Slime

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Antecedentes

Slime é um material de jogo exclusivo composto por um polímero reticulado. É classificado como líquido e normalmente é feito pela combinação de soluções de álcool polivinílico com íons de borato em um grande recipiente de mistura. Muitas vezes tem um odor desagradável, uma cor verde e é frio e viscoso ao toque.

Em termos científicos, o lodo é classificado como um fluido não newtoniano. São líquidos espessos com viscosidade variável. A viscosidade é uma medida da resistência ao fluxo quando uma força de cisalhamento é aplicada. Os fluidos newtonianos têm uma viscosidade constante dependendo de sua composição. Por exemplo, a água é sempre um líquido fino com baixa viscosidade. O melaço é espesso e possui alta viscosidade. Os fluidos não newtonianos, como o lodo, têm uma viscosidade diferente com base na quantidade de força aplicada sobre eles. Se uma pequena quantidade de força for aplicada, como mexê-los lentamente com os dedos, eles parecem finos e semelhantes a água. Se uma força alta for aplicada, como atirar contra uma parede, a resistência é muito forte. Eles são chamados de fluidos não newtonianos porque não se comportam como previsto pelas leis de Newton. Outros materiais que também se comportam assim incluem ketchup, gelatina, cola e areia movediça.

A estrutura molecular do lodo é o fator responsável por seu interessante comportamento. O lodo de brinquedo é normalmente composto de moléculas de polímero de cadeia longa emaranhadas. Essas moléculas de polímero podem ser consideradas fios de espaguete. Quando colocados em um prato, os fios são misturados criando uma bagunça emaranhada. Se os fios forem friccionados, eles se alinham e se tornam mais lisos. Esse movimento dá à massa uma sensação viscosa e escorregadia.

Embora a mistura dos fios de polímero forneça alguma viscosidade embutida, um agente de reticulação também está presente no limo para dar a ele um comportamento de fluido não newtoniano. Os agentes de reticulação são íons que ajudam a conectar temporariamente os fios do polímero com ligações iônicas relativamente fracas. Essas ligações são fortes o suficiente para manter os fios de polímero juntos, mas não fortes o suficiente para tornar a massa um sólido.

História

A história do desenvolvimento do lodo de brinquedo remonta ao início do século XX, quando a ciência dos polímeros sintéticos estava sendo determinada. Durante a década de 1920, o ganhador do Prêmio Nobel Hermann Staudinger lançou as bases para nossa compreensão moderna da ciência dos polímeros. Ele sugeriu um novo modelo molecular para polímeros; um de moléculas longas em forma de cadeia e não agregados ou compostos cíclicos como se pensava anteriormente. Em 1928, seus modelos foram confirmados por Meyer e Mark. Esses dois cientistas estudaram as dimensões da borracha natural usando técnicas de raio-x. Na década de 1930, os modelos de Staudinger foram amplamente aceitos e o desenvolvimento extensivo de polímeros sintéticos começou a sério.

Os fabricantes vendem materiais poliméricos como lodo há anos. Eles são conhecidos por não apenas divertir crianças e adultos, mas também ajudar no desenvolvimento de destreza e criatividade. Os primeiros desses brinquedos eram materiais moldáveis, como argila de modelagem. A necessidade de materiais lúdicos aprimorados e variados levou ao desenvolvimento de massa plástica na década de 1950. Subseqüentemente, foi introduzida a massa tola que brilha no escuro. Durante a década de 1980, vários brinquedos do tipo limo foram introduzidos. Esses produtos eram feitos de materiais como álcool polivinílico, goma de guar ou mesmo leite fortificado.

Design

Embora uma grande variedade de variantes de limo seja vendida, elas têm muitas características comuns. Em geral, o lodo é um líquido pegajoso disponível em pequenas cubas. Pode ser vendido sozinho ou como parte de um conjunto de brinquedos, como um acessório para uma boneca de ação. O Slime tem um odor ligeiramente desagradável e é frio e viscoso ao toque. As cores variam, mas as mais comuns são verde, azul e vermelho. Alguns fabricantes adicionam fragrâncias para melhorar o odor.

