implementación de pigmentos orgánicos en la fabricación de

Universidad de Carabobo
Facultad Experimental de Ciencias y Tecnología
Departamento de Química
Informe de Pasantías
IMPLEMENTACIÓN DE PIGMENTOS ORGÁNICOS EN LA FABRICACIÓN DE
MASTERBATCH DE GRADO ALIMENTICIO
Pasante: Br. Sandy Devis C.I: 19.218.767
Tutor académico: Prof. Carolina Corao.
Tutor empresarial: Lic. Miguel Amiuny.
Guacara, Febrero del 2014
ÍNDICE
Pág.
Resumen……………………………………………………………………………………………… 3
Introducción………………………………………………………………………………………… 5
Descripción general de la empresa………………………………………………………. 6
Revisión bibliográfica……………………………………………………………………………. 9
Planteamiento del problema……………………………………………………………….. 13
Objetivos……………………………………………………………………………………………… 14
Metodología………………………………………………………………………………………..
15.
Presentación y discusión de resultados……………………………..…………………
16
Conclusiones…………………………………………………………………….…………………
24
Bibliografía………………………………………………………………………………………….
25
Anexos……………………………………………………………………………………………..…
26
2
RESUMEN
La obtención de masterbatch de grado alimentación, se realizó mediante un
proceso de dos fases, la primera es la fase de reformulación y la segunda es la fase de
extrusión y ajuste, de modo que en una primera fase se llevó a cabo el proceso de
inyección de los pigmentos orgánicos, Amarelo GXT, Amarelo YRR, Laranja SCC y Laranja
LFF por separados con la finalidad de observa la tonalidad de cada uno de ellos,
posteriormente se inició con las reformulaciones de cada uno de los distintos masterbatch
asignados, los verdes (FMB-2686 y FMB-2886), los amarillos (FMB-1682, FMB-1672 y FMB1842) y los naranjas (FMB-1163 y FMB-1393), comenzando por pesar las cantidades de
pigmento indicados en la fórmula original sustituyendo únicamente el pigmento amarillo
cromo o naranja molibdato, según el caso, por los pigmentos orgánicos anteriormente
mencionados, luego se realizaron las respectivas inyecciones empleando una maquina
inyectora de la cual se obtiene un chip de polietileno con el que se puede observar la
coloración y comprarlo con el chip de la fórmula original que se encuentra registrado en la
empresa el cual fue tomado como patrón, es importante resaltar que lo que se desea con
este proyecto es obtener los mismo colores de masterbatch que ya se tienen registrados
en la empresa (los patrones) pero empleando pigmento orgánicos en lugar de inorgánicos
para que dichos masterbatch sean de grado alimenticio; al hacer estas sustituciones se
obtuvieron chips con tonalidades muy distintos a los deseado de modo que fue necesario
ajustar las cantidades de los otros pigmentos presentes en cada una de las fórmulas para
poder obtener entonces tonos lo más parecido posible a cada uno de los respectivos
patrones, estas comparaciones se realizaron no solo de forma visual sino que también se
empleó un espectrofotómetro (colorímetro) el cual indica la coincidencia que tiene la
reformulación con el patrón en cuanto a tonalidad.
Para obtener chips cuyos tonos estuviesen muy cercanos al de los patrones fue
necesario realizar muchos ajustes a la formula, es decir, muchas reformulaciones, pero
una vez obtenidas los chips con los tonos esperados se procedió con la segunda fase del
proceso donde se pesaron las cantidades necesarias para obtener 500,0g de mezcla de
3
pigmentos, resina y aditivos para cada color y someterlos al proceso de extrusión a través
de una maquina extrusora de donde se obtuvieron los diferentes masterbatch, los mismo
fueron mezclado con resina a una proporción determinada e inyectados nuevamente para
obtener los chips y compararlo con los patrones mediante el espectrofotómetro, en casi
todos los casos fue necesario seguir reformulando pues al realizar la extrusión se
observaron variaciones tanto leves como bruscas (dependiendo del color) en los tonos de
los chips de los masterbatch obtenidos al compararlos con los patrones por lo que,
entonces, se llevó a cabo otra reformulación y posteriormente otro proceso de extrucción
y ajuste hasta obtenerse los masterbatch cuyas tonalidades fueron aprobados por el
espectrofotómetro, fenómeno que no se observó con los tonos naranjas y el amarillo
(FMB-1672) puestos que sus tonalidades fueron aprobadas por el espectrofotómetro en la
primera extrusión sin necesidad de realizar ajustes.
