想要全面了解色母粒,你一定要記住這5個關鍵點!
色母粒是由一種或多種組分的大量顏料或染料與載體樹脂等,經嚴格加工分散工藝制成的高效能和高濃度顏色的樹脂著色用混合物。國內色母粒需求量很大,發展潛力巨大。因此色母粒生產工藝技術研發很有必要。
下面我們全面了解下色母粒,包含常見分類、基本成分、色母粒生產工藝及設備,最后一起眺望一下色母粒的應用和未來的發展。
1色母粒分類
01、根據用途不同
色母粒分為注射色母、吹塑色母、紡絲色母等,各品種又可分為不同等級。
高級注射色母用于化妝品包裝盒、玩具、電器外殼及其他高級制品;普通注射色母用于一般日用塑料制品、工業容器等。高級吹塑色母用于超薄制品吹塑著色。
普通吹塑色母用于一般包裝袋、編織袋吹塑著色。紡絲色母用于紡織纖維紡絲著色,色母顏料顆粒細,濃度高,著色力強,耐熱、耐光性好。低級色母用于制造對顏色品質要求不高的低級產品。
02、根據載體不同
分為PE、PP、PVC、PS、ABS、EVA、PC、PET、PEK、酚醛樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯、聚酰胺、氟樹脂色母等。
03、根據功能的不同
分為抗靜電、阻燃、抗老化、抗菌、增白增亮、增透、耐候、消光、珠光、仿大理石紋(流紋)、木紋色母粒等。
04、根據用戶的使用情況
分為通用色母和專用色母。低熔點PE色母往往作為通用色母,適用于載體樹脂之外的其他樹脂著色。國際上絕大多數正規色母粒企業一般不生產通用色母,通用色母通用范圍很狹小,技術指標、經濟效益較差。
通用色母在不同塑料中呈現不同顏色,著色效果的預見性差。通用色母影響產品強度,產品易變形、扭曲,對工程塑料更為明顯。通用色母為了通用,選用較高耐熱等級顏料,成本較高,造成浪費。
專用色母在制品加工過程中,具有濃度高、分散性好、清潔等顯著優點。專用色母耐熱等級一般與用于制品的塑料是相適應的,正常溫度下放心使用,僅在溫度超出正常范圍和停機時間過長情況下會引起不同程度變色。
05、按顏色的不同
分為黑、白、黃、綠、紅、橙、棕、藍、銀、金、紫、灰、粉紅色母粒等。
2色母粒原料基本成分
01、顏料
顏料是基礎著色成分,最好先進行預處理,將其微細粒子表面用樹脂包覆起來,阻止相互絮凝,使之易于分散。為包覆混合均勻,采用對顏料有親合力,又可溶解樹脂的溶劑,如鄰二氯苯、氯苯、二甲苯等。在樹脂溶解的情況下,進行顏料的分散處理,然后回收或除去溶劑。
02、載體
載體是色母粒的基體。目前專用色母粒都是選用相同樹脂作為載體,可保證色母粒與被著色樹脂的相容性,有利于顏料更好分散。載體樹脂種類很多,有聚乙烯、無規聚丙烯、聚1-丁烯、低相對分子質量聚丙烯等。
對于聚烯烴色母粒,一般選用高熔體指數的LLDPE或LDPE為載體樹脂,加工流動性較好,將其與被著色樹脂共混調節體系的粘度,起到浸潤和分散顏料的作用,最大限度減少分散劑用量,甚至不用分散劑也可達到良好的分散效果,并保證被著色制品的性能不下降。
03、分散劑
分散劑潤濕和包覆顏料,促使顏料在載體中均勻分散不再凝聚,其熔點應比樹脂低,與樹脂有良好的相容性,和顏料有較好的親合力。分散劑種類較多,可選用低相對分子質量聚乙烯蠟、聚酯、硬脂酸鹽、白油、氧化低相對分子質量聚乙烯等。
04、添加劑
色母粒除著色外,還根據用戶的多方面要求,加入阻燃劑、抗氧劑、抗靜電劑、光穩定劑等,同時具有多種功能。有時用戶并未要求,但色母粒企業也會視產品需要建議添加一些助劑。
3色母粒生產工藝
色母粒生產工藝要求嚴格,可以分為干法工藝和濕法工藝。
01、濕法工藝
色母粒料經研磨、轉相、水洗、干燥、造粒而成。研磨處理顏料時,需進行一系列技術檢測,如測定研磨漿液細度、擴散性能、固體含量等。濕法工藝有油墨法、沖洗法、捏和法、金屬皂法4種方法。
(1)油墨法
油墨法即油墨色漿的生產方法。配料通過三輥研磨,在顏料表面包覆低分子保護層。研磨后的油墨色漿與載體樹脂混合,以二輥塑煉機進行塑化,最后通過單螺桿或雙螺桿擠出機進行造粒。
(2)沖洗法
沖洗法是顏料、水和分散劑通過砂磨,使顆粒<1μm,利用相轉移法使顏料轉入油相,蒸發濃縮干燥,加入載體后,擠出造粒得到色母粒。轉相需要有機溶劑及相應的溶劑回收裝置,操作復雜,增添了處理的困難。
