martes, 15 de marzo de 2011

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 recursos de homogeneización.
-Fluidez de la resina
incompatible con la del concentrado.
- Deficiencia en la calidad del material recuperado.
- 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 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.
SOPLADO.
Franjas en el frasco. Disminución de resistencia
al impacto.
Tendencia a rajaduras

- 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.
- Exceso de material recuperado.
- Exceso de concentrado.
- Dispersión comprometida de los pigmentos.
- Irregularidades o suciedad en la matriz.
- Verificar la fluidez de concentrado y de la resina.
- Verificar la calidad del material recuperado (dispersión).
- 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

65 comentarios:

  1. simplemente es lo mejor que lei en mucho tiempo.

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  2. Gracias por el comentario. Saludos

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  3. Qué tipo de pintura sirve para colocar sobre etilenvinilacetato (EVA) una vez que ya paso por el proceso de inyección, para la fabricación de un juego??

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    1. Hola Patricia. Tal vez puedas probar con alguna pintura para plásticos, averigua en los siguientes enlaces…
      http://www.krylon.com.ar
      http://www.rustoleum.com.ar
      Debido a la flexibilidad del EVA sería conveniente el adecuado tratamiento de la superficie, utilizar un primer y un aditivo flexible…
      http://www.dupontrefinish.es/dupontrefinish/es/es/documents/products/Nuestros%20productos/sistema_plasticos_90xR_800A.pdf
      http://pc.dupont.com/dpc/en/US/html/visitor/common/pdfs/b/product/dr/ChromaSystemLV_SP/H-19385S.pdf
      Saludos

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  4. ALGUIEN ME PUDIERA DECIR COMO SE REALIZA LA REACCION HCL PARA DETERMINACION DE CENIZAS

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    1. Hola Liz. La mayoría de los plásticos no son atacados por el ácido clorhídrico. Para determinación de cenizas en plásticos puedes basarte en la norma ASTM D5630 o ISO 3451-1.
      Saludos

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  5. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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    1. Hola Johanna. Creo que una forma sería ver las hojas de datos suministradas por fabricantes de masterbatch, en donde generalmente figuran densidad especifica y aparente, índice de fluidez, temperatura de fusión y contenido de pigmento. Supongo que medir estos parámetros, podrían ser algunos de los controles a implementar. También se podría hacer una evaluación visual del masterbatch, aunque sería más recomendable la utilización de un colorímetro para la determinación del CIE L*a*b*. La granulometría del masterbatch es otro punto muy importante a controlar.
      Saludos

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    2. Hola Mariano, muchas gracias por tu respuesta. Quisiera preguntar en el caso de la granulometría, qué norma ASTM o ISO sería la adecuada para Masterbatch.

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    3. Podrías utilizar la ASTM D1921. Saludos

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  6. todos los caminos conducen aqui, saludos mariano. ahora necesito info sobre pigmento para un abs en extrusion , y di nuevamente con tu blog. completisimo muchas gracias.

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    1. Hola Koolmen. Me alegro que te haya gustado el blog.
      Saludos

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  7. Cómo pintar sobre plástico? Por ejemplo, las cucharitas de potito de mis hijos tienen su nombre pintado sobre éstas. Las han personalizado. A nivel industrial como se hace? y si siempre fuera la misma imagen?? como pintar un juguete?

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    1. Hola José. Dependiendo del tipo de plástico, este aceptará con menor o mayor facilidad la tinta o pintura durante la impresión o el pintado. Existen varias técnicas de impresión utilizadas en plásticos como, por ejemplo, flexografía (muy utilizado en películas plásticas), serigrafía y tampografia. Las tintas son especialmente formuladas para impresión sobre un soporte plástico. Asimismo existen pinturas para plásticos. También se puede utilizar un primer.
      Los plásticos con baja tensión superficial, como el polietileno, requieren un tratamiento de superpie (tratamiento corona, flameado, etc.) con el fin de aumentar el nivel de dina y acepten la impresión.
      Saludos

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  8. cual seria una marca de colorante que se le pude poner al plastico virgen para hacer masterbatch por extrusion?. Gracias

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    1. Hola Damián. Depende del tipo de pigmento (color, orgánico, inorgánico, metálico, etc.). Puedes fijarte en el siguiente enlace…
      http://www.laurenquimica.com.ar
      Saludos

