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

2

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

3

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 FMB-

1842) 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

4

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.

5

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.

6

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 / 0245-

5718244.

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

7

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.

8

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.

9

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.

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

Figura N°1: Circulo Cromático

10

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

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.

Figura N°2: Masterbatch

11

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.

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

Figura N°3: Termoplástico

12

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.

http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_qu%C3%ADmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_onda

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuantificaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Microorganismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Luz_monocrom%C3%A1tica

13

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.

14

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)

15

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

Comparar el tono del chip obtenido con el del patron

empleando un Espectrofotometro

Una vez obtenida la reformulacion cuyo chip

tenga un tono similar al del patron iniciar el proceso de

Extrusión

Para el proceso de extrusion pesar las

cantidades de pigmentos , resina y aditivos

correspondientes a la reformulacion para un total de mezcla de 500g

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

16

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.

(a) (b) (c) (d)

A1 A2 N1 N2

Figura N°4: Chips de los pigmentos orgánicos. (a) Amarelo GXT. (b) Amarelo GXT.

(c) Laranja SCC. (d) Laranja LFF

17

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).

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

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

(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)

18

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

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).

Tabla N°1: Proceso de reformulación masterbatch verde FMB-2686

CompuestoMasa

( ±0,0001)gCompuesto

Masa

(±0,0001)

g

CompuestoMasa

(±0,0001)gCompuesto

Masa


Masa

(±0,0001)

g

CompuestoMasa


Masa

(±0,0001)g

Dioxido de Titanio 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

Azul Ultramar 0,0656 Verde Ftalocianina 0,1000 Polietileno 393,2750 Verde Ftalocianina 0,1500 Polietileno 373,0375 Verde Ftalocianina 0,0015 Polietileno 369,5625

A1 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

Azul Ftalocianina 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

Ajuste N°1 Extrusión 2 Ajuste N°2 Reformulacion Final

COLOR: VERDE FMB-2686

0,31DE: 12,29 2,03 21,07 1,6 4,21 1,26

Prueba N°1 Prueba N°7

ReformulacionesExtrusión 1

19

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.

La figura N°7 muestra el desarrollo de la reformulación del masterbatch amarillo

FMB-1842

Compuesto

Masa

( ±0,0001)

g

Compuesto Masa

(±0,0001)g

CompuestoMasa


Masa

(±0,0001)

g

CompuestoMasa

(±0,0001)g Compuesto

Masa


Masa

(±0,0001)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

0,77

Extrusión 1 Ajuste N°1 Extrusión 2 Ajuste N°2 Reformulacion Final

COLOR: VERDE FMB-2886

DE: 9,01 1,91 13,75 2,15 7,87 3,78


Reformulaciones

Tabla N°2: Proceso de reformulación masterbatch verde FMB-2886



(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)



(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)

20

La siguiente Tabla (Tabla N°3) muestra las reformulaciones correspondientes a

cada chip presentado en la figura anterior.

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

CompuestoMasa


Masa


Masa


Masa


Masa


Masa


Masa

(±0,0001)g


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 Titanio125,9475 Dioxido de Titanio112,1165 Dioxido de Titanio112,1170

Rojo 0,0565 Carbonato de Calcio45,8205 Carbonato de Calcio50,0000 Cera Polietilenica25,8400

A2 22,2320 A2 32,4285 Carbonato de Calcio50,0000

Cera Polietilenica30,0000 Cera Polietilenica30,0000 A2 33,3845

0,22DE: 19,45 3,62 5 3,54 4,42 1,5

COLOR: AMARILLO FMB-1842

ReformulacionesExtrusión 1 Ajuste N°1 Extrusión 2 Ajuste N°2 Reformulacion Final


Tabla N°3: Proceso de reformulación masterbatch Amarillo FMB-1842

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) (e) (f) (g)

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

(a) (b) (c) (d)

21

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

CompuestoMasa


Masa


Masa


Masa


Masa


Masa


Masa

(±0,0001)g


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

0,82DE: 22,82 12,38 10,26 8,15 5,61 1,56


ReformulacionesExtrusión 1 Ajuste N°1 Extrusión 2 Ajuste N°2 Reformulacion Final



Compuesto

Masa

( ±0,0001)

g

Compuesto Masa

(±0,0001)g

CompuestoMasa


Masa

(±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


DE: 16,41 1,95 0,44 0,44

ReformulacionesExtrusión Reformulacion Final



22

Las respectivas reformulaciones son mostradas en las Tablas N°6 y N°7 respectivamente

CompuestoMasa


Masa


Masa


Masa

(±0,0001)g

Dioxido de Titanio 0,1666 Dioxido de Titanio 0,5623 Polietileno 263,8400 Polietileno 263,8400

N1 0,8333 N1 0,4009 Dioxido de Titanio 84,3450 Dioxido de Titanio 84,3450

Carbonato de Calcio 50,0000 Carbonato de Calcio 50,0000

N1 60,1350 N1 60,1350


Estearato de Zinc 5,0000 Estearato de Zinc 5,0000

DE: 11,15 1,63 0,06 0,06

COLOR: NARANJA FMB-1393



Tabla N°5: Proceso de reformulación masterbatch Naranja FMB-1393

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)

(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

23

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

CompuestoMasa


Masa


Masa


Masa

(±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


N2 9,318 N2 9,318

COLOR: NARANJA FMB-1163

DE: 14,27 1,69 0,13 0,13



Tabla N°6: Proceso de reformulación masterbatch Naranja FMB-1163

(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

24

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, FMB-

1842, 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

25

APENDICE

I. Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-2686

27

II. Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-2886

29

III. Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1842

31

IV. Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1682

33

V. Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1672

34

VI. Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1393

35

VII. Reportes emitidos por el espectrofotómetro para el FMB-1163

36

ANEXOS

Figura N°13: Maquina de inyección

Figura N°13: Maquina de Extrusión

implementaciÓn de pigmentos orgÁnicos en la fabricaciÓn de...

Documents