O masterbatch de enchimento de óxido de zinco tornou-se um dos masterbatches mais versáteis da indústria de plásticos, combinando desempenho antibacteriano, proteção ultravioleta de amplo espectro e enchimento mineral econômico em um único concentrado. À medida que os convertidores e os proprietários de marcas procuram aditivos multifuncionais que reduzam a complexidade da formulação, o masterbatch de óxido de zinco responde à demanda com um enchimento mineral que é amplamente reconhecido como seguro, estável termicamente e compatível com sistemas de poliolefinas, de engenharia e biodegradáveis. Este guia explica a ciência por trás do óxido de zinco em plásticos, como ele é composto em um extrusor de dois parafusos, como formulá-lo para diferentes aplicações e como validar sua segurança para usos sensíveis. Se você produz filme agrícola, embalagens de contato com alimentos, perfis para exteriores ou produtos de higiene, entender o masterbatch de enchimento de óxido de zinco ajuda você a projetar produtos plásticos mais duráveis, mais limpos e mais conformes às regulamentações.
O que é o masterbatch de enchimento de óxido de zinco?
O masterbatch de enchimento de óxido de zinco é uma preparação concentrada em que o pó de óxido de zinco é disperso em alta carga dentro de um resino veículo, depois pelotizado para uma descarga fácil e sem poeira em um polímero de base durante a conversão. O óxido de zinco, um composto inorgânico branco com a fórmula ZnO, é um semicondutor de banda larga (a banda de bulbo está próxima de 3,3 electronvolts) que aparece como um pó fino e branco com excelente estabilidade térmica, geralmente estável acima de 1000 graus Celsius. Na forma de masterbatch, o enchimento ativo geralmente varia de aproximadamente 20 por cento a 70 por cento em peso, com o restante sendo resino veículo, auxiliares de dispersão e agentes de acoplamento ou tratamento de superfície opcionais.
A principal diferença entre um masterbatch de preenchimento com óxido de zinco e um composto simples com preenchimento mineral é a função. Os preenchimentos de carbonato de cálcio e talco são adicionados principalmente para reduzir os custos e aumentar a rigidez, com pouco efeito sobre microrganismos ou radiação solar. O óxido de zinco, por outro lado, oferece três benefícios complementares: atua como um agente antimicrobiano contra bactérias e alguns fungos, absorve e dispersa a radiação ultravioleta nas bandas UVA e UVB, e serve como um preenchimento reforçador ou nucleante que pode melhorar o processamento e certas propriedades mecânicas. Esses efeitos combinados o tornam atraente para filmes, folhas, fibras e artigos moldados expostos a intemperismos externos ou a ambientes sensíveis à higiene.
Do ponto de vista comercial, o masterbatch de óxido de zinco está na categoria de custo médio, em comparação com preenchimentos de commodities, como carbonato de cálcio, mas é consideravelmente mais econômico do que os masterbatches antibacterianos à base de prata, que normalmente ocupam a categoria premium. Esta posição de custo é uma das razões pelas quais o óxido de zinco está sendo cada vez mais escolhido como preenchimento antibacteriano e UV-estabilizador padrão em produtos poliolefínicos de grande volume. A Kerke, uma fábrica da Wanplas especializada em extrusoras de mistura de dois parafusos, fornece as extrusoras paralelas co-rotantes da série KTE, usadas por produtores de masterbatches em todo o mundo para obter a alta qualidade de dispersão que o óxido de zinco nano e sub-micrônico exigem.
Mecanismo antibacteriano do óxido de zinco em plásticos
O óxido de zinco inibe o crescimento bacteriano através de dois mecanismos bem documentados que funcionam em conjunto. O primeiro é um efeito de liberação de íons: na superfície do polímero, uma pequena fração de óxido de zinco reage com a umidade ambiente para liberar íons de zinco (Zn2+). Esses cátions divalentes perturbam as membranas das células microbianas, interferem com a função enzimática e geram estresse oxidativo dentro da célula, suprimindo a replicação de bactérias comuns, como Escherichia coli e Staphylococcus aureus. O segundo mecanismo é fotocatalítico: sob a luz ultravioleta, o ZnO gera espécies reativas de oxigênio, incluindo radicais hidroxilo e ânions superóxido, que danificam as paredes celulares microbianas e os componentes intracelulares.