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INTRODUCCION
En la fabricación de plástico es necesario fundamentalmente como materia prima,
una resina base, aditivos para suministrarle rigidez al material y el pigmento adecuado
para
proporcionarle
la
coloración
deseada,
entre
los
pigmentos
empleados
frecuentemente se encuentra el Masterbatch que es un termoplástico empleado para tal
fin, este masterbatch a su vez es elaborado empleando resinas, una mezcla de pigmentos
en polvo con una formulación adecuada para obtener el color esperado y una carga de
aditivos que estimulen el acoplamiento de los pigmentos a la resina y de igual forma le
proporcionen cierta dureza, en los pigmentos en polvo se encuentran compuestos
químicos, generalmente inorgánicos, que proporcionan la coloración correspondiente a
los elementos presentes en éste, un ejemplo de esto es el blanco propio del Dióxido de
Carbono o el marrón propio del Óxido de Hierro; el hecho de que en el masterbatch estén
presentes compuestos químicos es un factor importante en la aplicación del mismo, pues
para el caso del masterbatch que será empleado en la industria de plásticos para
alimentos, este no debe contener compuestos químicos que sean tóxicos ya que el
consumidor estará en contacto directo con estas sustancias que al ingresar a su organismo
causan severos daños, por esta razón en el presente trabajo se estudiara la forma de
sustituir estos compuestos químicos inorgánicos tóxicos por pigmentos a base de
compuestos orgánicos de grado alimenticio para ciertas formulaciones de Masterbatch.
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DESCRIPCION GENERAL DE LA EMPRESA
 Ubicación de la Empresa: La empresa Ferro de Venezuela C.A., se encuentra
ubicada geográficamente en la Carretera Nacional Los Guayos, Zona Industrial El
Nepe, Guacara, Edo. Carabobo, Venezuela. Teléfonos: 0245-5715028 / 02455718244.
 Razón Social: Ferro de Venezuela C.A, fue fundada en 1972 en la ciudad de
Guacara, Estado Carabobo, su producción se encuentra distribuida en dos
divisiones, una cerámica y otra del plástico. Es una empresa que ha evolucionado y
experimentado muchos cambios en su trayectoria de más de 35 años. El proyecto
original se concibió con la instalación de una planta productora de fritas de vidrio,
la cual es una materia prima utilizada en la producción de baldosas, sanitarios,
vajillas y línea blanca. Con el tiempo se fueron incorporando otras líneas
operativas, como colores calcinados, glass-color y se instala una nueva planta para
la fabricación de termoplásticos y termoestables, líneas éstas de productos
dirigidas al sector plástico.
Actualmente la planta opera bajo una modalidad de producción de
esmaltes, colores calcinados, fritas, glass-color, masterbatch y gelcoat. También
cuenta con una unidad de comercialización de fritas cerámicas, colores cerámicos,
pinturas para el sector de vidrios automotrices, colores y aditivos especiales para la
industria cerámica y plástico.
 Misión de la Empresa: Suministrar productos para las Industrias Cerámica, Vidrio y
Plástico ajustados a requerimientos de calidad, competitividad y rentabilidad;
soportados con la presencia de una corporación internacional que garantiza la
continuidad del negocio en el tiempo
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 Visión de la Empresa: Consolidar las ventajas tecnológicas que nuestra
organización internacional ofrece en la obtención y elaboración de productos de
alta calidad, que nos permitan continuar siendo una empresa de preferencia
mundial y en continuo crecimiento.
 Valores:

La confianza es la base de nuestro futuro.

El cumplimiento de nuestros compromisos es esencial para nuestra credibilidad.

El pensamiento centrado en el cliente es el camino hacia el crecimiento y el éxito.

La mejora continua mantiene la excelencia operativa.

Una actitud ganadora acelerará nuestro éxito.
 Política de la Calidad: Para Ferro la calidad es su identificación, por ello en su
imagen corporativa define que la calidad es parte del negocio. Así lo demuestran
todas las certificaciones mundiales de calidad que la corporación posee. Ferro de
Venezuela cuenta con la certificación ISO-9001:2000, distinción que los
compromete a una mejora continua. Su objetivo es seguir siempre al lado de los
clientes, brindándole calidad en productos y servicios, apoyo tecnológico y el
respaldo de una compañía.
PRODUCCIÓN PARA EL SECTOR CERÁMICA:
Ferro de Venezuela produce y comercializa fritas, esmaltes y colores calcinados
dirigidos a las industrias productoras de Cerámicas, Vajillas y Sanitarios, además, produce
colores para el decorado de botellas (glass-color).
Productos de alta calidad, servicio rápido y fuerte apoyo técnico, son tres factores
de rendimiento que caracterizan la posición de Ferro en su campo.
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PRODUCCIÓN PARA LA INDUSTRIA DEL PLÁSTICO
Produce Materbatch, un concentrados de color en resinas termoplástica, dirigidos
a las industrias del empaque, juguetes y productos del hogar, entre otros.
Produce Gelcoat, un recubrimiento para fibra de vidrio, dirigidos a las industrias
náutica, automotriz, de tanques.
Suministra a la industria transformadora del plástico una completa gama de
concentrados de color destinados a satisfacer todas las necesidades de sus clientes.
