Il materiale da imballaggio in plastica è una delle applicazioni più importanti di masterbatch. Questo tipo di materiale da imballaggio è caratterizzato dall'essere leggero pur avendo buone proprietà meccaniche, barriera e permeabilità adeguate, buona resistenza chimica, buona stampabilità, bassi costi di lavorazione e buone qualità decorative e di lavorazione secondaria. È diventato il più utilizzato e ampiamente applicato tra i materiali da imballaggio in metallo, ceramica, carta, plastica e fibra.
I masterbatch offrono soluzioni per migliorare l'applicabilità dei materiali di imballaggio in plastica
L'imballaggio serve a proteggere le merci, facilitarne l'uso e fornire informazioni sul prodotto ai consumatori. Durante il processo di stampaggio dei materiali di imballaggio in plastica, l'aggiunta di masterbatch di plastica non solo conferisce il colore richiesto ai materiali di imballaggio, ma migliora anche la lavorabilità e la solidità dei prodotti in plastica (come resistenza alla luce, resistenza al calore, resistenza alla migrazione, ecc.) e può anche fornire altre funzionalità (come proprietà ritardanti di fiamma, antibatteriche, antistatiche e barriera), offrendo così una soluzione completa per migliorare l'usabilità dei materiali di imballaggio in plastica.
A seconda della composizione degli additivi utilizzati, i masterbatch nei materiali di imballaggio in plastica possono essere suddivisi in due tipologie: masterbatch colorati (il componente principale sono gli agenti coloranti) e masterbatch funzionali (ad es. additivi antietà, agenti antistatici, ritardanti di fiamma, riempitivi, ecc.).
1. Masterbatch di colore
Masterbatch di colore sono attualmente il metodo più utilizzato per colorare le materie plastiche. Coloranti diversi conferiscono ai prodotti in plastica diverse caratteristiche cromatiche, come crominanza, forza colorante, copertura, trasparenza e solidità del colore (ad esempio, resistenza all'esposizione solare, agli agenti atmosferici, ai solventi, alla migrazione e al calore).
Per gli imballaggi in plastica, lo scopo della colorazione non è solo soddisfare i requisiti generali di marcatura a colori, ma anche catturare l'attenzione del consumatore, aumentando così le vendite del prodotto. I masterbatch colorati in plastica possono fornire i colori richiesti in base alle richieste dei clienti.
Oltre alle tradizionali serie non colorate come bianco, nero e grigio e ai colori comuni come rosso, arancione, giallo, verde, blu, ciano, viola e marrone, vari effetti cromatici speciali come perlescente, metallico, multiangolo Sono disponibili effetti di cambiamento di colore, termocromico, fotocromatico, sbiancante, fosforescente, fluorescente, con motivi marmorei, venature del legno, glitter o maculati, che conferiscono ai prodotti di imballaggio effetti visivi unici e migliorano l'attrattiva del prodotto.
2. Masterbatch funzionale
I masterbatch funzionali contengono additivi funzionali diversi dai coloranti. Le funzioni specifiche dipendono interamente dai componenti effettivi contenuti. Queste funzioni possono essere sostanzialmente suddivise in tre categorie:
Miglioramento della lavorabilità dello stampaggio di materie plastiche
Ciò include masterbatch coadiuvanti tecnologici che riducono l'accumulo sullo stampo ed eliminano la frattura della fusione; masterbatch di raffreddamento che abbassano le temperature di lavorazione dello stampaggio; masterbatch essiccanti che assorbono l'umidità nelle materie prime; masterbatch scivolosi che facilitano la sformatura dei pezzi stampati ad iniezione; masterbatch antiscivolo che impediscono lo scivolamento del film durante l'avvolgimento; masterbatch antibloccanti che impediscono l'incollaggio degli strati di film durante lo svolgimento; e l'eliminazione dei masterbatch che consentono di risparmiare sui materiali durante i cambi di colore. L’utilizzo di questi tipi di masterbatch funzionali non solo facilita il processo di stampaggio ma migliora anche la qualità del prodotto, aumenta l’efficienza produttiva e riduce il consumo energetico.
Miglioramento delle proprietà fisico-chimiche della plastica
Ciò include masterbatch antiossidanti che migliorano la resistenza all'invecchiamento termico e prevengono l'ingiallimento delle parti; masterbatch anti-invecchiamento che migliorano la resistenza agli agenti atmosferici dei pezzi finiti; masterbatch nucleanti o chiarificanti che aumentano la rigidità o la trasparenza dei pezzi stampati; masterbatch tenacizzanti che migliorano le proprietà meccaniche delle parti stampate; masterbatch scivolosi che riducono il coefficiente di attrito superficiale delle parti stampate; apertura di masterbatch che riducono la coppia necessaria per aprire i tappi delle bottiglie; masterbatch termicamente conduttivi che migliorano la conduttività termica delle parti in plastica; masterbatch elettricamente conduttivi e masterbatch riempitivi che migliorano le proprietà meccaniche della plastica e riducono i costi.
