Жидкий цвет

Термин жидкий краситель или жидкий концентрат красителя описывает систему, состоящую из жидкого связующего вещества (носителя), красителей или пигментов и других добавок, таких как технологические добавки, стабилизаторы и т. п. Жидкие красители смешиваются с пластиком (сырым полимером или вторичным сырьем) для окрашивания или изменения свойств. ^[1]

В целом существует три группы жидких красок.

• Жидкие красители, используемые для окрашивания пластиковых изделий.
• Жидкие концентраты добавок, которые придают конечным продуктам особые свойства, такие как УФ-стабилизация, огнестойкость, антистатичность или антиблокировка.
• Комбинированные жидкие красители, содержащие как красители, так и добавки.

Так называемые жидкие красители использовались для окрашивания пластмасс с конца 1960-х / начала 1970-х годов. ^[2] Однако жидкие красители до сих пор не используются широко и имеют долю рынка всего 7% в Европе по сравнению с 93% для красителей на основе мастербатчей . Это отличается в США, где доля рынка жидких красителей составляет около 40%. ^[3] Это в основном связано с неадекватной технологией дозирования в первые дни и связанным с этим загрязнением в производственной зоне. В результате жидкий краситель приобрел плохую репутацию и до сих пор не пользуется большой популярностью у переработчиков, хотя системы дозирования были адаптированы к требованиям пользователей, особенно в последнее десятилетие, и стало возможным чистое и простое обращение. ^[2]

Жидкие красители можно добавлять в различные методы обработки термопластов и термореактивных материалов, такие как:

• Экструзия пленки/термоформование листов ^[1]
• Экструзия пены
• Выдувные пленки
• Профильная экструзия
• Литье под давлением ^[4]
• Литье под давлением с раздувом
• Герметизирующие составы
• Процесс горячего погружения пластизоля

Продукты, полученные в результате переработки, используются, например, в следующих областях:

• Упаковочная промышленность
• Медицинские Технологии
• Автомобильная промышленность
• мебельная промышленность
• Электронная промышленность
• Игрушечная промышленность

Источник: ^[1]

В зависимости от пластика выбор жидкого носителя имеет решающее значение из-за температур обработки, совместимости и последующего применения. Чтобы предотвратить миграцию жидкого носителя, насколько это возможно, используются хорошо переносимые жидкие носители, которые взаимодействуют с полимером.

Типичные компоненты:

• Эфиры жирных кислот или этоксилаты эфиров жирных кислот
• Пластификаторы
• Парафин, минеральные и натуральные масла
• Алкидные масла
• Полиизобутилен
• Многоатомные спирты или этоксилаты спиртов
• Смазка
• Антистатики

Используются также различные смеси компонентов.

Пигментные препараты производятся партиями. Для этого компоненты рецептуры распределяются в предварительно выбранном для соответствующего применения связующем веществе и затем диспергируются. Наиболее оптимальное разрушение агломератов имеет решающее значение для обеспечения высокой эффективности цветных концентратов и/или функциональных технологических добавок. Здесь обычно используются диссольверы, бисерные мельницы и валковые мельницы. Для прозрачных, тонкопленочных применений требуются особенно хорошо измельченные пигменты. На практике для пленочных применений успешно зарекомендовали себя размеры частиц < 5 мкм. 

Жидкие красители можно дозировать разными способами. Самый простой способ — использовать так называемый барабан. Здесь полимерный гранулят смачивается жидким красителем, гомогенизируется в смесительном устройстве и обычно подвергается дальнейшей обработке. В крупномасштабных применениях обычно используются агрегаты, такие как перистальтические насосы , прогрессивные винтовые насосы или шестеренчатые насосы . Здесь дозирование может осуществляться над бункером или непосредственно в расплав. ^[5]

Благодаря серийному производству пигменты могут быть разложены в жидкой среде-носителе до оптимальной дисперсии. Таким образом, частицы распределяются очень тонко, что положительно влияет на интенсивность цвета и рассеивание света.

Каждую партию можно контролировать по цвету, вязкости и распределению размеров частиц и, при необходимости, корректировать в целом.

Если жидкий краситель добавляется в главный бункер вместе с сырым полимером, распределение жидкого красителя статистически лучше, чем у мастербатча даже до плавления. Без дополнительных смешивающих устройств можно добиться однородной окраски без полос при высококонцентрированном жидком красителе с дозировкой от 0,5%.

Благодаря смачиванию жидким носителем пигменты менее прочно прилипают к металлическим компонентам обрабатывающих машин, что иногда приводит к значительному сокращению времени смены цвета. Особенно при использовании систем с горячими литниками количество циклов очистки может быть сокращено. ^[4] Кроме того, можно впрыскивать жидкий краситель ниже по потоку в расплав пластика с помощью соответствующей технологии дозирования. Это означает, что при смене цвета необходимо промывать только часть производственной линии, что экономит значительное количество материала и времени. ^[6]

Производство жидких красок происходит при комнатной температуре. Максимум 40 °C достигается путем сдвига. Это означает, что термочувствительные пигменты, такие как флуоресцентные или дневные пигменты, не повреждаются термически. Дефектные узоры, такие как черные точки и полосы, уменьшаются, а брак сводится к минимуму. ^{[7] [8]}

Жидкие краски не требуют предварительной сушки, что снижает затраты энергии и трудозатраты на обработку, а также дополнительно снижает предварительную термическую нагрузку.

Окрашивание биопластиков жидкими красителями приводит к увеличению характеристических значений в испытании на удар надрезанным бруском. ^[4]

Недостатками являются высокие затраты на очистку без использования подходящего дозирующего оборудования. При дозировании в зоне подачи очень высокие концентрации красителя невозможны, так как выше определенного уровня дозирования цвета может возникнуть избыточная смазка пластифицирующего шнека, связанная с системой. ^[9] Это означает чрезмерную жидкую пленку на пластифицирующем шнеке, что препятствует равномерной транспортировке полимерного гранулята. Максимальная дозировка цвета в значительной степени зависит от используемого полимера (размер частиц, отделка поверхности и поверхностная энергия), конфигурации машины и пигментной нагрузки жидкого красителя. ^[1] Это может вызвать проблемы с очень тонкостенными деталями, которые должны быть окрашены как можно более непрозрачно, или даже полностью предотвратить окрашивание жидким красителем.

Если жидкие красители недостаточно стабилизированы, красители могут осесть. Это может привести к неконтролируемой флокуляции, т. е. частицы пигмента находятся в прямом контакте друг с другом и могут быть отделены друг от друга только высокими сдвиговыми силами. При использовании подходящих добавок частицы пигмента соединяются в сеть через молекулы добавки. Таким образом, прямого контакта пигмент-пигмент нет. Такие флокуляты могут быть разрушены низкими сдвиговыми силами, такими как ручное перемешивание. ^[10]

• Дисперсия
• Пластиковый краситель
• Мастербатч
• Пластик
• Литье под давлением
• Экструзия
• Твердая добавка
• Поверхностно-активное вещество