temperatura geralmente deve estar dentro de ± 1 ℃. Isso ajuda a garantir que a resina de EVOH se funda à temperatura adequada, evitando a degradação da EVOH devido a temperaturas elevadas ou a má plasticização devido a temperaturas baixas.

Controle de temperatura em várias etapas: Para atender às necessidades de aquecimento e resfriamento de materiais em diferentes estágios, os extrusores geralmente necessitam de funções de controle de temperatura em várias etapas. Geralmente, são divididos em várias áreas, como a seção de alimentação, a seção de compressão, a seção de homogeneização, etc. Cada área pode ser ajustada independentemente em termos de temperatura para se adaptar às mudanças físicas e reações químicas do material durante o processo de extrusão.

Controle da pressão

Pressão de extrusão estável: Na produção de masterbatch de EVOH, a pressão de extrusão estável é crucial para garantir a qualidade do produto. O extrusor deve ser capaz de fornecer uma pressão estável para passar uniformemente o material através da matriz durante o processo de extrusão, evitando problemas como tamanho irregular das partículas e qualidade superficial inadequada causados por flutuações de pressão.

Dispositivo de regulação da pressão: A extrusora deve estar equipada com um dispositivo de regulação da pressão, como uma válvula de pressão de retorno, para poder ajustar flexibilmente a pressão de extrusão de acordo com as características do material e as exigências do processo de produção. Ao ajustar a pressão de retorno, é possível controlar o tempo de permanência e o grau de cisalhamento do material na hélice, o que permite otimizar o desempenho e a qualidade do produto.

Sistema de direção

Motor de alto torque: devido à alta viscosidade da resina EVOH no estado fundido, o sistema de acionamento do extrusor precisa fornecer um torque suficiente para empurrar o material para frente. Portanto, os extrusores geralmente utilizam uma combinação de motores de alta potência e caixas de engrenagens para garantir uma saída de potência estável em diferentes velocidades de produção e viscosidades do material.

Bom desempenho de regulação da velocidade: O sistema de acionamento deve apresentar um bom desempenho de regulação da velocidade e ser capaz de alcançar uma regulação de velocidade sem fio em uma ampla faixa. Isso permite que os operadores ajustem flexibilmente a velocidade do extrusor de acordo com as exigências do processo de produção, a fim de se adaptar a diferentes formulações de materiais, volumes de produção e requisitos de qualidade do produto.

Material e resistência à corrosão

Materiais resistentes à corrosão: Considerando que alguns aditivos podem ser corrosivos, o parafuso, o cilindro e outros componentes do extrusor que entram em contato com o material devem ser feitos de materiais resistentes à corrosão, como aço inoxidável, aço de liga, etc., e tratados na superfície com galvanoplastia, nitruração, etc., para melhorar a resistência à corrosão e à abrasão dos componentes e prolongar a vida útil do equipamento.

Limpeza: Para evitar a contaminação cruzada entre diferentes lotes de materiais, a estrutura interna do extrusor deve ser fácil de limpar. A hélice e o cilindro devem ser fáceis de desmontar e montar, de modo que os materiais residuais dentro possam ser limpos completamente quando se altera a fórmula do produto ou se realiza a manutenção do equipamento.