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COLORACIÓN DE PLÁSTICOS Introducción El color, como es ampliamente reconocido, aporta una gran contribución para el suceso de un producto. Este reconocimiento ha originado una intensificación en los estudios sobre el color y consecuentemente la especialización en los métodos de coloración. Específicamente en el sector de plásticos, teniendo en cuenta la complejidad creciente del mercado, la elección y el desarrollo de los colores ideales involucran aspectos más complejos que los tradicionalmente considerados, como la estética y los efectos psicológicos. La obtención de un color incluye la coordinación de diversos elementos, tales como la utilización de la pieza, niveles de tolerancia, resina utilizada, temperatura de procesamiento, atoxicidad y otros. Para que el éxito del desarrollo, tanto de colores como de otros productos, sea conducido económica y eficientemente, es necesario que exista gran interacción entre el cliente y el proveedor de la materia prima. Conceptos básicos Existen diversas técnicas de coloración de resinas termoplásticas: entre ellas se destacan los concentrados o masterbatches, porque ofrecen muchas ventajas a los transformadores que los utilizan. A pesar de la simplicidad de utilización, los concentrados poseen composiciones complejas de colorantes y/o aditivos, que obedecen a rígidos criterios en su selección e incorporación. Para iniciar la discusión sobre masterbatches debemos abordar tres conceptos básicos: 1. Materias colorantes 2. Aditivos 3. Concentrados

1. MATERIAS COLORANTES: Son substancias químicas que, una vez incorporadas, confieren color a un sustrato. Los colorantes pueden ser clasificados en dos categorías: los colorantes propiamente dichos y los pigmentos. Estos últimos, a su vez, pueden dividirse en dos clases: los pigmentos orgánicos y los inorgánicos. - Colorantes: Son materias colorantes orgánicas solubles en el medio de aplicación. Poseen bajo índice de refracción, elevado poder tintóreo, alta solidez a la luz, a la temperatura y alto brillo. - Pigmentos: Son colorantes insolubles. Poseen alto índice de refracción y el medio de aplicación no los afecta química o físicamente. Características de los pigmentos: Pigmentos orgánicos: - buen poder tintóreo. - alto brillo - buena transparencia - variable solidez a la luz y al calor

Pigmentos inorgánicos: - buena opacidad /buen cubrimiento - poco brillo - buena solidez a la luz - variable solidez al calor En la formulación de un concentrado de color, la selección de los colorantes se efectúa llevando en cuenta todas las propiedades mencionadas, obteniéndose composiciones específicas para las aplicaciones deseadas. Puede desarrollarse un color con hasta 5 colorantes diferentes, siempre que todos tengan compatibilidad con la resina a colorear y obedezcan las restricciones del proceso y utilización final del producto. 2. ADITIVOS: Son productos químicos que confieren propiedades específicas a los plásticos. Ejemplos: Deslizantes, Antibloqueos, Retardadores de Llama, Foto Biodegradables, Anti-UV. etc. Como sucede con los colorantes, la selección de los aditivos para la elaboración de concentrados o compuestos se hace con base en las restricciones de proceso y utilización final del producto. 3. CONCENTRADOS: Son productos de la incorporación de altas cantidades de colorantes y/o aditivos en vehículo compatible con el polímero de aplicación, destinados a colorear y/o añadir aditivos a las resinas termoplásticas en general. Dependiendo del proceso de fabricación y del vehículo utilizado, los concentrados pueden tener las siguientes presentaciones:

Descripción y características: Concentrados granulados: Resultan de la incorporación de los Colorantes y/o aditivos en resina termoplástica (vehículo) procesable en equipos de extrusión. - Aplicables de 2 a 5 PCR en peso. - Fácil dosificación y manoseo - Excelente dispersión de colorantes. - No contaminante. - Uniformidad de color. - Elevado poder de teñido, lo que significa alto rendimiento. - Permite cambios de colores rápidos y económicos. - Proporciona stock reducido de materia prima. - Bajo costo por Kg. de material teñido. - No interfiere en las propiedades del producto final. Concentrados en polvo (DRY-BLENS) Obtenidos por dispersión de los colorantes y/o aditivos en vehículo no polimérico, en forma de polvo. Tienen la propiedad de envolver y adherirse uniformemente al polímero de aplicación. Pueden obtenerse también por micronización de los concentrados granulados. - Aplicación normalmente inferior a 2 PCR en peso.

- Indicado para aplicación en resina en la forma de polvo. - Permite la adición de alto tenor de colorantes. - Buena homogenización con la resina de aplicación. - Tiende a causar contaminación. - Menor dispersión de colorantes con relación a los concentrados granulados. Concentrados universales Son una dispersión de colorantes y/ o aditivos en vehículo aglomerante, que generan un producto de granulometría irregular. - Aplicables de 1 a 5 PCR en peso. - No contaminante. - Compatible con varias resinas, a pesar de que el color natural de ellas interfiera en el color del producto final. - Poseen baja viscosidad de fundido, lo que puede llevar a una buena homogeneización con algunos polímeros y regular con otros. - El vehículo aglomerante puede interferir en las propiedades del producto final. PROCESOS DE FABRICACIÓN DE LOS CONCENTRADOS: La producción de los concentrados de color o masterbatches, aparentemente simple, comprende procesos y equipos específicos y es necesario acompañar la producción con gran rigor para atender todas las especificaciones deseadas.