En sus formulaciones suministran concentrados de color que otorgan a la pieza
final excelentes propiedades ópticas, alto brillo y prolongada estabilidad a la luz.
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REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
COLOR: Es una sensación que producen los rayos luminosos en los órganos visuales y que
es interpretada en el cerebro. Se trata de un fenómeno fisicoquímico donde cada color
depende de la longitud de onda.
Los cuerpos iluminados absorben parte de las ondas electromagnéticas y reflejan
las restantes, dichas ondas reflejadas son captadas por el ojo y, de acuerdo a la longitud
de onda, son interpretadas por el cerebro. En condición de poca luz el ser humano solo
puede ver en blanco y negro. El color blanco, en este sentido, es el resultado de la
superposición de todos los colores. El color negro, en cambio, se define como la ausencia
de color.
Aunque los dos extremos del espectro visible, del rojo al violeta, son diferentes en
longitud de onda, visualmente tienen algunas similitudes, Newton propuso que la banda
recta de colores espectrales se distribuyese en una forma circular uniendo los extremos
del espectro visible, este fue entonces el primer círculo cromático formulado, el cual, no
es más que un intento de fijar las similitudes y diferencias, es decir la relación entre los
distintos matices del color, los colores que están juntos corresponden a longitudes de
ondas similares.
Figura N°1: Circulo Cromático
Cada color determinado esta originado por una mezcla o combinación de diversas
longitudes de onda, a cada color se le han asociado sus matices, el Matiz o Tono es la
cualidad que permite diferenciar un color de otro permitiendo clasificarlo en términos de
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rojizo, verdosos, azulado, etc. Se refiere a la ligera variación que existe entre un color y el
color contiguo en el círculo cromático (o dicho de otra forma, la ligera variación en el
espectro visible). Así un verde azulado o un verde amarillo son matices del verde cuando
la longitud de onda dominante en la mezcla de longitudes de onda es la que corresponde
al verde.
MASTERBATCH: es una mezcla concentrada de pigmentos y/o aditivos encapsulados
durante un proceso de calor en una resina portadora que luego se enfría y se corta en una
forma granulada es empleado para colorear el plástico o para proporcionarle al mismo
alguna otra propiedad, es decir que funciona como colorante o como aditivo, y resulta
económico durante en proceso de fabricación de plásticos
Figura N°2: Masterbatch
PLÁSTICO: son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de estructura
macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente
principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos
mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el
balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por
ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y
biológica, además de esto, poseen bajan densidad, suelen ser impermeables y resisten la
corrosión, carecen de un punto fijo de evaporación y poseen, durante un intervalo de
temperatura, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permite moldearlos y
adaptarlos a diferentes formas y aplicaciones.
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TERMOPLÁSTICO: es un plástico que, a temperaturas relativamente altas se vuelve
deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado de
transición vítrea cuando se enfría lo suficiente. Se diferencian de los termoestables en que
estos últimos no funden a elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo
imposible volverlos a moldear. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto
peso molecular los cuales poseen cadenas asociadas por medio de fuerzas van der Waals,
dipolo-dipolo, enlaces de hidrogeno o incluso anillos aromáticos siendo los más
destacados el polietileno y el polipropileno.
Figura N°3: Termoplástico
POLIMERO: son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de
moléculas más pequeñas llamadas monómeros los cuales se repiten a lo largo de una
cadena a través de la reacción de polimerización, debido a la naturaleza química del
material (conformado por enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) los polímeros
son malos conductores eléctricos por lo que pueden ser empleados como aislantes,
pueden tener estructuras cristalinas o estructuras amorfas, la temperatura juega un papel
importante en el comportamiento de los polímeros ya que a temperaturas más bajas los
polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas, debido a la perdida
de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material.
 POLIETILENO: es químicamente el polímero termoplástico más simple de cadena
lineal no ramificada y uno de los plásticos más comunes, cuya estructura se
representa como (-CH2-CH2-)n, se obtiene de la polimerización del etileno y puede
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ser de baja o de alta densidad siendo el polietileno de alta densidad un sólido
incoloro, ligero, translucido, flexible a bajas temperaturas, mientras que el
polietileno de baja densidad es menos rígido, es de color lechoso y más flexible
que el de alta densidad pero en ambos casos presenta una excelente resistencia
termina y química con muy buena resistencia al impacto y buenos para ser
sometidos a procesos de inyección y extrucción
 POLIPROPILENO: es un polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se
obtiene de la polimerización del propileo, su estructura se representa como
(-C3H6-)n, es muy similar al polietileno solo que es de menor densidad, tiene mayor
tendencia a ser oxidado y presenta una dureza más elevada, generalmente es
empleado para la fabricación de empaques para alimentos, tejidos, películas
transparentes, entre otros.
