Plásticos a Colores. El matiz de la atracción.

Los pigmentos y colorantes tienen más de dos siglos de evolución y en nuestros días tenemos la suerte de tener acceso a una gran variedad de ellos con propiedades cada vez mejores y en una amplia variedad de grados. A pesar de que los primeros pigmentos que se utilizaron se han reemplazado por otros más adecuados, todavía algunos de ellos se siguen utilizando en ciertas industrias.

¿Cómo vemos lo que vemos? 

A diferencia de otros seres vivientes, los seres humanos estamos dotados para percibir colores como parte de nuestra naturaleza. De otra forma, sólo veríamos el blanco y el negro, como muchos animales. Por esta razón, y para ayudarnos a sobrevivir, los colores son muy importantes. Hay evidencia de un interés muy primitivo por usar  
colores desde que el hombre extendió sus primeras pinturas en los techos de las cavernas.  Cabe aclarar que el color entra por nuestros ojos pero se resuelve en nuestra mente, y quizás por ello tiene una gran influencia en nuestro estado de ánimo. De ahí que proliferen infinidad de tratados sobre la teoría del color, a la que recurren diseñadores, publicistas y arquitectos para influir en las decisiones y gustos de las personas.  Desde el punto de vista de la naturaleza, la condición que nos permite percibir un color es que la substancia utilizada para colorear un objeto absorba, emita o refleje determinados segmentos del espectro de luz visible al ojo humano, cuya gama de energía está entre los 400 y 800 micrones. Esta substancia se conoce como pigmento o colorante.

LOS AXIOMAS DEL COLOR 

De manera habitual solemos referirnos equivocadamente a las sustancias que imparten color. “Por ello, es pertinente aclarar que no es lo mismo pigmento que colorante”, asegura Fernando Hernández, Director General de Clariant México. La gran diferencia entre estos dos términos, que aparentemente son sinónimos, es que los pigmentos son prácticamente insolubles en los medios donde se aplican y su estructura cristalina influye en las propiedades ópticas del producto. Por su parte, los colorantes sí son solubles en los medios en que se utilizan. Es decir, sí se distribuyen a nivel molecular y es la molécula, precisamente, la que determina la absorción de la luz. “El concepto que debemos utilizar al proporcionar color a un objeto es colorear, independientemente de la forma de la sustancia que se utilice, es decir, Masterbatch, líquidos o polvos”.  Al respecto, Eduardo Lagunes, Gerente de Milliken para Latinoamérica, coincide en que “el mercado debe distinguir la divergencia entre pigmento y colorante, principalmente cuando se trata de mantener transparencia, donde esta firma es especialista”.  El sistema más común para cuantificar el color es el espacio L a b desarrollado por la Comisión Internacional de Iluminación, conocido como el sistema CIELAB que describe al color en tres dimensiones, tales como luminosidad, rojo-verde y amarillo-azul.  Para evitar la confusión en la clasificación de los colores se desarrolló el Color Index (C.I.), donde las sustancias de color se diferencian en función del matiz que imparten, su composición química, su capacidad de coloración y sus propiedades de resistencia. Toda esta información está disponible de forma impresa o digital para utilizarse como referencia. En ese contexto, cada sustancia que se utiliza para colorear se identifica con un número de cinco dígitos y un nombre basado en su comportamiento, color base y función. Además, este compendio incluye los nombres comerciales y los fabricantes de pigmentos y colorantes disponibles en el mercado.  Una vez aclarado el punto, los pigmentos y los colorantes se definen como substancias de origen natural o sintético cuya función es impartir color. Generalmente tienen forma de partículas finamente divididas, las cuales pueden ser de tipo orgánico o inorgánico y suelen incorporarse a los proceso de forma directa, o mediante la elaboración de una mezcla maestra, “Masterbatch”, que se forma al mezclar dicho pigmento con una matriz plástica o en un vehículo líquido.
 “Es común también creer que un Masterbatch solo sirve para impartir color, sin embargo, existen concentrados de otros aditivos, y cada vez son más utilizados”, menciona Miguel Ramírez, Director de la división Masterbatch de Clariant.  Los pigmentos inorgánicos incluyen el negro de carbón, el Dióxido de Titanio, el Óxido de Fierro, los Cromatos y los Molibdatos de Plomo, los Óxidos de metal mezclados, el Óxido de Cromo y los Ultramarinos.  Los pigmentos orgánicos se dividen en clásicos y especialidades. Es muy complicado describir cada sustancia de acuerdo a su nombre químico, así que, para fines prácticos, en la Tabla 1 se muestran sus principales características. 

PIGMENTOS  INORGÁNICOS  Bióxido de Titanio (TiO2),  el pigmento inmaculado 

El principal uso del Bióxido de Titanio (TiO2) es para impartir color blanco, debido a su brillo y elevado índice de refracción. Imparte excelente opacidad en productos como pinturas, recubrimientos, plásticos, tintas, fibras, alimentos y cosméticos. Los grados de alto desempeño tienen su mercado más creciente en la industria de cosméticos, sin embargo, la mayor cantidad del consumo mundial de TiO2 se destina al sector de pinturas y recubrimientos, seguido por plásticos.  Se produce de la escoria de la ilmenita, del rutilo o del titanio. Existen dos procesos para obtener el pigmento blanco: uno es utilizando ácido sulfúrico, conocido como proceso de sulfato, y el otro utiliza cloruro. José Chouza, Director de Marketing y Ventas de la división  
Titanium Technologies, en DuPont México, explica que el proceso base sulfato es más simple y puede utilizar minerales de menor calidad. “La ventaja del proceso base cloruro que tenemos en DuPont es que, al ser continuo, mantiene la calidad con menor variabilidad a través del tiempo produciendo un bióxido de titanio rutílico con mayor blancura y mejor desempeño”.  Patricia Esperanza Villarreal, Gerente de Cuenta de esa misma empresa, añade que su línea de productos es muy amplia y cuenta con grados especiales para cada aplicación. “Nuestro producto no solamente sirve para impartir una tonalidad blanca, ya que, gracias a que refleja la luz UV, sirve para impartir  resistencia a la intemperie y alarga la vida de los productos, evitando la degradación de la resina”.  “Los mercados en la industria del plástico más importantes son las películas de Poliolefinas, productos de PVC para uso exterior como los perfiles de ventanas y la tubería”, afirman nuestros entrevistados de DuPont.
 Un acontecimiento importante para la industria del TiO2 en 2007 fue adquisición del negocio de Química Inorgánica de Lyondell's Millennium TiO2 por la empresa Cristal de Arabia Saudita productora de Dióxido de Titanio. Millennium era el segundo mayor productor del mundo, con una capacidad de 670 mil toneladas por año, mientras que Cristal, que ocupaba el noveno lugar globalmente con una producción de 100 mil toneladas anuales, es ahora el segundo, después de DuPont.  Cristal es el único productor de TiO2 en Medio Oriente y África del Norte y ahora se le suman los sitios de Millenium de Francia, Reino Unido, Brasil, Australia y Estados Unidos.  Existe la preocupación de que la capacidad de producción aumenta más rápido que la demanda. En China se han adicionado considerables cantidades de capacidad desde el año 2005. El mayor proyecto es el de una planta de DuPont en Asia, que está en espera de concretarse próximamente. 

El Negro es cosa seria 

Por definición, el negro es la ausencia de luz de un objeto, ya que no refleja ninguna radiación visible. Al pigmento más comúnmente utilizado que produce este efecto se le conoce como Negro de Humo, o Negro de Carbón, el cual es un hollín producido industrialmente a partir de carbón puro de tipo amorfo, o por la pirólisis de hidrocarburos.
En todo el mundo se producen 8.2 millones de toneladas de este producto, de las cuales casi el 90% se destina al uso de la industria del caucho, especialmente para refuerzo de llantas, 9% a la industria de los pigmentos y 1% en otras aplicaciones.  Cuanto más pequeño es el tamaño de la partícula, el efecto de opacidad es más profundo. Este pigmento aporta, además del efecto de color negro, otras propiedades a los plásticos donde se utiliza, como la de conductor de electricidad, la de protección contra rayos UV (ultravioletas), y también puede utilizarse como refuerzo para mejorar las propiedades mecánicas.  El uso de esta sustancia para colorear de negro los artículos de plástico se puede atribuir a su absorción de luz visible que puede alcanzar hasta 99.8% e incluso absorber la zona infrarroja del espectro de luz, de manera que también actúa como un aditivo estabilizador de UV.  Aunque el Negro de Carbón se clasifica con la categoría 2B de la IARC (Agencia Internacional de Investigación del Cáncer, por sus siglas en inglés), no existe evidencia para concluir que su manejo cause esta enfermedad. Sin embargo, deben tomarse las precauciones debidas durante su uso.  Algunos ejemplos de artículos de plástico que contienen Negro de Humo son: bolsas para basura, sacos y películas para uso agrícola. El uso más grande se destina a las Poliolefinas en forma de Masterbatch.  La sílica y otros silanos han surgido recientemente como sustitutos importantes del Negro de Carbón debido a que ofrecen mejor desempeño y son más amigables con el medio ambiente. Cuando se emplean en la fabricación de llantas, entre otras ventajas de resistencia mecánica, mejoran la eficiencia de combustible.  Entre los principales jugadores que dominan el mercado de Negros están Cabot 
Corporation, Continental Carbon Company, Evonik Degussa GmbH, Mitsubishi Chemical Corporation, y Tokai Carbon, entre otros.  “BASF tiene en su línea de productos una variedad de negros que reflejan la luz y son transparentes al espectro infrarrojo”, explica Florencio Topete, Gerente de Negocios Químicos de Alto Desempeño de BASF Mexicana, la cual se fusionó el año pasado con Ciba. “Esta propiedad permite que los productos no se calienten cuando se usan. Y cuando se usan para pigmentar los techos de las viviendas, por ejemplo, se logra bajar el consumo de energía y extienden la vida del tejado”.  Benjamín García, presente también en nuestra entrevista con BASF como el responsable técnico y de ventas, agrega que  “en la Industria del Plástico estos pigmentos ayudan a prevenir la expansión térmica que ocurre en el moldeo de piezas grandes”. En algunos casos mejora la vida útil de las piezas susceptibles a la degradación cuando se exponen a elevadas  temperaturas. Una aplicación interesante es la producción de cascos y ropa deportiva para motociclistas que permite que se mantengan frescos”.  Por su parte, el Negro de Carbón presenta una reflexión solar de menos del 5%, y en ensayos de comparación con otros pigmentos negros, la temperatura de la superficie disminuye 20°C, de manera que cuando se utiliza disminuye las tensiones que causa la expansión térmica en techos y permite ahorros por uso de aire acondicionado, explican nuestros entrevistados. 

Óxidos Metálicos, ocres,  amarillos y rojos 

Una de las familias más grandes de pigmentos corresponde a los Óxidos de Fierro, y aunque con estos compuestos es posible producir una amplia variedad de colores, los rojos representan casi la mitad del consumo. Desde los años noventa los Óxidos de Fierro en el ámbito mundial, abarcan dos tercios del mercado y, aún en nuestros días, siguen siendo muy utilizados. Los productores evolucionan de manera continua, mejorado el poder tintóreo y otras propiedades, además de que buscan la sustentabilidad. El principal uso de este tipo de pigmentos es la industria de pinturas y recubrimientos, aunque en plásticos también encuentran ciertos usos.  Los Cromatos de Plomo también representan una parte importante. Se estima que anualmente se consumen alrededor de 25 mil toneladas, de las cuales 11 mil se destinan a la producción de pintura para vialidades. A pesar de su gran popularidad, estos pigmentos están sujetos al escrutinio de las autoridades ambientales por la preocupación acerca de la toxicidad del plomo.  Para proteger este tipo de pigmentos de la degradación térmica, química y fotoquímica, se encapsulan con silicona, lo cual también reduce su toxicidad, ya que los hace menos solubles en el cuerpo. Además, mejora su brillo, la intensidad de color y resultan más adecuados para el uso en plásticos.  Durante los años ochenta y principios de 1990 surgieron muchas preguntas sobre la toxicidad de los pigmentos inorgánicos ela-borados a base de metales pesados como el Plomo, Cadmio, Cromo y Mercurio, los cuales se asociaron con enfermedades del hígado y el cáncer. Actualmente su uso está regulado bajo normas internacionales.  En varios países, los fabricantes de pigmentos de metales pesados enfrentan ciertas dificultades. En Japón, el Cadmio se reemplazó en 1980 y los fabricantes europeos también tuvieron que limitar su producción  LANXESS es uno de los más grandes productores de pigmentos de Óxido de Fierro con una capacidad de 350 mil toneladas en tres sitios de producción: Alemania, Brasil y China. Uno de los usos para estos pigmentos es el coloreado de mosaicos para techos, partes de concreto, pinturas, plásticos y toner de impresión, entre otros. Un ejemplo ahora muy mencionado es el estadio de soccer, en Johannesburg, Sudáfrica, para la Copa Mundial 2010, cuya fachada se elaboró con concreto reforzado, con fibra de vidrio y se coloreó con los pigmentos elaborados por LANXESS.
Como un intento de solventar los ataques que reciben los pigmentos inorgánicos, todas las firmas buscan nuevas formas de producción más amigables, o bien, otras fuentes de materias primas. LANXESS, por ejemplo, cuenta con 12 principios claramente definidos de sustentabilidad entre los que destaca el uso de desperdicios de la caña de azúcar para generar la energía que requiere la producción de Óxido de Fierro en su planta de Brasil.
Rhone-Poulenc, por su parte, emplea tierras raras como base para producir los pigmentos naranjas y rojos los cuales resultan más amigables con el medio ambiente y son una alternativa a los de plomo y cadmio.

PIGMENTOS ORGÁNICOS

Se estima que los pigmentos orgánicos crecerán más rápidamente que los inorgánicos, los cuales, en un futuro cercano, es posible que se retiren por completo del mercado, principalmente aquéllos que utilizan metales pesados.
El volumen global de pigmentos orgánicos se estima en 270 mil toneladas, de los cuales, el 60% se consume en Europa y en Norteamérica, en partes iguales. Posteriormente Japón con el 13% y Sudamérica el 7%.
La mayor parte (80%) se dirige al mercado de pinturas y recubrimientos y sólo el 10% está destinado a la Industria del Plástico.
Los pigmentos Ftalo azules y verdes representan el 31%, los clásicos rojos azo, el 25%, los amarillos de diarilida, el 25% y los de alto desempeño, el 8%, aunque estos últimos muestran un alto crecimiento.
El 75% de la fabricación de pigmentos orgánicos la ocupan tres empresas: BASF, tiene la mayor participación, seguida de Clariant, y la joint venture de las empresas Dainippon Ink & Chemicals (DIC), con Sun Chemical Corporation. Toyo Pigments de Japón, también figura con una participación del 4% y es líder en la producción de azul de Ftalocianina. La diferencia a 100 la hacen varias empresas pequeñas localizadas principalmente en el continente asiático.  Debido a las fuertes regulaciones ambientales, actualmente existe una tendencia muy fuerte para sustituir los pigmentos inorgánicos por orgánicos, o bien, para limitar su uso en sólo ciertas aplicaciones. No obstante, los pigmentos orgánicos suelen ser más caros, aunque ofrecen más propiedades y un espectro más grande de color.  “Clariant es una empresa que ha orientado todos sus desarrollos para lograr sustancias colorantes libres de plomo. Desde hace 10 años todos los pigmentos orgánicos que produce en todo el mundo son libres de plomo y de metales pesados”, asegura su director general en México. 

EFECTOS ESPECIALES 

Durante la reciente crisis, el mercado de pigmentos metálicos experimentó cierta desaceleración de la demanda debido a que uno de los sectores clave para éstos es la industria de recubrimientos y partes automotrices, sin embargo, se espera que esto mejore durante 2010. A pesar de los retos que enfrenta la economía aún existe la demanda de pigmentos metálicos, y no sólo en el segmento automotriz, ya que están surgiendo otras áreas como las pinturas de uso arquitectónico y tintas de seguridad.  Actualmente, muchos dueños de marcas reconocen la necesidad de sobresalir de su competencia, y para ello buscan mejorar sus productos a través del uso de pigmentos metálicos y que impartan efectos especiales, tanto en piezas de plástico como en la presión de envases.  Un sector interesante para el uso de estos pigmentos es el de recreación donde se utilizan equipos y artículos deportivos, o vehículos todo terreno y protección personal, entre otros.  Los plásticos empleados para partes electrónicas, teléfonos celulares y computadoras, recubrimientos, electrodomésticos,  tapones de llantas y piezas automotrices así como las tintas para impresión de envases son algunos de los mercados de los pigmentos metálicos.  Adicionalmente, para diseñar los pigmentos funcionales se están propiciando mayores y especiales desempeños. Actualmente emergen áreas que incluyen seguridad, identificación por radio frecuencia, conductividad, termocromáticos y olográficos, y recubrimientos que responden a estímulos externos.  En el mundo, los pigmentos de efectos especiales crecerán a ritmos superiores al 7%. Tanto los pigmentos perlescentes, a base de micas, como los metálicos de aluminio, representan el 94% del consumo actual.  Uno de los sectores que también demanda el uso de pigmentos especiales es el de cosméticos, no sólo en los productos in situ, sino en los envases que utilizan.  BASF, Sun Chemical, SunGEM, NovantSirius, Eckart, Engelhard, entre otras, son las firmas líderes que ofrecen pigmentos con efectos especiales.  Otra línea de las especialidades corresponde a los pigmentos de alto rendimiento que proporcionan excelentes propiedades con la máxima fuerza de coloración y una muy buena dispersabilidad. Su perfil de propiedades hace que estos productos estén predestinados para su uso en aplicaciones exigentes, como la pigmentación de plásticos para el sector automotriz, así como para la coloración de carcasas de plástico de todo tipo de aparatos eléctricos o electrónicos.

Colorear plásticos,  más arte que ciencia

Compounding es el proceso mediante el cual se agregan colores o aditivos en una elevada concentración generalmente entre 15 y 30%, a una base polimérica para producir Masterbatch. El método consiste en fundir el material termoplástico para mezclarlo después con las sustancias colorantes, más los aditivos necesarios que favorezcan la dispersión dentro del extrusor y que generalmente debe ser de doble husillo en sus distintas especialidades. Una vez lograda la dispersión, el producto se pelletiza, enfría y envasa para que el transformador lo utilice agregándolo en pequeñas cantidades a sus procesos de moldeo.  Además de los extrusores, se precisan mezcladores y dosificadores que ayuden al control adecuado de las fórmulas y por ende, al color específico.  El Masterbatch está disponible principalmente en forma de pellets (gránulos), polvos encapsulados o como dispersiones de pigmentos en líquidos. Los gránulos de Masterbatch suelen utilizarse para producir películas, botellas, perfiles y otros productos. Los colores líquidos son más utilizados en el moldeo por inyección. “Algunos moldeadores en México todavía utilizan pigmentos en polvo, aunque éstos son cada vez menos”, aclara Carlos Cuevas, Director de la planta de Dispersiones Plásticas, una de las firmas productoras de Masterbatch de origen 100% mexicano.  Los pigmentos utilizados deben dispersarse adecuadamente para que no aparezcan grumos en la resina. Ahora bien, es importante saber que algunas sustancias colorantes se decoloran cuando se exponen a la luz UV o a elevadas temperaturas. Los pigmentos orgánicos soportan entre 200 y 250°C, mientras que los inorgánicos soportan 280°C o más.  Algunos pigmentos complejos inorgánicos tienen mayor estabilidad al calor que varios polímeros requieren. Pocos pigmentos inorgánicos, como el amarillo Óxido de Fierro, requiere de tratamiento superficial para incrementar su estabilidad térmica por arriba de los 200°C. Por su parte, los pigmentos orgánicos presentan una estabilidad térmica muy variada.  “Para lograr el máximo desempeño, y el mejor color, es muy importante cuidar la selección de pigmentos y colorantes desde el punto de vista de la temperatura, pero también los equipos para fabricar el Masterbatch, la tecnología y la experiencia, hacen la diferencia entre un producto bueno y uno malo”, indica Carlos Cuevas.  Algunos pigmentos orgánicos pueden causar alabeo de las piezas donde se utilizan, debido a que suelen interferir con la cristalización del polímero. El alabeo es más frecuente con ciertos pigmentos que con otros, como en el verde o el azul de Ftalocianina. Otras resinas como el Polietileno de Alta Densidad (HDPE) son más susceptibles al alabeo porque cristalizan muy rápido.  Para lograr el grado de opacidad o transparencia deseado, otro aspecto que debe atenderse con sumo cuidado es la proporción de pigmento. La opacidad ocurre vía diferentes mecanismos cuando se trata de pigmentos de color o blancos. Los primeros absorben la luz y evitan que ésta pase a través de un objeto, mientras que los segundos, como el Dióxido de Titanio, crean opacidad mediante la dispersión de la luz. Entre mayor es la diferencia del índice de refracción del pigmento blanco y del plástico en donde se utiliza, mayor es la dispersión y opacidad.
El polímero base puede dictar el colorante seleccionado. Los pigmentos se utilizan generalmente en Poliolefinas porque la mayoría de los colorantes tienen la tendencia a migrar de ellos. Los colorantes se utilizan con mayor frecuencia con polímeros transparentes, como el Policarbonato, el Poliestireno y el Acrílico para mantener su transparencia e impartir el color deseado. La sustancia colorante que se elija debe ser compatible con la resina base para mantener el color de manera conveniente. El tamaño de partícula de los pigmentos también influye sobre la dispersión de la luz, y puede causar sombras. Por ejemplo, las partículas más finas tienden a cambiar hacia el azul un pigmento rojo, y las más gruesas lo cambian hacia el amarillo.
Los pigmentos blancos se caracterizan por su opacidad y por el tratamiento superficial para cubrir las necesidades de distintos usos. Por ejemplo, los grados de TiO2 para exteriores se tratan para que la radiación UV no los haga reactivos a los polímeros.
Cuando se colorea a negro, la concentración también depende del uso final del producto. Por ejemplo, las películas que no requieren un alto grado de resistencia a la intemperie, generalmente usan negros clase SRF (Semirreforzados por sus siglas en inglés), mientras que los Negros de Carbón más finos se utilizan en aplicaciones para exterior, como fibras y película agrícola de acolchados.
 Otros pigmentos negros son a base de mezclas de óxidos metálicos que se usan en partes donde se requiere mantener al mínimo el calor que ocasiona la absorción de rayos infrarrojos, y además existen negros especiales para aplicaciones donde se requiere conductividad o grados alimenticios aprobados por la FDA (Food & Drug Administration). 

Elegir, igualar y probar

Aunque el universo de las sustancias colorantes es muy grande, el número de opciones se reduce en función de las necesidades que se buscan: costo, el medio ambiente donde actúa el producto, el contacto con alimentos y la temperatura.  La selección de un color debe empezar con toda la información necesaria para desarrollar la igualación de una muestra determinada. Es primordial contar con una muestra física, porque la descripción verbal es subjetiva..., una persona ve verde pasto y otra verde bosque (además, hay daltónicos que no saben que lo son).  Miguel Ramírez, director de Masterbatch en Clariant México resalta que es muy común que los clientes pidan productos que no son viables; “nuestra experiencia – dice – permite que les orientemos y capacitemos para que aprendan a seleccionar y utilizar adecuadamente nuestra línea de productos”.
Con esta premisa surgió el concepto de “ColorWorks”, que, de acuerdo con los directivos entrevistados de Clariant México, es un concepto creado por esta firma que conlleva a que sus clientes, en colaboración con toda una red global de servicios, logren dominar el arte utilizando la ciencia para aumentar el valor del color.
Fernando Hernández compara este concepto con los medicamentos de patente a diferencia de los genéricos. “ColorWorks es un concepto tan revolucionario que nos permite adelantarnos al futuro, es un centro de inspiración para los diseñadores de plásticos, los vendedores y los dueños de marcas”.
Hace cinco meses se implementó en México el concepto con un centro de servicio sumamente especializado que proporciona los recursos necesarios para ocuparse del color y de los efectos, y anticiparse a los cambios y retos que exigen hoy en día los mercados: “Nos ocupamos integralmente de conocer el proceso de desarrollo para crear productos innovadores, proteger la identidad de la marca y acelerar el tiempo de penetración al mercado. Los fabricantes de artículos de plástico, especialmente los que compitan a escala global, encontrarán en ColorWorks un activo muy valioso”, resalta Miguel Ramírez.
El método tradicional para lograr una igualación de color inicia cuando el especialista en color mide en el laboratorio la reflectancia de la muestra en un espectrofotómetro dentro del espectro visible (de 400 a 700 micrones, o de tonos azul a rojo). En una computadora se nivela la curva de color generada, usando los pigmentos o colorantes que resuelvan los criterios que se fijan previamente. De esta forma, el color deseado se compara con el color formulado y se expresa como Delta E, una medida que transforma las coordenadas de la cromaticidad XYZ de CIELAB.  Más allá del color por sí mismo, puede existir la necesidad de explicar la calidad variable de luz. Al aire libre, la iluminación del sol cambia de una a otra hora, mientras que en interiores, las distintas luces artificiales generan diferentes firmas espectrales. Esto puede causar problemas para obtener el color buscado.  Por ejemplo, la luz del día acentúa los tonos azules y verdes en una botella de plástico, mientras que la luz incandescente resalta los tonos rojos. Para resolver este fenómeno, conocido como metamerismo, los ajustes e igualaciones de color se hacen con luz de día donde casi todos los objetos son utilizados.  En el sistema CIELAB, los colores deben verse sobre un fondo que vaya de blanco a gris medio generado por una fuente de iluminación que no sea demasiado distinta a la luz natural del medio día.  La formulación inicial que se desarrolla se agrega a la resina base para producir una muestra, ya sea una probeta o una producción a escala menor de películas, pellets, botellas o cualquier otra pieza. La fórmula tiene que ajustarse hasta que el color se iguale satisfactoriamente.
 “Una vez aprobada la igualación, la formulación de laboratorio se escala a cantidades de producción mayor. Para que el color se desarrolle de forma equivalente, las empresas que hacen las igualaciones deben asegurar que el equipo utilizado en el laboratorio sea semejante al que se emplea en la línea de producción”, explica Miguel Ramírez de Clariant.  Por ejemplo, si el mezclador que se utiliza en la producción imparte más energía que el que se utiliza en el laboratorio, puede romper el pigmento que se agrega en partículas finas, lo cual, a su vez, ocasiona una mayor dispersión y más intensidad en el color. Así, el color cambia y será diferente al lote que se produce en el laboratorio.  En la selección de un pigmento influyen demasiadas variables, de manera que, para cambiar las formulaciones comerciales, debe hacerse después de una adecuada igualación de color. Un comprador que cambia de proveedor, corre el riesgo de causar problemas durante el procesamiento y el uso final de los productos que fabrica su empresa. Esto puede ocurrir incluso usando la misma formulación después de que se hace algún cambio al producto, por ejemplo, aumentar el calibre de una película de 1.5 a 1.3 milésimas requiere de mayor cantidad de colorante si se quiere mantener la opacidad.  Los cambios en el procesamiento también pueden afectar la formulación del color. Tal caso ocurre cuando algún fabricante aumenta la velocidad para mejorar la productividad porque suele elevar la temperatura para bajar la viscosidad sin que la presión se incremente. El transformador debe asegurarse que dicho aumento de temperatura no exceda la resistencia térmica del colorante empleado.
 

Recuadro

El color del futuro 

Nadie sabe con total certeza qué nos deparará el futuro. Por ejemplo, tanto la División Pigmentos y Aditivos como la de Masterbatch de Clariant tiene una amplia gama de desarrollos que son buena prueba de la inagotable capacidad de innovación de esta firma”, asegura Fernando Hernández, quien a su vez compara esta industria con la música, al afirmar que las posibilidades de innovar son infinitas. “Las notas musicales siempre han sido las mismas y a diario se desarrollan nuevas melodías y canciones. En el mercado de colores las materias primas no evolucionan tan rápido en la creación de nuevas moléculas, pero con las que hoy están disponibles las combinaciones posibles no tienen fin”.  Sectores como el de la información y la electrónica, automotriz y el envase, formulan permanentemente nuevos requisitos y aspiran a que se desarrollen nuevas categorías de pigmentos hechos a la medida. Además de la búsqueda de nuevos productos, las grandes firmas, como todas las que aparecen en este artículo, trabajan sobre todo en la optimización de las categorías de pigmentos ya conocidas.  “Agregar pigmentos y colorantes en los plásticos exige que los proveedores ofrezcan una adecuada combinación de grados y fórmulas que permitan satisfacer los colores que busca el mercado. También implica la comprensión de la percepción del color y el dominio de la enorme gama de colorantes disponibles y cómo aplicarlos”, afirma Marcial Pérez Gómez, Gerente de Ventas de Pigmentos Químicos.  “Como proveedores de pigmentos estamos conscientes de que tenemos que ofrecer soluciones de valor agregado. La clave del éxito está en tener la habilidad para innovar y lograr soluciones efectivas en costo”, indica Carlos Cuevas, de Dispersiones Plásticas.  Otra tendencia es la necesidad de pigmentos universales de alto desempeño y fácil dispersión, que sean compatibles en una gama de aplicaciones muy amplia. “La búsqueda de la sustancia colorante ideal es aquella que se pueda usar sin problemas de nucleación, migración o procesamiento, además de que ofrezca flexibilidad de diseño”, advierte Eduardo Lagunes. “Esta es una de las razones que explica porqué ahora las firmas que producen Masterbatch ofrecen lo que se conoce como Polibatch, es decir, un concentrado que, además de color, conlleva otros aditivos que mejoran el desempeño integral”.  Un sector con gran futuro para los pigmentos -aunque no es para el sector de plásticos- es la producción de pinturas intumescentes, las cuales se desarrollaron para retardar el tiempo de colapso de la estructura metálica de un edificio durante un incendio y así salvar vidas.  Tampoco pueden faltar los desarrollos de sustancias colorantes amigables con el medio ambiente. De acuerdo con nuestros entrevistados, se espera que la demanda de colorantes y pigmentos se incremente a más de 10% anual en términos de volumen. Incluso hubo quienes mencionaron el 20% en el caso de los orgánicos, ya que la exigencia de las autoridades y del mercado para sustituir los inorgánicos es cada vez más enérgica.
 
Recuadro

Los que le agregan color en México
Pigmentos y Colorantes

A través de distintas fuentes, así como los datos de importación, se estima que en 2009, la producción alcanzó en México las 300 mil toneladas de sustancias colorantes para todas las industrias usuarias, de las cuales, el 54% corresponde al Dióxido de Titanio, el 30%, al Negro de Carbón, el 10%, a los
pigmentos y el 6%, a los colorantes. Sin embargo, vale aclarar que el Negro de Carbón no se utiliza sólo como sustancia para impartir color, sino también como reforzante en la industria de llantas.
Hoy en día, la producción local de pigmentos en México está concentrada en las siguientes plantas.
DuPont, que cuenta con una planta en Altamira, Tamaulipas, donde produce en completa seguridad, más de 140 mil toneladas de Bióxido de Titanio al año, y los planes de expansión continúan en marcha. Gran parte de esta producción es para atender mercado de exportación (cerca del 80%).
El Negro de Humo se produce en dos plantas que también se localizan en el puerto de Altamira: NHUMO la más grande -y que opera desde los años 70-, tiene una capacidad instalada de 135 mil ton/año, pertenece al Grupo Kuo y, desde 1988, cuenta con el apoyo tecnológico de CABOT, empresa líder mundial en la producción y tecnología para la fabricación del Negro de Humo. La
otra planta pertenece a Bridgestone, y se denomina México Carbón Manufacturing. Recientemente inició operaciones con una capacidad anual de 35 mil toneladas por año, las cuales destina al mercado de llantas.
La cuarta planta es PYOSA, fundada en Monterrey en 1938. Actualmente produce Óxidos de Plomo, pigmentos, colorantes para textiles y distintos productos químicos. De Mateo, y CIA, es otra empresa 100% mexicana localizada en Zumpango, Estado de México, que produce pigmentos de Óxido de Fierro con una capacidad instalada de 3,600 toneladas anuales.
También está la planta de Clariant México, ubicada en Santa Clara, Estado de México, donde se producen más de 1,600 toneladas por año de pigmentos orgánicos y preparaciones colorantes para diferentes sectores de la industria. Como empresa global, su producción abastece no sólo al
mercado local, sino que, en buena parte, al global. Además, la gama de productos que vende esta firma incluye pigmentos de alto rendimiento que responden a distintas necesidades. Es muy complicado llegar a un número justo para estimar el mercado de sustancias colorantes
en México, ya que las importaciones que registra la SE (Secretaría de Economía) incluyen preparaciones en forma de Masterbatch y líquidas, sin embargo, sí se puede calcular que el consumo aparente total en el año 2009 fue de 270 mil toneladas, se exportaron 120 mil toneladas y se importaron 90 mil toneladas.
Para calcular el consumo en la Industria del Plástico se puede considerar que en la mayor parte de los países que reportan cifras de pigmentos y colorantes, este sector capta alrededor del 9% de su consumo total. De esta forma, se obtiene que en México el mercado es de alrededor de 25 mil toneladas, donde 45% corresponde al blanco, 30% al negro y 25% al color, y que principalmente
se abastece a la industria de transformación en forma de Masterbatch.
Esta cifra de 25 mil toneladas por año, también se justifica si se hace un análisis por tipo de plástico, es decir, cuánto de cada plástico se colorea de acuerdo a sus diferentes aplicaciones.

Masterbatch

En México existen más de 80 proveedores de Masterbatch, de los cuales los más importantes son empresas globales que cuentan con producción local, como Clariant, en Santa Clara, Estado de México, y que es líder en líneas de colores, pelletizados y líquidos; A. Schulman, en San Luis Potosí, que domina el mercado de blancos y negros, además de ofrecer también colores y otras líneas de aditivos; PolyOne, en el Estado de México; Ampacet, con una planta en Querétaro, que produce Masterbatch de colores.  También participan en el mercado de manera significativa firmas mexicanas como Dispersiones Plásticas, Recubrimientos Plásticos, Plastikrom, Pigmentos Químicos y Polímeros Nacionales. Hay otras firmas, también de capital mexicano, como PYNSA; Arco Colores, que ofrece colores especiales; Atomix, que, además de colores básicos, cuenta con una línea de Masters de efectos especiales como los foto y termo cromáticos, y así como ellas otras muchas otras que, si bien no son tan grandes, abastecen el mercado de las empresas más pequeñas, y representan en la Industria del Plástico más del 60%. Una firma qe llama también la atención es Macro–M del Gripo Kuo debido a que su línea de Masterbach integra el uso de aditivos como extendedores de cadena, nano–arcillas y compatibilizadores. Asimismo, el número de distribuidores de Masterbach en México a aumentado con nuevos jugadores que representan principalmente firma de origen asiático.