Garantizar valores de color constantes para el material reciclado mediante medición en línea.

Debido a su color intrínseco, los materiales reciclados suelen ser más difíciles de teñir que los materiales vírgenes. Para lograr el color deseado, existen diversos métodos. La medición del color en línea desempeña un papel importante en este sentido. Un proyecto industrial reciente demuestra que se pueden obtener resultados prometedores mediante la medición del color de los materiales reciclados en la cinta transportadora vibratoria inmediatamente después de la peletización.

El cabezal de medición del sensor de color, que incluye el dispositivo para el ajuste de altura del flujo de producto. Inmediatamente después de la peletización y el proceso de secado del material reciclado: el punto de medición de 20 mm compensa la posición aleatoria de los pellets y la vibración del transportador vibratorio, garantizando así una alta precisión de medición.

La Unión Europea busca reducir la cantidad de residuos de envases y promover una economía circular sostenible para este sector. Por ello, aprobó el Reglamento sobre Envases y Residuos de Envases (PPWR). Debido a esta normativa y al creciente interés de muchos consumidores por productos sostenibles, la industria del procesamiento de plásticos recurre cada vez más a materiales reciclados, que se someten con mayor frecuencia al llamado «upcycling». En este proceso, los residuos plásticos se transforman en material reciclado, que posteriormente se utiliza para producir materiales de alta calidad.

El color del material reciclado es una de las características de calidad más importantes. Los procesadores de plásticos se esfuerzan por lograr una calidad uniforme en los productos fabricados, incluso al utilizar materiales reciclados. Al fin y al cabo, es poco probable que los consumidores comprendan las fluctuaciones en el color del producto. Por lo tanto, el color debe mantenerse constante incluso cuando se utilizan materiales reciclados. Para ello, es recomendable utilizar un sistema de control de color totalmente automatizado. El fabricante de tecnología de medición Sensor Instruments colabora actualmente con la empresa de reciclaje de plásticos PreZero Polymers en la implementación de un sistema automatizado de medición y control de color en línea para materiales reciclados. Para lograr una constancia de calor totalmente automática, es necesario un bucle de control. El actuador desempeña un papel importante en este proceso. Para obtener el color deseado del material reciclado, se deben añadir pigmentos o tintes. La dosificación del colorante correspondiente puede realizarse mediante un sistema de dosificación de colorante líquido o una unidad de dosificación de masterbatch. Hasta ahora, los masterbatches se utilizaban para el ajuste manual del color del material reciclado. De este modo, los resultados obtenidos con los aditivos colorantes, previamente determinados empíricamente, pueden aplicarse ahora al producto reciclado deseado. Por consiguiente, los sistemas de dosificación de masterbatch también pueden utilizarse para el ajuste automático del color.

Figura 1. Proceso de control para la estabilización del color del material reciclado: La unidad de dosificación (izquierda) alimenta el masterbatch al material reciclado en la extrusora y peletizadora (centro). El sistema de medición de color montado en el transportador vibratorio (derecha) analiza posteriormente el color de los pellets y transmite los valores al software de control. Este software ajusta automáticamente la dosificación del masterbatch.

Cuatro unidades de dosificación para un color uniforme

Normalmente, se utilizan hasta cuatro unidades de dosificación. Un masterbatch determina el color base, proporcionando un tono de color para el material reciclado cuyos valores L*, a* y b* son ligeramente inferiores a los valores de color objetivo deseados L*, a* y b*. Un masterbatch blanco puede aumentar principalmente el valor L*, un masterbatch rojo, principalmente el valor a*, y un masterbatch amarillo, predominantemente eleva el valor b*, de modo que el material reciclado adquiera el color deseado dentro del tiempo de control. Alternativamente, se puede elegir un color base cuyo triplete de color sea ligeramente superior al triplete de color objetivo. En lugar de blanco, se utiliza negro (L*), verde (a*) en lugar de rojo y azul (b*) en lugar de amarillo.

Un amplio punto de medición garantiza una alta precisión.

Para poder comparar mejor los resultados de la medición de color de los tipos de material reciclado producidos hasta ahora con los resultados de la medición de color en línea, el color se determina a partir del material reciclado y no de la masa fundida. Como ubicación de medición adecuada, se eligió una región en la cinta transportadora vibratoria, después de la peletización (Fig. 1). La medición se realiza con el sensor de color Spectro-3-FIO-MSM-ANA-DL y el cabezal de medición KL-D-0°/45°-1200-A3.0 correspondiente de Sensor Instruments.

Este se coloca a una distancia de 85 mm de la superficie del material reciclado. El punto de luz circular, de aproximadamente 20mm de ancho, se dirige perpendicularmente al flujo de material reciclado, mientras que la óptica receptora registra la superficie del material reciclado en un ángulo de 45°. La altura del flujo de material reciclado se mantiene constante a 85 mm del extremo frontal del sensor mediante una placa de aluminio. El tiempo de medición ideal de 15 s se determinó empíricamente. Con un caudal de material reciclado de 100mm/s, se registra una longitud de producto de 1500mm para obtener el valor medio. Debido al punto de luz de 20mm de diámetro, el área del pellet sobre la que se determina el valor del color es de 1500mm x 20mm. La posición aleatoria de los pellets y las vibraciones de la cinta transportadora se compensan casi por completo, lo que da como resultado una precisión de medición típica de dE = 0,3.

Notificación a los operadores de planta sobre valores de color y desviaciones

En el siguiente ejemplo, se inició el procesamiento de un material reciclado pigmentado de negro y, posteriormente, se detuvo la alimentación de masterbatch negro. Dos minutos después, se pudo medir el color del material de partida. A continuación, se añadió masterbatch blanco. Tras aproximadamente 3 minutos, se obtuvo un color prácticamente uniforme (Fig. 2). Al detener la alimentación de masterbatch blanco y repetir la dosificación de masterbatch negro, se restableció el estado inicial. En otro experimento, tras detener la alimentación de masterbatch negro, se añadió masterbatch azul en diferentes dosificaciones. En este caso, los resultados también fueron positivos.

Los valores de color no solo están disponibles a través de la interfaz serie, sino que el operador de planta también recibe información sobre los valores actuales, su desviación respecto al valor de consigna y la tendencia. Esta información le permite ajustar el volumen en el dispositivo de dosificación. Se están realizando pruebas a largo plazo en el sistema con una gama de materiales reciclados. El objetivo sigue siendo cerrar o automatizar el bucle de control. Ya se está trabajando en el controlador de software y en la conexión de las unidades de dosificación al actuador externo, de modo que a medio plazo se pueda cambiar el controlador por otro.

Resumen.

Mediante la medición continua del calor en línea del material reciclado en el transportador vibratorio, se pueden registrar los valores de color con una precisión de hasta dE = 0,3. Además, se añaden los concentrados de color correspondientes al color objetivo en una proporción de hasta el 2 % de la alimentación total del material. Además de registrar los valores medidos, el operador de la planta recibe los valores de color actuales L*, a* y b* en formato numérico, así como las desviaciones de los valores de color dL*, da*, db* y dE para la referencia correspondiente, también en formato numérico y gráfico