塑料制品着色剂的选择

   我们建议当用户确定了自己欲着色的树脂的种类后, 首选专用色母。当今世界塑料材料及其制品的应用已涉及到各行各业、方方面面、以至每一个家庭,越来越多的企业人士参与到塑料制品的生产与销售中来。对于塑料制品该选用何种着色剂也成为塑胶行业人士的讨论话题。
本人作为塑料行业的从业人员, 积十几年来使用、制造色母粒的经验, 谈一些体会,以供同行商讨。
1 塑料着色剂的种类
   塑料着色剂的种类, 以其物理形态共分为四种: 粉状着色剂) 色粉; 糊状着色剂) 色浆; 液状着色剂; 固状着色剂) 色母。其中,广泛应用的是粉状着色剂和固状着色剂。因此, 对于其它二种着色剂本文不作讨论。
2 各种着色剂的特点
2. 1 色粉着色的特点
   直接用色粉( 颜料或染料) 添加适量粉状助剂对塑料粒子进行着色的方法, 又称干法着色。其优点是散性好、成本低, 可小批量操作。由于它省却了其它着色剂, 如色母、色浆等加工过程中人力物力的消耗, 因而成本低, 买卖双方不受量的限制。制造色母不可能做1~ 2kg , 但色粉可以根据需要任意指定质量, 配制十分方便。使用色粉着色, 与其它造粒着色相比, 加工的树脂少经历一次降解过程, 有利于减少塑料制品的老化, 增加其使用寿命。但最大缺点是颜料在运输、仓储、称量、混和过程中会飞扬, 产生污染, 严重影响工作环境。随着环保、企业ISO 9000 指标等要求, 色粉着色越来越受到局限, 但对于特殊效果的着色, 采用色粉直接混合着色具有一些色母着色达不到的效果。举例来说: 一些耐热性差、怕剪切的颜料粉制成色母, 由于其承受高温的时间长, 而在色母加工设备中受剪切作用的时间长, 着色效果会明显减弱, 如珠光色粉、莹光粉、夜光粉。用珠光色粉制成色母再着色塑料, 比直接用珠光粉混入塑料着色, 其珠光效果要减弱10% 左右, 且注塑产品还容易产生流线状疤痕和接缝。我们在制造这类色母时, 均采取相应措施, 尽可能地减少色母在加工过程中受热的温度、时间及受剪切的程度( 不用双螺杆造粒机, 而用单螺杆造粒机等) 。干法着色另一个令用户头疼的问题是挤出机的料斗不易清洗。用以着色的色粉在白油等湿润剂的作用下, 沾附上料筒内壁( 乃至螺杆上) 。当需要换料时, 清洗料筒便成了现场操作工的难题, 费时费料, 事倍功半, 而使用色母着色就没有这个问题。
另外, 使用色粉着色, 由于颜料粉均匀分布在需着色的树脂中, 所以其分散性较好, 这个结论只能针对注塑产品, 特别是厚壁产品而言, 对于吹膜、纺丝类产品则另当别论。因为色粉一般都没进行过预处理, 当其混于树脂后, 仅靠从挤出机进料口、螺杆、至出料口这么一段距离以及这么短的塑化混合时间,要使颜料粉的分子与被着色的颜料分子很好地携起手来) ) ) 充分结合, 是完全不能保证的, 会有/ 夹生0现象产生。但这种/ 夹生0现象在厚壁产品中会被掩盖掉, 在吹膜、纺丝产品中就显而易见。所以后者的着色方法仍以色母为主。除此以外, 色粉因生产厂商的生产日期、批号的不同, 同一牌号的色粉也存在着一定的色差, 即使用户坚持用同一配方, 但在加工过程中很难做到批与批之间的注塑产品的颜色一致性, 而色母在生产过程中可以通过中途取样、检验、调节来弥补每批色粉的色差,相对来说, 色母对颜色的重复性明显优于色粉。
正因为色粉用于塑料制品的着色有种种局限, 受到了其它着色剂的挑战, 但由于生产成本相对较低, 定色、配色不受量的限制, 对于发展中国家的中小企业、私人企业来说, 要想参与激烈的市场竞争, 使用色粉有其一定的经济性, 特别是一些色样单一、产量大、对着色要求不高的产品, 如PVC 门窗、EVA 鞋底等, 还是青睐于它, 因而色粉着色剂无法完全退出舞台。