Aggiunta di funzioni applicative ai prodotti
Ciò include masterbatch antistatici che riducono la resistenza superficiale delle parti stampate; masterbatch ritardanti di fiamma che aumentano la resistenza al fuoco dei materiali; masterbatch antibatterici che aumentano la resistenza all'invasione microbica; masterbatch barriera che migliorano le proprietà barriera degli imballaggi in plastica nei confronti dei gas (quali ossigeno, anidride carbonica, vapore acqueo); masterbatch biodegradabili che riducono l'inquinamento da plastica; masterbatch deodoranti che rimuovono gli odori; masterbatch aromatizzanti che aggiungono profumo alla plastica; masterbatch antiappannanti che riducono l'appannamento sulla superficie interna dei film per l'imballaggio alimentare; masterbatch antiruggine che prevengono la ruggine dei componenti elettronici; masterbatch per marcatura laser che forniscono effetti di marcatura laser; masterbatch opachi o levigati per effetti opachi o levigati e masterbatch schiumogeni che forniscono funzioni di leggerezza, isolamento termico, isolamento acustico e assorbimento degli urti.
Generalmente, i masterbatch svolgono una singola funzione, come i masterbatch colorati che forniscono solo colore, o i masterbatch antistatici che forniscono solo funzionalità antistatica. A volte, in base ai requisiti di utilizzo finale del prodotto, possono essere necessari masterbatch doppi o multifunzionali, come quelli che colorano il materiale di imballaggio in plastica e migliorano le prestazioni applicative come anti-invecchiamento, combinando così coloranti e agenti anti-invecchiamento in un unico prodotto. masterbatch singoli, detti masterbatch multifunzionali.
Fattori da considerare nella formulazione del masterbatch
Quando formulano un masterbatch, i produttori devono considerare vari fattori, tra cui:
- I requisiti dell'applicazione finale
- La forma del prodotto finale
- Il tipo e le specifiche della resina utilizzata per lo stampaggio
- Il metodo di stampaggio e le condizioni di lavorazione
- Il rapporto di aggiunta del masterbatch
- Requisiti di conformità normativa per il prodotto
- Requisiti di controllo e metodi di ispezione per le caratteristiche prestazionali critiche
- Prezzo accettabile e volume di utilizzo previsto
Ad esempio, nel progettare una formula per un masterbatch blu destinato ai tappi delle bottiglie di bevande, è fondamentale comprendere:
- Il tipo di bevanda (gassata, succo, tè, acqua)
- Il materiale (PP, HDPE)
- Il tipo di cappuccio (pezzo singolo, due pezzi, 38 mm, 28 mm)
- Il metodo di stampaggio (stampaggio ad iniezione, stampaggio a compressione)
- La temperatura di lavorazione più alta
- Il rapporto di aggiunta del masterbatch
- Il metodo di determinazione del colore (misurazione visiva, strumentale)
- Se misurate strumentalmente, le condizioni di misurazione (forma del campione, spessore del campione, sorgente luminosa, selezione dello spazio colore, intervallo della differenza cromatica)
- La necessità di lavorazioni secondarie (stampa, assemblaggio)
- Conformità alle normative (standard cinesi per i materiali a contatto con gli alimenti, standard europei, regolamenti FDA statunitensi), ecc.
Il raggiungimento di un unico colore può comportare vari schemi di corrispondenza dei colori, ma coloranti diversi hanno proprietà e costi diversi. Anche all'interno dello stesso tipo di colorante, i prodotti di diversi produttori possono differire in termini di prestazioni e prezzo. Tuttavia, anche se i colori di diversi schemi sono molto simili, ciò non garantisce che anche altre proprietà come resistenza al calore, disperdibilità, resistenza alla migrazione e stabilità dimensionale saranno simili, influenzandone l'idoneità all'uso. Ciò può portare a differenze significative nei costi del masterbatch.
I masterbatch in plastica di alta qualità presentano in genere diverse caratteristiche:
- Buona compatibilità con la resina da stampaggio
- Buona dispersione dei componenti funzionali
- Buona modellabilità e proprietà di lavorazione
- Non tossicità e rispetto dell'ambiente, soddisfacendo i requisiti normativi delle industrie pertinenti
- Rapporto di diluizione elevato (ovvero, è richiesto un basso livello di aggiunta)
- Buona stabilità della qualità da lotto a lotto
- Elevato rapporto costo-prestazioni
In generale, un masterbatch che fornisce un solo miglioramento funzionale alla plastica è chiamato masterbatch monofunzione. Ad esempio, un masterbatch colorato fornisce solo colore e un masterbatch antimicrobico fornisce solo funzionalità antimicrobica. A volte, in base ai requisiti di utilizzo finale del prodotto, potrebbe essere necessario un masterbatch a doppia o multifunzione. Ad esempio, se un materiale di imballaggio in plastica deve essere colorato e avere anche prestazioni applicative migliorate come anti-invecchiamento, coloranti e agenti anti-invecchiamento possono essere miscelati insieme in un masterbatch, creando un masterbatch multifunzione.
