UNIVERSIDAD VERACRUZANA TESIS

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
REGIÓN POZA RICA-TUXPAN
“ELABORACIÓN DE LA TINTA DELEBLE PARA LA
REUTILIZACIÓN DE LOS MARCADORES PARA
PINTARRÓN”
TESIS
PARA APROBAR EL EXAMEN DEMOSTRATIVO DE LA EXPERIENCIA
EDUCATIVA DE EXPERIENCIA RECEPCIONAL EN EL PROGRAMA DE
INGENIERÍA QUÍMICA
PRESENTA:
ADA BEATRIZ ARRIAGA DIEGO
ASESOR:
ING. LUIS ELÍAS CÁRDENAS PÉREZ
Poza Rica de Hgo, Ver. A 17 de Junio del 2013
1
2
AGRADECIMIENTOS
A Dios por ser mi fe y fortaleza en cada uno de los días de mi vida y por todas las
bendiciones recibidas por su parte, para permitirme ir cumpliendo cada uno de mis
metas y sueños propuestos.
A mi madre Beatriz, por todos los buenos consejos que me ha dado a lo largo de
mi vida, por su cariño y comprensión, pero sobre todo por su apoyo incondicional
para ayudarme a llegar a donde me encuentro y por hacer de mi una mejor
persona y profesionista.
A mi padre Adán, por apoyarme siempre en la medida que sus posibilidades se lo
han permitido y aun cuando no ha sido así, por nunca desampararme y encontrar
la manera de apoyarme.
A mi hermana Alondra, porque a pesar de que siempre tengamos diferencias sé
que me quiere como yo a ella y siempre ha estado y estará ahí para apoyarme.
A mi asesor el ingeniero Luis, por ser un gran amigo, profesor y por creer en mí y
en mis capacidades y por ayudarme siempre que lo necesite.
A mis amigos: Wendy, porque a pesar del tiempo y la distancia su amistad ha
permanecido ahí, conmigo, y porque juntas o separadas siempre cuidamos la una
de la otra y nos seguimos apreciando como si el tiempo no pasara; a Mario porque
aun después de algún tiempo de perder contacto nuestra amistad siguió intacta y
se convirtió en un gran apoyo y alegría; a Rox y Marsel que se convirtieron en mis
mas grandes amigos y porque juntos vivimos grandes experiencias durante todo
este tiempo que estudiamos juntos y que se jamás olvidare.
A todos y cada uno de ustedes se los agradezco de corazón y que Dios los
bendiga y cuide siempre.
3
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 8
OBJETIVO GENERAL .......................................................................................... 10
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 10
ALCANCE ............................................................................................................. 10
HIPÓTESIS ........................................................................................................... 11
CAPÍTULO I .......................................................................................................... 12
MARCO TEÓRICO ............................................................................................... 12
1.1
Pigmentos ................................................................................................ 12
1.1.1 Características de los pigmentos .......................................................... 13
1.1.2 Requisitos de un pigmento para pintura. ............................................... 14
1.2 Negro de hueso ........................................................................................... 15
1.3
DESTILACIÓN ......................................................................................... 17
1.4 OBTENCIÓN DEL NEGRO DE HUESO POR DESTILACIÓN
DESTRUCTIVA ................................................................................................. 17
1.5 Antecedentes del uso de la tinta .................................................................. 21
1.6
Tinta ......................................................................................................... 23
1.6.1
Tintas de impresión ........................................................................... 23
1.6.2
Tintas caligráficas .............................................................................. 24
1.7
Tinta negra ............................................................................................... 24
1.7.1
Aglutinante ........................................................................................ 25
1.7.2
Características del aglutinante .......................................................... 26
1.7.3
Diluyente ........................................................................................... 28
CAPÍTULO II ......................................................................................................... 31
METODOLOGÍA ................................................................................................... 31
2.1 Esquema general de la metodología .......................................................... 31
2.2 Preparación de la materia prima .................................................................. 32
2.2 Destilación destructiva ................................................................................. 32
2.3 Molienda ...................................................................................................... 33
2.4 Elaboración de la tinta ................................................................................. 34
2.4.1 Tinta número uno.................................................................................. 34
4
2.4.2 Tinta número dos ................................................................................... 36
2.4.3 Tinta número tres................................................................................... 36
2.4.4 Preparación de los marcadores ............................................................. 37
2.4.5 Pruebas ................................................................................................. 38
2.4.6 Producto secundario .............................................................................. 40
CAPÍTULO III ........................................................................................................ 42
RESULTADOS ...................................................................................................... 42
3.1 Elaboración de la tinta negra vs la compra de plumones nuevos ................ 42
CONCLUSIONES ................................................................................................. 51
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 53
ANEXO DE NORMATIVIDAD ............................................................................... 56
Anexo A ............................................................................................................. 56
Anexo B ............................................................................................................. 57
Anexo C ............................................................................................................. 57
Anexo D ............................................................................................................. 57
Anexo E ............................................................................................................. 58
ANEXO DE FIGURAS ........................................................................................... 59
5
Lista de Tablas
1.1 Propiedades Físicas y químicas del negro de hueso ....................................... 16
1.2 Tipos de tintas y su composición ..................................................................... 22
2.1 Fórmula número 1 ............................................................................................ 35
2.2 Fórmula número 2 ............................................................................................ 36
2.3 Fórmula número 3 ............................................................................................ 37
2.4 Consistencia de las tintas................................................................................. 39
2.5 Coloración ........................................................................................................ 40
3.1 Fórmula de la tinta negra ................................................................................. 42
3.2 Costo del hueso ............................................................................................... 42
3.3 Costo del gas ................................................................................................... 43
3.4 Costo total materia prima y combustible .......................................................... 43
3.5 Costo total de 15 gr de pigmento ..................................................................... 44
3.6 Costo de la goma arábiga ................................................................................ 44
3.7 Costo del agua destilada ..................................................................................44
3.8 Costo del alcohol etílico ................................................................................... 45
3.9 Costo de elaboración de la tinta negra sin mano de obra ................................ 45
3.10 Costo de elaboración de la tinta negra con mano de obra ............................ 46
3.11 Costo de reutilización de marcadores ...........................................................46
3.12 Colores más vendidos para pintarrón ................................................................ 47
3.13 Precios de los marcadores para pintarrón .......................................................... 48
3.14 Costo de compra de marcadores ...................................................................... 48
3.15 Comparación entre la reutilización y la compra .................................................... 49
6
Lista de Figuras
1.1 Negro de hueso ................................................................................................ 16
1.2 Ejemplo de destilación destructiva ................................................................... 18
1.3 Ejemplo de pigmento aglutinado ...................................................................... 25
2.1 Escritura con las tintas .................................................................................... 39
Esquema
1.1 Clasificación de los pigmentos ........................................................................ 12
2.1 Metodología a seguir ........................................................................................ 31
Gráficos
Grafico 3.1 Reutilización vs Compra de marcadores para pintarrón ...................... 49
7
INTRODUCCIÓN
Uno de los cambios más notorios que se llevo a cabo en los últimos años fue la
sustitución de los pizarrones que utilizaban el gis para escribir en ellos.
Con la sustitución de este tipo de pizarrones, llegaron otros conocidos por
pintarrones o pizarras blancas, los cuales utilizan marcadores de tinta deleble que
proporcionan como principales ventajas que son menos nocivos para la salud;
esto se debe a que utilizan un tipo de marcador a base de agua, el cual facilita la
escritura sobre la superficie del pintarrón, es fácil de limpiar y más amigable con el
ambiente; debido a que están compuestos por pigmentos y no por colorantes.
Estas ventajas generan una nueva situación: una demanda creciente de este tipo
de marcadores, especialmente del color negro, que es uno de los más vendidos1
dentro de la gama de colores existente.
Por lo antes expuesto en este trabajo se plantea la obtención del pigmento hecho
a base de negro de hueso y posteriormente la elaboración de la tinta de marcador
deleble para pintarrón para poder reutilizar los envases vacios de los marcadores
obtenidos por la recolección en distintos depósitos recuperadores y así obtener un
producto viable dentro del aspecto económico y que sea amigable en cuanto al
ambiente y no dañe la salud de quien lo utilice.
1
MARKET PLACE. Marcadores de pizarra: Una demanda en ascenso. 1 de Enero del 2007.
Numero 21. Fecha de consulta 19 de Febrero del 2013, de:
http://elpapeldigital.com/es/2007/01/marcadores-de-pizarra-una-demanda-en-ascenso/
8
El presente trabajo se abordará de la siguiente manera:
En la Introducción se abordará lo referente a la creciente demanda de producción
de los marcadores para pintarrón y la iniciativa planteada para fabricar dicho
producto de manera que no dañe el medio ambiente, no sea toxico y permita la
reutilización de los envases de marcadores ya vacíos.
Se presenta el objetivo general y los objetivos específicos, así como el alcance y
la hipótesis referente al tema.
En el capítulo I se presentará de manera detallada los antecedentes, definiciones
y las características involucradas para la mejor comprensión del tema.
En el capítulo II se abordará la metodología de trabajo a seguir para la elaboración
de la tinta de marcador deleble para la reutilización de los marcadores para
pintarrón.
En el capítulo III se hablará sobre los resultados obtenidos después de haber
elaborado la tinta de marcador deleble; presentando un análisis comparativo de la
viabilidad del proceso con respecto a los productos de dicho mercado.
Y finalmente se darán las conclusiones, la bibliografía y los anexos.
9
OBJETIVO GENERAL
Elaborar tinta deleble para la reutilización de los marcadores para pintarrón a base
de negro de hueso.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Recabar información bibliográfica del tema.