Diagrama de flujo de producción de concentrados granulados

La fabricación de algunos concentrados especiales huye al diagrama de flujo genérico presentado, porque precisan más etapas, como dispersión previa de colorantes y/o aditivos, colocación previa en estufa de componentes de la mezcla, etc.

Diagrama de flujo de producción de concentrados en polvo

Diagrama de flujo de producción de concentrados universales

UTILIZACIÓN PRACTICA DE LOS CONCENTRADOS La principal característica de los concentrados es su simplicidad de uso. Existen diversos aspectos que merecen especial atención, que describimos a continuación: 1. Dosificación: Es el porcentaje adecuado del concentrado que será aplicado a la resina, para obtener el efecto deseado. La dosificación recomendada por el fabricante debe obedecerse rigurosamente, en caso contrario pueden ocurrir problemas de tonalidad, cubrimiento u homogenización. La mezcla con una resina virgen puede ser hecha por simple mezcla en tambores, o a través de dosificadores automáticos. En el primer caso, se recomienda pesar el material en una balanza simple y después mezclarlo en tambor, de forma que se garantice la distribución homogénea de los granos del concentrado en la resina de aplicación. Esto puede hacerse en tambores rotativos, mezcladoras de cemento o incluso manualmente. Normalmente, los concentrados son dosificados en PCR: (partes por cien partes de resina), lo que hace al procedimiento de pesaje más simple que la dosificación porcentual (%). Para aclarar la diferencia entre PCR y %, mostramos a continuación un ejemplo numérico: Se recomienda un concentrado al 2 PCR: 2 PCR = 2 partes de concentrado + 100 partes de resina = 102 partes (=1,96% del concentrado).

Se recomienda un concentrado al 2%: 2% = 2 partes de concentrado + 98 partes de resina = 100 partes (= 2,00% del concentrado) 2. Granulometría: Se refiere a la uniformidad, regularidad y al tamaño de los granos de concentrado. Cuando se utilizan dosificadores automáticos volumétricos, es imprescindible que a granulometría del concentrado sea uniforme y constante en todos los lotes. En este caso, se recomienda a los usuarios especificar la granulometría más adecuada para su utilización. 3. Condiciones de procesamiento: Los concentrados de color y aditivos son proyectados para determinadas condiciones de procesamiento. Por lo tanto, se recomienda: -No superar el límite de resistencia térmica del concentrado. -Evitar tiempos de residencia muy largos en los equipos de proceso. -Ajustar la máquina para obtener buena plastificación y homogeneización de la mezcla. -Usar tamices adecuados en los procesos de extrusión. PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LOS CONCENTRADOS 1. Tonalidad: El color es el resultado de la interacción entre el la fuente de luz, el objeto iluminado y el observador y no se trata, por lo tanto, de un fenómeno simple

El color es hoy un objeto de grandes atenciones, en función de su influencia directa en la apariencia y en el costo de un producto acabado. Su consistencia y mantenimiento son necesarios porque el consumidor o usuario del producto acabado con seguridad irá a relacionar estos parámetros con la calidad del producto consumido. Evaluación de la tonalidad: Tratándose de concentrados de color, la evaluación y control de la tonalidad se hacen tanto visualmente como a través de una medición instrumental rigurosa. Evaluación visual: Consiste en la comparación visual de dos muestras obtenidas bajo idénticas condiciones de proceso y bajo la misma luz incidente, utilizando el concentrado "lote" en una de ellas y el concentrado "estándar" en la otra. Normalmente la evaluación visual está sujeta a variables subjetivas no estandarizadas, que pueden interferir en el juicio del color. Evaluación instrumental: a) Colorímetros Triestímulos: Operan con tres filtros sobre el espectro de luz visible. El resultado de su medición es un valor numérico que puede compararse con el del estándar, a pesar de que no permite identificar el color medido. Los colorímetros triestímulos, por no medir la curva de reflectancia espectral no son capaces de detectar subtonos y mascaran errores de metamería b) Espectrofotómetros Computarizados: La comparación del color consiste en someter muestras "estándar" y "lote" a una fuente de luz gradualmente variable en la faja de 400 a 700 nanómetros (faja de longitud de onda visible), siendo que, para cada longitud de onda incidente en el objeto, éste refleja un determinado porcentaje de luz (reflectancia). De esta forma cada color evaluado tendrá su curva característica y exclusiva de longitud de onda vs. reflectancia. El dibujo a continuación muestra ejemplos de estas curvas. Correspondencia entre los colores y las fajas de longitud de onda:

- El blanco, que refleja todas las longitudes de onda, tiene una curva teórica recta, en la faja de los 100% de reflectancia. - El negro, al contrario, por absorber todas las longitudes de onda, tiene una curva teórica recta alrededor del 0%. - Las curvas de los otros colores, a su vez, presentan picos en la faja de longitud de onda correspondiente a la tonalidad predominante. A partir de este principio, puede registrarse numéricamente la diferencia entre dos colores (estándar y lote, por ejemplo) además de la visualización inmediata de los desvíos a través de los gráficos. Con estos instrumentos, el transformador y el proveedor de concentrados de color pueden establecer límites de tolerancia para los lotes fabricados, de acuerdo con el estándar aprobado. 1.1. Metamería: La metamería ocurre cuando: dos o más colores parecen semejantes a un observador, bajo una determinada fuente de luz, y los mismos colores parecen diferentes entre si, cuando se observan bajo fuentes de luz diferentes a la primera. Esto ocurre cuando las muestras sometidas a observación se formulan de modo diferente. Además de la evaluación visual, la metamería también puede detectarse a través de la medición instrumental del color y visualización de la curva espectrofotométrica. Cuando dos muestras tienen la misma curva de reflectancia para todos los observadores y para todas las fuentes de luz, se puede decir que no hay metamería. Pero en muchos casos, para evitar la metamería se requiere que se usen los mismos pigmentos y colorantes, además de la misma base de resina y el mismo grado de dispersión. 1.2. Diferencia de color: La diferencia entre un color estándar y el color de una muestra desarrollada a partir del mismo, normalmente se evalúa por un parámetro denominado, en la espectrofotometría computarizada, Delta E (DE). Para aclarar mejor este concepto, hablaremos de su sistema de medición. Existen varias formas de describir colores. Una de ellas, el L, a, b, que se basa en las teorías de visión de color, afirma que la señal enviada por el ojo al cerebro carga informaciones en tonos rojizos o verdosos, amarillentos o azulados y en luminosidad (brillo), como mostramos a continuación:

El DE es el resultado de cálculos efectuados a partir de las diferencias verificadas por lectura colorimétrica en cada uno de los tres ejes, cuando se comparan dos colores. O sea, si determinamos el valor "cero" para el color estándar, las diferencias encontradas en los ejes L, a y b se evalúan en relación al color derivado, obteniéndose así la diferencia total con relación al estándar. Hoy ese tipo de control es muy difundido y se lo usa bastante para registrar numéricamente las muestras obtenidas, pero no substituye las comparaciones visuales y espectrofotométricas. 2. Homogenización: La homogeneización es el grado de facilidad de distribución del concentrado sobre la resina de aplicación, durante el proceso de transformación. Ella depende básicamente de dos factores: el grado de carga del concentrado (tenor de colorantes y/o aditivos) y del comportamiento de flujo entre el concentrado y el polímero de aplicación. 2.1. Grado de carga: Debe ser tal que permita una aplicación del concentrado entre 1 y 5 PCR (o más en algunos casos). Aplicaciones menores a 1 PCR (concentrados con alto grado de carga) provocan una distribución espacial deficiente de los gránulos de concentrado en la resina, lo que dificulta el trabajo de la rosca para homogeneizar la mezcla. 2.2. Comportamiento del flujo: Para buen desempeño de un concentrado en referencia a la homogeneización, su viscosidad debe ser necesariamente inferior a la de la resina, o sea, el concentrado debe ser siempre mas fluido. De esta forma, durante la plastificación de la mezcla en los filetes de la rosca, el concentrado es el primero a sentir el efecto de la temperatura y del cizallamiento (fricción), y a plastificarse, homogeneizándose rápidamente en el polímero de aplicación. Si el masterbatch fuera mas viscoso, se corre el riesgo de que la pieza contenga algunas áreas de mayor concentración de colorantes que otras, lo que hasta puede causar manchas 3. Concentración: Es el grado de carga de colorantes y/o aditivos en los concentrados. La concentración está determinada por las materias primas involucradas en la formulación (colorantes/aditivos/resinas) y por el proceso de fabricación del concentrado. Normalmente se busca el mayor tenor posible de colorantes/aditivos en la resina, de forma que el concentrado se fabrique con un nivel de dispersión adecuado para aplicarse en la faja de 1 a 5 PCR. En relación a los pigmentos, existen aquellos que permiten alto nivel de incorporación con buena dispersión, como los inorgánicos, que alcanzan niveles de hasta 80%, mientras que algunos concentrados de pigmentos orgánicos y/o colorantes alcanzan niveles máximos de 50%. La concentración de colorantes y/o aditivos en el masterbatch depende de factores como:

- Características del estándar deseado (espesor, cubrimiento, resina-base, color, etc.) - Capacidad de homogeneización del equipo de transformación: cuando el equipo posee deficiencia en la homogeneización, es necesario diluir el concentrado, de forma que pueda aplicarse en una dosificación mayor, facilitando su homogeneización en la resina. 3.1. Verificación de la concentración de colorantes/aditivos: Esta verificación es importante, ya que la concentración de colorantes/aditivos en el masterbatch interfiere directamente en el porcentual de aplicación y en su costo, ítems a los cuales se debe permanecer atento. La verificación puede hacerse midiendo el peso específico del concentrado, u otros procesos analíticos, aunque la verificación ideal se hace en la práctica aplicando el concentrado directamente al polímero. 3.1.1. Peso específico o densidad: Este método consiste en la comparación de las densidades del concentrado estándar y de los lotes posteriores. Si el lote presenta un peso específico diferente al del estándar, puede sospecharse que las concentraciones son diferentes. Sin embargo, el peso específico no indica directamente el poder tintóreo del concentrado, ya que esta propiedad no proviene exclusivamente de la cantidad, sino también de la calidad de los colorantes involucrados, de su dispersión y granulometría. 3.1.2. Tenor de cenizas: Este ensayo se utiliza para detectar la concentración de pigmentos que no se descomponen a la temperatura del análisis, o sea, algunos pigmentos inorgánicos. Se aplica principalmente a concentrados blancos, donde el tenor residual se relaciona con el porcentaje de dióxido de titanio (TiO2). La existencia de cargas (carbonato de calcio, talco, etc.) y otros pigmentos blancos esconde el real contenido de TiO2, lo que puede alterar algunas características del concentrado, tales como el poder tintóreo y cubrimiento, además de perjudicar su desempeño en aplicaciones críticas, como la extrusión de finas películas. Además de esos factores, las cargas en un masterbatch interfieren directamente en su costo. Ensayo para verificar el contenido de cenizas Diagrama simplificado: 1º-Calcinación (quema) del material a 600º C durante 1 hora 2º-Obtención de las cenizas – composición más frecuente: TiO2 + CaCO3. 3º-Reacción con ácido clorhídrico (HCl), que elimina el CaCO3, restando, si hubiera, el TiO2. 4º - Pesaje de las cenizas – se llega al valor de TiO2 en el concentrado. 4. Dispersión: Es el grado de desaglomeración de las partículas de un colorante en la resina incorporada. La dispersión depende de las características del colorante, eficiencia del proceso de fabricación y formulación adecuada del producto. Un concentrado bien disperso es aquel en el que todas las partículas de colorantes están suficientemente desaglomeradas de su estado original, confiriendo al producto final total uniformidad, sin la presencia de puntillos o puntos aglomerados. 5. Poder tintóreo: Es la propiedad que tiene un colorante de conferir más o menos color a un sustrato. Ésta es una característica propia de cada la tipo de pigmento/colorante. Tratándose de concentrados, su poder tintóreo depende directamente de los tipos de colorantes utilizados en la fórmula y del grado de dispersión de los mismos. Los colorantes poseen generalmente mayor poder tintóreo que los pigmentos orgánicos, los que a su vez son más intensos que los pigmentos inorgánicos. 6. Poder de cubrimiento: Es la capacidad que tiene un colorante de no dejar transmitir la luz a través de un determinado medio donde se lo aplica. Esto significa que cuanto mayor sea la cantidad de luz que atraviesa una pieza, menor es el poder de cubrimiento de los colorantes que la tiñeron. El cubrimiento está directamente asociado a la dispersión de la luz y es función de la longitud de onda, y se controla

