一、什么叫色母
1、塑料着色的目的
(1)改善外观(绚丽多彩),增加附加值
(2)提高应用性能:加炭量可提高塑料制品的耐候性及抗老化性;大棚膜加上粉红色有利于保暖和加强光合作用,提高蔬菜产量(过滤低波长冷光,加强红橙光)
(3)功能区别:电线电缆等
(4)使警示更醒目:马路上交通标志等
2、何为色母?
色母粒:包含高浓度颜料的着色剂,使用时只需在树脂中添加较小的比例就能达到预想的着色目的(较薄且遮盖力较强的塑料薄膜除外)。类似于“糖精、味精”等浓缩物。
3、色母生产
4、塑料着色的分类
(1)颜料/染料粉直接混入:优点是方便、价廉;缺点是分散不均,污染环境,吹膜、流延膜等不能使用此方法。
(2)液体着色剂:将颜料粉先溶于液体溶剂中,做成油墨状着色剂,一般用于PVC。
(3)色饼着色剂:使用极少载体,色饼浓度可做得尽可能高;注塑吹膜不能用,另行熔化搅拌的PVC可用。
(4)色母粒着色:适用面广泛,注塑、挤出、吹塑、涂塑等;制作工艺已相当成熟,颗粒均匀、分散性好、效果显著、无污染,运输保存使用均方便。
5、色母分类
(1)按用途分:通用母粒,用某种树脂作载体,但亦可适用于其他树脂着色;专用母粒:只能用于与载体树脂相同的树脂着色;功能性色母,特殊用途,如开口色母,清洗色母等。
(2)按着色树脂分:PE色母,PP色母,ABS色母,PVC色母……
(3)按加工用途分:挤出色母,注塑色母;淋膜用色母,吹模色母,电线电缆色母,管材色母等。后面四种色母要求较高。
二、性能特点
1、性能:针对适用树脂的性能合理选择颜料、助剂、加工设备、加工工艺,修正色差,保证色泽稳定;成型时经过充分混炼与载体树脂完全结合,使用时能很快与待染色树脂“认亲”,尤其是吹膜、纺丝制品。
2、特点:避免色粉飞扬,换色容易,减少机器清洗;针对性强,配色准确性高;提高塑料制品寿命,免去二次加工造成的塑料老化;亲和力很好,加工混合充分均匀。
三、原料组成
1、颜料粉(色母粒好坏的关键)
(1)关键性质:细度(会影响着色力与分散性能),着色力,遮盖力,耐温性(加工时遇高温会不会褪色),耐候性(抗老化能力,1~8级),耐迁移性(与树脂结合是否牢固),耐溶剂性(是否与溶剂发生反应),耐酸碱性,是否含有害有毒物质(RoHS标准),含水率(水分高对制造色母粒不利)。
(2)钛白粉类型:A型,容易产生黄变,耐候性差;R型,不容易产生黄变,耐候性相对要好很多,适用于户外塑料制品。
2、助剂
聚乙烯蜡、乙二醇之类的内外润滑剂,重要一环;增加分散性,提升档次,易于清洗。
3、载体树脂
载体树脂的选择是成败关键,影响到着色效果和制品强度。选用载体树脂时,明确该色母的用途,与何种树脂着色。尽可能采用与着色树脂相同的树脂做该色母粒的载体,这样色母粒着色时会有良好的相容性。
四、色母粒加工工艺
1、干法生产工艺
2、湿法生产工艺
利用介质(溶剂或水)采用机械力将颜料进行超细分散及表面润湿处理。利用颜料亲油性特性,采用转相技术将颜料转入分散相,并稳定化。
目前最典型的是捏合转相法和三辊油墨法。最大的缺点是换色不方便,适用于一直做同一种颜色的色母。目前采用厂家很少,主要用于PVC着色。
五、色母在管材中的应用
1、管材生产常见问题分析及解决方案
(1)常见问题:管材表面有条纹或色点;外表无光泽;管材弯曲
(2)其他问题:表面变色,管材表面起皱纹,内壁毛糙,管壁起泡,管壁厚度不均匀,内壁凹凸不平,断面有气泡,管材冲击强度不全合格。
解决方案:
(1)管材表面有条纹或色点问题及应对:A、模具或分流梭局部有死角或凹陷,和管材表面摩擦增大发生分解引起滞料、糊料,产生局部分解条纹。需进行清理。B、混料不均或物料中有杂质,可引起局部分解,形成表面色点。确定具体原因,改善混料工艺或更换有问题原料。
(2)外表无光泽问题及应对:A、剪切速率太大,熔体破裂。适当提高料温或降低牵引速度。B、口模温度过高或内表面光洁度差。降温,降低粗糙度。C、CaCO3的粒度过大或粒径分布过宽。更换适用的碳酸钙。
(3)管材弯曲问题及应对:A、机头四周温度不均。检查电热圈。B、机身、定径槽、牵引不在一条轴线上,冷却槽两端孔不在一条直线上。调整至一条轴线上。C、冷却槽喷头出水不均匀。调节、更换喷头。
2、管材着色为何要用色母
加入色母的目的是使管材不透光,防止紫外线的照射使管内产生异物。当然,管材的质量跟原材料有关。由于颜料在贮存和使用过程中直接接触空气,于是会发生吸潮、氧化、结团等现象,直接使用会在塑胶产品表面出现色点,色相发暗、颜色容易褪变,并且在混合时造成尘土飞扬,影响操作人员的健康。而色母粒在生产过程中经过机械加工,对颜料进行了细化处理,把颜料和树脂载体、分散剂充分混炼,使颜料与空气、水分隔离,从而增强了颜料的耐候性、提高了颜料的分散性和着色力,色相光亮。由于色母粒与树脂颗粒形状相近,所以在计量上更方便准确,混合时不会粘附于容器上,因此节省了清洁容器和机器的时间以及清理所用的原材料。
3、管材色母的基本要求
(1)分散性要好
(2)耐高温加工的稳定性
(3)不能有色迁移(跑色)现象
(4)色母粒的颗粒大小必须与使用的基本塑料原料粒子的粒径大小相符,有利于着色过程中搅拌均匀,着色均匀
(5)色母使用比例恰当,1~4%较合适(避免造成着色不均匀或浪费)
4、管材色母常见应用注意事项
(1)比例:按说明的色母使用比例正确添加,或进行测试确定合适的比例
(2)混合均匀:注意防止机器设备运作时产生的静电,干扰色母粒与原料的结合
(3)温度:加工机器的温度必须控制精确,上限温度不要留余量,否则会造成制品不利影响(能200℃加工成型的不要设成230℃)
(4)设置温度与实测温度相差大,应及时关注模头滤网是否有堵塞
(5)停机操作:机器在停机时,应先将内部喂料全部吐完,特别是要进行换色时,更应该如此。需用不加色母之原料少许,把机器中带有原色料的基料全部赶走,清除干净后再停机
(6)突然停机的影响:一部分色母处于螺杆的后半部分,还没有充分熔化、分散,此时停在螺膛内,还在受高温烘烤,造成色母粒内起润滑作用的助剂会蒸发,色母粒会变干固变积炭。当再次开机时,这部分色母粒分散性大大降低,有的会变成一颗颗硬粒,卡在机器的出料口变成一种阻挡,产生条纹,而要消除此现象,会是一个较长的时间过程,造成很大浪费。如不换色,但必须停机时,可以在停机前半小时,先降低螺筒内加工温度。
六、国内外色母市场状况
1、规模色母粒工厂约300家,年产量超过1000吨的大型色母粒工厂约70个左右。分布在全国十几个省,以广东、江苏、浙江、上海为主,其色母粒产量占半壁江山以上。由于受环保限制,发达国家向发展中国家转移。色母粒越来越专业化发展,专用色母粒种类越来越多。
2、对色母粒质量的控制措施
严把原材料关,对供应商的检验覆盖色泽。浓度。水份、耐温、耐迁移等多项指标。主要原材料尽可能采用进口,如颜料粉、润滑剂、分散剂等。色母均按照客户要求提供ROHS报告,适应国际环保要求。
3、生产过程分阶段检验
4、技术指标及相关设备
总结
晨美管材色母粒具有优良的分散性,尽量小的色差,优异的稳定性,绿色环保,具有以上特性的色母才能够应用于管材生产,使得制品无色点/晶点,批次色差小,不同加工温度下色差小,老化后无色迁移/变色,安全无毒。