O tamanho das partículas influencia fortemente a potência antibacteriana. O óxido de zinco em nanoescala oferece uma área específica muito maior por unidade de massa do que o grau micronizado, de modo que mais locais ativos entram em contacto com o meio circundante e mais Zn2+ está disponível na superfície. Estudos realizados mostram que o óxido de zinco com tamanhos de partículas primários inferiores a 100 nanômetros pode fornecer atividade antibacteriana mensurável em cargas finais de até 1 por cento em filmes de poliolefina, enquanto o óxido de zinco micronizado convencional pode necessitar de 3 a 5 por cento para alcançar um efeito comparável. No entanto, as partículas mais pequenas aglomeram-se mais facilmente e levantam questões de dispersão e regulamentação, de modo que o ótimo prático geralmente é um grau nano submicron ou tratado na superfície, equilibrado contra a processabilidade.
Fatores que controlam a eficiência antibacteriana
Várias variáveis determinam se um masterbatch de óxido de zinco funciona no campo. A concentração superficial é mais importante do que a concentração em massa, porque apenas as partículas próximas à superfície exposta podem interagir com micróbios ou luz. A qualidade de dispersão determina se o enchimento ativo é apresentado como partículas individuais ou como grumos inertes; uma dispersão deficiente desperdiça o material ativo e cria pontos fracos. A polaridade da resina transportadora afeta o quão facilmente o masterbatch molha o polímero de base e quanto óxido de zinco se acumula na superfície ao longo do tempo. Finalmente, o ambiente de serviço, a umidade, a exposição à luz e o organismo-alvo determinam o nível de carga necessário.
Espécie e limites do espectro antibacteriano
O óxido de zinco é amplamente eficaz contra bactérias gram-positivas e gram-negativas e apresenta atividade antifúngica contra várias espécies de mofo relevantes para uso exterior húmido e agrícola. Não é um esterilizante: suprime o crescimento e reduz o número de colônias, em vez de garantir a sobrevivência zero de microrganismos, pelo que é melhor descrito como um auxílio antibacteriano e antifúngico do que um desinfetante. Para aplicações que exigem uma garantia de higiene muito elevada, como dispositivos médicos, é frequentemente combinado com outras medidas, em vez de ser utilizado sozinho. A marca Wanplas, através da sua rede de fábricas especializadas, apoia os clientes na validação de tais sistemas multifuncionais em todo o processo de mistura e processamento subsequente.
Mechanismo de proteção UV e comportamento fotocatalítico
A radiação ultravioleta é o principal fator que provoca a foto-degradação dos polímeros. Quando os fótons UV atingem uma cadeia de poliolefina, eles rompem os laços carbono-hidrogênio e iniciam a cisão da cadeia de radicais livres, levando a embranquecimento, formação de calcário, amarelecimento e perda da resistência mecânica. O óxido de zinco protege o polímero hospedeiro absorvendo os fótons UV na faixa de 200 a 380 nanômetros e dispersando a radiação incidente para longe do volume do polímero. Como seu intervalo de banda se alinha bem com as energias UVA e UVB, é um dos poucos preenchimentos minerais que bloqueia eficazmente a radiação UVA de onda longa, uma região em que muitos absorventes UV orgânicos são fracos.
Absorção, dispersão e tamanho das partículas
O desempenho de bloqueio UV do óxido de zinco segue um perfil dependente da dimensão das partículas. Partículas com dimensões na ordem de dezenas de nanômetros absorvem fortemente e proporcionam um filme translúcido ou até transparente, razão pela qual o óxido de zinco nano é preferido em filmes agrícolas transparentes e produtos de higiene pessoal. Partículas micronizadas maiores protegem principalmente por difusão, o que é eficaz, mas requer cargas mais elevadas e reduz a transparência. Um típico filme agrícola ou de estufa que contenha 2 a 4 por cento de masterbatch de óxido de zinco pode reduzir substancialmente a transmissão UV, mantendo ao mesmo tempo uma transmissão de luz visível aceitável para o crescimento das culturas.