Um dos principais aspectos da formulação do lodo é que os materiais devem ser seguros para crianças pequenas. Em geral, isso significa que as matérias-primas utilizadas para fazer o limo devem ser não irritantes para a pele ou para os olhos e não tóxicas em caso de ingestão. Além disso, os consumidores exigem que o limo (e brinquedos semelhantes) não danifique coisas como roupas, estofados, tecidos ou carpetes.

Matérias-primas

As fórmulas slime são inicialmente produzidas em laboratórios por químicos. Esses cientistas começam determinando quais características estéticas o limo terá. Por exemplo, eles decidem qual será a consistência, que cor terá e qual será o seu cheiro. Os testes de consumidor são frequentemente usados ​​para ajudar na tomada de decisões. Depois que as características são determinadas, pequenos lotes de teste são feitos no laboratório usando as matérias-primas primárias. Os ingredientes mais comuns usados ​​na produção de lodo de brinquedo são água, materiais poliméricos, agentes gelificantes, corantes, enchimentos e conservantes.

O material mais abundante no limo é a água, normalmente constituindo mais de 90% da fórmula. Geralmente, é usada água desionizada com tratamento especial. A água é um diluente que dá ao lodo sua consistência líquida. A fonte da água pode ser de poços, lagos e rios subterrâneos.

Os materiais poliméricos são responsáveis ​​pelas características importantes do lodo. O material mais comumente usado é o álcool polivinílico (PVA). O PVA é um polímero de cadeia longa que possui uma estrutura de moléculas de carbono com vários grupos hidroxila (OH) anexados. Em uma fórmula típica de limo, cerca de 2% de PVA é necessário. Outro polímero semelhante é o polivinilacetato (PVAC). Ele tem uma composição química ligeiramente diferente, mas se comporta da mesma maneira que o PVA quando um agente gelificante é adicionado. Certos polímeros "naturais" também podem ser usados ​​para produzir lodo. Exemplos comuns incluem goma de guar, que é derivada do grão da planta guar, metilcelulose, que vem de plantas, e amido de milho.

Enquanto os materiais poliméricos dão ao limo sua substância, um agente gelificante é necessário para dar a ele o comportamento líquido não newtoniano. Em formulações clássicas de limo, borato de sódio (Bórax) ou tetraborato de sódio é usado. Quando dissolvido em água, o borato de sódio se dissocia em íons de sódio e íons de borato. Se houver um polímero como o PVA, os íons borato interagem com as cadeias do polímero e formam ligações iônicas fracas que tornam a solução mais espessa. Essas amarras também fornecem a capacidade de esticar quando uma força é aplicada. Normalmente, o borato de sódio constitui cerca de 2% do produto final. A proporção do polímero para o agente gelificante é um fator na determinação da consistência do limo.

Uma variedade de ingredientes adicionais são adicionados aos produtos de limo para melhorar a cor e o odor. Em geral, as soluções poliméricas usadas na fabricação de lodo são incolores. Portanto, uma variedade de corantes é adicionada para dar cor ao produto. Normalmente, são corantes alimentares certificados pelo governo, como FD&C Blue e FD&C Yellow. Para melhorar o odor do lodo, costuma-se adicionar uma fragrância. As fragrâncias são feitas de materiais oleosos voláteis. Como a contaminação por fungos e bactérias é possível, conservantes como formaldeído ou metilparabeno também são adicionados para prevenir o crescimento microbiano. Além disso, vários ácidos ou bases podem ser incluídos para controlar o pH do limo.

O processo de fabricação

A produção de lodo ocorre em duas etapas. Primeiro, um lote de lodo é feito. Em seguida, ele é colocado em sua embalagem final. Este processo pode variar, no entanto, como o enchimento pode ser mais fácil se o agente de reticulação não for adicionado até que a solução polimérica esteja na embalagem final. A descrição a seguir descreve um processo em lote.