por el tamaño y forma de las partículas del pigmento y por la diferencia del índice de refracción entre el pigmento y el medio. Normalmente, los pigmentos inorgánicos poseen elevado poder de cubrimiento (son opacos a causa del alto índice de refracción), mientras que los colorantes son prácticamente transparentes. 7. Resistencia térmica: La resistencia térmica está determinada por la temperatura más alta a la que puede exponerse un concentrado durante cinco minutos en el cañón de una inyectora sin que cambie significativamente el color. Esta alteración de color puede ocurrir por descomposición térmica del pigmento o por disolución con posterior proceso de recristalización del mismo. En el concentrado, la solidez al calor no siempre puede determinarse por la solidez del pigmento menos resistente, ya que la mezcla de colorantes o una gran diferencia de concentración entre ellos puede causar efectos antagónicos, es decir que uno de ellos puede disminuir las propiedades de los demás. Por este motivo, para todo concentrado que se desarrolla debe medirse su propia resistencia térmica. 7.1. Determinación de la resistencia térmica: Es una técnica simple que consiste en someter una mezcla del polímero con el concentrado, en un cilindro de una inyectora durante un intervalo de tiempo predeterminado (5 minutos), y a una temperatura prefijada Se repite la prueba con sucesivos aumentos de temperatura, hasta que ocurran alteraciones con relación al color original. 8. Solidez a la luz e intemperie: La coloración de plásticos que se emplean en ambientes sometidos a la luz/intemperie exige el uso de concentrados con colorantes/aditivos de alta estabilidad a estos factores, bajo el riesgo de que se produzcan sensibles variaciones de tonalidad. El ensayo de la solidez a la luz de los plásticos coloreados, es un largo proceso, que puede llevar hasta dos años o más. Por este motivo se pueden utilizar equipos de envejecimiento acelerado (Xenotest, Fade-O-Meteir, Weather-O-Meter), con la finalidad de anticipar la evaluación. Destacamos que los resultados de estos ensayos se los considera aproximados y siempre deben presentarse en forma comparativa. Para la elección de los pigmentos a usarse, la norma BS 1006:1961 especifica una escala de solidez a la luz para los colorantes, la que varía de 1 a 8, en la que 1= muy pobre y 8= excepcional. Sin embargo, en casos más críticos, además de la selección de colorantes con alta solidez a la luz (7/8) también es necesario considerar la degradación de la resina a teñir. 9. Solidez a la migración: Básicamente existen dos tipos de fenómenos que provocan la migración de los colorantes: 9.1. Eflorescencia: Es la migración del colorante hacia la superficie del plástico, manifestándose como un "polvo" sobre el material, después de días o semanas de su incorporación. Este fenómeno ocurre debido a la solubilidad del colorante en el plástico, la que aumenta con el aumento de la temperatura de proceso del mismo. Cuando el material se enfría, la parte del colorante disuelta se cristaliza preferentemente en la superficie, caracterizando la eflorescencia. 9.2. Sangrado: Es la migración del colorante hacia afuera del plástico, en dirección a un material adyacente o incluso hacia los productos embalados (alimentos, cosméticos, etc.), debido a la solubilidad de los colorantes en los mismos. En el desarrollo de concentrados de color, principalmente para embalajes, la selección de colorantes con buena solidez a la migración se hace según la norma DIN 53775, con una escala que varía de 1 (pobre) a 5 (muy buena). 10. Toxicidad: Este aspecto es especialmente importante cuando se trata de la coloración de embalajes y de otros productos que están en contacto principalmente con alimentos o fármacos, además de

juguetes y piezas para uso del público infantil. Para estas condiciones de uso, normalmente se exige la característica de ser atóxico. En este caso, los colorantes/aditivos utilizados en la formulación del concentrado deberán ser atóxicos, lo que limita el número de opciones de materias prima posibles y hace el producto final más caro. Destacamos que un mismo color puede resultar de formulaciones atóxicas o no atóxicas En la práctica, el formulador prefiere utilizar muchas veces un mismo producto con fines nobles y no nobles. En este caso, las propiedades del concentrado se juzgarían por la aplicación noble y, en consecuencia directa, estarían superestimadas para aplicaciones no nobles, lo que seguramente llevaría a un costo innecesario. 10.1. Condiciones de toxicidad: Se consideran no atóxicos los colorantes basados en metales pesados (cadmio, plomo, cromo, etc.). Existen ensayos capaces de detectar esos elementos en el concentrado o en el producto final, pero estos análisis no son los más simples de realizar. En el caso de dudas con relación a la atoxicidad de los concentrados, el transformador puede consultarnos a respecto de los laboratorios que los realizan, así como sobre los procedimientos previos necesarios para su realización. 11. Granulometría Como ya vimos, la granulometría se refiere al tamaño de los granos, a la uniformidad y a la regularidad de los mismos. Su uniformidad y regularidad son características deseables, porque influyen directamente en la homogeneización, y son indispensables para una dosificación constante. Básicamente, la granulometría de los concentrados debe ser la más próxima posible (en términos de tamaño) a la granulometría del polímero de aplicación. Los granos muy grandes no son adecuados para una buena homogeneización, mientras que los muy pequeños no son aconsejables, debido a la posibilidad de que sedimenten en el embudo del equipo. Normalmente, los concentrados granulados se presentan en forma cilíndrica, de lentejas o cubos, como resultado de los diversos procesos de granulación posibles.

PROBLEMAS TÍPICOS Y SUS SOLUCIONES. A continuación, se muestra un resumen de los problemas de mayor importancia o que ocurren con mayor frecuencia en el cotidiano de la transformación de plásticos.

MÉTODO DE TRANSFORMACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

PROBABLES CAUSAS

SOLUCIONES

TODOS

Diferencia de tonalidad en relación al estándar.

- Falta o exceso de concentrado. - Temperatura sobrepasando el límite de resistencia térmica del concentrado. - Presencia o exceso de material recuperado

- Aplicar el concentrado en las mismas condiciones que el estándar original. - Verificar la resistencia de la máquina y corregir la temperatura. - Retirar el material recuperado y verificar el comportamiento del color. - Evitar mezclar concentrados diferentes para conseguir otro color (principalmente en procesos de inyección).

- Rehacer los ensayos con el concentrado, considerando el estándar (cuando hay).

