Masterbatches com carga de carbonato de cálcio (CaCO3) e talco representam os compostos de aditivos de maior volume produzidos na indústria global de conversão de plásticos. Amplamente utilizados em sacolas tipo camiseta de PE, filmes de cobertura agrícola (mulching), sacos tecidos de PP, embalagens termoformadas para alimentos e componentes injetados automotivos, esses masterbatches de carga funcional incorporam de 70% a 85% em massa de pó mineral microfino a uma resina poliolefínica de baixa viscosidade como veículo (tipicamente LLDPE, LDPE ou homo-PP).
Produzir masterbatch de carga em alta concentração com vazões competitivas apresenta desafios severos de reologia, mecânica e movimentação de materiais. O carbonato de cálcio ultrafino (tipicamente 800 a 2500 mesh, com tamanho médio de partícula d50 de aproximadamente 1,5–5,0 µm) possui área superficial específica enorme e superfície naturalmente hidrofílica, o que o torna completamente incompatível com fundidos de poliolefina hidrofóbicos. Se alimentado sem modificação superficial de alta intensidade, as partículas minerais se aglomeram em agrupamentos microscópicos compactos, causando entupimento severo do filtro do fundido, altos valores de pressão de filtro (FPV > 5 bar/g) e pontos brancos visíveis (microfuros) ou rasgos em filmes soprados finos.
Além disso, pós minerais micronizados arrastam enormes volumes de ar ocluído. Quando alimentados em extrusoras de dupla rosca corrotante com teores acima de 75%, o ar arrastado fluidifica o pó, resultando em ponteamento severo na garganta de alimentação, ebulição eruptiva no respiro de vácuo e escorregamento no transporte pela rosca. Ademais, fundidos de poliolefina altamente carregados exibem resistência de tração do fundido praticamente nula na face da matriz; a peletização convencional por fio em calha de água falha completamente porque os fios se rompem e rasgam sob a mínima tensão.
Este cenário de aplicação especializado detalha o fluxo de engenharia completo para a produção de masterbatch de carga com 75%–85% de CaCO3/talco: revestimento superficial aerodinâmico em alta velocidade com ácido esteárico e agentes de acoplamento a 105 °C–115 °C, alimentação gravimétrica multicomponente com desaeração por alimentação lateral de alto torque, compounding em dupla rosca corrotante intermeshing com blocos de amassamento específicos, e peletização em anel de água na face da matriz em sistema fechado, com secagem centrífuga e classificação em múltiplas bandejas em linha.