FDA (Food and Drug Administration): Agencia de alimentos y medicamentos, es la
agencia del gobierno de Estados Unidos responsable de la regulación de alimentos,
medicamentos, cosméticos, aparatos médicos, productos biológicos y derivados
sanguíneos tanto para humanos como para animales, a través de estas normativas se
determina la cantidad máxima permitida de ciertos componentes de puede contener el
producto fabricado
ESPECTROFOTÓMETRO: es un instrumento usado en el análisis químico que sirve para
medir, en función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud
fotométrica relativos a dos haces de radiaciones y la concentración o reacciones químicas
que se miden en una muestra. También es utilizado en los laboratorios de química para
la cuantificación de sustancias y microorganismos. Este instrumento tiene la capacidad de
proyectar un haz de luz monocromática a través de una muestra y medir la cantidad de luz
que es absorbida por dicha muestra. Esto le permite al operador realizar dos funciones:
1. Dar información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra
2. Indicar indirectamente qué cantidad de la sustancia que nos interesa está presente
en la muestra.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El Masterbatch es un termoplástico empleado como pigmento en la industria del
plástico para proporcionarle la coloración deseada a los productos que en ella se
producen, debido a esto, las características del masterbatch deben estar en función del
producto para el cual vaya a ser empleado, tal es el caso de los plásticos que tendrán uso
en productos de consumo humano (por ejemplo: vasos, platos, pitillos, juguetes, entre
otros). En dicho caso, el masterbatch no debe ser elaborado con pigmentos a base de
metales pesados u otros compuestos que puedan ser tóxicos para el consumo humano, ya
que los mismo estarán en contacto directo con el cuerpo humano a través de la ingestión,
causando severos daños que van desde malestares estomacales hasta daños en riñones e
hígado e incluso cáncer, razón por la cual nos planteamos sustituir estos compuestos
tóxicos, de carácter inorgánico, que se encuentran presentes en las formulaciones
empleadas por la empresa para la producción de masterbatch de color Verde, Naranja y
Amarillo, por compuestos de carácter orgánico con muy bajos niveles de toxicidad pero
con la intensión de obtener las mismas tonalidades ya registradas, de esta manera,
implementamos entonces los pigmentos Laranja Transcor LFF, Laranja Transcor SCC,
Amarelo Transcor YRR y Amarelo Transcor GXT para sustituir pigmentos de Amarillo
Cromo y Naranja Molibdato en las formulación del FMB-2686, FMB-2886, FMB-1842,
FMB-1682, FMB-1672, FMB-1393 y FMB-1163.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL: Implementar pigmentos orgánicos en la fabricación de Masterbatch
de grado alimenticio utilizados en la industria del plástico.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Identificar las diferentes tonalidades de los pigmentos orgánicos a implementar y
realizar el proceso de inyección de los mismos
 Registrar los datos de los patrones en el espectrofotómetro (colorímetro)
 Reformular e inyectar los diferentes grupos de pigmentos para Masterbatch
 Realizar el proceso de extrusión de los pigmentos
 Efectuar las pruebas comparativas con los patrones empleado un
espectrofotómetro (colorímetro)
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METODOLOGÍA
Pesar las cantidades de
pigmentos
correspondientes a la
reformulación para un total
de mezcla de 1g
Unir la mezcla de pigmento
con 200g de resina y agitar
hasta que todo el pigmento
este sobre la superficie de
la resina
Someter la mezcla al
proceso de Inyección en la
Maquina Inyectora para
obtener el chip de color
Para el proceso de
extrusion pesar las
cantidades de pigmentos ,
resina y aditivos
correspondientes a la
reformulacion para un
total de mezcla de 500g
Una vez obtenida la
reformulacion cuyo chip
tenga un tono similar al del
patron iniciar el proceso de
Extrusión
Comparar el tono del chip
obtenido con el del patron
empleando un
Espectrofotometro
LLevar la mezcla a la
Maquina Extrusora y
obtener el Masterbatch
Mezclar 1g del Masterbatch
obtenido con 200g de
resina y realizar
nuevamente una inyección
Comparar el chip obtenido
con el patron empleando
un espectrofotometro
De ser necesario realizar
un ajuste agregando o
variando las cantidades de
pigmento y repetir el
proceso de Inyeccion y
Extrusión
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PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Antes de iniciar con la primera fase del proceso de obtención de masterbatch de
grado alimenticio se realizó la inyección por separados de cada uno de los pigmentos
orgánicos, Amarelo GXT (que llamaremos A1), Amarelo YRR (que llamaremos A2), Laranja
SCC (que llamaremos N1) y Laranja LFF (que llamaremos N2), con la finalidad de observa la
tonalidad de cada uno de ellos, la inyección es una operación que se realiza mediante una
maquina inyectora y consiste en someter a altas temperaturas una mezcla de resina (que
es un polímero) y pigmento, los mismos, se funden mientras pasan por un tornillo caliente
en el cual se homogeniza la mezcla que a continuación es inyectada en un molde donde se
solidifica debido a que la temperatura es más baja, obteniéndose un plástico que
llamaremos chip, la figura anexa N°12 muestra un modelos de la maquina inyectora. En la
figura N°4 puede observarse los chips obtenidos para cada uno de los pigmentos
orgánicos, donde se evidencia que los pigmentos A1 y A2 representados por los chips (a) y
(b) respectivamente, a pesar de ser ambos de color amarillo son de tonalidades muy
diferentes, pues el pigmento A1 es amarillo verdoso mientras que el pigmento A2 tiene
una tono amarillo rojizo esto proporciona información importante pues cada aun aportara
una tonalidad distinta al mezclarse con el resto de los pigmentos en las reformulaciones
influyendo directamente en el resultado final, de modo, que los pigmentos fueron
seleccionados para sustituir el amarillo cromo en función de la tonalidad requerida por el
patrón, del mismo modo los pigmentos N1 y N2 (c y b respectivamente) proporcionan
tonalidades de naranjas distintos y fueron seleccionados para sustituir el naranja
molibdato en función del patrón en las reformulaciones.