TODOS

Falta de cubrimiento o variación en el cubrimiento.

- Variación en el pesaje. - Variación del dosificador. - Velocidad de flujo del concentrado por el embudo del equipo, diferente en relación a la de la resina.

- Evitar adición del concentrado por medidas volumétricas. - Verificar si hay constancia en la rotación del dosificador. - Verificar si ocurre variación en la granulometría del concentrado, y si los tamaños de los granos son muy diferentes a los de la resina.

EXTRUSIÓN DE PELÍCULAS TUBULARES Y PLANAS.

Líneas o franjas en la superficie de la película.

- Falta de contra presión en la extrusora. - Fluidez de la resina mayor que la del concentrado. - Irregularidades en la matriz. - Tasas de producción elevadas.

- Forzar contra presión, usando tamices más finos y disminuir la temperatura de la zona de dosificación. - Sustituir la resina por otra de fluidez menor, o el concentrado por otro de fluidez mayor, adecuando las condiciones de proceso. - Hacer media dilución, en extrusora de granulación, del concentrado en una resina de fluidez mayor y aplicarla al doble de la concentración normal - Verificar la limpieza de la matriz.

EXTRUSIÓN.

Taponamientos frecuentes de los filtros, con elevación del amperaje.

- Exceso de concentrado en el producto. - Filtros con tamices muy finos o en exceso. - Deficiencia en la dispersión del concentrado. - Presencia de material recuperado contaminado.

- Usar filtros con tamices más gruesos, sin que no disminuyan los recursos de homogeneización y ni ocurra ruptura del balón. - Verificar la dispersión del concentrado por la observación del producto (presencia de puntos en la superficie). - Puede investigarse un concentrado, cuyas características de pigmentación y poder tintóreo permitan que sea aplicado en menores niveles, evitando su exceso. Chequear los sacos del concentrado y/o verificar la resina utilizada

EXTRUSIÓN DE PELÍCULAS TUBULARES Y PLANAS

Presencia de micro orificios, seguidos de ruptura de la burbuja (tubular).

- Exceso de concentrado. - Humedad en alguna de las materias primas o humedad ambiental. - Velocidad lineal elevada para un pequeño espesor de película. - Temperatura insuficiente de proceso. - Suciedad en la matriz. - Deficiencia en la dispersión, o exceso de cargas en el concentrado.

- Chequear la materia prima sospechosa. - Alterar el perfil de temperatura, elevándola en la zona de compresión. - En el caso que el espesor sea mucho más fino, intentar trabajar en velocidades menores, o entonces elevar la temperatura. Subir la temperatura del proceso. Limpiar con el producto adecuado. Hacer reclamo a su proveedor.

EXTRUSIÓN DE PELÍCULAS TUBULARES, PLANAS Y LAMINARES.

Aparición intermitente de pequeñas borras o material quemado en la película o lamina

- Presencia de puntos de acumulación de material, que se quema en la matriz o en la rosca por exceso de temperatura. - Tasa de producción elevada con pocos

- Verificar las condiciones de la matriz (limpieza, pulimento interno). - Verificar la temperatura de trabajo y controlar si ella no excedió los límites de resistencia térmica del concentrado. - Verificar si la fluidez de la resina es superior a la

SOPLADO.

Franjas en el frasco. Disminución de resistencia al impacto. Tendencia a rajaduras

recursos de homogeneización. -Fluidez de la resina incompatible con la del concentrado. - Deficiencia en la calidad del material recuperado.

del concentrado. En caso afirmativo, puede substituirse una de las materias primas (ajustándose las condiciones del proceso), o entonces preparar una pre dilución del concentrado (en extrusión de granulación) con resina de fluidez mayor y aplicarla en mayores concentraciones sobre la resina normal. - Usar filtros más finos para forzar contrapresión en los casos en que el problema es exclusivamente falta de homogeneización. - Verificar fluidez y dispersión del material recuperado.

- Acumulación de material quemado en el cabezal. - Falta de resistencia térmica del concentrado. - Concentrado adhiriéndose con facilidad sobre la superficie interna del cabezal. - Baja contra presión en el sistema extrusora – cabezal - Falta de plastificación u homogeneización. - Exceso de pigmentos. - Exceso de material recuperado

- Limpiar o mejorar el cabezal (el que debe evitar puntos de acumulo). - Verificar la ocurrencia de cargas sensibles a la temperatura en el concentrado. - Disminuir la temperatura del cabezal, para forzar la contra presión (y homogeneización) y atenuar la tendencia a la quema del material. - Intentar mantener o disminuir la temperatura del cabezal, para forzar la contra presión (y homogeneización) y atenuar la tendencia a la quema del material. - Intentar mantener la superficie interna del cabezal preferentemente pulida. Elevar la temperatura de extrusión en la zona de compresión, bajándola en la zona de dosificación, para forzar

la interacción pigmento polímero, y también al cizallamiento, con la finalidad de que haya mejor mezcla. Disminuir la concentración del concentrado - Si la concentración del recuperado es alta, y si él proviene del mismo producto, disminuir entonces la cantidad del concentrado. - Verificar la calidad del recuperado y si es posible, reducir sus niveles. - Verificar la fluidez del concentrado y de la resina. INYECCIÓN.