2. 2 色母着色特点
   为了克服色粉着色的种种弊端, 提高塑料制品的质量, 随着塑料工业的不断发展, 塑料树脂种类、助剂种类、塑料制品加工设备及工艺的不断创新、突破, 塑料着色的另一途径) ) ) 色母粒着色已被广泛采用色母粒着色技术也在应用与实践中不断得到提高。所谓色母粒, 即采用某种工艺与相应设备, 在助剂的作用下, 将颜料( 或染料) 混入载体, 通过加热、塑化、搅拌、剪切作用, 最终使颜料粉的分子与载体树脂的分子充分地结合起来, 再制成与树脂颗粒相似大小的颗粒。我们将这种高浓度着色剂称为色母粒, 其作用与/ 糖精0相似, 使用时, 只需在要着色的树脂中添加较小的比例( 1% ~ 4%) , 就能达到着色树脂的目的。
与色粉着色相比, 色母粒着色有以下明显的优点:
( 1) 改善了由于色粉飞扬带来的环境污染问题, 使用过程中换色容易, 不必对挤出机料斗进行特别的清洗, 倍感方便。
( 2) 针对性强, 配色正确。由于色母制造工厂在制造过程中已针对适用树脂的性能,合理地选择了颜料( 染料) 、助剂、加工设备、加工工艺, 对生产过程中不同批号的色粉可能带来的色差, 及时进行修正、补色, 出厂时再进行检验, 因此, 可以保证相同牌号的色母, 前后两批颜色保持相对的稳定。
( 3) 与成批树脂干法染色造粒后再去制塑件相比, 使用色母可以减少塑料制品经二次加工后所造成的树脂性能老化, 有利于塑料制品使用寿命的提高。使用色母最大的优点是: 在加工过程中,颜料在助剂的作用下, 色母粒经过充分混炼与载体树脂完全结合。在使用时, 按一定的比例置于待加工的树脂中, 色母很快地进入角色, 与该树脂认/ 亲家0。亲和力) ) ) 相容性明显优于色粉着色, 因此, 对于生产薄膜与纺丝制品的厂家来说, 更能体会到。当然, 色母粒着色也有其局限性, 由于添加量少, 塑料制品的加工时间短, 受挤出机螺杆长径比的限制, 色母分散性往往不如色粉。多了一次制造过程, 染色成本也必定高于色粉着色。色母中的载体与需着色树脂的性能有差异时, 塑料制品表面常常会出现未分散点、色斑、花纹, 所以, 色母的使用因其相容性及分散性而受到限制。
3 通用色母和专用色母的选择
   正因为色母粒着色比色粉着色有着许多的优越性, 随着塑料制品加工工业的发展, 特别是众多合资企业的建立及出口产品对着色要求的提高, 色母粒着色逐渐占主导地位, 就色母粒的适用性分类, 它可分为通用色母与专用色母。
3. 1 专用色母
   在生产制造色母粒时, 选用与欲着色树脂相同的树脂作为载体, 加入高浓度的颜料( 染料) , 在助剂的作用下, 经加温、塑化、混炼、挤出造粒, 制成专门适合于该种树脂的染色剂, 称为专用色母。专用色母的浓度可高可低, 一般添加量在1%~ 4%之间。
3. 2 通用色母
   通用色母( 也有人称之为/ 万能色母0) 与专用色母主要区别在于: 通用色母虽然也用某种树脂作载体, 但它可以适用于除其载体树脂之外的其它树脂的着色, 因此称之为通用色母。所谓通用色母, 一般采取以下几个措施( 有的制造工厂干脆不用树脂作载体, 而全部用高熔点的丙烯蜡作载体) : 首先选用低熔点、高融体指数的树脂作为通用色母的载体,如PE 或EVA; 其次, 色母粒中颜料粉比率尽可能的高, 因此通用色母必定是高浓度色母,在注塑制品中使用量一般是1%。由于色母中不同介质载体十分少( 扣除助剂因素, 一般在20% 左右) , 当它再以1%的比例稀释于欲着色的树脂中时, 该塑料制品内所含的不同树脂的含量: 012kg/ 100= 2g/ kg。为了使通用色母能与被着色的其它种类的树脂结合好( 亲和性好) , 我们在通用色母中还采用了其它措施, 如多加入特殊作用的偶联剂、延长密炼时间等, 这些都有利于提高通用色母的广泛适用性。
3. 3 选择原则
    究竟选用何种色母为宜? 是否通用色母最妥? 让我们从制造工厂、经销商、用户以及经济效益、方便与否、制品效果等几方面来进行分析。
从制造工厂来讲: 为了生产通用色母必须选用耐热等级较高的、适用面广的颜料, 而颜料粉耐温等级到了某个程度后, 每提高10 e ~ 20 e , 颜料的成本却要上升50% ~100% 。当用某种耐高温的颜料制成的通用色母, 用于高熔点树脂着色时, 是物当其用,而用于LDPE 这样低熔点的树指, 提高的却是剩余价值。再例如: 一些染料可以适用于ABS、HIPS 一些硬塑料的着色, 且着色力强, 不会迁移, 成本低, 可用它做成的色母根本不能用于聚乙烯的制品中, 因为它会严重迁移, 通用色母粒就无法选用它作染料。正因为通用色母强调的是通用, 它要为其它树脂着想, 所以其用料就受到了限制, 生产成本必定增加, 销售使用成本也随之增加,但并非绝对, 有时对于有些用户来说, 使用通用色母的成本反而会下降, 这是因为用专用色母的使用比为1B25, 而用通用色母的使用比为1B100, 则1kg 通用色母可抵4kg 的专用色母, 制造厂生产色母加工成本费, 每千克在5~ 10 元( 设备、色母质量、色母品种、管理水平不同而异) 。少购3kg 的色母, 其加工成本就由制造厂为用户节省了, 所以即使通用色母单位的售价较高, 由于用量减少, 折算成每吨树脂的着色费, 反而比使用专用色母便宜。一些远方的经销商及用户往往欢迎通用色母, 除了可节省几千元/ 吨的运费外, 使用方便也是一个因素。一些中小企业接的订单, 树脂品种多, 生产过程中需不断更换树脂, 在对着色要求不十分严格的情况下, 这时, 购买通用色母, 其广泛适用性的优点就充分显露出来了。除此以外, 少进一些品种的色母, 既减少了库存量, 又易于销售; 而站在色母制造厂的角度来说, 在市场竞争激烈、订单不足的情况下, 希望多生产些专用色母, 不但可节约原料成本, 而且可多赚些加工费。从着色效果来分析: 由于不同的树脂在着色过程中, 其/ 吃颜色0的程度不一样, 相同添加量在不同的树脂中,着色效果会不一样,有时差别还很大。如ABS、HIPS 其/ 吃色力0就很厉害, 且流动性差。此时, 用通用色母就很难达到预定效果, 反过来, 通用色母的广泛适用性, 虽然其载体树脂与被着色树脂不相容情况可以忽略, 但不等于完全不存在。生产与使用通用色母的单位都有一定的压力, 各个环节稍有不慎, / 隐性0问题就会变成/ 显性0问题。
   除上面所述的着色偏色外, 由于添加比率小, 分散性相对差些, 塑料制品表面易出现花纹、色斑、色点, 仍至因料种不和而引起脆皮等现象, 特别是对大面积、薄壁形状又复杂的塑件更要引起注意, 这时尽可能采用专用色母, 且选择浓度低的色母, 以增加添加量来提高其分散性( 可选择1B20、1B10 的专用色母) 。
   通过上面的分析比较我们可以看到, 通用色母及专用色母各有千秋, 但从着色效果及制品性能来说专用色母仍优于通用色母。我们建议当用户确定了自己欲着色的树脂的种类后, 首选专用色母。

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