A1
(a)
A2
N1
(b)
(c)
N2
(d)
Figura N°4: Chips de los pigmentos orgánicos. (a) Amarelo GXT. (b) Amarelo GXT.
(c) Laranja SCC. (d) Laranja LFF
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La primera fase del proceso se inició con la reformulación de los diferentes tonos
de masterbatch donde para la primera prueba se respetó la formula inicial sustituyendo
únicamente los pigmentos amarillo cromo y naranja molibdato por los pigmentos
orgánicos respectivos, al hacer eso se observó un cambio brusco en la coloración al
compararlo con el patrón por lo que fue necesario realizar muchos ajustes (o
reformulaciones) en cada una de las formulas variando también las concentraciones de los
demás pigmentos presentes.
Una vez que se obtuvieron las formulas cuyos chips resultaran similares a los tonos
de los patrones se procedió con el proceso de extrusión el cual consiste en hacer pasar la
mezcla por una maquina extrusora donde, al igual que en la inyección, la resina (que se ha
mezclado bien con el pigmento hasta adherirlo a su superficie) es alimentada por medio
de una tolva ubicada en un extremo de la máquina, dicha mezcla se funde a causa de la
alta temperatura tornándose del color del pigmento y es forzada a pasar a través de una
boquilla por la acción giratoria de un tornillo, luego esta polímero sale de la maquina en
forma de hilos los cuales se hacen pasar por otra parte de la maquina encargada de
cortarlos en pequeños trozos obteniéndose así el masterbatch.
A continuación en la figura N°5 se muestra un resumen de los chips obtenidos en
los puntos más álgidos de la reformulación del masterbatch FMB-2686 (color verde).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
Figura N°5: Variación de tonos en la reformulación del FMB-2686. (a) Prueba N°1, (b) prueba N°7, (c)
extrusión N°1, (d) ajuste N°1, (e) extrusión N°2, (f) ajuste N°2, (g) reformulación final
Puede observarse como va variando la tonalidad durante el desarrollo de la
reformulación, desde un verde muy intenso como resultado la sustitución únicamente del
pigmento amarillo cromo por el pigmento A1, hasta obtener el tono deseado mediante la
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variación de todos los componentes de la fórmula original, también puede observarse la
variación brusca obtenida para el chip resultante del primer proceso de extrusión
realizado y esto es debido a un cambio en la marca o número de lote del dióxido de titanio
empleado, el cual fue cambiado debido a la cantidad requerida para el proceso con la
consecuencia de que este último tiene mayor capacidad teñidora que el utilizado para las
primeras pruebas de reformulación, por esta razón fue necesario seguir realizando ajustes
considerando este detalle, en la Tabla N°1 puede observarse los compuestos empleados
en las reformulaciones con las respectivas cantidades para la obtención de los chip
mostrados en la figura N°5
Tabla N°1: Proceso de reformulación masterbatch verde FMB-2686
COLOR: VERDE FMB-2686
Reformulaciones
Prueba N°1
Compuesto
Dioxido de Titanio
Azul Ultramar
A1
Azul Ftalocianina
DE:
12,29
Prueba N°7
Extrusión 1
Ajuste N°1
Extrusión 2
Ajuste N°2
Reformulacion Final
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
(±0,0001)
Compuesto
Compuesto
Compuesto
(±0,0001)
Compuesto
Compuesto
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
g
g
0,1914 Dioxido de Titanio
0,6000 Estearato de Zinc
5,0000 Dioxido de Titanio
0,5800 Estearato de Zinc
5,0000 Msterbatch
0,9665 Estearato de Zinc
5,0000
0,0656 Verde Ftalocianina
0,1000 Polietileno
393,2750 Verde Ftalocianina
0,1500 Polietileno
373,0375 Verde Ftalocianina
0,0015 Polietileno
369,5625
0,6978 A1
0,0800 Dioxido de Titanio 75,0750 A1
0,1100 Dioxido de Titanio 72,6875 Negro Humo