Selección de los materiales y equipo a utilizar.

Recargar los marcadores y realizar pruebas.
ALCANCE
La propuesta de esta tesis es obtener una tinta deleble que permita la reutilización
de los envases vacios de los marcadores para así proporcionar al cuerpo docente
de la Universidad Veracruzana plumones recargables y que sea beneficioso en el
ámbito económico.
10
HIPÓTESIS
Utilizando el negro de hueso como pigmento con un aglutinante natural, es posible
obtener la tinta deleble para la reutilización de los marcadores para pintarrón.
11
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
1.1 Pigmentos
Los pigmentos son materias sólidas e insolubles que cuando son trituradas se
mantienen en suspensión debido a su aglutinante, el cual es el adhesivo necesario
para que estas partículas permanezcan adheridas a la superficie donde se va a
usar. Los pigmentos son polvos finos que pueden reflejar toda la luz para producir
un efecto blanco o absorber ciertas longitudes de onda para producir un efecto
coloreado.
El pigmento es el elemento que proporciona el color a la tinta. Existen diferentes
clasificaciones pero la más común es la que se presenta en la figura 1.1:
Esquema 1.1 Clasificación de los pigmentos
Pigmentos
Inorgánicos:
Minerales
NativosTierra
Artificiales o
sintéticos
Orgánicos
Naturales
Sintéticos
Fuente: ISSU. Los Pigmentos, http://issuu.com/ilusion63
12
Los pigmentos inorgánicos están hechos a base de minerales o en el caso de los
pigmentos blancos de este tipo, se utiliza el caolín, la creta y el yeso.
Cuando los pigmentos son inorgánicos, nativos- tierra se utilizan arcillas de
silicatos de aluminio teñidos con hidróxidos férricos, ocres. En el caso de los
pigmentos artificiales o sintéticos se deben de fabricar ya que no se encuentran
disponibles en la naturaleza, se producen a partir de la reacción química sobre
metales, por lo cual resultan más estables y sólidos, ejemplos de ellos son: el
blanco de plomo, blanco de zinc, azul de Prusia.
Los pigmentos orgánicos se dividen en naturales y sintéticos, los primeros son
derivados de vegetales o animales, mientras que los segundos son derivados de
hidrocarburos como anilinas.
1.1.1 Características de los pigmentos
Las características que todo pigmento debe de cumplir son las siguientes:

Forma y tamaño de las partículas: El tamaño y la forma afecta la
apariencia de la pintura, las partículas grandes proporcionan una textura
mate y granulosa. El tamaño afecta la estabilidad, cuanto más pequeñas,
más lenta la velocidad de sedimentación. Los pigmentos gruesos impiden
su utilización para acrílicos.

Humectación y dispersión: Todas las partículas deben estar humedecidas
por el aglutinante. La dispersión implica la ruptura de las partículas que
están aglomeradas.

Color: Depende de la absorción de la luz.

Opacidad: Denota su capacidad de cubrir una superficie y depende del
grosor y de las propiedades ópticas del pigmento.
13

Resistencia a la luz: Es la permanencia o resistencia a los cambios
cuando se expone a la luz, sobre todo a la ultravioleta. Depende del origen
o naturaleza del pigmento, de su concentración y del medio en el que esté.

Nomenclatura: Los nombres dependen de su semejanza con el color de
objetos naturales, al lugar de origen, etc. Para que no ocurran errores al
momento de nombrar un colorante, se ha implementado un índice de color
de los pigmentos, que los clasifica por su composición química.

Clasificación
de
toxicidad:
Clase
A.-
No
peligroso,
Clase
B.-
Relativamente inocuo. El contacto casual presenta un peligro insignificante,
Clase C.- Peligro tóxico muy leve, se deben de tomar algunas precauciones
en el manejo y Clase D.- Peligro fisiológico claro. Se deben de tomar las
precauciones convenientes.
1.1.2 Requisitos de un pigmento para pintura.

Debe ser en polvo fino y suave.

Debe de ser insoluble en el medio con el que se usa.

Debe de resistir la luz del sol sin cambiar de color, en las mismas
condiciones en las que estará en el ambiente.

No debe de ejercer una acción química nociva sobre el medio ni sobre otros
pigmentos con los que se vaya a mezclar.

Debe de ser químicamente inerte o no alterarse al mezclarse con los otros
materiales ni al exponerse a la atmósfera.

Debe tener el grado adecuado de opacidad o transparencia para cumplir el
propósito deseado.

Debe tener toda su fuerza sin contener ingredientes añadidos.

Debe de cumplir los criterios aceptados de color calidad y presentar todas
las características deseadas de su tipo.
14

Conviene que proceda de una empresa acreditada, que entienda y
compruebe sus colores, utilice las materias primas adecuadas y pueda
aportar información sobre su origen, detalles de calidad, etc.
1.2 Negro de hueso
El negro de hueso se ha identificado en las pinturas prehistóricas, en el arte
egipcio, griego y romano. También se encuentra en todo el arte europeo medieval
y renacentista, se ha utilizado en las técnicas de oleo y acuarela hasta el día de
hoy, muchos maestros antiguos utilizaron el negro de marfil en su trabajo.
Es el nombre genérico que se da al carbón de hueso, negro animal, negro de
hueso o negro de marfil al producto resultante de la calcinación de los huesos.
Cabe destacar la diferencia cuando se habla del negro de humo, negro de marfil y
negro de hueso; el negro de humo es carbono puro, es un polvo fino, ligero y
esponjoso que se obtiene recogiendo el hollín producido al quemar aceites,
grasas, etc. Es el miembro más conocido y utilizado del grupo de negros, se viene
utilizando desde tiempos prehistóricos.
El negro de marfil se considera carbono impuro. Es el negro mas empleado por los
artistas. El autentico negro marfil se obtiene carbonizando astillas de marfil, tiene
las mismas propiedades que el negro de hueso, pero es más fino, más intenso y
con mayor contenido de carbono, probablemente porque se hace con más
cuidado, dado el valor de la materia prima.
Por el contrario el negro de hueso o negro animal como también es conocido se
puede obtener por calcinación sin aire de huesos, cuernos, etc; es un negro
intenso, contiene solo de un 15% a un 20% de carbono, aproximadamente un 60%
de fosfato de calcio y 20% de sulfato de calcio y otras impurezas, algunas de ellas
solubles en agua. Es bastante fino, ligero y esponjoso, pero algo más pesado y
más compacto que el negro de humo, tiene un matiz parduzco, su apariencia es
similar a la que se presenta en la figura 1.1:
15
Figura 1.1 Negro de hueso
Fuente: Materiales para artistas y restauradores, http://www.materialesparartistas.com/index.html
Las propiedades físicas y químicas del negro de hueso se presentan en la tabla
1.1:
Tabla 1.1 Propiedades Físicas y químicas del negro de hueso
Fórmula/Descripción Química
CxCa3(PO4 )2
Índice de color
PBk 9
Fuerza Colorante
(gegen Laborstandard)
Valor pH
2
95-100%
9.0-11.0
DIN 55986-A
(Método de prueba modificado LALPA001)
3
DIN EN ISO 787/9
4
DIN EN ISO 787/2
Componentes volátiles
(Método de prueba modificado LABPA006)
5
Absorción de aceite
Tamaño de partícula
60 10 ml/100 g
DIN EN ISO 787/5
(Método de prueba modificado LABPA020)
50-300
Resistencia a la luz
Paint Standard D4302
6
Aceite de linaza, alquídico,
Compatibilidad del Vehículo
acrílico, temple, encáustico,
pastel.
Toxicidad
Podría ser considerado
peligroso, no inhalar polvo
Fuente: Kremer Pigmente, http://www.kremer-pigmente.com/media/files_public/47100e.pdf
2
Ver anexo A
Ver anexo B
4
Ver anexo C
5
Ver anexo D
6
Ver anexo E
3
16
1.3
DESTILACIÓN
El negro de hueso es un pigmento negro natural que se obtiene por la destilación
destructiva de los huesos de un animal en ausencia de oxígeno, se trata de un
proceso de pirolisis o mejor conocido como cracking.
En general la destilación se define como la operación de separar, por transferencia
de masa y calor, las sustancias de una mezcla aprovechando la diferencia de
volatilidades o puntos de ebullición. Esta depende de parámetros como el
equilibrio líquido vapor, temperatura, presión, composición, energía (todos
relacionados con las presiones de vapor de las sustancias).
Existe una gran cantidad de tipos de destilación, dependiendo del criterio bajo el
cual se realice la clasificación correspondiente.
Dependiendo de las sustancias involucradas y del producto resultante que se
desea obtener será el tipo de destilación a emplear.
1.4
OBTENCIÓN DEL NEGRO DE HUESO POR DESTILACIÓN
DESTRUCTIVA
Cuando se calienta una sustancia a una temperatura elevada, descomponiéndose
en varios productos valiosos, y esos productos se separan por fraccionamiento en
la misma operación, el proceso se llama destilación destructiva.
Las aplicaciones más importantes de este proceso son la destilación destructiva
del carbón para el coque, el alquitrán, el gas y el amoníaco, y la destilación
destructiva de la madera para el carbón de leña, el ácido etanoico, la propanona y
el metanol (ver Figura 1.2). Este último proceso ha sido ampliamente desplazado
por procedimientos sintéticos para fabricar distintos subproductos. El craqueo del
petróleo es similar a la destilación destructiva.
17
Figura 1.2 Ejemplo de destilación destructiva
Fuente: Destilación destructiva. Operaciones unitarias l. http://operaciones-unitarias1.wikispaces.com/Tipos+de+Destilacion
La destilación destructiva o seca se utiliza para convertir materiales en bruto, por
ejemplo, derivados de la madera, en productos químicos útiles. Los procesos
típicos de destilación, como la desalinización, sólo llevan a cabo la separación
física de los componentes. En cambio, la destilación destructiva es una
transformación química; los productos finales (metanol, carbón de leña) no pueden
ser reconvertidos en madera.
Antes de someter a los huesos a la destilación destructiva hay una serie de pasos
que se deben de seguir:

Los huesos que son utilizados son adquiridos en su forma y tamaño
original, pues se tiene la ventaja de adquirirlos “in natura”, en su forma no
procesada y no empaquetada, así se pueden clasificar y guardar solamente
las piezas duras.

Los huesos se recogen de mataderos. Los huesos tales como se entregan
al fabricante contienen una gran cantidad de grasa que se les extrae
haciéndolos hervir con agua antes de la destilación de los huesos.
Se
18
extrae, por término medio, en grasa 5 % del peso de los huesos. La
operación dura a corta diferencia de dos horas. Los huesos largos son los
que poseen más grasa. La cantidad de negro animal que se obtiene de la
destilación de los huesos desengrasados es cerca del 50 %.

Un vez limpios los huesos, se les deja al exterior para tomar la lluvia y el
sol, durante por lo menos 90 días, de manera que queden totalmente
secos.

Una vez que se han seguido los pasos anteriores, los huesos se colocan
dentro de un horno de manera que queden herméticamente sellados y
permanecerán ahí durante 24 horas, el negro de hueso se obtiene
calentando los huesos por encima de 400 °C y nunca sobrepasando los 800
°C.
Este proceso de manufactura deja a los huesos carbonizados lo cual es la materia
prima para el pigmento negro de hueso. Las partículas negras de carbono se
posan muy bien distribuidas en una matriz de sustancias óseas, en concreto, de
fosfato cálcico. La mayor parte de las sustancias orgánicas se desprenden del
hueso dejando agujeros muy pequeños.
Un hueso bien carbonizado tiene una estructura física uniforme, alta porosidad y
ceniza blanca después de la ignición. Cada grano de carbón consiste en una serie
de cavidades conectadas por un gran número de diminutos túbulos 7 y canales en
los que originalmente se encontraban los nervios y vasos sanguíneos. Esta
armazón de esta estructura celular consiste primariamente de fosfato tricalcico, el
cual es enteramente cubierto por un depósito de carbono en un estado de muy
finas subdivisiones.
Posteriormente el pigmento es creado mediante el aplastamiento de los huesos
calcinados y molidos en diversos tamaños, que van desde los 0.3 hasta 44 micras.
Estos productos intermediarios son mezclados con otras sustancias para crear
una variedad de sombras las cuales son idóneas para diferentes aplicaciones.
Algunas de ellas son:
7
Posee la forma de tubo.
19

Colores para obras artísticas

Productos del papel

Pinturas y lacas

Pieles y vinilos

Plásticos
Un área única de aplicación en el caso de endurecimientos para la fabricación de
armas.
El negro de hueso no es un competidor o reemplazo del carbón negro. En fuerza
de coloración, el carbón negro es superior al negro de hueso, sin embargo, el
negro de hueso tiene muchas propiedades que lo hacen único. Primero y
principalmente, el negro de hueso está clasificado como no peligroso y no
contiene hidrocarburos aromáticos los cuales se consideran cancerígenos. Por
esta razón, el negro de hueso puede ser usado para aplicaciones de grado
alimenticio, el cual cumple con el código químico de la comida.
En segundo lugar, el negro de hueso tiene un mate negro, un acabado no brillante
con un tono muy azabache. Conserva un color uniforme desde el inicio hasta el
final durante todo el proceso de molienda. El periodo de molienda es corto porque
no requiere de una molienda extensiva para dispersarse. De hecho se dispersa de
manera fácil en un vehículo acuoso o de base oleosa porque no requiere flotar o
flocularse y puede ser usado en equipos dispersores de alta velocidad. De hecho
el negro de hueso no es un subproducto del aceite, puede ser dispersado en agua
por agitación con una chuchara.
Otro aspecto atractivo del negro de hueso es que no domina a los demás colores
al ser usado como tóner. De hecho, es un excelente toner para muchos colores y
permite ajustes para la intensidad de color. Otras propiedades del negro de hueso
es su baja capacidad de absorción del vehículo dispersante y su estabilidad al
aplicar calor.
20
1.5 Antecedentes del uso de la tinta
El uso de la tinta se remonta a los tiempos en la antigua China y en el viejo Egipto,
donde se encuentran las primeras señales del uso de la tinta, siendo su principal
componente el hollín. Sin embargo, la tinta usada entonces era muy diferente de la
actual, porque venía a ser una especie de barniz que se aplicaba por medio de
una varilla de bambú sobre la seda. Luego se sustituyó este barniz por una piedra
negra que se desleía con agua y, finalmente, en el siglo III antes de la era cristiana
se empezó a preparar tintas con hollín, que se obtenían por combustión de laca y
más tarde con carbón de leña de abeto. La tinta china se vendía en barras y se
frotaba con agua para usarla.
Después se empleó en su fabricación negro de humo obtenido por carbonización
de muy diversas materias de origen animal ó vegetal, siendo considerado como el
mejor el procedente de la combustión del aceite de las semillas de la Dryanda
cordata y de las semillas de linaza. Este negro de humo se mezclaba con cola y se
perfumaba con alcanfor y almizcle. A veces se mezclaban también con la tinta
china pequeñas cantidades de sepia para darle un tono pardusco. Además de las
tintas negras, también se conocían en la antigüedad tintas de otros colores, así
como tintas de oro.
Durante 1831 á 1837 se ocuparon diversas comisiones, por encargo del Gobierno
Francés, en estudiar de qué manera se podía obtener una tinta cuyos trazos
fuesen indelebles. Las investigaciones, hechas por químicos franceses tan
eminentes como Gay-Lussac, Dulong, Thenard y Chevreul, condujeron a la
conclusión de que la tinta china, ó sea una tinta de negro de humo, adicionada de
ácido clorhídrico diluido ó de una solución de acetato de manganeso y
subsiguiente tratamiento con vapores de amoníaco, era la tinta que debía
considerarse como indeleble.
La evolución ha hecho que se disminuyera el uso de las tintas escolares y
manuales. Pero a la vez han aparecido cintas entintadas para máquinas de
escribir, y en la actualidad; tintas de impresoras para computadoras, así como
impresoras láser que emplea un tóner en polvo. También algunas máquinas de fax
21
funcionan con papel sensible al calor. Algunos ejemplos de tintas y sus
composiciones se muestran en la tabla 1.2:
Tabla 1.2 Tipos de tintas y su composición
Tinta hectográfica
Tinta mimeográfica
Tinta de las cintas mecanográficas y de
los sellos de caucho (goma o hule)
Tintas indelebles (Las que se utilizan
para marcar ropa)
Tinta invisible: No dejan marcas cuando
se escribe pero se manifiestan con el
calor. Otras pueden manifestarse de
forma permanente por medio de una
radiación ultravioleta o por una reacción
química.
Tinta flexográfica
Tinta de anilina
Tinta magnética
Tinta metálica
Tinta con una gran concentración de
tinte en una solución de glicerina o de
alcohol.
Tinta con negro de humo o carbono en
un aglutinante oleoso.
Tinta compuesta de agua, con la
glicerina necesaria para evitar que se
seque en la cinta o en el cojinete.
Estas tintas contienen nitrato de plata.
(Si son expuestas al calor o a la luz, o a
la acción química, dejan marcados en
los tejidos unos sedimentos de plata o
de un color negro metálico).
Tintas simpáticas como lo son la leche,
el zumo de limón y la solución de
cloruro de cobalto, que se torna azul
con el calor y se desvanece cuando se
vuelve a enfriar.
Tinta utilizada en películas de plástico
transparente y en otros materiales
plásticos.
Tinta flexográfica que se utiliza en el
celofán.
Contiene una suspensión de oxido de
hierro en excipientes muy viscosos, que
permiten la captación de marcas, como
por ejemplo en las maquinas de
clasificación de billetes de banco.
Tinta hecha de metal en polvo
mezclado con una solución acuosa de
goma arábiga, que sirve para rotular
embalajes de metal.
Fuente: La tinta. Educar.org. http://www.educar.org/inventos/latinta.asp
Hasta mediados del siglo XX se usaron los tinteros de escritorios y escuelas,
donde se colocaba la tinta para la escritura de documentos y trabajos.
22
En esta industria se debe tener el máximo cuidado en la aplicación de las
cantidades de compuestos químicos para evitar desperdicios.
1.6
Tinta
Se entiende por tinta a toda sustancia más o menos fluida que es apta para
escribir, imprimir o colorear, según las técnicas o instrumentos utilizados en cada
una de estas posibilidades. La tinta está formada básicamente por el pigmento o
colorante, un aglutinante y, según las necesidades del uso especifico de
determinadas tintas, pueden contener otros aditivos (componentes secundarios)
tales como disolventes, espesantes, anticongelantes, etc.
La composición en cantidad y variedad de los componentes será en función del
tipo de tinta y de las propiedades que esta deba tener.
En su origen la fuente de todos los componentes de la tinta, era 100% natural pero
ha ido evolucionando hacia productos sintéticos que garantizan mejor las
prestaciones técnicas que se le exigen hoy en día a la tinta.
Según el proceso de aplicación al soporte, las tintas se clasifican en: de impresión
(que se aplica sobre planchas para su reproducción) y en caligráfica (utilizadas en
escrituras manuales).
1.6.1 Tintas de impresión
Las tintas de impresión son todas aquellas que se usan para reproducir textos o
imágenes a través de planchas, por medio de diferentes técnicas de impresión.
Las tintas de impresión se diferencian de las caligráficas por las características de
su aglutinante graso, formado por barnices de diferentes viscosidades, que se
obtienen generalmente por cocción del aceite de linaza.
Las tintas gráficas de mejor permanencia y durabilidad son las que se usan para
los grabados, y están compuestas generalmente de dos elementos: el aglutinante,
que normalmente es barniz (de aceite de linaza) y el pigmento, que la mayoría de
las veces es negro de carbón. Es común que los fabricantes incluyan aditivos
como secativos o espesantes, para darle cuerpo a la tinta. También en ocasiones,
23
se hace uso de otros productos químicos para cambiar la viscosidad de las tintas,
cuando usan distintos colores de tinta y diferentes métodos de entintar.
1.6.2 Tintas caligráficas
Las tintas caligráficas son aquellas más o menos fluidas que se aplican sobre el
papel por medio de pequeños instrumentos puntiagudos, como puede ser el
cálamo, la pluma, el bolígrafo, etc. Algunas de estas tintas se les conocen por el
nombre de su origen, como la tinta china y la india.
En la fabricación de las tintas se usa como pigmento, negro de humo, de
sarmientos, de huesos, etc., y como vehículo, agua con aglutinantes glucídicos o
proteínicos. Aunque estas tintas son bastante estables debido a su colorante
básico que es el carbón, para efectos de conservación deberán ser identificadas
como estables o inestables, ya que pueden producir alteraciones del equilibrio
físico-químico ante otros factores, como puede ser el propio aglutinante.
1.7
Tinta negra
La tinta de carbono está hecha a partir de hollín en una u otra forma, o algún otro
carbono disponible con más facilidad, disuelto en agua mezclada generalmente
con un aglutinante como la goma arábiga. Este tipo de tinta ni se decolora ni se
vuelve marrón. (La tinta china es una tinta de este tipo, resistente al agua, en la
que se ha disuelto algún tipo de resina. Esto da brillo a la tinta). Aunque en Oriente
se conocía desde hace miles de años, las recetas detalladas para fabricar la tinta
de carbón no aparecieron en Europa hasta el siglo dieciséis.
El pigmento es el elemento que proporciona el color a la tinta. Existe una gran
variedad de pigmentos negros, siendo el negro de carbón el más recomendable
por su opacidad. Es estable ante ácidos y álcalis, y su efecto adverso expuesto a
la luz, calor o distintas condiciones atmosféricas, es el mínimo.
El resto de las propiedades de la tinta o pintura viene determinado por el
aglutinante. Los pigmentos no pueden adherirse por sí solos a la superficie del
papel, necesitan combinarse con un aglutinante, que tiene efecto directo respecto
al comportamiento y durabilidad de las tintas. Algunos aglutinantes son líquidos y
24
otros sólidos. Los últimos deben disolverse o dispersarse en un disolvente, por
ejemplo agua para conseguir un aglutinante liquido. Los aglutinantes se evaporan
de la pintura durante el proceso de secado.
1.7.1 Aglutinante
Cada
elemento
(aglutinante,
pigmento,
diluyente)
tiene
una
función
y
características propias.
El aglutinante es la sustancia que mantiene unido el pigmento (propiedad
cohesiva) y adherido (propiedad adhesiva) sobre el sustrato subyacente, tela o
preparación, y por tanto debe poseer una buena capacidad filmógena 8 . El
aglutinante ha de ser capaz de mojar y rodear las partículas de pigmento
(aglutinante adsorbido) y rellenar los espacios vacios entre estas partículas
(aglutinante intersticial) hasta formar una masa continua como se muestra en la
figura 1.3. La cantidad necesaria es específica para cada pigmento, pero debe de
ser la mínima suficiente para asegurar el aglutinado.
Figura 1.3 Ejemplo de pigmento aglutinado
Los aglutinantes. Pintura sobre tela I. Página 28. Editorial Nerea, 2004.
Cuando se aglutina el pigmento y se extiende en pinceladas, la parte no volátil de
la pintura ya seca (exceptuando los pigmentos) es el aglutinante, esto es, se trata
del aglutinante fresco sin los disolventes o diluyentes añadidos y sin el propio
porcentaje volátil (un huevo, por ejemplo, contiene agua que va a evaporarse para
formar una película seca). Estos aglutinantes tienen distintos orígenes:

8
Proteínas: huevo, cola, caseína.
Sustancia capaz de formar una película en una superficie tras su aplicación.
25

Glúcidos: gomas vegetales, mucilagos.

Grasas: aceites (líquidos) o ceras (sólidos).

Resinas: más o menos duras, oleorresinas.

Sintéticos: polímeros acrílicos, vinílicos, etc.
Entro los glúcidos se usa como vehículo la goma arábiga, goma laca, goma del
Senegal, almidones, etc., y entre los proteicos la gelatina, albumina, cola de
pescado, caseína, etc., hoy en día se usan mucho las sustancias de origen
sintético.
En la composición de algunas tintas se sustituye el aglutinante por sustancias
químicas que actúan como elementos fijadores de la tinta al soporte. Son
compuestos ácidos que, generalmente, intervienen en la composición de las tintas
metaloácidas.
No todas las pinturas llevan aglutinante, ni lo llevan en la misma cantidad:

Los carbones y los lápices empleados para el dibujo, por ejemplo, se
adhieren sobre el papel por fricción y, por tanto, para “agarrar” sobre el
soporte, este debe de ser suficientemente rugoso.

Otros materiales de dibujo, como los pasteles y las acuarelas, llevan una
pequeña cantidad de aglutinante que une el pigmento para formar barras y
pastillas, pero si se pasara la mano por la pintura una vez seca,
desprenderíamos un polvo coloreado: el pigmento.

Otras pinturas con mucho mas aglutinante o “pegamento” (las empleadas
como técnicas pictóricas: oleos, temples, etc.) pueden adherirse sobre casi
cualquier superficie, incluso bastante lisa, siempre que tenga cierta
porosidad para que la unión entre ambas capas sea correcta.
1.7.2 Características del aglutinante
En general, cualquier aglutinante que vaya a formar una película debe tener las
siguientes características:

No modificar el color del pigmento, teniendo el mínimo color propio y
siendo lo más transparente posible. El color de una pintura ha de
26
proceder del pigmento exclusivamente. Del mismo modo, no debe
cambiar el color con el paso del tiempo una vez seco (normalmente los
aglutinantes tienden a oscurecer).

La viscosidad de la pasta de pintura dependerá del porcentaje de
pigmento/aglutinante, pero en una proporción correcta ha de conseguir
una viscosidad adecuada para ser manipulable: el aglutinante no
formará pastas ni muy viscosas ni excesivamente líquidas con el
pigmento, para que se pueda mezclar y extender bien. El pigmento no
deberá sedimentar, siendo los coloides (proteínas) los que mantienen
mejor las partículas de pigmento en suspensión. Esta viscosidad
necesitará mantenerse durante todo el secado de la pintura a fin de que
el pigmento permanezca en suspensión. Todas estas características
referentes a la viscosidad y consistencia de la pasta, capacidad de ser
extendida sobre una superficie, plasticidad, etc., forman las llamadas
características reológicas.

Secar en un plazo no demasiado corto ni largo, sin estar excesivo
tiempo pegajoso, pero permitiendo trabajar pausadamente con los
colores en húmedo (secado no excesivamente breve), o en seco sin
esperar mucho (secado no excesivamente prolongado).

Tener una buena adhesividad sobre la capa subyacente. La adhesividad
se mide como la fuerza necesaria para despegar dos capas adheridas.
De hecho, suelen hacerse pruebas aplicando una pincelada sobre cristal
y, una vez seca, raspando la pintura para comprobar si la adhesión es
correcta. Esto dependerá:
o Del propio material: la adhesión será mayor en aquellas
sustancias polares y con ramificaciones en su estructura. Los
materiales no polares (aceites) son menos adhesivos.
o De las características físicas de la base: cuanto más irregular sea
la superficie sobre la que se aplica, mejor será la adhesividad.
Una superficie lisa hará que la pintura se resbale.
27
o
También influye la absorción de esta capa: una pequeña
absorción facilitará la adhesividad, mientras que una absorción
fuerte dejará la pincelada seca y no se podrá trabajar. Por
ejemplo, una pintura, por muy aglutinada que esté, sobre un
soporte no absorbente como es el metal, tenderá a “saltar” en
placas y desprenderse. Los pigmentos estarán muy bien pegados
entre sí, pero no al soporte metálico.

Tener una buena propiedad de mojar el pigmento (humectación) para que
el aglutinado sea homogéneo: las fuerzas de atracción entre ambos
(pigmento y aglutinante) han de ser mayores que las existentes entre las
partículas del pigmento, evitando que se aglomeren.

Disolverse en disolventes suaves (colas, gomas y huevo, en agua; aceites,
en esencia de trementina) y sufrir la mínima contracción posible durante el
secado.

El aglutinante debe de estar en una proporción correcta con respecto al
pigmento, correspondiéndole a cada pigmento una cantidad de aglutinante
necesaria propia y característica:
o Si la mezcla no tiene suficiente aglutinante, los pigmentos quedarán
sueltos entre sí y con mala adhesión sobre el soporte de base.
o Si tiene la cantidad suficiente, el resultado será una pintura flexible y
de buen comportamiento.
o Si el aglutinante está en exceso, la pintura secará mal.
1.7.3 Diluyente
El diluyente de una pintura es el líquido añadido para hacerla fluida. Pero existen
dos términos, diluyente y disolvente, que tienden a confundirse. Ambos son
básicamente líquidos, pero reciben diferente designación según la función que
cumplen:

El disolvente es aquel que disuelve una sustancia, por ejemplo, para su
aplicación. Una cola o una goma (sólidas) necesitaran agua para ser
28
líquidas y poder ser mezcladas con el pigmento y extendidas en una
pincelada.

El diluyente es aquel líquido añadido con el fin de fluidificar la sustancia
(pintura ya disuelta pero espesa, viscosa) y ser aplicada de manera más
fluida y fina, aunque en pintura no se emplee nunca en exceso.
El diluyente, por tanto, es un líquido utilizado para hacer fluir el color en el
momento de pintar o escribir, evitando que sea pesado y difícil de extender
cuando no se quieren hacer empastes. El diluyente es distinto del aglutinante: una
vez aplicada la pintura se evapora y de este modo no forma parte de la película
seca.
Este debe de cumplir ciertos requisitos:

Evaporarse completamente sin dejar residuos, manchas o teñir la pintura.

Tener una velocidad de evaporación suficiente para que la pintura sea
manipulable, ni muy rápida, ni muy lenta.

El exceso de diluyente puede provocar que la pintura no forme película y no
se adhiera bien a la capa inferior.

Los diluyentes no deben tener carácter ácido ni básico, con el fin de que no
reaccionen con los componentes de la pintura.
El diluyente de mayor empleo en la pintura antigua fue el agua, pero con el paso
del tiempo fueron apareciendo cada vez más productos, por ejemplo, los alcoholes
o los extraídos de la destilación de resinas o brea.
Los diluyentes más comunes son:

Agua. Es el disolvente más común de todos los existentes.

Alcohol. No es propiamente un diluyente (salvo para pocas resinas) pero
puede emplearse para humectar.

White spirit. Es un derivado del petróleo. También es llamado aguarrás
mineral. Es el disolvente más utilizado para pinturas sintéticas como los
esmaltes.
29

Esencia de trementina. Se lo conoce comúnmente con el nombre de
aguarrás vegetal. La trementina, es una oleorresina semifluida que se
obtiene de determinadas especies de pinos. Cuando la trementina es
sometida a un proceso de destilación se obtiene el aguarrás, diluyente
común para barnices y pinturas a los que brinda propiedades que favorecen
el secado y consistencia.

Disolvente nitrocelulósico. Generalmente es utilizado como diluyente de
algunos tipos de pinturas sintéticas cuando son aplicados con pistola. En
estos casos es necesaria una rápida evaporación del disolvente, la cual es
una de las características del mismo.

Disolvente universal. Es un producto adecuado para la disolución de todo
tipo de pinturas y para el lavado y limpieza de utensilios y herramientas de
pintura. Los disolventes universales se diferencian del aguarrás porque son
más fuertes que éste.
Los marcadores permanentes usan tintas resistentes al agua que contienen los
compuestos de xileno y tolueno.
Los marcadores delebles o no permanentes utilizan tintas finas, a base de agua,
que no se absorben sobre las superficies de escritura. Se usan para escribir en
pizarras transparencias y retroproyectores. Se pueden borrar con trapo, toallas de
papel, gomas de borrar o de fieltro bordo.
La tinta de calidad para el caso de los marcadores no permanentes no debe de
manchar o colorear la superficie donde ha sido utilizada.
30
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
2.1 Esquema general de la metodología
Esquema 2.1 Metodología a seguir
ELABORACIÓN DE LA
TINTA
DESTILACIÓN
DESTRUCTIVA
• REMOCIÓN DE
RESIDUOS
• LAVADO
• SECADO
PREPARACIÓN DE LA
MATERIA PRIMA
• PRIMERA MOLIENDA
• SEGUNDA MOLIENDA
• TRITURACIÓN DE
LOS HUESOS
• EXPERIMENTACIÓN
MOLIENDA
• SELECCIÓN DE LA
FORMULA QUÍMICA
PARA LA TINTA
• EVALUACIÓN DE
COSTOS
RESULTADOS
31
2.2 Preparación de la materia prima
La materia prima a utilizar serán los huesos para la obtención del pigmento negro,
todos los huesos de los animales son viables; sin embargo para efectos prácticos
se utilizarán los huesos provenientes de los bovinos, los cuales proporcionan
huesos más grandes y largos, además de ser más duros y firmes; estos se
conseguirán en las carnicerías.
La cantidad inicial son 6.2 Kg; el primer paso a realizar con ellos es la selección de
los huesos que serán utilizados. Estos deben de ser largos, duros; para obtener
una mayor cantidad de carbón.
El siguiente paso consiste en la remoción de todos aquellos residuos de carne y
grasa que el hueso contenga; para ello se deben de hervir los huesos durante un
periodo de una hora y posteriormente de manera manual se procede a remover
dichos residuos. El periodo de tiempo aproximado de esta tarea de remoción de
residuos es de dos y media horas, aunque puede variar de acuerdo al tamaño de
los huesos y la cantidad de residuos que estos contengan.
Posteriormente se somete a lavado y secado a los huesos. Una vez realizada esta
acción se pesan nuevamente los huesos para obtener el peso después de realizar
los pasos anteriores.
El nuevo peso obtenido es 4.200 Kg, esta será la cantidad a utilizar finalmente y
será sometida a la destilación destructiva, la cual es el siguiente paso.
2.2 Destilación destructiva
Este proceso consiste en la transformación de la materia prima en una
completamente distinta, en este caso a partir del hueso se obtendrá el carbón
animal.
El primer paso a realizar es triturar9 los huesos en porciones más pequeñas con la
finalidad de facilitar el proceso de destilación. El aspecto más importante a
considerar en este proceso es la temperatura, la cual debe ser extremadamente
alta para obtener el carbón animal. En este caso se emplea un horno de barro el
9
Trituración. http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/05_Apunte%20Trituracion.pdf
32
cual alcanza temperaturas cercanas a los 900 °C por lo cual se emplea como
contenedor una cazuela y un comal (éste último servirá de tapa para la cazuela)
ambos también de barro resistentes para altas temperaturas, los cuales durante el
proceso de transformación del hueso en carbón no se verán afectados
físicamente.
Una vez realizado el proceso de triturado, se depositan los huesos dentro de la
cazuela y se tapan de forma tal que los vapores que se formen durante la
destilación emanen libremente.
Posteriormente se introduce el recipiente cerámico al horno a 900 °C. La teoría
dice que el tiempo de permanencia para completar la transformación química dura
de 4 a 24 horas, pero es variable debido a que depende básicamente de la
cantidad de producto que se va a destilar siempre y cuando como se mencionó
anteriormente, la temperatura sea extremadamente alta. En este caso el tiempo de
permanencia fue de 7 horas aproximadamente.
El carbón obtenido presenta excelentes características físicas estás son: un tono
blanquecino por las sales presentes en su estructura, es esponjoso, ligero, duro al
tacto pero resulta sencillo su triturado, además de ser inodoro.
2.3 Molienda10
El siguiente procedimiento a realizar es la molienda, el cual consiste básicamente
en moler el carbón obtenido con la finalidad de transformarlo en polvo para su
posterior utilización.
Primero los trozos de carbón se trituran de forma tal que se vuelvan más
pequeños esto facilitará la molienda en el molino además de que evitará posibles
obstrucciones del mismo.
Una vez realizada esta operación se procede a molerlo. La apariencia física de
este polvo, ahora también conocido como pigmento, es de tono negro-grisáceo
debido a las sales presentes en su composición y al tacto se siente como arena;
10
Molienda.
http://www.metso.com/es/miningandconstruction/mineriayconstruccion.nsf/WebWID/WTB-09020922574-582A6?OpenDocument
33
debido a esto se molerá una segunda ocasión para obtener un pigmento lo más
fino posible. Esta segunda molienda es con la finalidad de evitar la formación de
grumos durante la elaboración de la tinta.
Después de realizar la segunda molienda, la consistencia del pigmento es mucho
más suave y fina al tacto, por lo cual está listo para ser usado. La cantidad final de
pigmento obtenido fue de 2.140 Kg.
2.4 Elaboración de la tinta
Para la elaboración de la tinta se requiere un aglutinante y un diluyente, por lo cual
después de realizar una investigación de la disponibilidad en el mercado, los
reactivos elegidos son: el aglutinante a utilizar es la goma arábiga la cual es un
tipo de resina proveniente de los árboles y era utilizada en la antigüedad cuando
se comenzó con la industria de la fabricación de tintas, ésta resina viene en forma
de polvo por lo cual necesitará un disolvente, el ideal es el agua; para el diluyente
se utilizará alcohol etílico el cual es de los más utilizados dentro de esta industria y
provee mejores resultados en cuanto a fijación.
Cada fabricante utiliza diferentes cantidades de pigmento, aglutinante y diluyente,
es decir, establecen sus propias fórmulas por lo cual ninguna tinta es igual a otra,
aun cuando reciben el mismo nombre o entran dentro de una misma clasificación;
es por ello que para fabricar esta tinta se utilizarán 3 diferentes cantidades y se
observará cual de las 3 fórmulas presenta mejor calidad, consistencia y coloración.
2.4.1 Tinta número uno
La preparación del aglutinante es el primer paso a realizar, en este caso, la goma
arábiga viene con una presentación en forma de polvo y cada sobre contiene 10
gramos. La cantidad de agua utilizada es la ideal para darle a la goma una
consistencia gelatinosa-fluida sin llegar a ser pastosa, lo cual es muy importante
porque de ser muy fluida o demasiado gelatinosa puede afectar a la posterior
consistencia de la tinta.
34
Las cantidades a utilizar de aglutinante, pigmento y diluyente se presentan en la
tabla 2.1:
Tabla 2.1 Fórmula número 1
Aglutinante:
Cantidad
Goma Arábiga
10 g
Agua Destilada
150 mL
Pigmento
5g
Diluyente:
Alcohol etílico
200 mL
El agua se le agrega a la goma y se deja reposando por unos minutos para que
ésta se hidrate perfectamente evitando la formación de grumos, posteriormente se
mezcla la solución para que tome mayor consistencia y para disolver
completamente los grumos que se formaron.
Una vez hecho esto, se procede a pesar y medir las cantidades de pigmento y
diluyente a utilizar. El siguiente paso consiste en agregar el pigmento a la solución
de goma arábiga para mezclarlo hasta que la solución sea homogénea y
posteriormente se agrega el alcohol y se deja reposar.
Como paso final la solución se filtra, esto para retener algunos grumos o pasta que
se forma en pequeñas cantidades ocasionada por la goma y que aun con el
mezclado no desaparecen y puedan obstruir el llenado o el uso de los
marcadores. Este proceso se lleva a cabo con una maya o un colador que son las
mejores opciones para obtener un buen filtrado sin la separación del pigmento de
la goma arábiga.
Finalmente el líquido obtenido es la tinta negra, que posteriormente se usará en
marcadores ya vacios y previamente lavados, listos para ser recargados con la
tinta.
35
2.4.2 Tinta número dos
Para esta prueba también se prepara primero el aglutinante en este caso las
cantidades a utilizar se presentan en la tabla:
Tabla 2.2 Fórmula número 2
Aglutinante:
Cantidad
Goma Arábiga
15 g
Agua Destilada
150 mL
Pigmento
10 g
Diluyente:
Alcohol etílico
200 mL
Posteriormente se realiza el procedimiento descrito para la preparación del
aglutinante en la prueba número uno y se procede a pesar y medir las cantidades
de pigmento y aglutinante a utilizar.
Una vez preparados las cantidades, se agrega primero el pigmento a la solución
de goma arábiga, se homogeniza y posteriormente se le agrega el alcohol y se le
deja reposando.
Finalmente la solución se filtra (repitiendo el paso de la primera prueba) y este
liquido obtenido es la tinta negra.
2.4.3 Tinta número tres
Retomando el procedimiento anteriormente descrito, las cantidades a utilizar se
presentan en la tabla:
36
Tabla 2.3 Fórmula número 3
Aglutinante:
Cantidad
Goma Arábiga
20 g
Agua Destilada
150 mL
Pigmento
15 g
Diluyente:
Alcohol etílico
200 mL
Una vez preparado el aglutinante se procede a medir y pesar las cantidades de
pigmento y diluyente.
En este caso también se repite el procedimiento anteriormente descrito, hasta
llegar a un punto en el cual la solución sea homogénea por completo y finalmente
se procede al proceso de filtrado para obtener la tinta.
2.4.4 Preparación de los marcadores
El paso siguiente es preparar los marcadores para posteriormente rellenarlos con
las diferentes tintas preparadas y realizar una comparación de cuál de las 3
formulaciones es la que presenta mejor consistencia y coloración.
Para ello se le retira a los marcadores el tapón que tienen en la parte plana de su
estructura, una vez retirada se extrae del interior del marcador el medio esponjoso
en el cual se deposita la tinta, se lava perfectamente de manera que no quede
ningún residuo de la tinta anterior, este proceso primero se realiza con agua y
posteriormente con alcohol para removerla por completo.
Una vez realizada esta acción, esta estructura se pone a secar para después ser
utilizada.
En algunos casos aun después de ser lavado el color predomina, esto se debe a
las resinas sintéticas que se utilizan para fijar el color y aun estando secos
predomine en las fibras que se utilizan como medio transmisor del color. Sin
embargo, en sus condiciones actuales está listo para ser utilizado.
37
Finalmente una vez que el marcador está limpio y listo para usarse, el proceso de
llenado es llevado a cabo por medio de una jeringa, en primer lugar porque es más
fácil suministrar la tinta al marcador de esta forma y porque así se controla la
cantidad de tinta que el marcador requiere. A cada marcador se le suministran 15
mL de tinta.
Una vez realizado este proceso, se procede a realizar las respectivas pruebas.
2.4.5 Pruebas
Las pruebas a realizarle a la tinta son de tipo cualitativo y su objetivo es
determinar cuál de las 3 tintas preparadas es la que presenta mejores
características. Los puntos a considerar para evaluar la tinta son los siguientes:
 Consistencia
 Color
 Periodo de duración
 Toxicidad
Una vez evaluados los puntos anteriores se elige la formulación y por ende la tinta
que será utilizada.
Consistencia
Es una de las principales características a considerar de la tinta y se encuentra
relacionada de manera directa con el aglutinante debido a que si es demasiado
fluida puede ocasionar que se desborde dentro de la estructura del marcador o
gotee por la punta de éste o
por el contrario si es pastosa no puede ser
suministrada al marcador y por ende no puede ser usada, además de que puede
ocasionar obstrucciones dentro de la estructura del marcador evitando que fluya
libremente y ocasionar que el marcador no sirva. Los resultados de obtenidos se
muestran en la tabla:
38
Tabla 2.4 Consistencia de las tintas
Consistencia
Número de
Cantidad de Aglutinante
tinta
utilizado
#1
10 g
X
#2
15 g
X
#3
20 g
X
Muy fluida
Fluida
Pastosa
Las 3 tintas presentan una consistencia adecuada, lo cual quiere decir que no
hubo exceso ni falta de aglutinante, sino que las cantidades utilizadas fueron las
ideales.
Por consiguiente se pasa a la siguiente prueba.
Color
