¿Qué es el masterbatch negro y qué concentración de negro de humo necesita?

La planta llevaba varias temporadas extruyendo manguera negra de polietileno para riego con el mismo masterbatch negro. Un proveedor nuevo ofreció un negro más barato por kilo; la muestra se veía igual de intensa y el supervisor la programó al mismo porcentaje de siempre. La manguera salió de un negro profundo, pasó la prueba de presión y se embarcó a tiempo. A los pocos meses, en las parcelas expuestas a pleno sol, los agricultores reportaron grietas en las curvas y junto a los conectores. El laboratorio encontró la causa: el concentrado nuevo llevaba bastante menos negro de humo, con una partícula más gruesa, porque estaba formulado para teñir. La manguera tenía negro suficiente para verse negra y muy poco para resistir el sol. La planta repuso varios kilómetros de manguera instalada, y el distribuidor empezó a cotizar con otro fabricante.

El masterbatch negro concentra negro de humo en una resina portadora. Para teñir suele bastar menos de 1 % en la pieza; para la intemperie, la industria trabaja con 2 a 3 % y partícula fina.

Dos negros iguales en el pellet y una manguera que se agrieta al sol

El masterbatch negro lleva negro de humo disperso en una resina portadora y se dosifica sobre resina natural o reciclada. Cumple cuatro trabajos: teñir la pieza de negro, darle opacidad total, cubrir el tono variable de un reciclado y, con la carga adecuada, protegerla de la radiación ultravioleta.

En nuestro artículo sobre el masterbatch blanco explicamos cómo el dióxido de titanio decide su opacidad. En el negro, ese papel lo tiene el negro de humo, y la cantidad que tiñe una pieza es mucho menor que la que la protege del sol. En la apertura, esa distancia quedó escondida detrás de un negro intenso.

Contenido de negro de humo en el pellet y en la pieza

Toda conversación sobre concentración maneja dos cifras: la carga del concentrado, o qué parte de cada kilo de masterbatch es negro de humo, y el contenido en la pieza terminada. Las une la dosificación. Un masterbatch con 40 % de negro de humo, dosificado al 2 %, deja 0.8 % de negro de humo en la pieza. Al mismo porcentaje de dosificación, un concentrado de 25 % deja 0.5 %. A la vista, las dos piezas pueden salir igual de negras.

Por eso un cambio de proveedor exige comparar el contenido de negro de humo que llega a la pieza, además del porcentaje programado en el alimentador.

Negro de humo: el pigmento que tiñe, opaca y protege en un solo material

Carbono elemental en partículas muy finas

El negro de humo es carbono elemental en forma de partículas muy finas. Se produce por la combustión incompleta o la descomposición térmica controlada de hidrocarburos pesados, y el proceso de horno es el más extendido en la industria. Las partículas primarias miden, según el grado, de unos diez a unos cien nanómetros, y se unen en agregados con forma de racimo.

El negro de humo absorbe la luz visible y la ultravioleta. Por eso tiñe con muy poca cantidad y da una opacidad total. La misma absorción lo convierte en barrera: la radiación ultravioleta se queda en las primeras capas del material y llega mucho menos al polímero del interior. Además, su superficie captura parte de los radicales libres que inician la degradación.

Partícula fina o gruesa: intensidad, protección y dispersión

Las partículas finas dan un negro más profundo, con subtono azulado, y protegen mejor del ultravioleta porque reparten más superficie absorbente en el mismo peso. A cambio, cuestan más trabajo de dispersar. Las partículas gruesas se dispersan con más facilidad y dan un negro con tendencia gris o café. Elegir el grado es una decisión técnica: un negro para cubetas y uno para tubería a la intemperie pueden verse iguales y llevar negros de humo distintos.

Teñir o resistir el sol: la función fija la concentración

Negro para color: menos de 1 % en la pieza

Para teñir de negro una pieza de espesor normal suele bastar menos de 1 % de negro de humo en la pieza. A partir de cierto contenido, el ojo deja de percibir diferencia, porque la pieza ya absorbe toda la luz que recibe. En película delgada el contenido necesario sube, ya que hay menos material entre la luz y el fondo.

Los masterbatch negros de uso general suelen cargar entre 25 % y 50 % de negro de humo y se dosifican en porcentajes bajos. Para cubetas, tapas, artículos para el hogar y piezas de interior, ese nivel cumple con color y opacidad, y la compra se decide por la intensidad y el subtono del negro al menor costo por pieza.

Negro para intemperie: de 2 a 3 % en la pieza

La protección contra el sol pide bastante más. Las especificaciones de tubería de polietileno, geomembranas y cubierta de cable suelen fijar un contenido de negro de humo de 2 a 3 % en la pieza, con un grado de partícula fina y buena dispersión. Por debajo de ese rango, la pieza puede verse igual de negra y degradarse antes de tiempo, como la manguera de la apertura. Por encima, la protección crece muy poco y la pieza empieza a perder tenacidad y elongación.

Ese rango cambia la cuenta de la dosificación. Con un concentrado de 40 %, llegar a 2.5 % de negro de humo en la pieza exige dosificar algo más de 6 %. Con uno de 25 %, la dosificación sube a 10 %, y con ella entra más resina portadora y sube el costo por pieza. El precio por kilo del concentrado dice poco por sí solo; la comparación útil es el costo del negro de humo que llega a la pieza.

Dispersión, humedad y portadora: donde un masterbatch negro se gana o se pierde

Aglomerados de negro de humo

Las partículas de negro de humo tienden a agruparse, y la extrusión del masterbatch debe romper esos aglomerados y mojarlos con la resina portadora. Un aglomerado que sobrevive aparece en la pieza como un punto, una raya o una zona sin brillo. En película delgada se convierte en un punto débil que se rompe al estirar, y en tubería es un sitio donde puede arrancar una grieta.

La mala dispersión también resta protección, porque el negro de humo agrupado deja zonas con menos barrera contra el ultravioleta. La presión en la malla y la revisión al microscopio de una película delgada muestran la dispersión antes de que el problema llegue al cliente.

Humedad absorbida por el negro de humo

La gran superficie del negro de humo atrae humedad del ambiente. Un masterbatch negro que pasó semanas en sacos abiertos puede llevar agua suficiente para causar burbujas o vetas plateadas en inyección y perforaciones en película. Conviene almacenarlo en sacos cerrados y, si la ficha lo indica, secarlo antes de la corrida.

Resina portadora en dosificaciones altas

A una dosificación de 2 %, la portadora pasa inadvertida en la mayoría de las poliolefinas. A 6 % o a 10 %, su índice de fluidez y su compatibilidad con la resina base se notan en la soldadura de los tubos, en la resistencia de la película y en la estabilidad del proceso. Por eso un negro para intemperie conviene formularlo con una carga alta y una portadora de la misma familia que la resina de la pieza.

Cómo especificar un masterbatch negro antes de comprarlo

Antes de aprobar un negro nuevo o de cambiar de proveedor, recomendamos definir estos seis datos y comparar las opciones al mismo costo por pieza terminada:

• Función: teñir, proteger contra la intemperie, cubrir un reciclado o disipar carga; cada una pide un contenido distinto de negro de humo en la pieza.

• Carga del concentrado: un análisis por termogravimetría la confirma, y con la dosificación da el contenido en la pieza.

• Grado de partícula: fina para intemperie y para un negro profundo, según la ficha técnica del proveedor.

• Dispersión: presión en la malla, puntos en película delgada y revisión al microscopio.

• Humedad: comportamiento en la máquina a la temperatura de proceso y condiciones de almacenamiento en su planta.

• Uso final: contacto con alimentos, exposición al sol, espesor de pared y resina base, virgen o reciclada.

Con estos datos, el negro se elige por lo que hace en la pieza durante toda su vida útil.

El masterbatch negro que fabricamos en Delta Pigmentos

En Delta Pigmentos fabricamos masterbatch negro en planta propia. En la Línea Básica de Color, el MB-Negro LGA-1023A está recomendado para contacto con alimentos bajo FDA 21 CFR 178.3297 y trabaja en PEAD, PEBD y PP, en inyección, extrusión de película, extrusión soplo y moldeo por compresión, con un rango de proceso de 150 °C a 250 °C.

Para piezas de intemperie, de material reciclado o de un proceso específico, definimos con usted la función antes que el tono: el contenido de negro de humo que necesita la pieza, la carga del concentrado y la dosificación para su espesor de pared. Cuando la aplicación lo pide, sumamos la protección ultravioleta de nuestra línea de aditivos. Nuestro laboratorio de Control de Calidad, Diseño y Desarrollo prepara la muestra, usted la valida en su máquina y producimos bajo procedimientos certificados ISO 9001-2015, con envío a todo el país desde Santa Anita, Jalisco.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto masterbatch negro se dosifica en una pieza?

Depende de la carga del concentrado y de la función. Para color se dosifica en porcentajes bajos; para intemperie, se calcula a partir del contenido de negro de humo que pide la pieza, en el rango típico de 2 a 3 %. El porcentaje exacto se define con pruebas en el espesor real.

¿El negro de humo basta para proteger una pieza del sol?

En poliolefinas, un negro de humo de partícula fina, bien disperso y en el contenido adecuado es una de las protecciones más eficaces contra el ultravioleta. Para exposiciones severas o piezas de pared delgada, conviene complementarlo con antioxidantes o estabilizadores. La protección se dimensiona con el espesor, la exposición y la vida útil que se espera de la pieza.

¿El masterbatch negro sirve para envases en contacto con alimentos?

Depende del grado de negro de humo y de la formulación completa del concentrado. Nuestro MB-Negro LGA-1023A está recomendado para contacto con alimentos bajo FDA 21 CFR 178.3297. Conviene declarar el uso final desde la cotización, junto con el polímero y el proceso.

En Delta Pigmentos fabricamos masterbatch negro, blanco, de color y funcional en planta propia desde hace 24 años, con laboratorio propio y procedimientos certificados ISO 9001-2015. Si su pieza negra va a la intemperie, usa resina reciclada o necesita un negro más profundo, escríbanos por WhatsApp desde https://deltapigmentos.com con su polímero, su proceso, el espesor de pared, la exposición al sol y el uso final; le respondemos con propuesta técnica. Toda solicitud se revisa dentro de las 24 horas hábiles siguientes.