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  9. Hola tengo una inyectora mini con la que abastezco nuestro propio consumo, el punto es que deseo lograr un efecto madera con sus aguas y me esta dando mucho trabajo.
    lo primero es que uso un polimero neutro transpaente y un colorante tipo cahoba que seria en color base, intente poner algo de colorante amarillo pero lo que sucedia era que rebajaba el color cahoba a marron decidi pasar por la inyectora en colorante amarillo puro y despues procesar el resultado en un molino para trabajar con el material resultante, que podriamos llamar escamas, buscando que los colores se disuelvan en niveles diferentes, si bien logre un poco de avance, no estoy logrando realmente lo deseado, crees que podrias orientarme, muchas gracias

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    1. Hola Enrique. Generalmente se utilizan máquinas inyectoras especiales para un efecto marmolado o madera bien logrado. Lo que puedes probar es utilizar dos colores de resina; una marrón oscuro y otra marrón claro. Lo que se debe lograr es un mezclado deficiente; prueba reducir ciertos parámetros de proceso como presión de retorno, temperatura y velocidad de tronillo.
      Saludos

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  10. Hola Buen día.

    Podrías decirme que norma se utiliza para la prueba de migración de pigmento en plásticos mediante tolueno?

    Saludos...

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    1. Hola Juan. Desconozco de una norma ASTM para determinar migración de pigmento en plásticos mediante el empleo de tolueno. Tal vez te refieras a la ASTM D279.
      Saludos

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  11. Alguien podria indicarme con que se pueden diluir los pigmentos/colorantes para resina poliester/epoxi?

    Gracias!

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    1. Hola. Los pigmentos son insolubles en la resina y solventes, mientras que los colorantes son solubles en la resina y en solventes. Existen básicamente dos tipos de solventes: los reactivos y los no reactivos como, por ejemplo, estireno y acetona respectivamente en el caso de la resina poliéster.
      Saludos

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  12. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  13. hola mariano la verdad me parecio muy interesante, y queria preguntarte si tienes mas informacion de ese tema ya que estoy realizando un proyecto de coloracion de PET

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    1. Hola Ismael. Me alegro que te haya parecido interesante el blog. No dispongo de más información sobre el tema
      Saludos

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  14. Algun link o libro donde pueda obtener información acerca de la producción de masterbacth

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    1. Hola Richar. Puedes fijarte en los siguientes enlaces…
      http://www.coperion.com/en/compounding-extrusion/applications-products/plastics/masterbatch/
      http://www.google.ch/patents/US20110060061
      https://www.google.com/patents/EP2826808A1?cl=fr
      Saludos

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  15. Buenas noches, me gustaría saber un poco mas sobre el contenido de cenizas, ya que no logro comprenderlo con totalidad. En que nos ayuda conocer esto. Muchas gracias.

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    1. Hola. Bueno, como dice el artículo, permite conocer el contenido de pigmentos inorgánicos como el dióxido de titanio y cargas. El contenido de cargas y pigmentos tiene influencia en la calidad del masterbatch y en el desempeño del mismo durante el procesado
      Saludos

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  16. Muy buen artículo. Me gustaría saber por favor que tipo de equipos se recomienda tener para evaluar la calidad de pigmentos en polvo (orgánicos, inorgánicos, fluorescentes...)

    Muchas gracias por su colaboración.

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    1. Hola Lina. Para determinar el equipamiento a utilizar se debería definir primero cual sería la aplicación de esos pigmentos y, en función de ello, determinar cuales serían los ensayos requeridos. Existen ensayos normalizados para pigmentos (ISO, ASTM, DIN) que especifican como se realizan los ensayos y el instrumental requerido. Algunos equipos utilizados en el control de calidad de pigmentos podrían ser: colorímetro, espectrómetro, microscopio de alta resolución, cromatógrafo de gases, horno, mezclador, etc.
      Saludos

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  17. Jesús Nieto 29 de abril de 2016, 14:18
    Cómo podría eliminar el óxido de titanio de un masterbatch de polietileno?

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    1. Hola Jesús. Encuentro difícil poder eliminar el óxido de titanio sin alterar el polietileno.
      Saludos

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  18. Hola estoy analizando el uso de masterbatchs, con respecto a la dispersion de polvos en el aire, es posible que en su manipulacion el masterbatch produzca polvo?

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    1. Hola. Sí, se puede generar material particulado en suspensión en el aire durante la manipulación (envasado, trasvaso, transporte, etc.) de los gránulos de masterbatch.
      Saludos

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  19. Hola Amigos
    Buenisima la información.
    ¿El polipropileno necesita algún elemento químico para que pueda ser teñido una vez se tenga terminado el producto ?
    Normalmente me llega el producto terminado de polipropileno en color blanco leche y le doy el color que necesito (son muchas tonalidades). Ahora los estoy fabricando pero el PP que estoy usando no se tiñe. Entonces que hacer pedir al proveedor de pp que este sea teñible o que debo hacer ? Por favor si me ayudan. Muchas gracias.