Gerenciar o efeito colateral fotocatalítico
A mesma atividade fotocatalítica que mata os micróbios pode, sob intensa radiação UV e na presença de oxigênio e umidade, gerar radicais que atacam o próprio polímero se o óxido de zinco estiver mal ligado ou presente em concentrações muito elevadas na superfície. Isto é gerenciado através do revestimento da superfície do óxido de zinco com sílica, alumina ou estearato, utilizando uma resina de transporte compatível que encapsula as partículas e combinando o óxido de zinco com um pacote convencional de estabilizadores de luz com amina impedida (HALS) e antioxidante. O resultado é um masterbatch que estabiliza o polímero em vez de acelerar o seu envelhecimento. Os processadores devem validar a resistência ao clima através de testes acelerados de arco de xenônio ou QUV antes de se comprometerem com uma formulação.
Formulação do masterbatch: veículo, carga, dispersão
O masterbatch de enchimento de óxido de zinco robusto é projetado em torno de quatro variáveis: seleção da resina portadora, carga ativa, tratamento de superfície e auxiliares de dispersão. Cada decisão envolve o equilíbrio entre custo, compatibilidade, transparência e desempenho.
Seleção de resina para transporte
O portador deve corresponder ou ser compatível com o polímero de base para garantir uma descida uniforme e evitar defeitos de compatibilidade, como manchas, géis ou linhas de solda fracas. Os portadores de polietileno de baixa densidade e de polietileno linear de baixa densidade são adequados para filmes e sacos de polietileno; os portadores de polipropileno são adequados para fibras de polipropileno e peças moldadas; as poliolefinas de etileno-acetato de vinilo e metalloceno são adequadas para camadas de selagem polar ou a baixas temperaturas. Para plásticos de engenharia, pode ser necessário um portador enxerto ou reativo. A correspondência do portador é a razão mais comum pela qual uma mistura mestre funciona bem em uma fábrica e falha em outra.
Carregamento ativo e descida
A carga ativa de masterbatch é escolhida de forma a que uma pequena adição constante forneça o conteúdo final de óxido de zinco desejado. Um masterbatch de 50% utilizado a uma taxa de 4% produz 2% de óxido de zinco final; um masterbatch de 30% a 3% produz 0,9%. Uma carga maior de masterbatch reduz o erro de dosagem e os custos logísticos, mas aumenta a viscosidade do fundido e o risco de transferência de agregados, por isso a maioria dos produtores padroniza entre 30% e 60% de conteúdo ativo, dependendo do tamanho das partículas.
| Função de destino | Carga típica de Masterbatch | ZnO final no produto | Preferência de tamanho de partículas | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Proteção UV para filmes | 30 a 50 por cento | 1 a 3 por cento | Nano a sub-micrômetros | Combine com o HALS para um envelhecimento a longo prazo |
| Antibacteriano para produtos de higiene | 40 a 60 por cento | 1 a 4 por cento | Sub-micron, superfície tratada | Validar em relação aos organismos-alvo |
| Preenchimento e rigidez | 50 a 70 por cento | 3 a 10 por cento | Micronizado | Nível de custo médio; ganho antibacteriano menor |
| Classe de contacto com alimentos | 30 a 50 por cento | 0,5 a 2 por cento | Revestido, tamanho controlado | Deve cumprir os limites de migração |
Agentes de tratamento de superfícies e de acoplamento
O pó de óxido de zinco é polar e tende a aglomerar-se em poliolefinas não polares. O tratamento de superfície com ácido esteárico, silano, titanato ou aluminatos reduz a aglomeração, melhora a penetração do veículo e diminui a viscosidade do fundido. As classes tratadas também reduzem o ataque fotocatalítico sobre o polímero e melhoram a margem de resistência às intempéries. A escolha do tratamento depende do veículo: estearato para poliolefinas, silano para resinas polares e de engenharia. No entanto, um tratamento excessivo pode reduzir a liberação de íons antibacterianos, portanto, o nível de tratamento é ajustado à aplicação em vez de maximizado.
