Estabilizantes a la luz para el plástico coloreado

Ing. Mayra Vera, en colaboración con expertos de Colorbatch • 29 de junio de 2023

La selección adecuada de masterbatch y aditivos utilizados en la coloración de artículos ferreteros y eléctricos para uso en exteriores es crucial para mantener el color original. Se consideran diversos factores como el desempeño requerido, el tiempo de vida, la región climática, el tipo de resina y la concentración del masterbatch.

La fotodegradación del plástico coloreado ocurre debido a la interacción entre la luz y el oxígeno, lo que provoca cambios físicos y químicos irreversibles, como alteraciones en el color, fisuras, caleo y pérdida de brillo. Las radiaciones ultravioleta (UV) contenidas en la luz solar son las principales responsables de estos efectos, por lo que se incorporan estabilizantes a la luz en el proceso de fabricación, como protectores (UV) y antioxidantes con el fin de retardar o prevenir la fotodegradación.

Con el fin de acelerar la evaluación de la resistencia de materiales a la luz y las condiciones climáticas, se han desarrollado fuentes de luz artificiales, como las lámparas de Xenón. Para determinar la variación del color, se realiza una medición en un espectrofotómetro antes y después de someter la pieza a la simulación de exposición solar. Estos ensayos proporcionan resultados más rápidos y reproducibles, lo que es especialmente beneficioso para varias industrias, como la ferretera y eléctrica que busca garantizar la calidad de sus productos expuestos a la radiación solar, destinados al sector agrícola, por ejemplo.

Además, dentro del estudio de la estabilidad a la luz de los materiales, se ha investigado la influencia de diferentes pigmentos aplicados a poliolefinas. Donde se ha encontrado que algunos pigmentos orgánicos, como los azules y verdes de ftalocianina, pueden tener un efecto positivo en la estabilidad a la luz, mientras que los pigmentos como los amarillos de diarilida, han demostrado tener un impacto negativo. La mayoría de los pigmentos inorgánicos tienen una acción positiva o no tienen influencia alguna, entre estos podemos citar el dióxido de titanio (rutilo), negro de humo, pigmentos de plomo, de cadmio, óxido de hierro, verde de óxido de cromo, etc.

Es posible proteger la resina utilizando estabilizantes a la luz. No obstante, si se emplean masterbatch con pigmentos de baja solidez en la coloración del material expuesto a la radiación solar, el color sufrirá un desvanecimiento con el tiempo. Por ello, resulta necesario emplear pigmentos resistentes a las condiciones de exposición del producto final y llevar a cabo las pruebas de calidad y estabilidad a la luz correspondientes.

• Expertos de Colorbatch

• Gili Bas E. 1990, Coloración de materias plásticas, España, Centro español de plásticos.

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Capa intermedia: Un refuerzo textil que proporciona resistencia a la presión interna. Capa externa: Brinda protección contra la intemperie, resistencia a la radiación UV, flexibilidad y la estética final mediante un masterbatch en colores translúcidos que permite visualizar el refuerzo. Aunque las ráfagas de color y las variaciones de brillo son visibles en la capa externa de la manguera, su origen y tratamiento son distintos. Ráfagas o vetas de color Este defecto ocurre cuando el pigmento no se dispersa adecuadamente, ya sea por una pre-dispersión deficiente del masterbatch o porque, durante la extrusión de la capa externa de la manguera, no se genera el cizallamiento suficiente para romper los aglomerados de pigmento. Al atravesar el dado, estos se estiran en la dirección del flujo y originan las ráfagas o vetas de color . Antes de atribuir el problema al concentrado de color , conviene revisar el proceso, ya que este defecto puede corregirse aumentando el trabajo mecánico aplicado al material, considerando las siguientes alternativas: a. Ajustar las condiciones de operación: Un error frecuente es intentar corregir las ráfagas de color aumentando únicamente la temperatura del fundido. Aunque esto reduce la viscosidad y facilita el flujo, también puede disminuir la eficacia del mezclado por cizallamiento y aumentar el riesgo de degradación térmica del PVC . En muchos casos, resulta efectivo reducir ligeramente la temperatura en las zonas de compresión y dosificación para incrementar la viscosidad y favorecer un mayor trabajo mecánico sobre el material. Si es necesario, las RPM del tornillo pueden ajustarse gradualmente, verificando que el proceso permanezca estable. b. Incrementar la contrapresión mediante un screen pack (malla 20/60/100/40/20). Colocado en el cabezal de la extrusora —entre el tornillo y el dado— incrementa la resistencia al flujo, elevando la presión y el esfuerzo cortante del sistema, lo que favorece la dispersión de los aglomerados de pigmento y la homogeneización del material. c. Evaluar modificaciones al equipo: Si el diseño de la extrusora lo permite, la incorporación de elementos de mezclado (Maddock o de pines) genera zonas de alto cizallamiento que facilitan la ruptura de aglomerados y mejoran la dispersión del pigmento. Cuando el defecto persiste tras optimizar el proceso, se recomienda evaluar la calidad del masterbatch . Este debe formularse según el tipo de PVC , sus aditivos y las condiciones reales de operación. Además, debe fabricarse con alto cizallamiento e incluir, de ser necesario, dispersantes o ayudas de proceso que aseguren una adecuada pre-dispersión del pigmento. 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