(3)捏和法
捏和法是將顏料和油性載體摻混后,通過捏和使顏料從水相沖洗進入油相。油性載體包覆顏料表面,使顏料分散穩定,防止凝聚。然后擠出造粒即得色母粒。
(4)金屬皂法
顏料經過研磨粒度達到1μm左右,在一定溫度下加入皂液,均勻潤濕顏料顆粒表面,形成皂化液保護層(如硬脂酸鎂),不會引起絮凝,保持一定的細度。再加入載體高速攪拌混合,擠出造粒得色母粒。
02、干法工藝
一些企業在生產高檔色母粒時,自行制備預分散顏料,然后用干法工藝造粒。色母粒生產條件隨制品要求呈現多樣化的選擇方案。高攪+單螺桿,高攪+雙螺桿是最通用的生產工藝。為提高顏料分散性,有的企業將載體樹脂磨成粉料。
密煉機+單螺桿、密煉機+雙螺桿也是生產高品質色母粒采用的工藝技術。目前,色母粒測色、配色技術更加普及,更多地引入高性能分光光度計來輔助完成配色。
4生產設備
色母粒生產設備包括研磨設備、高低速捏和機、混煉機、擠出造粒設備等。研磨設備有砂磨機、錐體磨、膠體磨、高剪切分散機等。
捏和機通過抽真空減壓排氣、抽取揮發物及脫水;熱工工況通過導熱油、蒸氣加熱或水冷卻;出料方式是翻缸出料、閥門下出料和螺桿出料;捏合槳選用變頻調速器調速。
混煉機分為開放式煉膠機和密閉式煉膠機兩種。擠出造粒設備有單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機(平同、平異、錐同、錐異)、多螺桿擠出機和無螺桿擠出機等。
5色母粒的應用與發展
色母粒應用領域廣泛,主要服務對象是塑料行業、橡膠行業和纖維行業等。
01、塑料
塑料用色母粒顏料含量通常在10%~20%之間,使用時以1:10至1:20的比例加入到需要著色的塑料中,就可達到設計顏料濃度的著色樹脂或制品。色母粒塑料同著色塑料可以是相同品種或相容的其他塑料品種。
色母??梢允菃我活伾贩N或多種顏料拼色品種。顏料選擇要符合塑料制品加工條件和各項質量要求。色母粒在塑料制品領域應用比較成熟和普遍,塑料制品85%的著色劑采用色母粒,使用方便,沒有干粉顏料的粉塵飛揚問題,徹底解決顏料分散不良引起的制品色點、顏料不一致等弊病。
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、有機玻璃、尼龍、聚碳酸酯、賽璐璐、酚醛塑料、環氧樹脂、胺基塑料等品種,均有相應的色母粒。
塑料行業中,色母粒市場需求集中在工程塑料制品(家電、汽車)、建筑塑料制品(管材、型材)、農用薄膜制品、塑料包裝制品等方面。家電、汽車、建筑塑料制品行業等對色母粒要求較高,用量大,對色母粒發展具有推動作用。
02、橡膠
橡膠用色母粒制備方法類似于塑料色母粒,選用的顏料、增塑劑及合成樹脂應是同橡膠相配合的品種。顏料在橡膠中主要作為補強劑和著色劑。黑色顏料以炭黑為主;白色顏料有氧化鋅、鈦白粉、碳酸鈣等;其他顏料有氧化鐵、鉻黃、群青、氧化鉻綠、耐曬黃、聯苯胺黃、酞菁綠、色淀紅C、二噁嗪紫等。
電線、電纜、輪胎大量應用炭黑,把傳統炭黑全部改為炭黑色母粒,其用量在所有色母粒中占據首要位置。目前國內外炭黑企業還不能完全生產炭黑色母粒,要在輪胎炭黑色母粒方面進行研究,改善其制品性能,市場潛力巨大。
加工橡膠時采用橡膠色母??杀苊夥蹱铑伭弦鸬姆蹓m飛揚,改善操作環境。色母粒容易分散均勻,使橡膠制品顏色均勻一致,顏料實際耗用量有所降低。
橡膠著色顏料用量常在0.5%~2%之間,無機顏料用量稍多一些。這種加工顏料應同橡膠加工工藝及質量相配合,以適應橡膠行業需要,顏料企業需要做大量的應用研究工作,以發展和推廣這類加工顏料的品種。
03、纖維
纖維原液著色是在抽紡纖維時,色母粒直接加到纖維粘膠或纖維樹脂中,使顏料呈現在抽絲中,稱為纖維內部著色。
與傳統染色相比,纖維原液著色將樹脂和色母粒加工成有色纖維后直接用于紡織,省略后染整工藝,具有投資小、節能、無三廢和著色成本低等優點,目前占比5%左右。
纖維著色母粒用顏料要求色澤鮮亮、分散性好、熱穩定性好、耐光、耐溶劑、耐酸堿、耐漂白劑、不溶于水,無機或有機顏料均可選用。