Un masterbatch es una mezcla concentrada de pigmentos y/o aditivos mezclados y extruidos juntos en una matriz portadora, como resina o cera , que se utiliza para agregar estos aditivos mixtos a un producto plástico final. Los aditivos se pueden utilizar para colorear (un "masterbatch de color") o para conferir otras propiedades (un "masterbatch de aditivos"). La alternativa típica al uso de un masterbatch es mezclar el plástico con aditivos crudos sin diluir.
El proceso general para la fabricación de masterbatches implica primero identificar y pesar los pigmentos y/o aditivos necesarios y luego mezclar los pigmentos o aditivos con una resina o polímero portador. Finalmente, la mezcla concentrada se extruye, se enfría y se le da forma de gránulos, polvos u otros vehículos de mezcla maestra y el producto final se embolsa. [1]
El material portador del masterbatch puede estar basado en cera (un portador universal) o un polímero específico que sea idéntico o compatible con el polímero natural utilizado (un portador específico de polímero). Polímeros como EVA o LDPE se pueden utilizar como soportes para poliolefinas y nailon , mientras que el poliestireno se puede utilizar para ABS , SAN y, a veces, policarbonatos . Cuando se utiliza un soporte distinto del plástico base, este material de soporte puede modificar las propiedades del plástico resultante. La proporción habitual entre masterbatch y polímero base es del 1 al 5%. Se pueden utilizar varios masterbatches (colores y diversos aditivos) juntos. [2]
Las máquinas de procesamiento generalmente se alimentan con gránulos premezclados del polímero anfitrión y el masterbatch, donde se realiza la mezcla final en el tornillo y las partes de extrusión del procesador. El procesamiento de gránulos a veces es propenso a causar efectos adversos, como la separación del masterbatch y el material base en la tolva. Como alternativa, el masterbatch se puede agregar directamente al tornillo de la máquina como un sólido que fluye libremente o, si el masterbatch es líquido, mediante una bomba peristáltica . Este uso de masterbatches líquidos permite una dosificación muy precisa y cambios rápidos de color entre ejecuciones de la máquina. [3] [4]
Los masterbatches están altamente concentrados en comparación con la composición objetivo, con altos "índices de reducción"; por ejemplo, a menudo se pueden utilizar 25 kg de una mezcla maestra para componer una tonelada de polímero base. [5]
La naturaleza dilutiva de los masterbatches, en comparación con los aditivos crudos, permite una mayor precisión en la dosificación de pequeñas cantidades de aditivos costosos. El uso de masterbatches sólidos granulares reduce los problemas de polvo típicamente inherentes al uso de aditivos sólidos de grano más fino. Los masterbatches sólidos tienen una vida útil más larga que las soluciones en solventes, que se evaporan con el tiempo. El masterbatch suele contener entre un 40% y un 65% del aditivo, pero el rango puede llegar hasta un 15% y un 80% en casos extremos. [2]
Los aditivos en un masterbatch se eligen para impartir los cambios deseados en las propiedades físicas del producto plástico final. Pueden aumentar la producción volumétrica debido a la conductividad térmica y la expansión volumétrica a una temperatura determinada, además de aumentar potencialmente la tenacidad, la rigidez a la flexión, la adhesión y la capacidad de impresión de un producto final. [6] Los aditivos en un masterbatch pueden modificar la conductividad eléctrica permanente de un producto plástico, lo que puede prevenir problemas causados por cargas eléctricas estáticas, [7] o la capacidad calorífica específica, lo que puede ayudar a reducir los costos de material al reducir la energía utilizada para funcionar. la máquina. [8]
Dependiendo de las necesidades del producto final, los fabricantes mezclan plástico primario con aditivos en una determinada cantidad. Estas materias primas se mezclan mediante el proceso de fundición, compresión y prensado para crear el masterbatch, que puede usarse directamente como material de entrada o en combinación con otros materiales para fabricar productos plásticos mediante diferentes métodos de conformado. [9]
Los masterbatches aditivos modifican varias propiedades del plástico base: [10]
Los masterbatches se utilizan en las siguientes áreas: