Uso de aditivos de color líquido en el proceso de inyección, ¿la mejor alternativa?

Nota: Artículo publicado en la revista "Tecnología del Plástico" con autorización de su autor, disponible en https://bit.ly/3zzj7cK.

Un creciente número de procesadores de piezas plásticas están considerando emplear los aditivos líquidos para aprovechar su potencial para mejorar la eficiencia en su producción mientras reducen el costo total de la coloración. ¿Por qué está sucediendo esto?

Los aditivos de color líquido, también conocidos como “masterbatch” líquido o colorantes líquidos, son elaborados a partir de pigmentos y aditivos dispersados en un líquido portador y son empleados para ser mezclados con resinas plásticas para impartir algún color deseado. Esta tecnología ha existido desde hace décadas (aproximadamente desde los años sesenta), pero recientes mejoras en su tecnología y sus propiedades las han hecho más atractivas en la industria de coloración de plásticos en la actualidad. Si bien el uso de aditivos de color sólido es el método más común hoy en día en la coloración de piezas plásticas inyectadas, los aditivos de color líquido pueden representar una alternativa interesante y potencialmente más provechosa para el proceso de coloración de piezas inyectadas.

Por un lado, el proceso de fabricación de aditivos de color sólido consiste en la molienda de “masterbatches” de color, que resultan en mezclas concentradas de pigmentos en forma de pellets en un material portador. Estas preparaciones consumen una cantidad considerable de tiempo, y son costosas debido a que deben ser ajustadas específicamente para adaptarse al tipo de resina plástica y/o al tipo de parte a ser inyectada. Si se escoge erróneamente el tipo de material portador, puede resultar en inmiscibilidad y, por consiguiente, en problemas en el proceso de coloración. Adicionalmente, una fórmula inadecuada puede dar lugar a la formación de depósitos dentro de la inyectora, así como segregación en el proceso de fundición y dejar marcas en la parte inyectada o trazas de color en los sistemas de alimentación, que pueden ser difíciles de remover.

“Los aditivos de color líquido pueden representar una alternativa interesante y potencialmente más provechosa para el proceso de coloración de piezas inyectadas”

En comparación, el proceso de fabricación de aditivos de color líquido involucra un sistema compuesto por un agente aglomerante, colorantes varios y otros aditivos como estabilizadores. Estos aglomerantes suelen ser ésteres de ácidos grasos, aceites de parafina o alcoholes polihídricos. El proceso comienza por la mezcla de los componentes a alta velocidad, que son dispersados en el agente aglomerante y luego distribuidos. La desintegración de los aglomerados y pigmentos de color debe ocurrir a una tasa óptima para garantizar la efectividad de la concentración de color y/o de aditivos funcionales en la mezcla, lo que asegura que se obtenga la intensidad de color deseada. Todo lo anterior resulta en un aditivo de color líquido con una dispersión exhaustiva de los pigmentos de color, sin peligro de poder llegar a generar segregación y que, a pesar de poder dejar trazas de color residual en los componentes de la inyectora, estos pueden ser limpiados fácilmente sin mayor problema.

Pero ¿Cuáles son esas ventajas significativas y cuantitativas que representan emplear los aditivos líquidos en el proceso de inyección? Aquí están las más importantes que respaldan la utilización de estos aditivos:

· Costos reducidos: Al emplear menos cantidad de aditivo para alcanzar un color de pieza inyectada determinado, se puede llegar hasta una reducción de costos de coloración de un 50%

· Mejor dispersión del color: Los aditivos líquidos de color se dispersan uniformemente más fácilmente que los colorantes sólidos, resultando en un valor promedio de 30% menos pigmento utilizado para la coloración que si se emplearan aditivos sólidos.

· Menos espacio de almacenamiento: Almacenar aditivos líquidos requiere en promedio un 80% menos espacio que almacenar aditivos sólidos.

· Tiempo más rápido en el cambio de color: Los aditivos líquidos dejan menos residuo en los componentes de la máquina de inyección (barril y tornillo), permitiendo procesos de cambio de color más rápidos.

· Rendimiento mejorado del proceso: Al poder llegar al mismo color deseado con un menor porcentaje en peso en la fórmula, se puede mejorar el rendimiento en la producción de las piezas en cuestión.