El color es una característica que se basa en la intensidad de color que presenta
la tinta, en este caso de acuerdo a la cantidad de pigmento que la formulación de
la tinta presente es el color que la tinta tendrá, que puede ir desde el color gris
hasta el negro. El color se puede apreciar a simple vista en la figura 2.1:
Figura 2.1 Escritura con las tintas
39
Como se puede apreciar en la imagen anterior el color de una tinta a otra varía
aun cuando la consistencia es la misma, los colores obtenidos fueron:
Tabla 2.5 Coloración
Número de tinta
Color
#1
Gris claro
#2
Sepia
#3
Negro
En este caso el color negro es el deseado y se obtuvo con la fórmula para la tinta
número tres.
Periodo de duración
Esta característica se encuentra en relación directa con el aglutinante y el periodo
de tiempo en el cual éste es viable para seguir siendo usado, en este caso el
aglutinante es la goma arábiga11 y su periodo de duración no es especifico puede
ir desde días hasta meses, todo depende de las condiciones de almacenamiento,
por lo cual la tinta tanto envasada como ya dentro del marcador debe de ser
siempre tapada de forma hermética antes y después de su uso, estos cuidados
son los que proporcionarán a la tinta un mayor periodo de duración.
Toxicidad
Las sustancias utilizadas para la preparación de la tinta son no toxicas por lo cual
esta tinta no es perjudicial para la salud humana, sin embargo se debe de tener
cierto cuidado al utilizar el pigmento ya que puede ocasionar problemas al respirar
y de igual forma se debe de tener cuidado con el alcohol, evitando el contacto con
los ojos o ingesta accidental.
2.4.6 Producto secundario
El producto secundario formado a partir de la elaboración de la tinta es la acuarela
de color negro. Se obtiene de la masa formada y extraída durante el proceso de
filtrado de la tinta, esta masa se deposita en un recipiente seco y se deja abierto a
11
Goma arábiga. Preservación. http://www.bristhar.com.ve/tragacanto.html
40
temperatura ambiente para permitir que el alcohol presente se evapore por
completo. Una vez que la pasta está completamente seca y dura esta lista para
usarse.
Su modo de empleo es el de una acuarela normal, se moja la punta de un pincel
con agua y se desliza sobre la superficie de la acuarela, se retira y se desliza la
punta sobre el papel sobre el cual se desea darle una coloración negra.
41
CAPÍTULO III
RESULTADOS
Después de haber realizado la debida experimentación y evaluado las
características físicas que se desean en la tinta, especialmente en cuanto al color
se refiere (negro), la fórmula química elegida se presenta en la tabla 3.1:
Tabla 3.1 Fórmula de la tinta negra
Componentes
Cantidades
Goma arábiga
20 g
Agua
150 mL
Pigmento negro de hueso
15 g
Alcohol etílico
200 mL
Una vez tomada la decisión acerca de la fórmula química para la elaboración de la
tinta, se procede a realizar un análisis de factibilidad sobre cual opción es más
rentable: seguir comprando los marcadores de pintarrón cada vez que estos se
terminan o elaborar la tinta de color negro y reutilizar el cuerpo de plástico de los
marcadores y el plumín dentro de estos.
3.1 Elaboración de la tinta negra vs la compra de plumones nuevos
Materia prima y combustible
La materia prima para la obtención del pigmento negro son los huesos, su costo
se muestra en la tabla 3.2:
Tabla 3.2 Costo del hueso
Materia prima
Precio por Kilogramo
Huesos de bovino
$ 3.00
Cantidad utilizada
Costo total
6.2 Kg
$ 18.60
42
En lo que respecta al combustible, se utilizó un tanque de gas de 20 Kg, su costo
de forma individual y el costo de la materia prima y combustible, se muestran en la
tabla 3.3 y 3.4:
Tabla 3.3 Costo del gas
Combustible
Costo total
Gas LP (20 Kg)
$ 236.87
Tabla 3.4 Costo total materia prima y combustible
Costo total
Materia prima y combustible
$ 255.47
El costo de limpieza y preparación del hueso no se considera debido a que el
tiempo empleado no fue considerable y varía de acuerdo a la cantidad de materia
prima a utilizar, aunado a esto se desea que el personal de servicio social o
profesores sean los que realicen estas actividades por lo cual este costo se
descarta. Sin embargo, si no se cuenta con personal del servicio social y se
tuviera la necesidad de emplear a un ayudante para realizar las actividades de
limpieza y preparación del hueso se pagará un salario mínimo de $ 61.3812 pesos
el cual se verá reflejado en el costo total de elaboración de la tinta.
La cantidad de pigmento obtenido fue de 2.140 Kg, es decir, se obtuvo un
rendimiento aproximado del 34.51% respecto a la cantidad
de materia prima
inicial sometida a tratamiento para transformarla en pigmento negro.
Para la preparación de la tinta se utilizaron 15 gramos de pigmento negro, el costo
se presenta en la tabla 3.5:
12
Presidencia de la republica. Salarios mínimos 2013. Recuperado el día 20 de mayo del 2013 de:
http://www.presidencia.gob.mx/salarios-minimos-2013/
43
Tabla 3.5 Costo total de 15 gr de pigmento
Cantidad requerida
Costo total
15 g
$ 1.79
Aglutinante, disolvente y diluyente
El aglutinante utilizado fue la goma arábiga, la cantidad requerida se muestra en la
tabla 3.6:
Tabla 3.6 Costo de la goma arábiga
Aglutinante
Precio
Goma arábiga (Sobre con 10 g)
$ 10.00
Cantidad requerida:
Costo total
20 g
$ 20.00
El disolvente elegido para hidratar la goma arábiga es el agua destilada, la
cantidad utilizada y su costo se presenta en la tabla 3.7:
Tabla 3.7 Costo del agua destilada
Disolvente
Precio
Agua destilada ( 1L)
$ 25.00
Cantidad requerida:
Costo total
150 mL
$ 3.75
Por último se tiene el diluyente, el utilizado fue alcohol etílico, la cantidad requerida
y su costo se presenta en la tabla 3.8:
44
Tabla 3.8 Costo del alcohol etílico
Diluyente
Precio
Alcohol etílico (1 L)
$ 35.00
Cantidad requerida
Costo total
200 mL
$ 7.00
Una vez que se tienen los costos totales de los reactivos utilizados se procede a
obtener el costo de elaboración de la tinta negra en base a las cantidades
utilizadas de cada uno de los reactivos y tomando en cuenta dos casos, el primero
es descartando el costo de la mano de obra y el segundo es tomándolo en cuenta,
para el primer caso el costo total de la elaboración de la tinta se presenta en la
tabla 3.9:
Tabla 3.9 Costo de elaboración de la tinta negra sin mano de obra
Caso 1
Reactivo
Cantidad
Costo
Goma arábiga
20 g
$ 20.00
Agua destilada
150 mL
$ 3.75
Pigmento negro
15 g
$ 1.79
Alcohol etílico
200 mL
$ 7.00
Total:
$ 32.54
Para el segundo caso, si se toma en cuenta el costo de mano de obra, el costo de
elaboración de la tinta se presenta en la tabla 3.10:
45
Tabla 3.10 Costo de elaboración de la tinta negra con mano de obra
Caso 2
Reactivo
Cantidad
Costo
Goma arábiga
20 g
$ 20.00
Agua destilada
150 mL
$ 3.75
Pigmento negro
15 g
$ 1.79
Alcohol etílico
200 mL
$ 7.00
Mano de obra
$ 61.38
Total:
$ 93.92
En ambos casos, cuando se elaboran 200 ml de tinta negra se pueden reutilizar 13
marcadores considerando que estos gasten 15 ml cada uno, que es la máxima
cantidad de tinta que requieren para dejar a los marcadores completamente llenos
pero sin ocasionar que la tinta se desborde.
El costo de rellenar y reutilizar un marcador para ambos casos (sin y tomando en
cuenta el costo de mano de obra) se presenta en la tabla 3.11:
Tabla 3.11 Costo de reutilización de marcadores
Cantidad
Costo total (Caso 1)
1
$ 2.50
Cantidad
Costo total (Caso 2)
1
$ 7.22
En cuanto a los marcadores nuevos existen una gran variedad de marcas que
ofrecen dentro de sus productos escolares y de oficina los marcadores para
pintarrón, la composición de sus ventas según el color es más o menos similar
para todas ellas, el porcentaje de ventas de acuerdo al color se presenta en la
tabla 3.12:
46
Tabla 3.12 Colores más vendidos para pintarrón
Color
Porcentaje en ventas
Negro
48 %
Rojo
19 %
Azul
18 %
Verde
9%
Otros colores
5%
Fuente: MARKET PLACE. Marcadores de pizarra: Una demanda en ascenso.
http://elpapeldigital.com/es/2007/01/marcadores-de-pizarra-una-demanda-en-ascenso/
La tabla anterior muestra que el color del marcador para pintarrón con mayor
demanda en ventas es el color negro, esto quiere decir que es el más utilizado
dentro de los centros educativos, oficinas, etc.
Para poder realizar el análisis de factibilidad entre la elaboración de la tinta y
reutilización de los cuerpos vacios de los marcadores y la compra de los mismos
se procede a lo siguiente, utilizando como base la marca magistral arzor se realiza
una comparación entre el costo que representa seguir comprando marcadores de
este tipo de forma individual respecto a un solo color (negro) y el reutilizarlos
usando la tinta negra previamente fabricada.
Los
marcadores
“magistral”
para
pintarrón
pueden
venir
en
diferentes
presentaciones, desde uno hasta en cajas de 4, 8 y 12 piezas y los colores que
estas cajas traen son: negro, azul, rojo y verde, de acuerdo a cada presentación
es el precio de la misma, los precios se muestran en la tabla 3.13:
47
Tabla 3.13 Precios de los marcadores para pintarrón13
Cantidad
Precio
1
$ 15.00
4
$ 60.50
8
$ 121.00
12
$ 165.00
En estos precios ya viene el costo de producción de la tinta y de la fabricación del
cuerpo de los marcadores, y ya vienen establecidos de fábrica, llegan a variar un
poco de tienda a tienda pero la gran mayoría cuenta con un precio estándar como
se aprecia en la tabla anterior.
Basándose en el costo de una sola pieza y que esta sea de color negro, el costo
de compra de 1314 marcadores de este tipo se presenta en la tabla 3.14:
Tabla 3.14 Costo de compra de marcadores
Cantidad
Precio
1
$ 15.00
13
$ 195.00
Comparando con los plumones reutilizados, en ambos criterios sin y con mano de
obra, como se presenta en la siguiente tabla 3.15:
13
14
Precios obtenidos de tiendas de artículos de oficina y papelerías de la ciudad.
Número máximo de marcadores que es posible reutilizar usando la tinta negra elaborada.
48
Tabla 3.15 Comparación entre la reutilización y la compra
Marcadores reutilizados
Marcadores reutilizados
15
(Caso 2)16
(Caso 1)
Marcadores nuevos
Cantidad
Costo
Cantidad
Costo
Cantidad
Costo
1
$ 2.50
1
$ 7.22
1
$ 15.00
13
$32.50
13
$ 93.92
13
$ 195.00
Gráfico 3.1 Reutilización vs Compra de marcadores para pintarrón
REUTILIZACIÓN VS COMPRA
$250.00
$200.00
Costo de reutilizacion sin mano
de obra
$150.00
Costo de compra de marcadores
nuevos
$100.00
Costo de reutilizacion con mano
de obra
$50.00
$0.00
1
13
Como se puede apreciar, el gasto realizado para comprar plumones nuevos en
piezas individuales resulta elevado en comparación con el de reutilizarlos, ya que
al final el gasto resultante es el mismo que el de la elaboración de la tinta,
mientras que el de los plumones no solo se paga su costo de venta, sino como ya
15
16
Costo sin mano de obra incluido.
Costo con mano de obra incluido.
49
menciono anteriormente dentro de este va incluido el costo de fabricación de su
cuerpo y tinta lo cual hace que cada vez que se compre uno o más marcadores
nuevos este costo vaya incrementando significativamente.
Por lo cual, después de revisar estas cifras, la elaboración de la tinta negra y la
reutilización de los marcadores se muestra como la mejor opción.
50
CONCLUSIONES
La tinta obtenida es de buena calidad y presenta excelentes características físicas,
lo cual permite su uso para el que fue desarrollada: la reutilización de marcadores
de pintarrón. Además el pigmento cuenta con un buen rendimiento en cuanto a su
producción se refiere, por lo cual permite elaborar grandes cantidades de tinta y no
solo los 200 ml que por motivos experimentales aquí se presentan.
En cuanto al tema de reutilización resulta muy favorable no solo en el aspecto
económico para quienes consumen este tipo de producto, sino que también
fomenta este hábito, contribuye al medio ambiente; ya que evita que este siga
siendo contaminado y fomenta un ahorro; hablando específicamente del costo de
producción que representa el fabricar los cuerpos de los marcadores. Además de
que en un futuro esta idea de reutilizar haría a las industrias más rentables y
mejoraría el diseño del cuerpo de los marcadores para adaptarlos de forma tal que
sean reutilizables.
Cabe mencionar que dentro de los costos no se contempla de forma muy
detallada la mano de obra, se toma más en cuenta el costo de los reactivos para la
elaboración de la tinta, este aspecto puede ser analizado en una investigación
posterior a ésta en la cual se considere que la tinta pueda ser elaborada por
personal de servicio social o bien de los mismos alumnos y profesores del plantel
que decidan implementar esta iniciativa de trabajo.
Y con referente a las ventajas son las siguientes:

La elaboración de la tinta resulta económica

Permite la reutilización de los cuerpos de los marcadores para pintarrón y
de otros marcadores

Resulta sencilla su remoción del pintarrón

La obtención del pigmento y elaboración de la tinta no es complicada

Sus reactivos no son perjudiciales para la salud humana y el medio
ambiente

Sus reactivos son accesibles y económicos
51

Proporciona un producto secundario de buena calidad (acuarela)
Las desventajas son:

Su limpieza debe ser con un paño húmedo y no con un borrador para
pintarrón

Con el tiempo la tinta se vuelve espesa

Los marcadores resultan difíciles de abrir y no sellan por completo después
de su apertura

La acuarela tiende a formar hongos si se deja al medio ambiente

Antes de realizar una nueva recarga al plumón este se debe de lavar
perfectamente para eliminar rastros de la primera recarga
Las desventajas presentadas pueden ser solucionadas, algunas dependerán de la
elaboración de la tinta y otras de los fabricantes de marcadores, pero este
proyecto muestra un avance que en un futuro proveerá industrias de calidad y que
beneficiará a las escuelas, oficinas y todos los lugares donde se utilicen productos
de este tipo, porque esa es la finalidad deseada, además de que se cumplieron
con éxito los objetivos propuestos.
52
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55
ANEXO DE NORMATIVIDAD
Anexo A
Método Práctico para la Determinación de la Fuerza Colorante de Pigmentos
en Concreto.
DIN 55986-A
(Método de prueba modificado LALPA001)
El estándar alemán DIN 55986 define como “fuerza colorante” a la capacidad de
absorción de un colorante
para colorear otras sustancias.
A mayor fuerza
colorante de un pigmento, menor es la cantidad de pigmento que será requerida
para crear una cierta intensidad de color.
La fuerza colorante es un factor
importante en el uso efectivo de los pigmentos en diversas industrias como
concreto, plásticos, recubrimientos, etc. Hablando de forma general, cuando se
trata de los estándares de coloración de los pigmentos estos incluyen métodos
para la medida de la fuerza colorante. En muchos casos la tonalidad es medida al
mismo tiempo. La información acerca de la fuerza colorante de un pigmento debe
siempre incluir el medio en el cual la medida fue hecha. Medios de dispersión tales
como las resinas alcalinas son normalmente usados, la razón para esto es simple,
es porque el test del pigmento es fácilmente dispersado en resinas y puede ser
medido con un dispositivo de medida de color.
La fuerza colorante es siempre determinada de manera relativa, por ejemplo se
toma la fuerza colorante de un pigmento de referencia como el 100% y la del test
del pigmento como alta o baja en relación a esta.
Un conocimiento básico de los principios de colorimetría es suficiente para
resolver los problemas encontrados con la coloración. Como el ojo humano es
muy sensitivo, es recomendado que cualquier valor dado sea siempre confirmado
y comparado por valoración visual y no solamente por el valor nominal tomado.
56
Anexo B
Método general de prueba para pigmentos y extensores-Determinación del
valor de pH de una suspensión acuosa.
DIN EN ISO 787-9
El agua usada debe ser recién destilada, hervida antes de usar, pero solamente
de 5 a 10 minutos, a manera tal de evitar un incremento en el valor del pH debido
al álcali disuelto en el vaso. Preparar una suspensión del material a prueba, tapar
el contenedor, agitar, dejar sedimentar, remover el tapón e iniciar la determinación.
Anexo C
Método General de Prueba para Pigmentos y Extensores: Determinación de
Materiales Volátiles a 105 °C.
DIN EN ISO 787/2
(Método de prueba modificado LABPA006)
Método de prueba para determinar la materia volátil a una temperatura de 105 °C
en una muestra. El procedimiento es únicamente aplicable para materiales que
son estables a 105 °C. Para materiales que son inestables a esta temperatura, las
condiciones del test deben ser acordados entre las partes interesadas.
Anexo D
Metodo General de Prueba para Pigmentos y Extensores: Determinación del
valor de Absorción de Aceite.
DIN EN ISO 787/5
(Método de prueba modificado LABPA020)
El valor de absorción del aceite es requerido para ser comparado con el valor
determinado al mismo tiempo en una muestra convenida del producto. El principio
del método está basado en la adición de aceite de lino de una bureta a la porción
de prueba. Después de cada adición, frotar el aceite dentro del producto hasta que
57
se formen conglomerados. Cesar la adición de aceite cuando una pasta de
consistencia fluida se haya formado. Debería difundirse sin agrietarse o
derrumbarse. Leer la bureta y anotar la cantidad de aceite usada. El resultado se
expresa en mililitros de aceite por 100 gr de producto o en gramos de aceite por
100 gr de producto.
Anexo E
Especificaciones Estándar para las Pinturas de Artistas de base “Aceite,
Resinas-Aceites y Alquídicas”.
Paint Standard D4302
Esta especificación establece los requerimientos para la composición, propiedades
físicas, rendimiento y etiquetado para pinturas de artistas de aceite, resinas-aceite
y Alquídicas. Esta especificación cubre pigmentos, vehículos y aditivos.
Los requerimientos incluidos son: identificación del pigmento, resistencia a la luz,
consistencia y tiempo de secado. Los diferentes requerimientos para las pinturas
de artistas de aceite, resinas-aceites y Alquídicas son presentadas a detalle. El
método de
calidad de garantía es presentado a detalle. Esta especificación
establece los requerimientos de calidad y provee una base para un entendimiento
común entre productores, distribuidores y usuarios. No se pretende que todas las
pinturas sean idénticas en todos los aspectos. Las variaciones en la manufactura,
no cubierta por esta especificación, pueden causar que algunos artistas prefieran
una marca a otra, dentro de las cuales pueden ser aceptables dentro de esta
especificación.
58
ANEXO DE FIGURAS
Anexo A
Preparación del hueso
Anexo B
Destilación destructiva
59
Anexo D
Molienda
Anexo E
Elaboración de la tinta #1
60
Elaboración de la tinta #2
Elaboración de la tinta #3
61
Anexo F
Preparación de los marcadores
Anexo G
Producto secundario
62