16 masterbatch funzionali comuni
1. Masterbatch liscio
Proprietà antiscivolo e antiadesive regolabili, buone proprietà antiadesive e maggiore scivolamento senza compromettere la resistenza e la stabilità dimensionale alle alte temperature.
2. Aprire il masterbatch
Migliora la scivolosità della superficie della pellicola e presenta determinate proprietà antistatiche, impedisce l'adesione tra pellicola e aumenta l'apertura della pellicola del tubo.
3. Masterbatch anti-invecchiamento
Estende il ciclo di vita della pellicola assorbendo e troncando i raggi UV che causano l'invecchiamento della pellicola. Le principali sostanze costituenti sono: stabilizzanti alla luce, assorbitori UV e protettori contro l'invecchiamento termico.
4. Masterbatch anticorrosione
Previene la ruggine e lo sfarinamento delle parti in plastica nella zona di contatto degli inserti metallici.
5. Masterbatch che assorbe l'acqua (masterbatch antischiuma e resistente all'umidità)
Elimina i problemi causati dall'umidità come bolle, nuvole, crepe, macchie, ecc. E non ha effetti negativi sulle proprietà fisiche e meccaniche dei prodotti.
6. Masterbatch di degradazione
Ampiamente utilizzato in PE, PP e altre importanti materie prime, in modo che i suoi prodotti (come pellicole agricole, sacchetti, tazze, piatti, dischi, ecc.) si degradino da soli dopo l'uso, senza alcun inquinamento per l'ambiente naturale.
7. Masterbatch aromatico
Il tempo di ritenzione della fragranza può arrivare fino a 10-12 mesi e può essere applicato a giocattoli, oggetti di uso quotidiano, prodotti di cancelleria, accessori interni di automobili e imballaggi di bellezza e cosmetici.
8. Masterbatch trasparente
Migliorare la trasparenza dei prodotti.
9. Masterbatch in schiuma
Eliminazione di segni di ritiro e ammaccature (restringimento) sulla superficie dei pezzi fabbricati, riduzione del peso della schiuma e allo stesso tempo riduzione dei costi delle materie prime.
10. Masterbatch di raffreddamento
Viene utilizzato principalmente per il PP e probabilmente può raffreddare dai 30 ai 50°C.
11. Masterbatch riempito
Oltre al carbonato di calcio, ci sono talco, wollastonite, grafite, caolino, mica e altri materiali minerali inorganici utilizzati come riempitivi nei prodotti in plastica, che possono essere ampiamente utilizzati in PE, PP, PS, ABS e altri prodotti in plastica.
12. Masterbatch antistatico
Si ottiene mediante miscelazione ad alta velocità di supporto e sistema antistatico, stampaggio per estrusione e quindi granulazione, che viene utilizzata per ridurre la resistenza superficiale del materiale e prevenire gli effetti negativi dell'elettricità statica su vari settori industriali e sugli esseri umani.
13. Masterbatch antimicrobico
Con una certa quantità di masterbatch antibatterico e le corrispondenti particelle di resina miscelate, secondo i metodi di lavorazione e stampaggio della plastica, della fibra, è possibile produrre un effetto antibatterico sulla superficie (effetto battericida e batteriostatico) delle parti in plastica, dei prodotti e della fibra antibatterica.
14 Masterbatch di miglioramento
Migliorando la resistenza dei materiali target, i suoi materiali modificati possono essere ampiamente utilizzati nell'edilizia, nei macchinari, nell'elettronica, negli elettrodomestici, nelle automobili, nei trasporti, nelle necessità quotidiane, nell'agricoltura e in altre industrie manifatturiere.
15. Masterbatch schiarente
Chiamato anche masterbatch brillante, lo scopo è quello di migliorare la brillantezza dei prodotti; il suo principale agente schiarente è l'etilidene bis stearamide, il dosaggio generale del masterbatch è compreso tra il 20% e il 30%, i prodotti sono compresi tra lo 0.2% e lo 0.3%, troppo influenzerà l'effetto di stampa dei prodotti.
16. Masterbatch ritardante di fiamma
Utilizzato principalmente in occasioni di modifica dei ritardanti di fiamma, composto da ritardante di fiamma + resina + additivi.
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