Processo de compósito de dois parafusos para o masterbatch de ZnO
Alcançar uma dispersão uniforme e livre de aglomerados de óxido de zinco é o desafio central da produção de masterbatch, e é resolvido em um extrusor paralelo co-rotante de dois parafusos. A Kerke, uma fábrica da Wanplas, projeta extrusores da série KTE, desde o modelo de laboratório KTE-16B até a linha de produção KTE-135D, com produção que varia de 30 quilogramas por hora no extremo menor até várias toneladas por hora em escala. A montagem de parafusos auxiliada por computador utiliza blocos de amassamento com excelente auto-limpeza e boa intercambiabilidade, permitindo o transporte, plastificação, corte, dispersão, homogeneização, exaustão e construção de pressão em uma única linha contínua.
Arquitetura do elemento de parafuso
O parafuso é construído a partir de elementos de transporte, blocos de amassamento (co-rotativos, deslocados em 30, 45, 60 ou 90 graus) e elementos reversos. Para o óxido de zinco, a zona de dispersão utiliza blocos de amassamento de ângulo médio a alto, colocados onde a mistura está completamente plastificada, gerando a tensão de cisalhamento necessária para quebrar os aglomerados. Um pouco de cisalhamento deixa grumos; muito cisalhamento aumenta a temperatura e pode sobrecarregar o veículo. Uma disposição por etapas, tipicamente duas a três zonas de amassamento separadas por seções de transporte, equilibra a dispersão contra a carga térmica.
| Zona de Processo | Tipo de elemento de parafuso | Função | Configuração típica |
|---|---|---|---|
| Feed | Transporte de voo profundo | Receber o portador e o enchimento | Alimentador lateral ou de perda de peso |
| Plasticização | Transporte + amassamento suave | Resina transportadora de fusão | 160 a 210 graus Celsius |
| Dispersão 1 | Blocos de amassamento de 45 a 60 graus | Quebra de aglomerados | Alta usinagem, curta permanência |
| Homogeneização | Transportar + 30 graus de amassamento | Distribuir uniformemente | Média usinagem |
| Ventilação | Elemento reverso + vácuo | Remover umidade e voláteis | Vácuo na seção do tanque |
| Medida | Transportar para a matriz | Criar pressão para a pelotização | Face cut ou corte de praia |
Estratégia de alimentação e controle de poeira
O óxido de zinco é um pó fino e poluído, pelo que o método de alimentação é importante tanto para a higiene quanto para a qualidade. Um alimentador de perda de peso oferece a dosagem mais precisa e é preferido para o principal veículo e o enchimento. Um alimentador lateral pode introduzir parte do óxido de zinco para baixo no resino já fundido, reduzindo o peso de transporte de sólidos e melhorando a dispersão de cargas elevadas. Um alimentador líquido é útil quando o óxido de zinco é fornecido como pasta ou quando um agente de ligação líquido é adicionado. A Kerke oferece dosadores volumétricos, alimentadores laterais, alimentadores de cramador, alimentadores de perda de peso e alimentadores líquidos como parte de seus sistemas de mistura, permitindo que a linha seja configurada para o comportamento exato do pó da variedade em uso.
Opções de pelletização
Para o masterbatch de óxido de zinco, o método de pelletização é escolhido de acordo com a viscosidade e a necessidade de resfriamento. A pelotização de fios com refrigeração por água e a pelotização de fios com refrigeração por ar são adequadas para muitos veículos de poliolefinas. A corte de faces quentes com resfriamento por ar, corte de faces quentes com anel de água, corte de faces quentes com jato de água excêntrico e granulação subaquática são opções para um maior rendimento e pellets sem poeira. Os padrões de engenharia compartilhados do grupo Wanplas, incluindo um limite anual de peças gratuitas e a comissionamento no local, ajudam os produtores de masterbatch a manter as linhas em funcionamento após a instalação.