Slime é feito combinando uma mistura 5:1 de solução de álcool polivinílico (PVA) e uma solução de Bórax.

Composição do lote

• 1 Os lotes de lodo são feitos em grandes tanques de aço inoxidável equipados com misturadores e sistema de controle de temperatura. Começando com água, os compostos adicionam o resto das matérias-primas de acordo com as instruções da fórmula em tempos e temperaturas específicas. Usando controles de computador, a velocidade de mistura e a temperatura são reguladas. O lodo é tipicamente aquecido para que o PVA se misture na solução. Corantes, conservantes e outros aditivos são adicionados por último.

Verificação do controle de qualidade

• 2 Após a fase de composição, uma amostra do lote é levada ao laboratório de controle de qualidade para aprovação. Nessa área, são realizadas avaliações físicas e químicas para garantir que o lote atenda às especificações mínimas descritas nas instruções da fórmula. Podem ser realizados testes, como determinação de pH, verificações de viscosidade e avaliações de aparência e odor. Os ajustes podem ser feitos neste ponto, se necessário. Depois que o lote é aprovado, ele é bombeado para um tanque de retenção, onde é armazenado antes do enchimento.

Preenchimento e embalagem

• 3 A etapa de envase depende do tipo de embalagem em que o limo será vendido. Para o tubo típico de limo, o processo ocorre em uma linha de enchimento. Em uma extremidade da linha de enchimento está um funil contendo as cubas vazias. Essas cubas são fisicamente manipuladas por uma máquina rotativa até que fiquem em pé. Eles são então movidos ao longo de uma correia transportadora para os cabeçotes de enchimento, que contêm a solução de limo.
• 4 As cabeças de enchimento são uma série de tubos de pistão conectados em um carrossel circular. Conforme os tubos passam sob as cabeças de enchimento, o produto é injetado neles.
• 5 Depois de cheias, as cubas são movidas para uma máquina de tampar. Esta máquina classifica as tampas, coloca-as nas banheiras e fecha-as.
• 6 Se necessário, as cubas passam por uma etiquetadora. Às vezes, isso não é necessário porque são usadas embalagens pré-decoradas. Outras etapas de embalagem podem ocorrer neste ponto, como embalagem retrátil ou adição de um suporte de papelão. Os pacotes são então colocados em caixas e empilhados em paletes. Os paletes são transportados para o armazenamento e, eventualmente, enviados para os pontos de venda locais.

Controle de qualidade

O controle de qualidade é um processo contínuo que ocorre durante todo o processo de produção. Antes do lote, as matérias-primas são inspecionadas e testadas para garantir que atendam às especificações mínimas. Esse processo de inspeção normalmente envolve o trabalho de químicos de controle de qualidade, que verificam várias características físicas e químicas. Eles medem as características das matérias-primas recebidas, como tamanho de partícula, pH, viscosidade, aparência e odor. Se uma matéria-prima não atender às especificações predeterminadas, ela é rejeitada. Os lotes são testados de forma semelhante.

Se um lote não atender a todas as especificações, um ajuste pode ser feito. Por exemplo, se a cor do lote estiver errada, mais corante pode ser adicionado. Os testes de preservação ajudam a garantir que os brinquedos estarão protegidos do crescimento microbiano após o uso a longo prazo. Testes de estabilidade também são realizados. Esses estudos monitoram o desempenho de um lote acabado sob uma variedade de condições ambientais. Nas linhas de enchimento, os inspetores de linha inspecionam a aparência das garrafas, a vedação da tampa e os pesos de enchimento.

O Futuro

Brinquedos como o slime têm uma qualidade intrínseca que os torna fascinantes e divertidos. Embora os materiais atuais tenham sucesso comercial, permanece a necessidade de formulações melhoradas e variadas de materiais lúdicos. Já estão disponíveis algumas variações do produto slime clássico. Por exemplo, são vendidos kits de slime que permitem ao usuário criar seus próprios produtos slime. No futuro, os fabricantes de brinquedos se concentrarão em encontrar novas maneiras de vender o limo atual e também criar novos materiais.