Alexandre crivelaro da fonseca tcc

Centro Estadual e Educação Tecnológica Paula Souza
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
Faculdade de Tecnologia da Zona Leste
ALEXANDRE CRIVELARO DA FONSECA
Viabilização da produção de concentrados de
cores “dry-blend” para injeção de peças plásticas
São Paulo
2009

1
Faculdade de Tecnologia da Zona Leste
Trabalho de Conclusão de
Curso apresentado no curso de
Tecnologia de Produção com
Ênfase em Plástico na FATEC
ZL como requerido parcial para
obter o Título de Tecnólogo de
Produção com Ênfase em
Plásticos.
Orientador: Prof. Afonso
Henriques Neto
São Paulo
2009

2
FONSECA, Alexandre Crivelaro da
Viabilização da produção de concentrados de cores “dry-
blend” para injeção de peças plásticas / Alexandre Crivelaro da
Fonseca– São Paulo, SP, 2009. Faculdade de Tecnologia da Zona
Leste
50 p.
Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) Faculdade de
Tecnologia da Zona Leste, 2009
1.Dry-blend. 2.Pigmentos. 3.Concentrados. 4.Masterbatches

3
Trabalho de Conclusão de
Curso apresentado no curso de
Tecnologia de Produção ênfase
Plástico na FATEC ZL como
requerido parcial para obter o
Título de Tecnólogo de
Produção com ênfase em
Plásticos.
COMISSÃO EXAMINADORA
_____________________________________________________________
Dr. Prof. Francisco Rosário - Faculdade de Tecnologia da Zona Leste
______________________________________________________________
Prof. Afonso Henriques Neto - Faculdade de Tecnologia da Zona Leste
______________________________________________________________
Eng. Manuel Pereira Teixeira . - Indústria de Plásticos Cária Ltda.
São Paulo,___de______________de 2009

4
À Deus, à minha esposa Maria e meus filhos Leandro e
Vinícius, pelo grande apoio e compreensão das horas que deixamos de
estar juntos em prol da concretização deste trabalho.

5
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador, Prof. Afonso Henriques Neto pela paciência e
confiança na realização e término deste trabalho.
Em especial à Profª. Drª. Célia Viderman Oliveira que nos momentos
difíceis soube me conduzir com sabedoria à conclusão do trabalho.
Não posso deixar de agradecer também à empresa Indústria de Plásticos
Cária Ltda. que viabilizou a realização deste trabalho, à instituição de
ensino FATEC – ZL onde realizei meu curso de Tecnologia de Produção
com Ênfase em Plástico e a todos os professores que se empenharam, e
se dedicaram durante estes três anos dando o melhor de si.

6
Na realidade trabalha-se com poucas cores.
O que dá a ilusão do seu número é serem postas no seu justo lugar.
Pablo Picasso

7
RESUMO
FONSECA, Alexandre Crivelaro da, Viabilização da produção de
concentrados de cores “dry-blend” para injeção de peças plásticas,
50 p. Trabalho de Conclusão de Curso, Faculdade de Tecnologia da Zona
Leste, São Paulo, 2009.
A necessidade que a indústria do plástico possui em produzir uma
quantidade de cores é muito grande. Muito maior ainda na indústria de
embalagens para cosméticos onde o impacto é bem maior. Esse trabalho
tem por objetivos: viabilizar a produção de cores “in house” visando
rapidez, diminuição dos estoques, melhor qualidade e diferencial no
atendimento ao cliente. O estudo de caso foi o da Indústria de Plásticos
Cária Ltda., empresa do setor de embalagens para cosméticos que possui
uma grande variedade de cores utilizadas em suas embalagens.
Pesquisado a fabricação de vários tipos de concentrados, a adequação
melhor e viabilização para a produção interna, o resultado alcançado foi a
produção interna do Dry-Blend.
PALAVRAS CHAVES
Dry-blend, Pigmentos, Concentrados, Masterbatches.

8
ABSTRACT
FONSECA, Alexandre Crivelaro of the, Viability of the production of
concentrate of colors "dry-blend" for injection of plastic pieces, 50 p.
Work of Conclusion of Course, Faculdade de Tecnologia da Zona Leste,
São Paulo, 2009.
The need that the industry of the plastic possesses in producing an
amount of colors is very big. Very larger still in the industry of packings for
cosmetics where the impact is very larger. That work has for objectives: to
make possible the production of colors "in house" seeking speed,
decrease of the stocks, better quality and differential in the service to the
customer. The case study was it of the Industria de Plásticos Cária Ltda.,
company of the section of packings for cosmetics that he possesses a
great variety of colors used in their packings. Researched the production
of several types of concentrate, the better adaptation and viability for the
production interns, the reached result was the production interns of Dry-
Blend.
KEYWORDS
Dry-blend, Pigments, Concentrateds, Masterbatches.

9
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 12
2 CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS 14
2.1. A TEORIA DAS CORES DE NEWTON 14
2.2. COMO O CÉREBRO PERCEBE A COR 16
3. A COLORAÇÃO DOS PLÁSTICOS 17
3.1. COLORANTES 18
3.2. ADITIVOS 21
4. CONCENTRADOS 21
4.1. CONCENTRADOS GRANULADOS 23
4.2. CONCENTRADOS EM PÓ OU DRY-BLENDS 24
4.3. CONCENTRADOS UNIVERSAIS 24
5. AVALIAÇÃO DOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 26
6. DRY BLEND 31
6.1. DESENVOLVIMENTO DE CONC. DE COR 31
6.2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO 36
6.3. PROCESSO DE APROVAÇÃO DE COR 38
CONCLUSÃO 46
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 47

10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – O espectro e os comprimentos de ondas 14
Figura 2 – Sistema aditivo de cores 15
Figura 3 – Como a luz se comporta nas superfícies 15
Figura 4 –composições no sistema Subtrativo 16
Figura 5 - seção pelo olho humano com amplificação
esquemática da retina 16
Figura 6 – Seção esquemática e seção microscópica da retina 17
Figura 7 – Classificação dos colorantes 19
Figura 8 – Classificação dos masterbatches 22
Figura 9 – Fabricação do Masterbatch 23
Figura 10 – Fabricação do Dry-Blend 24
Figura 11 – Fabricação do concentrado universal 25
Figura 12 - Misturador de aquecimento 26
Figura 13 - Homogeneizador de Produção 27
Figura 14 – Moinho granulador 27
Figura 15 – Linha para extrusão e granulação 28
Figura 16 – Liquidificador Skymsen 28
Figura 17 – Misturador rotacional 29
Figura 18 – Resina plástica após processamento no
misturador rotacional 29
Figura 19 – Balanças Digitais 37
Figura 20 – Máquina Injetora e molde 37
Figura 21 Plaquetas injetadas e comparadas com o produto final 38

11
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Quadro comparativo entre pigmentos orgânicos,
inorgânicos e corantes 21
Tabela 2 – Relação entre PCR e % 22

12
1. INTRODUÇÃO
Grande é o impacto emocional que as cores causam em
todas as coisas que nos cercam, sejam elas transparentes, peroladas,
fluorescentes, etc. E o setor de embalagens plásticas cada vez mais vem
se utilizando das cores, principalmente na área de cosméticos. Essa por
sua vez, usa cada vez mais a variedade e versatilidade do plástico em
imitar as cores. (RAMBAUSKE, A. M. R. 2002)
Este trabalho vem suprir essa necessidade da indústria do
plástico: produzir um número de cores maior em menor tempo, em
menores quantidades, e garantindo a qualidade de seus produtos.
Dentro das embalagens dos plásticos, o estudo se
delimita ao de peças injetadas para a indústria de embalagens
cosméticas.
Como reproduzir cores (imitar) em menor tempo e em
lotes menores, as cores solicitadas pelos clientes, e com isso conseguir
um diferencial da concorrência garantindo a qualidade?
Existem diversas maneiras de produzir concentrados de
cores. Aqui citamos os concentrados Masterbatch, Dry-Blend e Universal.
Para a realização desta pesquisa foi utilizada a
metodologia do estudo de caso da Indústria de plásticos Cária Ltda, e a
pesquisa bibliográfica para revisão da literatura.
No capítulo 2 temos as considerações teóricas sobre o
que é cor. No capítulo 3 e 4 falamos da coloração dos plásticos dos tipos
de corantes e pigmentos, e dos tipos de concentrados que estudamos.
No capítulo 5 temos a avaliação desses processos.

13
No capítulo 6 começa o estudo de caso. Ele descreve as
etapas de Desenvolvimento de Cores que envolvem os requisitos do
cliente e do produto. Posteriormente temos os requisitos do processo e a
validação do padrão de cor através dos vários parâmetros de controle de
qualidade.

14
2. CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS
A cor é parte de nossas vidas e do nosso mundo.
Estamos em contato com as cores a todo o tempo. As cores estão nas
ruas, nos parques, nas pessoas, nos objetos, na natureza. Nós só
percebemos as cores na presença de luz. A cor é luz. E sem a luz nós
não podemos ver a cor. A luz branca pode ser divida em várias outras
cores através de um espectro. E quando unimos novamente essas cores
podemos formar novamente a luz branca (SANTOS, R. T. - 2002 )
Analisando sob o aspecto físico, a cor é produzida por um
comprimento de onda que está na faixa visível do espectro -
aproximadamente entre 400 (Violeta) e 800 nanômetros (Vermelho)
(POZZER; C. T. 2008)
2.1 A TEORIA DAS CORES DE NEWTON
Através de um simples experimento Newton demonstrou a
composição e a separação das cores luminosas. Ele incidiu um feixe de
luz branca sobre um prisma, e observou que a luz se decompôs em um
feixe de outras cores. E incidiu esse feixe novamente em um prisma
invertido no qual obteve como resultado uma luz branca. Esse conceito
Figura 1 – O espectro e os comprimentos de ondas.
Fonte: POZZER, C. T. Fundamentos da cor, 2008. p.1

15
podemos definir como Luz-Cor (UNIVERSIDADE FEDERAL DE
UBERLÂNDIA, 2008).
Podemos conseguir esse efeito sobrepondo as cores dos
holofotes e verificando a formação da cor branca no centro como nas
figuras a seguir.
A cor também pode se o resultado do reflexo da luz que
não é absorvida por um pigmento. Sob esse aspecto podemos definir a
cor como sendo Luz-Pigmento. Na figura a seguir temos (A) uma
superfície branca onde todas as cores são refletidas, (B) nessa superfície
todas as cores são absorvidas exceto a vermelha que é refletida e
finalmente (C) onde todas as cores são absorvidas.
Figura 3 – Como a luz se comporta nas superfícies.
Fonte: RAMBAUSKE; A. M. R. Decoração e design de interiores, 2002 p. 70
Figura 2 – Sistema aditivo de cores.
Fonte: POZZER; C. T. Fundamentos da cor, 2008. p. 5

16
Na mistura de cores subtrativas, temos a composição de
quase todas cores com o magenta, o ciano e o amarelo; que podem ser
verificados nas figuras acima. Também se comportam assim os cartuchos
de impressora do tipo jato de tinta.
2.2 COMO O CÉREBRO PERCEBE A COR
Nossos olhos e cérebro trabalham juntos pra perceber a
cor. Existem diversas partes dos nossos olhos tais como a retina, a
córnea, íris e a lente. É na retina onde se formam as imagens. Segundo
Farina, Rodrigues e Bastos Filho (2006, p.33), “a retina tem cerca de 130
Figura 4 –composições no sistema Subtrativo.
Fonte: RAMBAUSKE, Ana Maria de Ranieri. Decoração e design de interiores, 2002 p. 76
Figura 5 - seção pelo olho humano com amplificação esquemática da retina
Fonte: SALT; T.. Visual processing in the outer retina, 2008 p. 1

17
milhões de células receptoras sensíveis à luz. É formada por diversas
camadas de células, sendo as mais importantes os cones, os bastonetes
e as células de ligação”
Figura 6 – Seção esquemática e seção microscópica da retina
Fonte: SALT, T. Visual processing in the outer retina, 2008. p. 1
É importante ressaltar que os principais defeitos da visão
ocorrem na retina tais como o daltonismo, (não conseguir distinguir as
cores) a Deuteranopia, Protanopia, Tritanopia, entre outras. (OLIVEIRA,
E. S. 2008.)
3. A COLORAÇÃO DOS PLÁSTICOS
O setor de plásticos vive um crescimento em vários
segmentos, e o de cosméticos possui uma particularidade bem específica:
a grande variedade de cores e tons utilizadas em suas embalagens e
produtos
O desenvolvimento da cor requer envolvimento e até um
sincronismo com diversos elementos tais como: uso do produto, níveis de
tolerância, resina plástica utilizada, tipo de processamento, etc. Nesse
aspecto cliente e fornecedor devem ter um grande entrosamento para o
sucesso do produto final. (CROMEX; 2001.)

18
Existem diversas técnicas de coloração de resinas
termoplásticas. Dentre elas, os concentrados ou masterbatches se
destacam, pois oferecem muitas vantagens aos transformadores que os
utilizam. Apesar da simplicidade de utilização, os concentrados envolvem
composições complexas de colorantes e/ou aditivos, obedecendo a
rígidos critérios em sua seção e incorporação.
A maioria dos autores adota o termo "colorante" para qualquer
substância sólida ou líquida, aplicada para dar cor a um
determinado material. Estes autores fazem também uma
diferenciação entre o colorante tipo "pigmento" (pigmento e o
colorante tipo "matiz" (dye). Os primeiros são insolúveis no
meio em que são aplicados e as matizes são solúveis. Na
terminologia nacional a distinção também se refere ao aspecto
solubilidade mas fala-se em "pigmento" (insolúvel) ou "corante"
(solúvel.) (RABELO, Marcelo Silveira, 2000, p.143)
Não há uma unanimidade sobre a terminologia, as mais
usuais são os pigmentos que são insolúveis e os corantes que são
solúveis.
3.1. COLORANTES
São substâncias químicas que, uma vez incorporadas,
conferem cor a um substrato. Os colorantes podem ser classificados em
duas categorias: os corantes e os pigmentos. Estes últimos, por sua vez,
possuem duas classes: os pigmentos orgânicos e os inorgânicos,
conforme ao lado
O corante é um produto orgânico SOLÚVEL no meio no
qual é aplicado. PIGMENTO é um produto orgânico ou inorgânico,
sintético ou natural, o qual é virtualmente INSOLÚVEL no meio no qual é
aplicado (HOECHST; 1988)

19
Pigmentos, corantes e anilinas são denominações
genéricas para substâncias que geram o efeito da cor. Tais substâncias
podem ser orgânicas ou inorgânicas, de diversas características sendo
diferenciadas por vários aspectos, como por exemplo sua composição
química, sua estrutura cristalina e outros aspectos que serão abordados
mais adiante.
Os pigmentos ainda podem ser classificados em coloridos
e não coloridos. Os representantes mais importantes da família dos
pigmentos não coloridos são: o pigmento preto à base de Negro de Fumo
e o pigmento branco à base de Dióxido de Titânio. Existem ainda as
cargas que se diferenciam dos pigmentos basicamente por possuírem
baixos índices de reflexão (um estudo mais aprofundado faz parte do
estudo dos pigmentos de Dióxido de Titânio).
Resumidamente podemos então classificar os pigmentos
em orgânicos e inorgânicos, sendo os corantes (às vezes chamados de
anilinas) sempre orgânicos.
Os pigmentos inorgânicos são representados por Óxidos
de Ferro (representante quantitavamente mais importante dentre os
coloridos), Dióxido de Titânio, Negro de Fumo, pigmentos de Cádmio,
Colorantes
Corantes
Pigmentos
Orgânicos
Inorgânicos
Figura 7 – Classificação dos colorantes
Fonte: CROMEX. Os bastidores da cor, 2001. p. 3

20
Cromatos e Molibdatos de Chumbo, além de uma série de outros
pigmentos.
Pigmentos inorgânicos, principalmente os que carregam
metais pesados em sua composição, vem sendo paulatinamente
substituídos por pigmentos orgânicos, devido ao aumento da
preocupação com a ecologia e toxidez dos pigmentos.
Os pigmentos orgânicos vem se desenvolvendo mais nos
últimos anos incorporando novas caracteristicas ate então próprias
exclusivamente dos pigmentos inorgânicos.
De uma forma geral podemos citar as principais
características que diferenciam esses grupos:
-Pigmentos inorgânicos: partículas grandes, elevada
cobertura, baixo poder tintorial, reduzida superfície especifica.
-Pigmentos orgânicos: partículas pequenas,
transparência elevada, elevado poder tintorial, elevada superfície
específica.
Tais generalizações são obviamente sujeitas a inúmeras
variantes, pois como já citado anteriormente o próprio avanço tecnológico
dos Pigmentos tem propiciado a incorporação de novas características
incorporadas.
Dentre os pigmentos orgânicos podemos citar importantes
grupos como Ftalocianinas de Cobre verdes e azuis, pigmentos Azóicos
amarelos até vermelhos, Perilenos vermelhos e marrons de alto custo,
Quinacridonas, Thioindigos, Quínoftalonas, Dioxazinas, etc.
(QUALIOTTO; J. M. 1995)
A seguir temos um quadro comparativo entre os
pigmentos orgânicos, inorgânicos e corantes com suas principais
características.

21
Tabela 1 – Quadro comparativo entre pigmentos orgânicos, inorgânicos e corantes
Fonte: DE PAOLI M. A. Curso de aditivos para termoplásticos e borrachas
- Pigmentos e corantes. 2003. p.8
3.2. ADITIVOS
São produtos químicos que conferem propriedades
específicas aos plásticos. Exemplos: deslizantes, antibloqueio,
retardantes de chama, fotobiodegradáveis, anti-UV. Tal qual acontece
com os colorantes, a seleção dos aditivos para a elaboração de
concentrados ou compostos é feita com base em restrições de processo e
utilização final do produto. (RABELO; M. S. 2000.)
4. CONCENTRADOS
São produtos da incorporação de altas quantidades de
colorantes e/ou aditivos em veículo compatível com o polímero de

22
aplicação, destinados a colorir e/ou aditivar as resinas termoplásticas em
geralDependendo do processo de fabricação e do veículo utilizado, os
concentrados podem ter as seguintes apresentações
CONCENTRADOS OU
MASTERBATCHES
GRANULADOS
UNIVERSAIS
EM PÓ OU DRY-BLENDS
Figura 8 – Classificação dos masterbatches
Fonte: CROMEX – Os bastidores da cor, 2001 p. 4
Normalmente, os concentrados são dosados em PCR
(partes por cem partes de resina), o que torna o procedimento de
pesagem mais simples que a dosagem porcentual (%). Para que se
esclareça a diferença entre PCR e %, mostramos abaixo um exemplo
numérico.
PCR
2 PCR = 2 partes de
concentrado
+ 100 partes de
resina
= 102 partes
(1,96%)
% 2%= 2 partes de concentrado + 98 partes de resina
= 100 partes
(2,00%)
Tabela 2 – Relação entre PCR e %
Fonte: CROMEX. Os bastidores da cor, 2001. p. 8
O processo de fabricação dos concentrados envolve
processos e equipamentos específicos, sendo necessário grande rigor no
acompanhamento da produção para atender todas as especificações
desejadas.

23
4.1. CONCENTRADOS GRANULADOS:
Resultam da incorporação dos colorantes e/ou aditivos
em resina termoplástica (veículo) processável em equipamentos de
extrusão. Possuem as seguintes características: São aplicáveis de 2 a 5
PCR em peso, fácil dosagem e manuseio, possuem excelente dispersão
de colorantes, não é contaminante, tem uniformidade de cor, elevado
poder de tingimento (o que significa alto rendimento), permite trocas de
cores rápidas e econômicas, e baixo custo por kg de material tingido.
Evidentemente, a fabricação de alguns concentrados
especiais foge ao fluxograma apresentado, havendo acréscimo de etapas,
como pré-dispersão de colorantes e/ou aditivos, pré-estufagem, etc.
(CROMEX – Os bastidores da cor, 2001 p. 6)
COLORANTES
Selecionados em
função dos
requisitos
VEÍCULO
POLIMÉRICO
Compatível com a
resina de aplicação
ADITIVOS
Auxiliares de processo
ou promovedores de
propriedades específicas
no produto final
PESAGEM
Em balança de alta precisão
MISTURA FÍSICA
Para garantir a homogeneidade
INCORPORAÇÃO
Envolve fusão, plastificação e cisalhamento (atrito) da
mistura, promovendo a homogeneização e dispersão
dos colorantes e aditivos da formulação. É feita em
equipamentos especialmente projetados para este
fim: bamburys, continuous mixers, extrusoras dupla
rosca, incorporadores de alta rotação, etc.
EXTRUSÃO/GRANULAÇÃO
É feita diretamente no equipamento de
incorporação ou em extrusoras
simples, conferindo forma física
trabalhável ao concentrado (grânulos).
CONCENTRADO /
GRANULADO
Figura 9 – Fabricação do Masterbatch
Fonte: CHARVAT; R. A. 2004. p.150, 151

24
4.2. CONCENTRADOS EM PÓ OU DRY-BLENDS
Obtidos via dispersão dos colorantes e/ou aditivos em
veículo não polimérico, na forma de pó. Têm a propriedade de envolver e
aderir uniformemente ao polímero de aplicação. Podem ser obtidos
também por micronização dos concentrados granulados.
- Aplicação normalmente inferior a 2 PCR em peso.
- Indicado para aplicação em resina na forma de pó.
- Permite a agregação de alto teor de colorantes.
- Boa homogeneização.
- Tende a causar contaminação.
4.3. CONCENTRADOS UNIVERSAIS:
É uma dispersão de colorantes e/ou aditivos em veículo
aglomerante, gerando um produto de granulometria irregular.
- Aplicáveis de 1 a 5 PCR em peso.
- Não contaminante.
- Compatível com várias resinas, embora a cor natural
delas interfira na cor do produto final.
COLORANTES
Selecionados em
função dos
requisitos
VEÍCULO
DISPERSANTE
NÃO
AGLOMERANTES
ADITIVOS
Auxiliares de processo
ou promovedores de
propriedades específicas
no produto final
PESAGEM
Em balança de alta precisão
DISPERSÃO
Efetuada a seco e por atrito
mecânico em equipamentos
especiais
CONCENTRADO EM PÓ
Figura 10 – Fabricação do Dry-Blend

25
- Possuem baixa viscosidade de fundido, o que pode levar
a boa homogeneização com alguns polímeros e regular com outros.
- O veículo aglomerante pode interferir nas propriedades
do produto final.
COLORANTES
VEÍCULO
DISPERSANTE
AGLOMERANTE
ADITIVOS
PESAGEM
MISTURA
INCORPORAÇÃO
Fusão, plastificação,
cisalhamento da msitura por
atrito, realizada em
equipamentos especiais
MOAGEM
Efetuada por atrito da mistura
e posterior resfriamento
CONCENTRADO UNIVERSAL
Figura 11 – Fabricação do concentrado universal

26
5. AVALIAÇÃO DOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Nos processos de fabricação de masterbatch e de
concentrado universal temos a necessidade de misturar fisicamente os
componentes antes de passar para a seguinte etapa. Esse processo é
necessário para homogeneizar todos os componentes da mistura. Para
isso utilizamos o Misturador de aquecimento. Nesses equipamentos a
quantidade mínima é de 5 kg. por processo. Quantidade menores não
podem ser processadas por utilizar a própria matéria prima para
aquecimento através do atrito gerado da matéria prima (resina, pigmentos
e aditivos); com as hélices do equipamento. (figura 12)
Na seguinte etapa temos a incorporação da resina onde é
necessário a utilização do Homogeneizador de Produção projetado para
dispersar, incorporar, misturar e homogeneizar cargas e ou pigmentos em
resinas termoplásticas. (figura 13) Também temos uma quantidade
mínima de produção e tempo gasto para processar o material.
Figura 12 - Misturador de aquecimento
Fonte: Mecanoplast 2009

27
Na etapa seguinte temos os moinhos de facas para
triturar a borra formada do processo anterior. Esse material é triturado
através o seguinte equipamento (figura14).
Nota-se o detalhe das facas cortadoras que trituram o
material em alta velocidade. O sistema também necessita de refrigeração
Figura 14 – Moinho granulador
Fonte: Moynofac 2009
Figura 13 - Homogeneizador de Produção
Fonte: MH Equipamentos 2009

28
pois o atrito do material com as facas gera muito calor, podendo até fundir
a resina e travar o equipamento.
Nesse ponto o Concentrado Universal já está pronto. O
inconveniente é que ele é irregular, devido ao corte das facas e da própria
construção do equipamento. Para que o material fique uniforme é
necessário transformar ele novamente pelo processo de extrusão
(figura15).
Para o processo de produção de dry-blend, após a
pesagem das matérias primas, é necessário somente processar o
material, em um misturador de aquecimento ou ainda um misturador do
tipo liquidificador, como mostrado a
seguir (figura16).
Nesse tipo de equipamento é
possível processar quantidade de
no mínimo 500 gr. de material do
tipo dry-blend. Isso é feito apenas
colocando os componentes tais
como aditivos e pigmentos, e
acionando o comando para ligar. Em apenas 30 segundos o material está
pronto. Essa rapidez de preparo e processamento somente é conseguida
Figura 15 – Linha para extrusão e granulação
Fonte: NZ Phylpolymer 2009
Figura 16 – Liquidificador Skymsen
Fonte: Skymsen 2009

29
através do concentrado de cor dry-blend. Após esse processamento o
material está pronto para o uso em resinas plásticas.
Algumas empresas utilizam o sistema de tamboreamento,
outras o de dosadores automáticos para misturar os concentrados com a
resina . No caso de tamboreamento o equipamento utilizado é o da figura
17. A resina junto com o concentrado fica homogeneizando junto com o
concentrado durante 3 minutos. Após essa etapa o produto está pronto
para ser usado no processo de transformação, em nosso caso o processo
de injeção. O aspecto do produto após ser trabalhado no misturador
rotacional é o da figura 18.
Figura 18 – Resina plástica após processamento no misturador rotacional
Fonte: do autor
Figura 17 – Misturador rotacional
Fonte: Dongguan Muchuan Industry Co, Ltd. 2009.

30
Segundo Herbst e Hunger (2004) o DOP ajuda dispersar
os pigmentos. Mas em nosso caso ele é um aditivo que faz com que o
dry-blend fique aderido à superfície da resina plástica.
O principal aditivo que faz a dispersão do pigmento na
resina é o Estearato de Zinco. Esse aditivo se funde a 110º C, ajudando a
dispersar o pigmento em toda a massa fundida. Podemos notar a
uniformidade da cor e a homogeneidade que o processo confere ao
material. O dry-blend cobre totalmente a superfície da resina, e o esforço
para dispersar o concentrado na máquina injetora é mínimo. O aspecto do
produto final é uma cor uniforme e sem variação de tonalidade.
(CHARVAT; R. A., 2004).
Em nosso estudo de caso, vários fatores contribuíram
para a escolha da fabricação do concentrado de cor dry-blend:
- É de fácil dispersão.
- Podemos controlar a qualidade do concentrado
- A fabricação é possível em quantidade mínima de
até 500 gr. de concentrado.
- Não requer tantos processos, equipamentos e tempo
de espera de produção como os outros concentrados.
- A aquisição de equipamentos não requer mão de
obra especializada para operação.
- É possível gerar mais trocas de cores, pois a
limpeza é mais fácil e conseqüentemente atender o cliente de forma mais
rápida.

31
6. DRY BLEND
6.1. DESENVOLVIMENTO DE CONC. DE COR
Para o desenvolvimento de um concentrado de cor ou
aditivos, são necessárias algumas informações básicas. Estas irão
orientar a determinação dos componentes que farão parte da formulação.
Dessa forma, haverá perfeita adequação entre os concentrados
desenvolvidos e as propriedades desejadas.
6.1.1. Padrão de Cor
É como se denomina a cor que será considerada como
referência para o desenvolvimento do concentrado, e que deverá ser
reproduzida no produto final, após a aplicação desse concentrado na
proporção indicada.
No desenvolvimento de um concentrado é sempre
necessária a apresentação de um padrão de cor, uma vez que uma
determinada cor só é definida, desenvolvida e avaliada quando
comparada a uma outra, ou seja, dizer que se deseja simplesmente azul
escuro não define a cor desejada.
São de grande influência, contudo, as características
físicas do que será considerado padrão de cor. Em primeiro lugar é
preciso que o padrão de cor seja algo palpável, concreto e sólido.
Desenvolver uma cor cuja referência é, por exemplo, a
gema de um ovo ou a cor do sol no poente, torna-se bastante subjetivo,
não se caracterizando como um padrão de cor (CHARVAT; R. A. 2004)
Por outro lado, padrões de cor fornecidos em materiais
que não sejam o polímero de aplicação, como por exemplo um pedaço de

32
tecido ou papel, um objeto metálico ou uma peça cerâmica, apresentam
características de textura, brilho e composição pigmentária distintos,
dificultando sua avaliação e reprodução fiel. O ideal seria um padrão em
plástico já na resina de aplicação. (CHARVAT; R. A., 2004).
6.1.2. Polímero de Aplicação
É a resina, ou composto básico, na qual o concentrado
em questão será misturado, na proporção indicada (freqüentemente de
0,5 a 2 PCR). É baseada nessa informação que se definirá a cor na qual
serão incorporados de forma concentrada os colorantes e aditivos, isto é,
qual a resina veículo do concentrado. O veículo deverá ter
necessariamente natureza química idêntica ou semelhante à do polímero
de aplicação, de modo a obter compatibilidade. Caso contrário pode haver
problema de delaminação. (escamação). (RABELO, M. S. 2000, p.184)
O índice de fluidez do polímero de aplicação, ou ainda
seu código, são desejáveis para projetar um concentrado que apresente
condições reológicas (de fluxo) favoráveis para sua perfeita
homogeneização no polímero. Essa condição será alcançada quando se
obtiver um concentrado que no processo de transformação, se plastifique
momentos antes da resina de aplicação e que, estando ambos fundidos,
suas viscosidades sejam parecidas.
Um outro aspecto a se considerar no polímero de
aplicação é a sua cor. Além da cor natural variar de polímero para
polímero (ex.: o PP é translúcido, o PEAD é esbranquiçado), existem
situações em que se quer colorir materiais compostos carregados com
com cargas minerais, etc. Nesse último caso, torna-se necessário a
utilização dessas resinas e aditivos para o desenvolvimento da cor de
interesse. Isso em virtude da influência da cor do meio de aplicação na
cor final do produto. Desta forma, um concentrado transparente

33
desenvolvido para PP translúcido jamais reproduzirá a mesma cor se
aplicado em PEAD.
Por fim, o conhecimento do polímero de aplicação já
fornece informações preliminares para a seleção dos colorantes/aditivos
que comporão o concentrado, em função da temperatura de
processamento e da compatibilidade com o polímero.
6.1.3. Características do Produto Final
Refere-se à forma física do produto acabado (tipo de
produto/peça), relacionando a ao processo de transformação empregado
(extrusão de filmes, injeção, sopro, etc.) e às dimensões do produto.
Essa informação é importante para definir propriedades
fundamentais, como poder de cobertura, dispersão e concentração,
levando à escolha dos colorantes/aditivos adequados para a formulação.
Para exemplificar, podemos imaginar um concentrado
amarelo que, aplicado na mesma proporção numa mesma resina,
produza uma peça translúcida e uma tampa injetada completamente
opaca ("fechada").
Além disso o produto final pode ser resultado de outros
tipos de acabamentos superficiais como por exemplo polimento ou
espelhamento. Nessa circunstância, torna-se necessário conhecer as
características do produto acabado, ou ao menos as dimensões do
produto final.

34
6.1.4. Fonte de Luz Onde a Cor Será Avaliada
A cor de um objeto é formada a partir da reflexão de
alguns determinados comprimentos de onda, dentre todos aqueles que
são emitidos pela fonte luminosa a que está exposto .
A faixa de luz visível ao ser humano apresenta
comprimento de onda variando entre 400 e 700 nm (do violeta ao
vermelho), sendo que a luz branca é composta por todos eles. (POZZER;
C. T. 2008)
Um objeto exposto à luz solar, e que reflita apenas os
comprimentos de onda próximos aos 500 nm (verde), parecerá verde
nesta luz. Porém, se este mesmo objeto for exposto a uma luz vermelha,
tenderá a parecer preto pois a única radiação incidente é a do vermelho,
que ele não refletirá.
Portanto, a cor é essencialmente resultado da interação
entre o objeto, fonte de luz e o observador. Para que se desenvolva um
concentrado de cor, é necessário saber qual a iluminação incidente no
local onde a cor/peça será observada. Através dessa informação utilizam-
se os colorantes que, nessa fonte de luz, reproduzirão a mesma cor do
padrão fornecido, evitando ou minimizando a metameria.
No que se refere à avaliação da cor, as fontes de luz mais
utilizadas são: luz branca (solar), incandescente e fluorescente.
6.1.5. Equipamentos e Condições de Processo
A variável equipamento é de grande importância na
determinação de condições favoráveis para uma homogeneização
satisfatória do concentrado na resina.

35
A princípio, os recursos de que o equipamento dispõe
fornecem indícios do comportamento do masterbatch em relação à
mistura com a resina, permitindo adequá-lo, se for o caso, através da
alteração das condições de processo. Máquinas com poucos recursos,
tais como injetoras de pistão, exigem um produto mais específico, com
uma forma física mais favorável para mistura e distribuição da cor.
Equipamentos novos sugerem boas perspectivas de desempenho
satisfatório, enquanto que seu desgaste tende a desfavorecer essa
situação.
Outro aspecto a se considerar é o de que cada processo
de transformação apresenta características técnicas diferentes, exigindo
do concentrado também propriedades específicas.
Em termos especificamente de condições de processo, é
primordial o conhecimento da temperatura máxima de processamento e,
principalmente em caso de processos intermitentes (injeção), é muito
importante saber o tempo de permanência da mistura sob essa
temperatura.
Este último está diretamente ligado à taxa de produção
(tempo de ciclo). Essas informações selecionam as matérias-primas
quanto à sua resistência térmica, e permitiram desenvolver um
concentrado que possua suficiente estabilidade térmica para não sofrer
alteração de cor (degradação) se o limite de temperatura for respeitado.
6.1.6. Contato com Alimentos ou Fármacos
Quando solicita o desenvolvimento de um masterbatch, o
cliente deve informar ao fabricante qual a utilização final da peça, e ainda
se deseja que o concentrado seja atóxico ou que esteja de acordo com a
resolução vigente do país, orientando a determinação dos
pigmentos/corantes utilizados na formulação.

36
Essa decisão deve envolver critérios ponderados por
parte do usuário, pois o sub ou superdimensionamento do master, com
relação à toxicidade, interfere diretamente em seu custo.
6.2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO
6.2.1. Manuseio E Armazenamento
O manuseio dos pigmentos não requer nenhum
equipamento especial que não seja do conhecimento dos profissionais da
área. Um exemplo de manuseio é o pigmento Dióxido de Titânio. Os
dados são da Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos
– FISPQ.
MANUSEIO: evitar ao máximo agitar os sacos quando
rasgá-lo de forma a prevenir a formação de poeiras e névoas. Utilizar
equipamentos de proteção individual dentre os quais máscara contra pó,
avental, luvas e óculos, bem como também se possível utilizar ventilação
local exaustora durante seu manuseio
ARMAZENAMENTO: manter os sacos devidamente
fechados e se possível paletizados e lonados, longe da umidade e em
área coberta e ventilada. Não acondicionar sobre os blocos de materiais
objetos que possam vir a rasgar a sacaria. Manter substâncias
incompatíveis distantes deste produto. (MINÉRIOS Ouro Branco Ltda.
2009.)
6.2.2. Equipamentos Para Produção
BALANÇAS Conforme o fluxograma citado anteriormente
a pesagem é feita em balança digital. Alguns tipos de balanças são
utilizadas como na figura a seguir:

37
MISTURADORES: Após a pesagem o processamento é
feito em um dos equipamento de mistura com mostrados na figura 12 e
16, no capítulo anterior.
INJETORA DE TESTES: Antes de liberar para a
produção, é retirada uma pequena amostra para testar em máquina
injetora e posterior avaliação. Se houver alguma diferença com o padrão
de cor, é feita uma correção. Essa correção é realizada através da adição
de pigmentos, corantes e ou aditivos, para nova mistura e retirada de
amostra para testes O teste é feito em máquina injetora de laboratório
como na figura abaixo. O molde possui cavidade específica para
comparação de cor. (figura 20).
O processo tem excelente reprodutibilidade com os
materiais em fábrica. As plaquetas injetadas foram comparadas com o
produto final. Nesse caso tampas flip top (figura 21).
Figura 19 – Balanças Digitais
Fonte: Marte Balanças, 2009
Figura 20 – Máquina Injetora e molde
Fonte: Do autor, 2009

38
6.3. PROCESSO DE APROVAÇÃO DE COR
6.3.1. Tonalidade
A cor é resultado da interação entre o iluminante (fonte de
luz), o objeto iluminado e o observador, não se tratando portanto de um
fenômeno simples. A cor é hoje objeto de grandes atenções, em função
de sua influência direta na aparência e no custo de um produto acabado.
Sua consistência e manutenção tornam-se necessárias, pois o
consumidor ou usuário do produto acabado certamente irá relacionar
estes parâmetros à qualidade do produto consumido.
6.3.2. Avaliação da Tonalidade:
Tratando-se de concentrados de cor, a avaliação e
controle da tonalidade são feitos visualmente.
AVALIAÇÃO VISUAL : Consiste na comparação visual de
duas amostras obtidas sob idênticas condições de processo e sob a
Figura 21 Plaquetas injetadas e comparadas com o produto final
Fonte: Do autor, 2009

39
mesma luz incidente, utilizando o concentrado "lote" em uma delas e o
concentrado "padrão" em outra. Normalmente a avaliação visual está
sujeita a variáveis subjetivas não padronizadas, que podem interferir no
julgamento da cor.
6.3.3. Metameria
A metameria ocorre quando:
- Duas ou mais cores parecem semelhantes a um
observador, sob uma determinada fonte de luz, e as mesmas cores
parecem diferentes entre si, quando observadas sob fontes de luz
diferentes da primeira. Isto ocorre quando as amostras submetidas à
observação são formuladas de modo diferente (FATARELLI;L. 2007).
6.3.4. Homogeneização
A homogeneização é o grau de facilidade de distribuição
do concentrando sobre a resina de aplicação, durante o processo de
transformação.
Ela depende basicamente de dois fatores: o grau de
carregamento do concentrado (teor de colorantes e/ou aditivos) e do
comportamento de fluxo entre o concentrado e o polímero de aplicação.
GRAU DE CARREGAMENTO: Deve ser tal que permita
uma aplicação do concentrado entre 0,3 e 2 PCR Aplicações menores
que 0,3 PCR (concentrados com alto grau de carregamento) implicam
numa distribuição espacial deficiente do concentrado na resina,
dificultando o trabalho da rosca em homogeneizar a mistura.
COMPORTAMENTO DO FLUXO: Para um bom
desempenho de um concentrado em termos de homogeneização, sua
viscosidade deve ser necessariamente inferior à da resina, ou seja, o
concentrado deve ser sempre mais fluido (RABELO;M. S. 2000).

40
Dessa forma, durante a plastificação da mistura nos filetes
da rosca, o concentrado é o primeiro a sentir o efeito da temperatura e
cisalhamento (atrito), e a plastificar-se, homogeneizando-se rapidamente
no polímero de aplicação. Se o concentrado for mais viscoso, corre-se o
risco da peça conter áreas de maior concentração de colorantes que
outras, podendo até causar manchas.
6.3.5. Concentração
É o grau de carregamento de colorantes e/ou aditivos nos
concentrados. A concentração é determinada pelas matérias-primas
envolvidas na formulação (colorantes/aditivos/resinas) e pelo processo de
fabricação do concentrado.
Normalmente busca-se o maior teor possível de
colorantes/aditivos na resina, de forma a fabricar o concentrado com um
nível de dispersão adequado para ser aplicado na faixa de 0,5 a 2 PCR.
A concentração de colorantes e/ou aditivos no dry-blend
depende de fatores como: - características do padrão desejado
(espessura, cobertura, resina-base, cor, etc.) e capacidade de
homogeneização do equipamento de transformação. Quando o
equipamento apresenta deficiência na homogeneização, torna-se
necessário diluir o concentrado, de maneira que possa ser aplicado numa
dosagem maior, facilitando sua homogeneização na resina.
VERIFICAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE
COLORANTES/ ADITIVOS: Esta verificação é importante uma vez que a
concentração de colorantes/aditivos no dry-blend interfere diretamente no
percentual de aplicação e em seu custo, itens aos quais o usuário deve
permanecer alerta. A verificação ideal é feita na prática aplicando o
concentrado diretamente ao polímero (CHARVAT; R. A. 2004).

41
6.3.6. Dispersão
É o grau de desaglomeração das partículas de um
colorante na resina incorporada. A dispersão depende das características
do colorante, eficiência do processo de fabricação e formulação adequada
do produto.
Um concentrado bem disperso é aquele em que todas as
partículas de colorantes estão suficientemente desaglomeradas de seu
estado original, conferindo ao produto final total uniformidade, sem a
presença de pintas ou pontos aglomerados. (HARRIS; R. M. 1999).
6.3.7 Poder Tintorial
E a propriedade de um colorante conferir mais ou menos
cor a um substrato. Esta é uma característica própria de cada tipo de
pigmento/corante. Em se tratando de concentrados, seu poder tintorial
depende diretamente dos tipos de colorantes utilizados na formulação e
do grau de dispersão dos mesmos. Geralmente os corantes possuem
poder tintorial maior que os pigmentos orgânicos que, por sua vez são
mais intensos que os pigmentos inorgânicos. (QUALIOTTO; J. M. 1995).
6.3.8. Poder de Cobertura
É a capacidade de um colorante não deixar transmitir a
luz através de um determinado meio onde é aplicado. Isto significa que,
quanto maior for a quantidade de luz que atravessa uma peça, menor é o
poder de cobertura dos colorantes que a tingiram.
A cobertura está diretamente associada com o
espalhamento de luz, e é função do comprimento de onda, sendo

42
controlada pelo tamanho e forma das partículas de pigmento e pela
diferença de índice de refração entre o pigmento e o meio.
Normalmente, os pigmentos inorgânicos possuem
elevado poder de cobertura (são opacos devido ao alto índice de
refração), enquanto os corantes são praticamente transparentes.
6.3.9. Resistência Térmica
A resistência térmica é determinada pela temperatura
mais alta a que um concentrado pode ser exposto por cinco minutos, no
canhão de uma injetora, sem mudança significativa da cor. Esta alteração
de cor pode ocorrer por decomposição térmica do pigmento ou por
dissolução com posterior processo de recristalização do mesmo.
A solidez ao calor do concentrado nem sempre pode ser
determinada pela solidez do pigmento menos resistente, uma vez que a
mistura de colorantes, ou grande diferença de concentração entre eles,
pode causar efeitos antagônicos, isto é, um deles pode diminuir as
propriedades dos outros. Por essa razão, todo concentrado desenvolvido
deve ter sua própria resistência térmica medida (HARRIS; R. M. 1999).
DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA TÉRMICA: Uma
técnica simples consiste em submeter a mistura de polímero com o
concentrado ao cilindro de uma injetora, por um intervalo de tempo
predeterminado (5 minutos), fixando uma temperatura, com posterior
injeção. Repete-se o teste com sucessivos aumentos de temperatura, até
que ocorram alterações com relação à cor original, obtida nas injeções
com temperaturas inferiores.

43
6.3.10. SOLIDEZ A LUZ E INTEMPÉRIES
A coloração de plásticos para emprego em ambientes
sujeitos à luz/intempéries exige o uso de concentrados com
colorantes/aditivos de alta estabilidade a esses fatores, sob o risco de
acontecerem variações sensíveis de tonalidade.
Testar a solidez à luz de plásticos coloridos é um
processo longo, que pode levar até dois anos ou mais. Por essa razão,
equipamentos de envelhecimento acelerado podem ser utilizados
(Xenotest, Fade-O-Meteir, Weather-O-Meter), visando antecipar a
avaliação. Ressaltamos que os resultados destes testes são considerados
como aproximados, e devem ser sempre apresentados de forma
comparativa (HERBST, W.; HUNGER, K. 2004).
Para a escolha dos pigmentos a serem utilizados, a
norma DIN 53388 especifica numa escala de solidez à luz para
colorantes, variando de 1 a 8 onde 1 =muito pobre e 8=excepcional.
Entretanto, para casos mais críticos, além da seleção de colorantes com
alta solidez à luz (7/8), é necessário também levar em consideração a
degradação da resina a ser tingida.
6.3.11. SOLIDEZ A MIGRAÇÃO
Existem basicamente dois tipos de fenômenos
envolvendo migração de colorantes:
EFLORESCÊNCIA É a migração do colorante para a
superfície do plástico, caracterizando-se como uma "poeira" sobre o
material, após dias ou semanas de sua incorporação. Este fenômeno
ocorre devido à solubilidade do colorante no plástico, a qual aumenta com
o aumento de temperatura de processo do mesmo. Quando o material é
resfriado, a parte do colorante que foi dissolvida cristaliza-se
preferencialmente na superfície, caracterizando a eflorescência.

44
SANGRAMENTO É a migração do colorante para fora do
plástico, em direção a um material adjacente ou mesmo para os produtos
embalados (alimentos, cosméticos, etc.), em função de haver solubilidade
dos colorantes nos mesmos.
No desenvolvimento de concentrados de cor,
principalmente para embalagens, a seleção de colorantes com boa
solidez à migração é feita segundo a norma DIN 53775, com escala
variando de 1 (pobre) a 5 (muito boa) (HUNGER; K. 2003).
6.3.12. Toxicidade
O aspecto da atoxicidade é especialmente importante
quando se trata da coloração de embalagens e demais produtos que
tenham contato com alimentos ou produtos fármacos, além de brinquedos
e outros produtos destinados ao público infantil.
Outro aspecto muito importante é a grande preocupação
com a disposição dos produtos que, de alguma forma, contêm em suas
estruturas, materiais a base de metais pesados. Estes produtos, após a
utilização devida, seguem para aterros sanitários, onde, em contato com o
solo , podem, ao longo dos anos, causar algum prejuízo ao Meio
Ambiente.
Para atender as diversas necessidades e aplicações,
devemos sempre considerar, dentre as três possibilidades no tratamento
da atoxicidade, qual é mais adequada para cliente, levando-se sempre em
consideração o fator custo. (QUALIOTTO; J. M. 1995)
Não atóxico: São casos em que não existe restrição
alguma quanto a utilização de metais pesados nos produto e em suas
aplicações.

45
Atóxico: São casos onde a exigência é a completa
isenção na utilização destes pigmentos.
Ressaltamos que podemos obter uma mesma cor final,
resultante de formulações dos três critérios de exigência descritos. No
entanto, devido às limitações de utilização dos pigmentos impostas pelas
exigências, ocorre uma variação nos preços do produto final. Por isso,
torna-se muito importante a definição da real necessidade do cliente,
quanto à aplicação final do produto.

46
CONCLUSÃO
O problema da viabilização da produção de concentrados
de cores “dry-blend” para injeção de peças plásticas depende de
equipamentos específicos para processamento e da necessidade de
atender aos clientes no rápido desenvolvimento e produção de cores.
A cor conferida ao material plástico é um grande
diferencial e agrega muito valor ao produto final. Constantamente é o
principal fator que faz toda a diferença aparência final do conjunto.
As hipóteses de fabricação de concentrados de cores do
tipo Masterbatch e Universal foram descartadas devido ao número maior
de processos utilizados. Isso gerou demora e grandes quantidades de
material desnecesário em estoque. Também a quantidade mínima de
trabalho é bem superior ao do Dry-Blend.
A reprodutibilidade da cor na plaqueta comparada ao
produto final fica praticamente inalterada. As diferenças são mínimas, se
levarmos em consideração a geometria dos corpos de prova e condições
de processos do produto final, que quase sempre são diferentes.
Isso é possível graças aos colorantes utilizados que
possuem um bom desempenho quando aplicados ao material plástico. As
empresas tanto fornecedoras de pigmentos como consumidoras possuem
um grande know how quando o assunto é coloração de plásticos.
Essa pesquisa atingiu o nível de viabilidade de produção
do Dry-Blend especificamente para pequenas produções. O assunto não
se esgota, apenas se inicia. Muito há o que ser feito a partir desse ponto,
principalmente em termos de equipamentos para dosagem automática e
outras melhorias.

47
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