Parâmetros de desempenho e controle de qualidade
O controle de qualidade para o masterbatch de óxido de zinco concentra-se nos atributos que determinam o desempenho no campo: dispersão, distribuição de tamanho de partículas, conteúdo ativo, estabilidade térmica e migração. Um programa de QC disciplinado protege tanto o conversor quanto a marca final.
Dispersão e tamanho de partícula
A dispersão é quantificada através do filtro de uma seção de microtomo ou de um mel de diluição através da análise, ou através do contagem de aglomerados maiores do que um limite (geralmente 10 ou 25 micrômetros) em um filme microtomizado. Um masterbatch bem composto apresenta poucos agregados acima de 10 micrômetros e uma distribuição de partículas primárias estreita. O tamanho das partículas é confirmado por difração a laser no pó bruto e por análise de imagem no grânulo composto ou no filme de descida. A dispersão deficiente é a principal causa de pontos fracos, nebulosidade e desempenho inadequado em relação à ação antibacteriana ou UV.
Conteúdo ativo e uniformidade
O teor de óxido de zinco ativo é verificado por análise termogravimétrica, por dissolução em ácido com titulação ou por fluorescência de raios-X. A uniformidade de lote para lote é mais importante do que o número absoluto; uma desvio padrão inferior a alguns por cento ao longo de uma campanha de produção evita propriedades inconsistentes do filme. Os processadores devem solicitar um certificado de análise que abranja o teor de ativo, a perda por queima e o perfil de impurezas de metais pesados.
Migração e segurança no contacto com alimentos
O zinco é um elemento essencial e o óxido de zinco é geralmente reconhecido como seguro como uma substância de contato com alimentos em níveis controlados. Quadros regulatórios, como o EU 10/2011, as disposições de contato com alimentos da FDA dos Estados Unidos e o GB 4806 da China, estabelecem limites específicos de migração para o zinco, com o limite específico de migração para o zinco na Europa geralmente citado em torno de 5 miligramas por quilograma de simulante de alimentos para muitas aplicações. A migração total está limitada (geralmente a 10 miligramas por decímetro quadrado). Partículas em forma nano atraem um escrutínio adicional: embora o óxido de zinco incorporado não migre livremente, as avaliações de risco exigem a confirmação de que a distribuição do tamanho das partículas e o tratamento da superfície mantêm a migração dentro dos limites. As classes de contato com alimentos devem, portanto, utilizar tamanhos de partículas controlados, muitas vezes revestidos, e ser validadas por testes de migração no artigo real, e não apenas na mistura mestre.
Indústrias de aplicação e casos de uso
O masterbatch de enchimento de óxido de zinco serve uma ampla variedade de indústrias, pois oferece proteção e economia em um único aditivo.
Filme agrícola e de estufa
Os filmes agrícolas beneficiam da bloqueio UV que prolonga a vida útil sob a luz solar constante, enquanto o efeito antibacteriano reduz o crescimento de algas e fungos nas superfícies dos filmes húmidos. Uma redução de 2 a 4% de uma mistura mestre de 40 a 50% é típica, combinada com HALS e um antioxidante. A rede de fábricas Wanplas inclui a YuanSu, uma fábrica Wanplas que produz linhas de extrusão de filmes e chapas, permitindo soluções integradas de produção de filmes que combinam a mistura mestre Kerke com fundição ou sopro downstream.
Embalagens de contato com alimentos
Em filmes alimentares, recipientes e revestimentos de fechamento, o óxido de zinco fornece um suporte antibacteriano suave e proteção UV para conteúdos sensíveis à luz. As cargas são mantidas baixas e a classe é selecionada para conformidade com a migração. Em relação à reciclabilidade, o óxido de zinco é inerte nos fluxos de reciclagem de poliolefinas, portanto, não compromete a recuperação, como podem fazer alguns aditivos orgânicos.
Perfis exteriores e construção
Os perfis de janelas, os cercados e os decks utilizam óxido de zinco juntamente com dióxido de titânio para formar um escudo combinado contra os raios UV. O enchimento também contribui para a rigidez. Para compósitos de PVC e madeira-plástico, o masterbatch deve ser compatível com a estrutura rígida ou espumosa e dosado para evitar a deposição de placas nos moldes.