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    1. Hola Franz. El PP no se tiñe, sino que se pigmenta antes del proceso de moldeo. También se puede pintar con alguna pintura específica para plásticos o utilizar un primer o promotor de la adhesión. El PP, por sus características, difícilmente pueda absorber tintas, pero talvez con un alto contenido de carga, podría llegar a ser más susceptible esta absorción, pero en muy bajo nivel.
      Saludos

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    2. Gracias Mariano por la respuesta.
      Mas bien que estoy en pruebas sino imaginate el gran lio.
      Entonces que plastico podria usar ?
      Le hicieron pruebas al producto que compraba y me dijeron que es PP, pues no lo es.
      Hice prueba de teñido en polietileno y no funciono.
      Ahora vi que usan Nylon sera que es el material que necesito?
      Tambien vi que existe colorante especifico para nylon.
      Segun tu experiencia que plastico tendria que utilizar para fabricar botones y darles color luego.
      Por favor si mepudieraas ayudar.
      Muy agradecido.

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    3. Sí, se podrían hacer botones de nylon y teñirlos luego con colorantes azoicos en baño acuoso o alcohólico
      Saludos

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  20. Hola Mariano es la mejor info a e encontrado yo quiero aprender la parte de coloración de plasticos sabes en donde me pueden enseñar ?

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    1. Hola Carlos. Me alegro de que haya gustado la información del blog. No tendría un curso como para recomendarte.
      Saludos

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  21. Hola,que bueno encontrarse con este tipo de información,mi pregunta es que legislaciones rigen a los pigmentos o colorantes concentrados en cuanto a migraciones globales o específica....gracias

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    1. Hola. Bueno, la legislación aplicable dependerá del país. Por ejemplo en Sudamérica está la resolución 36/92 del Mercosur (ensayo de migración total de envases y equipamientos plásticos en contacto con alimentos). Deberías consultar con el ministerio de salud u organismo equivalente encargado de atender las cuestiones relacionadas con el servicio de salud de tu país.
      Saludos

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  22. Buenas. Estoy estoy soplando una mezcla de pead. A este lo mezflo con aja grueso y lineal. Las bobinas resultantes rajan. Los materiales son virgenes de distintas marcas. Existe incompatibilidad entre marcas. Alta Braskem lineal bapolenne y baja grueso repsol.

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  23. El desgaste de uso sel tornillo puede producir rajado del material

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  24. El desgaste de uso sel tornillo puede producir rajado del material

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    1. Hola Sergio. No creo que sea una cuestión de incompatibilidad de diferentes marcas de polietilenos, aunque puedes probar resinas de un mismo proveedor. Puede tratarse de una inadecuada homogenización del material, mucha diferencia de fluidez entre ambos materiales, parámetros de procesamiento incorrectos, uso de equipamiento inadecuado (sección de la boquilla, diseño del tornillo, desgaste en el tornillo, etc.). También se debe tener en cuenta que ciertas concentraciones de LDPE y LLDPE pueden presentar propiedades inferiores, como es el caso del módulo de elasticidad en mezclas de 30 y 70 %.
      Saludos

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  25. Buenos días, Mariano, por favor:
    ¿Puede haber diferencia de comportamiento en una máquina automática para envasar, entre en TUBO DE LDPE color AZUL OPACO y el mismo TUBO LDPE color BLANCO OPACO?...En este caso particular el primero funciona perfectamente y el BLANCO OPACO ofrece algún problema: LA MÁQUINA ENVASADORA NO TIENE DOS VENTOSAS que separan y abren la boca del saco para llenar con su producto. EN EL CASO DEL BLANCO OPACO, la ventosa se despega con facilidad en un porcentaje de 2 sacos cada 20.
    LAS COMPOSICIONES DE LOS DOS TUBOS "FFS" SON IGUAL, excepto el porcentaje de BLANCO que lleva uno de ellos.
    ¿EN QUÉ PUEDE AFECTAR?
    Muchas gracias por poder atenderme.
    Un cordial saludo,

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  26. Buenos días, Mariano, por favor:
    ¿Puede haber diferencia de comportamiento en una máquina automática para envasar, entre en TUBO DE LDPE color AZUL OPACO y el mismo TUBO LDPE color BLANCO OPACO?...En este caso particular el primero funciona perfectamente y el BLANCO OPACO ofrece algún problema: LA MÁQUINA ENVASADORA NO TIENE DOS VENTOSAS que separan y abren la boca del saco para llenar con su producto. EN EL CASO DEL BLANCO OPACO, la ventosa se despega con facilidad en un porcentaje de 2 sacos cada 20.
    LAS COMPOSICIONES DE LOS DOS TUBOS "FFS" SON IGUAL, excepto el porcentaje de BLANCO que lleva uno de ellos.
    ¿EN QUÉ PUEDE AFECTAR?
    Muchas gracias por poder atenderme.
    Un cordial saludo,