Las piezas salen manchadas, caracterizadas por líneas de flujo o ausencia de concentrado en ciertos puntos. Deslaminación

- Falta de homogeneización del concentrado sobre la resina. - Ciclo excesivamente rápido. - Material degradándose. - Incompatibilidad entre el concentrado y la resina. - Interferencia en el grado de mezcla, sumada con las altas tensiones superficiales generadas en el proceso.

- Elevar la contra presión en el tornillo. - Si es posible usar boquilla valvulada y tornillo conteniendo zona de mezcla. - Disminuir la velocidad de inyección. -Diluir antes o utilizar un concentrado más diluido, el cual podrá aplicarse en mayores concentraciones. -Verificar las condiciones de la superficie y el proyecto del molde. - Controlar la temperatura del proceso y verificar la resistencia térmica del concentrado. - Verificar la naturaleza del vehículo del concentrado. - Elevar la contra presión y temperatura del proceso. - Disminuir la velocidad de inyección.

EXTRUSIÓN DE RECUBRIMIENTOS, TUBOS Y PERFILES

Hilo o tubo disforme, presentando rugosidad y puntos en la superficie.

- La fluidez de la resina es superior a del concentrado, o la fluidez del concentrado es muy baja.

- Verificar la fluidez de concentrado y de la resina. - Verificar la calidad del material recuperado (dispersión).

- Exceso de material recuperado. - Exceso de concentrado. - Dispersión comprometida de los pigmentos. - Irregularidades o suciedad en la matriz.

- Limpiar la matriz y procesar con resina natural, hasta asegurarse de que la extrusión sigue en proceso normal. En seguida, adicionar el concentrado. Verificar la dispersión del concentrado Reparar y limpiar

Fuente: Empresa Comex

Aditivos y masterbatches: tipos, funciones y aplicaciones Facilitan la transformación de los plásticos o bien modifican su cuadro de propiedades En el proceso de fabricación, los plásticos contienen cantidades pequeñas de otros materiales ajenos, como son emulsionantes y catalizadores. Con el objetivo de convertirlos en granulados y masas de moldeo, y durante el proceso de confeccionado y formulación, los plásticos suelen recibir pequeñas cantidades de aditivos, los cuales facilitan su transformación o bien modifican su cuadro de propiedades.

Características principales 1. Aditivos conductores Para hacer conductiva la superficie y para apantallamiento se puede metalizar la superficie mediante: vaporización en vacío, proyección de metales de punto de fusión bajo o por recubrimiento galvánico (cromado).  



Tipos: negros de humo especiales, fibras de carbono, fibras o virutas metálicas. Funciones: reducción de la resistencia específica del plástico en función de su naturaleza y porcentaje. Los negros de humo conductores reducen la resistencia transversal hasta dejarla entre 102 y 5 •cm. Con aditivos metálicos se puede rebajar la resistencia hasta < 1 •cm Aplicaciones: en componentes electrotécnicos.

Tipos

Funciones

Lubricantes

Auxiliares de transformación

Tipos

Funciones

Estabilizantes

Durante la transformación actúan contra la degradación térmica Durante el uso para protección contra el envejecimiento y la radiación UV

Productos antiestáticos

Evitar la carga electrostática

Aditivos conductores

Reducir los valores de resistencia eléctrica (por ejemplo, negro de humo)

Ignifugantes

Reducir combustibilidad

Colorantes y pigmentos

Teñir

Plastificantes y flexibilizante

Mejorar resistencia al impacto

Cargas minerales y fibras de refuerzo Modificar propiedades concretas Hinchantes

Espumar

2. Ignifugantes Para poder estimar el riesgo de incendio, es importante conocer el comportamiento de los plásticos desde la fase previa hasta la aparición de la llama (inflamabilidad, combustibilidad comportamiento a la llama). Con la adición de ignifugantes puede enfocarse en mayor o menor medida este comportamiento natural de los plásticos.   

Tipos: hidróxido de aluminio, productos bromados, clorados y fosforados. Funciones: reducción de la combustibilidad de los plásticos. Intervienen en el proceso de combustión durante las fases de calentamiento, descomposición, inflamación y propagación por llama de los plásticos. Aplicaciones: para termoplásticos, generalmente se mezclan con ellos.