Higiene, fibras e bens de consumo
Tecidos de higiene não tecidos, recipientes de armazenamento e produtos para o ambiente infantil utilizam um masterbatch de óxido de zinco antibacteriano para limitar o odor e a formação de película microbiana. Em aplicações relacionadas com brinquedos, o mesmo masterbatch deve cumprir também as regras relativas a metais pesados e ftalatos discutidas no nosso guia complementar sobre masterbatch para brinquedos de plástico; o óxido de zinco em si é benigno, mas o veículo e quaisquer co-aditivos devem ser conformes.
Defeitos comuns e solução de problemas na produção de masterbatch de ZnO
Mesmo com uma fórmula de qualidade, o masterbatch de óxido de zinco pode apresentar defeitos que se originam na dispersão, na alimentação ou na história térmica. Reconhecê-los precocemente evita lotes fora do especificado e reclamações dos clientes.
Manchas pretas e partículas de gel
Manchas pretas ou marrons geralmente indicam degradação térmica local do veículo ou do aditivo, geralmente em um ponto morto no tanque ou em uma zona de amassamento excessivo. Os remédios incluem a redução da velocidade da rosca, a melhoria da ventilação para remover os compostos voláteis degradados, a auditoria da pureza das matérias-primas e a confirmação do auto-lavagem dos blocos de amassamento. Um programa regular de limpeza e inspeção de barris, parte das orientações de comissionamento do grupo Wanplas, limita este modo de falha.
Dispersão desigual e manchas
Manchas na película de descarga revelam a decomposição incompleta dos aglomerados. A correção é feita no lado do processo: aumentar a intensidade do bloco de amassamento ou adicionar uma segunda zona dispersiva, aumentar a temperatura do derretimento dentro do limite do portador, ou mudar para um óxido de zinco com melhor tratamento de superfície. Se o problema aparecer apenas em cargas elevadas, introduza parte do enchimento através de um alimentador lateral para que a zona de transporte de sólidos não seja sobrecarregada.
Platação nas matrizes
O depósito ceroso na matriz de extrusão, chamado de plate-out, é causado pelas frações de baixo peso molecular do veículo ou pelo excesso de aditivo de dispersão que se solidifica sob ação do calor. Reduza o lubrificante externo, abaixe a temperatura de processamento e verifique se o óxido de zinco não foi tratado excessivamente com estearato. As linhas de peletização de faces de matriz são menos sensíveis do que as matrizes de filme, mas a mesma química se aplica.
Perda de desempenho antibacteriano ou UV
Se um masterbatch qualificado apresenta um desempenho inferior no campo, suspeite de erro de let-down, incompatibilidade do veículo que causa uma distribuição deficiente ou foto-degradação do polímero de base que supera a tela de óxido de zinco. Verifique novamente a calibração do sistema de dosagem, confirme que o veículo é compatível com a resina de base e adicione o pacote de HALS e antioxidante, em vez de aumentar apenas o óxido de zinco.
| Defeito | Causa provável | Ação corretiva |
|---|---|---|
| Manchas pretas | Superaquecimento local, ponto morto | Reduzir a velocidade da roda de parafuso, melhorar a ventilação e a limpeza |
| Streaking | Pobre dispersão dos aglomerados | Aumentar a intensidade de amassamento, alimentação lateral |
| Plataforma de saída | Excesso de lubrificante, tratamento excessivo | Reduza o estearato, abaixe a temperatura |
| Proteção fraca | Erro de descida, sem HALS | Calibrar a dosagem, adicionar o pacote de estabilizador |
ZnO vs TiO2 vs outros aditivos antibacterianos e de proteção UV
A escolha entre aditivos minerais e ativos depende se a prioridade é a ação antibacteriana, a bloqueio UV, a brancura ou o custo. A tabela abaixo compara as opções mais comuns.