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  27. Buenos días, Mariano, por favor:
    ¿Puede haber diferencia de comportamiento en una máquina automática para envasar, entre en TUBO DE LDPE color AZUL OPACO y el mismo TUBO LDPE color BLANCO OPACO?...En este caso particular el primero funciona perfectamente y el BLANCO OPACO ofrece algún problema: LA MÁQUINA ENVASADORA NO TIENE DOS VENTOSAS que separan y abren la boca del saco para llenar con su producto. EN EL CASO DEL BLANCO OPACO, la ventosa se despega con facilidad en un porcentaje de 2 sacos cada 20.
    LAS COMPOSICIONES DE LOS DOS TUBOS "FFS" SON IGUAL, excepto el porcentaje de BLANCO que lleva uno de ellos.
    ¿EN QUÉ PUEDE AFECTAR?
    Muchas gracias por poder atenderme.
    Un cordial saludo,

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    1. Hola Manuel. Tanto la cantidad de pigmento (generalmente óxido de titanio) como los aditivos incorporados para mejorar la dispersión del pigmento en el masterbatch y su resistencia a la intemperie pueden tener influencia en las propiedades finales del film plástico como ser problemas en el sellado, resistencia de unión de dos películas, adhesión de la tinta de impresión, etc. Los blancos de rango económicos se producen mediante la sustitución de parte del óxido de titanio con un extensor tal como carbonato de calcio. Lo que puede significar tener que utilizar una mayor cantidad para lograr igual coloración.
      Saludos

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  28. Buenas. Antes que nada queria felicitarte por tu exelente blog, me es muy util en el trabajo que hago.
    Te queria hacer una consulta, queremos extrudar molienda blanca, la cual al ser reprocesada ya se pone amarillenta, cuanto hay de cierto en que se puede recuperar la pureza del blanco agregando x% masterbach azul o violeta? Tenes algun conocimiento sobre el tema?
    Desde ya muchas gracias.

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    1. Hola Pablo. Me alegro de que te haya sido de utilidad el blog. Bueno, en realidad no se recupera el color blanco, sino que vendría a ser un efecto óptico. Algunos utilizan reciclado azul. Se puede disimular en cierta medida la coloración amarilla, siempre y cuando esta no sea muy marcada. También se comercializan blanqueadores ópticos en forma de masterbatch especialmente formulados para tal finalidad.
      Saludos

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  29. que tipos de aditivos uv se utilizaria para el poliestireno?

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    1. Para poliestireno cristal se puede utilizar benzotriasoles
      Saludos

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  30. Hola
    Mariano

    Excelente la información de este blog.
    Alguna recomendación de colorantes para PP clarificado o ABS, que sean muy traslucidos y no migre el color??

    Saludos

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    1. Hola Luis. Me alegro de que te haya gustado el blog. Se comercializan colorantes especiales para PP clarificado. Puedes averiguar en la empresa Clariant.
      Saludos

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  31. quiero saber con que tipo de colorantes o pigmentos se colorean los hilados de polipropileno hechos por extrusion.
    Tipos,marcas.
    Muchas gracias

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    1. Hola. Se puede colorear el polipropileno durante el proceso de extrusión o teñir la fibra ya fabricada. Existen gran variedad de pigmentos tanto orgánicos como inorgánicos. Algunas empresas proveedoras de estos productos pueden ser Basf (Heliogen, Paliotol), Milliken (Versatint), PolyOne (ColorMatrix), Lanxess (Bayplast), Clariant (PV Fast). Puedes averiguar más de pigmentos para fibra de polipropileno en estas empresas
      Saludos

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    2. muy buenas tardes con mucho respeto represento una empres de comercialización de oxido de hierro en sus diferentes colores al mayor y detal producto de muy buena calidad si les interesa por favor contactar por esta vía ventas.wix@outlook.com

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    3. muy buenas tardes con mucho respeto represento una empres de comercialización de oxido de hierro en sus diferentes colores al mayor y detal producto de muy buena calidad si les interesa por favor contactar por esta vía ventas.wix@outlook.com

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  32. que porcentaje de masterbatch de negro de humo me recomiendad por cada kg de HDPE para tuberia ?

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    1. Bueno, dependerá de la concentración de negro de humo en el masterbatch. Deberías consultar a tu proveedor al respecto. Generalmente se adiciona entre 2 y 2,5% de negro de humo en el HDPE para tubería.
      Saludos

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