· Menor degradación térmica en la resina: Al necesitar temperaturas de procesamiento más bajas, los aditivos líquidos de color permiten una menor degradación térmica de la resina que podría afectar sus propiedades.

· Menos costos energéticos: El color líquido genera un torque del tornillo reducido, menores temperaturas de proceso y menos demanda de los “chillers”. Esto ocasiona ahorros energéticos de hasta un 16% en comparación al uso de colorantes en pellets.

· Colores especiales más vivos y brillantes: El uso de aditivos líquidos de color permite obtener colores más consistentes, así como la posibilidad de añadir efectos metálicos o nacarados, generando productos más llamativos.

Ahora, si de costos se trata, la coloración líquida suele ser más económica y asegura la utilización óptima de materiales. Esto hace que emplear aditivos de color líquido sea frecuentemente más rentable que añadir “masterbatch” sólido en forma de pellets, que debe ser adicionado al proceso mediante un sistema de alimentación adicional e involucra un proceso que genera más desperdicios al largo plazo.

Es importante mencionar que el uso de aditivos líquidos de color tiene una desventaja significativa frente al uso de aditivos sólidos: la baja opacidad de los colores resultantes y, hasta cierto punto, el comportamiento térmico del agente aglomerante, el cual debe ser seleccionado minuciosamente con base en el termoplástico a ser tratado. Es menester trabajar de la mano con el proveedor para entender la mejor manera de mezclar el aditivo con la materia prima. Afortunadamente, a nivel global hay un sinnúmero de opciones disponibles, particularmente en el área de plásticos de alto rendimiento, fruto del desarrollo tecnológico que ha existido en este campo en las últimas décadas y a su vez potenciando la popularidad de los aditivos de color líquidos.

El aditivo de color líquido es una gran opción para una amplia gama de aplicaciones termoplásticas. Específicamente pensado para el moldeo por inyección, el color líquido funciona muy bien en todos los tamaños de piezas, desde piezas pequeñas, como cierres, hasta piezas grandes, como botes de basura o cajas de plástico. Los beneficios del colorante líquido: menor costo de colorante, tiempos de cambio de color más rápidos, menor uso de energía, espacio de almacenamiento reducido y más, se ven en todas las aplicaciones. El color líquido también se puede mezclar con efectos especiales, como perlado y brillos, que se usan con frecuencia en la industria cosmética. Además, Riverdale Global tiene una amplia selección de pigmentos fluorescentes que se utilizan en juguetes y embalajes de productos de consumo para obtener colores llamativos y vibrantes.

Con respecto a los tamaños de piezas medianos a grandes, Riverdale Global ha desarrollado recientemente un sistema de dosificación llamado “100% InjectionColoring” que dosifica el colorante durante el retroceso del tornillo y las señales de inyección. Los métodos de dosificación tradicionales solo dosifican el color durante el retroceso del tornillo, lo que da como resultado que hasta un 25 % de resina sin color entre en el cilindro. Con este sistema, los clientes pueden esperar una dispersión mejorada que puede permitir reducciones más bajas y la capacidad de eliminar los premezcladores del proceso.

Todo el colorante de Riverdale Global se puede usar con el sistema de dosificación gravimétrico selladoen conjunto con el servicio de “Devolución para Recarga”, que hace que el uso del colorante líquido sea muy limpio y fácil de usar. Cuando los contenedores están vacíos, Riverdale Global recupera los contenedores, acredita al cliente por el colorante restante y luego vuelve a llenar los contenedores.

Todo esto nos lleva a la pregunta: ¿es el uso de aditivos líquidos la mejor opción para mí? En general, a menos que se requiera un color opaco en la coloración de la pieza plástica a ser inyectada, vale la pena encaminarse hacia el uso de aditivos de color líquido en lugar de aditivos sólidos para el mismo propósito. Los aditivos de color líquido poseen una gran cantidad de ventajas a su favor que resultarán en una mejora general de nuestro proceso de inyección, especialmente en el caso de necesitar de colores translúcidos y/o de requerimientos funcionales que provengan de otros aditivos líquidos. Finalmente, los aditivos de color líquido pueden representar el futuro en la coloración de resinas y se podría esperar ver una transición no muy lejana hacia el uso de estos aditivos de color considerando las vastas ventajas que ofrecen.