| Aditivos | Antibacteriano | Proteção UV | Opacidade / Cor | Nível de custo relativo |
|---|---|---|---|---|
| Óxido de zinco | Fuerte, amplo | Fortalecido, UVA e UVB | Branco, pode ser translúcido em tamanho nano | Médio |
| Dióxido de titânio (rutília) | Fraco a inexistente | Fortalecido, principalmente UVB e dispersão | Alta opacidade, branco brilhante | Médio |
| Baseada em prata | Muito forte, amplo | Inexistente | Neutro a ligeiramente tingido | Premium |
| Absorventes UV orgânicos | Inexistente | Fortalecido na banda, fraco em UVA | Transparentee | Médio a alto |
| Aditivo de carbonato de cálcio | Inexistente | Nenhum (pode acelerar na superfície) | Branco, opaco | Baixo |
Na prática, muitos formuladores misturam óxido de zinco com dióxido de titânio: o óxido de zinco cobre a função UVA e antibacteriana, enquanto o dióxido de titânio adiciona opacidade e dispersão de UVB a um custo mais baixo. A mistura é composta na mesma linha de dois parafusos, com os dois minerais introduzidos através dos alimentadores principais e laterais para manter a dispersão independente.
Guia de seleção e considerações do fornecedor
Selecionar um masterbatch de enchimento de óxido de zinco é menos sobre encontrar a cotação mais barata e mais sobre combinar função, veículo e conformidade com o artigo. Comece definindo o objetivo: a prioridade é a vida UV, a reivindicação antibacteriana, a economia do enchimento ou a segurança de contato com alimentos? Em seguida, especifique o polímero de base para que o veículo seja compatível. Em seguida, defina o conteúdo final de óxido de zinco a partir dos dados de desempenho acima, calcule a carga e a let-down do masterbatch e confirme o método de granulação e alimentação com o seu compósito.
O que perguntar a um fornecedor de masterbatch
- Qual a resina veicular utilizada e é compatível com o meu polímero de base?
- Qual a distribuição de tamanho de partícula do óxido de zinco e está ele tratado na superfície, e com que agente?
- Qual o conteúdo ativo e a uniformidade de lote para lote (desvio padrão)?
- O grau cumpre os requisitos da UE 10/2011, da FDA ou da GB 4806 para contato com alimentos, ou da EN 71-3 para aplicações de brinquedos?
- Qual o esforço de dispersão aplicado durante a compoção, e pode ser fornecido um relatório de dispersão?
- Qual a relação de let-down recomendada e quais co-aditivos estabilizadores são necessários?
Considerações do equipamento do produtor
Para os produtores de masterbatch, a linha de compoção define o teto da qualidade. Um extrusor paralelo co-rotante de dois parafusos, com uma relação de comprimento a diâmetro de 40 a 52, caixa de engrenagens de alta torque e disposição de blocos de amassamento configurável, é o padrão da indústria para óxido de zinco nano e sub-micrônico. A Kerke, uma fábrica Wanplas com 12 ou mais anos de experiência em compoção de parafusos e mais de 2000 máquinas em funcionamento em mais de 70 países, fornece linhas da série KTE projetadas para esta tarefa, incluindo alimentação lateral e perda em peso para dosagem precisa e controlada de poeira. O grupo Wanplas, cuja missão é aquecer os clientes globais com máquinas plásticas da China, oferece suporte à instalação, treinamento e pós-venda em suas fábricas especializadas.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre o masterbatch de enchimento de óxido de zinco e o masterbatch de dióxido de titânio?
O óxido de zinco fornece atividade antibacteriana combinada e absorção de radiação UV de amplo espectro, enquanto o dióxido de titânio é principalmente um opacificador branco e um filtro UV com efeito antimicrobiano fraco ou dependente da formulação. O óxido de zinco também é um absorvente de UVA mais eficaz e é geralmente reconhecido como seguro para contato com alimentos em cargas controladas.
O óxido de zinco nano pode migrar para fora dos produtos plásticos?
As partículas de óxido de zinco engenheirizadas estão incorporadas na matriz polimérica e encapsuladas pela resina transportadora durante a compilação, de modo que a migração em massa é mínima. A migração superficial é controlada pelo tamanho das partículas, pelo revestimento e pela carga total, e os tipos destinados ao contato com alimentos devem ser validados em relação a limites específicos de migração de zinco, de acordo com a norma UE 10/2011 e regulamentos equivalentes.