0,0020 Dioxido de Titanio
76,2500
0,0507 Azul Ftalocianina
0,0050 Cera Polietilenica
15,0000 Azul Ftalocianina
0,0050 Cera Polietilenica
15,0000 Dioxido de Titanio
0,0300 Cera Polietilenica
15,0000
Negro Humo
0,0050 Azul Ftalocianina
0,7500 Negro Humo
0,0050 Verde Ftalocianina 18,8750
Verde Ftalocianina
18,9375
A1
10,1625
A1
14,0375
A1
13,7500
Negro Humo
0,7375
Azul Ftalocianina
0,6750
Azul Ftalocianina
0,6250
Negro Humo
0,6875
Negro Humo
0,8750
2,03
21,07
1,6
4,21
1,26
0,31
Masa
( ±0,0001)g
Compuesto
Los valores reflejados en la parte inferior de la Tabla N°1 corresponden a los
valores deltas (DE) reportados por el espectrofotómetro, este valor indica cuan cerca se
encuentra la curva de % Refelectancia vs Longitud de Onda de la formula ajustada
(reformulación) en función del patrón, para que la formula sea aprobada este valor DE
debe ser menor o igual a uno, en ese caso las curvas coinciden en casi todos los puntos
por lo cual las tonalidades son casi las mismas, puede observarse que para la formula
ajustada final mostrada en la tabla y correspondiente al chip (g) de la figura N°5 se obtuvo
un valor de 0,31 por lo que dicha fórmula es aprobada.
La figura N°6 muestra un resumen de los chips obtenidos en los puntos más álgidos
de la reformulación del masterbatch FMB-2886 (color verde).
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(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
Figura N°6: Variación de tonos en la reformulación del FMB-2886. (a) Prueba N°1, (b) prueba N°13, (c)
extrusión N°1, (d) ajuste N°1, (e) extrusión N°2, (f) ajuste N°2, (g) reformulación final
En este caso Igualmente se puede observar el cambio brusco en el chip
correspondiente al primer proceso de extrusión realizado y se le atribuye a la misma
razón, de igual forma puede observarse el desarrollo de las reformulaciones hasta obtener
el tono deseado, la Tabla N°2 muestra entonces las reformulaciones realizadas donde al
final se obtiene un valor DE igual a 0,77 implicando la aprobación de la formula final.
Tabla N°2: Proceso de reformulación masterbatch verde FMB-2886
COLOR: VERDE FMB-2886
Reformulaciones
Prueba N°1
Prueba N°13
Extrusión 1
Ajuste N°1
Extrusión 2
Ajuste N°2
Reformulacion Final
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
( ±0,0001)
Compuesto
Masa
Compuesto
Compuesto
(±0,0001)
Compuesto
Compuesto
Compuesto
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
g
(±0,0001)g
g
Dioxido de Titanio
0,5525 Dioxido de Titanio
0,8400 Estearato de Zinc
5,0000 Dioxido de Titanio
0,8000 Estearato de Zinc
5,0000 Masterbatch
0,9442 Estearato de Zinc
5,0000
Verde Ftalocianina
0,0708 Verde Ftalocianina
0,9590 Polietileno
382,5000 Verde Ftalocianina
0,0650 Polietileno
385,7400 A2
0,0150 Polietileno
380,4000
A1
0,3541 A1
0,0751 Dioxido de Titanio
84,0000 A1
0,0750 Dioxido de Titanio
80,0400 A1
0,0190 Dioxido de Titanio
82,0000
Negro Humo
0,0010 Cera Polietilenica
15,0000 Negro Humo
0,0010 Cera Polietilenica
15,0000 Dioxido de Titanio
0,0200 Cera Polietilenica
15,0000
Verde Ftalocianina
5,9000
Verde Ftalocianina
6,5600 Negro Humo
0,0018 Verde Ftalocianina
6,5000
A1
7,4500
A1
7,5600
A1
9,4000
Negro Humo
0,1400
Negro Humo
0,1000
A2
1,5000
Negro Humo
0,2000
DE:
9,01
1,91
13,75
2,15
7,87
3,78
0,77
Compuesto
La figura N°7 muestra el desarrollo de la reformulación del masterbatch amarillo
FMB-1842
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
Figura N°7: Variación de tonos en la reformulación del FMB-1842. (a) Prueba N°1, (b) prueba N°4, (c)
extrusión N°1, (d) ajuste N°1, (e) extrusión N°2, (f) ajuste N°2, (g) reformulación final
19
La siguiente Tabla (Tabla N°3) muestra las reformulaciones correspondientes a
cada chip presentado en la figura anterior.