3. Colorantes y pigmentos Tanto los pigmentos como los colorantes intervienen en un porcentaje entre el 0,5 y el 2%. Las propiedades de los plásticos pueden verse alteradas por la adición de aditivos de color, por ejemplo la resistencia mecánica, sobre todo si los pigmentos no están repartidos de forma uniforme. Estas uniformidades pueden observarse en el microscopio óptico. Pero, si los colorantes o pigmentos se añaden en porcentajes bajos, normalmente, no se altera el cuadro general de propiedades. Los pigmentos, que pueden ser orgánicos o inorgánicos, son insolubles en el plástico y le confieren color y opacidad. Los colorantes son solubles en el plástico y son importantes en la tinción de piezas o semifabricados de plásticos transparentes (PMMA, PS, PC). Sistemas de adición de los productos de color:   

En general, los productos de color vienen ya incorporados al granulado listo para procesar. Se pueden mezclar en forma pulverulenta con el granulado natural del plástico (sin teñir) y homogeneizar la mezcla pasándolos por la extrusora. Se puede adicionar un masterbatch (concentrado de color en forma de granulado) al granulado del material plástico natural (sin teñir) y homogeneizarlos procesándolos en extrusora (formación de polvo escasa).

4. Plastificantes y flexibilizantes Los plastificantes son, normalmente, productos de bajo peso molecular, consistencia viscopastosa, que se introducen dentro de las moléculas del material polimérico (p.ej: para fabricar PVC-P, plastificado, se emplea entre un 20% y un 50% de plastificante) en el momento de “gelificar”, produciendo un aumento de la flexibilidad y una mejora de la resistencia al impacto. Es importante conocer que durante el uso, los plastificantes pueden vaporizarse o migrar, reduciendo de forma irreversible la flexibilidad que proporcionan.

En poliamidas: la absorción de moléculas de agua producen un efecto similar al de la plastificación, es decir, las propiedades de la poliamida dependen de su contenido en agua. 5. Cargas minerales y fibras de refuerzo Las cargas son partículas de pequeño tamaño, fibras cortas o esferas diminutas de materiales orgánicos (celulosa, serrín) o inorgánicos (piedra molida, creta, talco, esferillas de vidrio).

Polímeros

Utilización

Ahorro de resina (motivo económico) Termoestables Mejora de la calidad superficial Reducción de la fragilidad Mejora de costes Mejora de la fluidez Termoplásticos Modificación de las propiedades mecánicas Disminución de la contracción Tipos • Grafito, MoS2 o el PTFE: para mejorar el deslizamiento de los termoplásticos. Las fibras de refuerzo, son fibras largas o fibras tejidas, cortadas en forma de alfombra, vellón (no tejido) o rovings (fibra continua). A la hora de seleccionar una fibra de refuerzo, hay que tener en cuenta:    

Densidad (g/cm2) Resistencia a la tracción (MPa) Módulo E (módulo de elasticidad, GPa) Alargamiento a la rotura (%).

Utilización

Polímeros

Utilización

Masas termoendurecibles prensables

Aumentar la resistencia mecánica Aumentar la rigidez Aumentar la resistencia a la deformación

(fibras de vidrio, fibras textiles o recortes de tejido) Termoplásticos (incorporación al grandulado de fibras de hasta 1 mm de longitud, las masas de moldeo contienen hasta un 40% en peso de fibra de vidrio) (fibra de vidrio, de carbono o aramida)

Incremento considerable de la rigidez (módulo E) Reducción de la contracción Reducción de la resistencia al impacto

Por ejemplo, el PP reforzado con mats de fibra de vi GMT se transforman en semifabricados planos por prensado.

Nota Según el porcentaje de cargas y el sistema de transformación puede ocurrir que el reparto de estos materiales en las piezas no sea homogéneo (anisotropía).

6. Hinchantes Con el objetivo de espumar un plástico (termoplástico, termoestable o elastómero), se añaden hinchantes sólidos, vaporizándose éstos por acción del calor aportado. En teoría, cualquier plástico podría espumarse, pero son pocos, en la práctica, los que se utilizan en forma espumada (con estructura celular). Las espumas son aquellos materiales que tienen celdillas (abiertas, cerradas o ambas) repartidas en toda su masa y que presentan una densidad inferior a la de la sustancia que actúa como estructura (DIN 7726). Procedimientos de espumación (ejemplos):   

Procedimiento Styropor: fabricación del poliestireno expandido (EPS) Inyección del termoplásticos espumados TSG (Inyección-espumación de termoplásticos) Inyección-espumación por reaccción RSG.

Aplicaciones    



Espumas rígidas homogéneas, a base de EPS, PF, UF y PUR: para aislamiento térmico, para dar rigidez a estructuras huecas (PUR). Espumas rígidas integrales (reacción RSG) (densidades 0,5-1,1 g/cm3): para fines constructivos (muebles, aparatos de radio, televisión, etc.) Espumas blandas de PVC (densidades 70-100 kg/m3): para rellenar, para acolchados, aislamientos de tuberías, boyas, chalecos salvavidas, trajes de protección al frío. Espumas blandas de PE (densidades 30-100 kg/m3): como embalaje acolchado de objetos frágiles.

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