Qual extrusor de dois parafusos é o melhor para o masterbatch de ZnO?
A extrusora paralela de dois parafusos co-rotativos com uma alta relação comprimento/diâmetro, como a série KTE da Kerke, uma fábrica da Wanplas, oferece o alto efeito de cisalhamento e a disposição em blocos de amassamento por etapas necessária para a dispersão nano e submicron. Os alimentadores laterais e os alimentadores de líquido ajudam a gerenciar os aditivos sensíveis à poeira e ao calor.
Quanto óxido de zinco em masterbatch devo adicionar ao meu filme?
Para a proteção UV em filmes de polietileno, um masterbatch de 40% em uma diluição de 3 a 5% fornece aproximadamente 1,2 a 2% de óxido de zinco final, o que é suficiente para a maioria dos filmes agrícolas e de embalagem quando combinado com um pacote HALS. Os usos antibacterianos podem exigir uma diluição de 4 a 6% de um grau de 50%, dependendo do organismo alvo.
O óxido de zinco torna o plástico amarelo ou opaco?
O óxido de zinco micronizado adiciona brancura e opacidade semelhantes a outros preenchimentos brancos. As variedades nano e com tratamento de superfície podem ser incorporadas em baixas cargas, com apenas uma leve nuvem, preservando a clareza nos filmes onde a transparência é importante. Portanto, o efeito visual pode ser ajustado através do tamanho das partículas e da carga.
O masterbatch de óxido de zinco é compatível com resinas recicladas?
Sim. O óxido de zinco é inerte no reciclagem de poliolefinas e não interfere na reextrusão, como podem fazer alguns aditivos orgânicos voláteis. No entanto, ao utilizar flocos pós-consumo, verifique a estabilidade de fusão da resina base e considere uma reposição de estabilizadores suaves, pois as fontes recicladas costumam conter resíduos de degradação.
Qual pacote de estabilizadores deve acompanhar o masterbatch de ZnO ao ar livre?
Utilize um estabilizador luminoso de amina impedida, juntamente com um antioxidante primário e secundário. O HALS inibe os radicais gerados pelo UV, enquanto os antioxidantes protegem contra a degradação oxidativa térmica durante o processamento e o serviço. O óxido de zinco controla a proteção UV; o HALS e os antioxidantes controlam a cadeia de reações radicais.
Como posso verificar a qualidade da dispersão antes de uma produção?
Realize uma seção fina de um filme ou placa de descida, fotografe-a sob um microscópio e conte os agregados maiores do que 10 micrometros. Alternativamente, execute um teste de filtro em um fusão diluído. Um baixo número de agregados e uma distribuição estreita das partículas confirmam que a cisalhamento de mistura foi adequado.
Conclusão
O masterbatch de enchimento de óxido de zinco é um aditivo raro que ganha seu lugar três vezes: bloqueia a luz ultravioleta nas bandas UVA e UVB, suprime o crescimento bacteriano e fúngico através da liberação de íons e fotocatálise e serve como um enchimento mineral econômico. O sucesso depende da disciplina de formulação, da adequação do veículo, do tratamento da superfície e, acima de tudo, da qualidade de dispersão obtida em um extrusor de dois cilindros co-rotantes de alta usinagem. Para usos em contato com alimentos e brinquedos, o óxido de zinco em si é benigno, mas a formulação completa deve cumprir as regras de migração, metais pesados e ftalatos. A fábrica Kerke, da Wanplas, fornece as linhas de compósitos da série KTE, nas quais os produtores de masterbatches confiam para obter uma dispersão consistente de nano e sub-micrômetros, apoiadas pelas normas de engenharia compartilhadas do grupo Wanplas e pelo suporte global. Se estiver especificando ou produzindo um masterbatch de óxido de zinco, comece pela função desejada, defina a carga final a partir das tabelas acima e valide a dispersão e a conformidade antes da escalação.