Tabla N°3: Proceso de reformulación masterbatch Amarillo FMB-1842
COLOR: AMARILLO FMB-1842
Reformulaciones
Extrusión 1
Ajuste N°1
Extrusión 2
Ajuste N°2
Reformulacion Final
Prueba N°1
Prueba N°4
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
( ±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
Dioxido de Titanio
0,14558 Dioxido de Titanio 0,8560 Estearato de Zinc 5,0000 Dioxido de Titanio 0,7620 Estearato de Zinc 5,0000 Masterbatch
0,9935 Estearato de Zinc 5,1850
A1
0,79723 A2
0,1511 Polietileno
271,0000 A2
0,2204 Polietileno
270,4550 A2
0,0065 Polietileno
283,4735
A2
0,0007
Dioxido de Titanio
125,9475
Dioxido de Titanio
112,1165
Dioxido de Titanio
112,1170
Rojo
0,0565
Carbonato de Calcio
45,8205
Carbonato de Calcio
50,0000
Cera Polietilenica25,8400
A2
22,2320
A2
32,4285
Carbonato de Calcio
50,0000
Cera Polietilenica30,0000
Cera Polietilenica30,0000
A2
33,3845
DE:
19,45
3,62
5
3,54
4,42
1,5
0,22
Para mostrar el desarrollo del proceso de obtención del masterbatch FMB-1682 y
FMB-1672en grado alimenticio se muestran las siguientes figuras y las respectivas
reformulaciones son presentadas en las Tablas N°4 y N°5 respectivamente
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
Figura N°8: Variación de tonos en la reformulación del FMB-1682. (a) Prueba N°1, (b) prueba N°7,
(c) extrusión N°1, (d) ajuste N°1, (e) extrusión N°2, (f) ajuste N°2, (g) reformulación final
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura N°9: Variación de tonos en la reformulación del FMB-1672. (a) Prueba N°1, (b) prueba N°11,
(c) extrusión, (d) reformulación final
20
Tabla N°4: Proceso de reformulación masterbatch Amarillo FMB-1682
COLOR: AMARILLO FMB-1682
Reformulaciones
Extrusión 1
Ajuste N°1
Extrusión 2
Ajuste N°2
Reformulacion Final
Prueba N°7
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Masa
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
( ±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
Dioxido de Titanio
0,2485 Dioxido de Titanio
0,9100 Estearato de Zinc
5,1850 Dioxido de Titanio
0,9400 Estearato de Zinc
5,1850 Masterbatch
0,9880 Estearato de Zinc
5,1850
A1
0,7252 A2
0,0900 Polietileno
259,2565 A2
0,0600 Polietileno
259,4500 A2
0,0030 Polietileno
257,8395
A2
0,0228
Dioxido de Titanio
145,3565
Dioxido de Titanio
149,7350 A1
0,0090 Dioxido de Titanio
149,6715
Carbonato de Calcio
50,0000
Carbonato de Calcio
50,0000
Cera Polietilenica
25,8400
A2
14,3620
A2
9,7900
Carbonato de Calcio
50,0000
Cera Polietilenica
25,8400
Cera Polietilenica
25,8400
A1
1,4330
A2
10,0310
Prueba N°1
DE:
22,82
12,38
10,26
8,15
5,61
1,56
0,82
Tabla N°5: Proceso de reformulación masterbatch Amarillo FMB-1672
COLOR: AMARILLO FMB-1672
Reformulaciones
Prueba N°1
Prueba N°11
Extrusión
Reformulacion Final
Masa
Masa
Masa
( ±0,0001)
Compuesto
Masa
Compuesto
Compuesto
(±0,0001)g
(±0,0001)g
g
(±0,0001)g
Dioxido de Titanio
0,43305 Dioxido de Titanio
0,9050 Estearato de Zinc
5,0000 Estearato de Zinc
5,0000
A2
0,56695 A2
0,1506 Polietileno
271,0000 Polietileno
271,0000
Dioxido de Titanio
232,1820 Dioxido de Titanio
232,1820
Carbonato de Calcio
50,0000 Carbonato de Calcio
50,0000
A2
26,0810 A2
26,0810
Cera Polietilenica
30,0000 Cera Polietilenica
30,0000
Compuesto
DE:
16,41
1,95
0,44
0,44
En ambos caso se puede apreciar que los valores DE se encuentran entre los
deseados, aprobando las reformulaciones, para el caso de el amarillo FMB-1672 el
proceso fue más corto en vista que pudo obtenerse el tono deseado después de realizar el
primer proceso de extrusión sin necesidad de realizar ajustes adicionales, este caso se
repite para los colores FMB-1393 y FMB-1163 (tonos naranjas) los cuales fueron
reformulados con un proceso igualmente corto sin necesidad de ajustes, sin embargo es
importante resaltar que los masterbatch color naranja obtenidos muestran características
físicas distintas a los demás pues en apariencia parecieran estar un poco quemados, esto
puede deberse a que los pigmentos N1 y N2 no proporcionan buenos resultados cuando se
someten a altas temperaturas, podría ser también el resultado de su característica
químicas o estructurales que no los hacen favorables ni recomendables para este proceso,
sin embargo se pudo obtener el tono deseado y se muestran en las siguientes figuras
21
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Figura N°10: Variación de tonos en la reformulación del FMB-1393. (a) Prueba N°1b, (b) prueba
N°1a, (c) prueba N°12 (d) extrusión, (e) reformulación final
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Figura N°11: Variación de tonos en la reformulación del FMB-1163. (a) Prueba N°1a, (b) prueba
N°1b, (c) prueba N°8 (d) extrusión, (e) reformulación final
Las respectivas reformulaciones son mostradas en las Tablas N°6 y N°7 respectivamente
Tabla N°5: Proceso de reformulación masterbatch Naranja FMB-1393
COLOR: NARANJA FMB-1393
Reformulaciones
Prueba N°1
Prueba N°12
Extrusión
Masa
Masa
Compuesto
Compuesto
(±0,0001)g
(±0,0001)g
Dioxido de Titanio
0,1666 Dioxido de Titanio
0,5623 Polietileno
N1
0,8333 N1
0,4009 Dioxido de Titanio
Carbonato de Calcio
N1
Cera Polietilenica
Estearato de Zinc
Compuesto
DE:
11,15
1,63
0,06
Reformulacion Final
Masa
Compuesto
(±0,0001)g
263,8400 Polietileno
84,3450 Dioxido de Titanio
50,0000 Carbonato de Calcio
60,1350 N1
36,6500 Cera Polietilenica
5,0000 Estearato de Zinc
Masa
(±0,0001)g
263,8400
84,3450
50,0000
60,1350
36,6500
5,0000
0,06
22
Tabla N°6: Proceso de reformulación masterbatch Naranja FMB-1163
COLOR: NARANJA FMB-1163
Reformulaciones
Extrusión
Reformulacion Final
Prueba N°1
Prueba N°8
Masa
Masa
Masa
Masa
Compuesto
Compuesto
Compuesto
Compuesto
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
(±0,0001)g
N2
0,87488 N1
0,4500 Polietileno
233,7300 Polietileno
233,7300
A1
0,11517 Dioxido de Titanio 0,5000 Dioxido de Titanio
93,2925 Dioxido de Titanio
93,2925
Rojo
0,0099 N2
0,0500 Carbonato de Calcio
50,0000 Carbonato de Calcio
50,0000
N1
84,3650 N1
84,3650
Cera Polietilenica
30,2800 Cera Polietilenica
30,2800
N2
9,318 N2
9,318
DE:
14,27
1,69
0,13
0,13
Como puede observarse los valores DE obtenidos para los tonos naranjas se
encuentran dentro del rango aprobatorio del espectrofotómetro, en el apéndice (pág.
N°25) se encuentran todos los reportes que emite el espectrofotómetro para cada
reformulación, en ellos puede observarse los valores DE y los respectivos grafico %
Reflectancia-Longitud de onda donde se superponen las curvas de cada reformulación con
la curva patrón.
Finalmente la Figura N°12 muestra todos los chips de las reformulaciones finales
elaboradas
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
Figura N°12: Reformulaciones para el (a) FMB-2686, (b) FMB-2886, (c) FMB-1842, (d) FMB-1682
(e) FMB-1672, (f) FMB-1393, (g) FMB-1163
23
CONCLUSIONES
 Al realizar una variación, por muy pequeña que sea, en la formulación del
masterbatch se genera un cambio importante en la coloración del mismo.
 La naturaleza del pigmento tiene mucha influencia en la utilidad del masterbatch
pues en el masterbatch que será empleado en la industria de plásticos para
alimentos, no pueden encontrarse compuestos tóxicos que afecten la calidad del
producto y causen daños al consumidor.
 No todos los pigmentos orgánicos pueden ser empleados para el proceso de
fabricación de masterbatch, pues una de las características fundamentales que
debe tener un pigmento empleado para este fin es ser resistente a las altas
temperaturas para que no se produzca una degradación del pigmento ni afecte la
calidad del masterbatch.
 Las reformulaciones obtenidas para los pigmentos FMB-2686, FMB-2886, FMB1842, FMB-1682, FMB-1672, FMB-1393 y FMB-1163 fueron aprobadas desde la
percepción visual y a través del espectrofotómetro
BIBLIOGRAFIA
 Ingeniería de sistemas y automáticas. Tecnología de fabricación y
tecnología de Maquina. Proceso de fabricación, conformado por modelo
.inyección de termoplásticos. 2010
 ww.wikipedia.com.ve conceptos básicos sobre color, plástico,
termoplásticos, etc.
 Manual de Procesos de fabricación de plásticos 2011
24
APENDICE
I.
Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-2686
25
26
II.
Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-2886
27
28
III.
Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1842
29
30
IV.
Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1682
31
32
V.
Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1672
33
VI.
Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1393
34
VII.
Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1163
35
ANEXOS
Figura N°13: Maquina de inyección
Figura N°13: Maquina de Extrusión
36