如何选择塑料制品着色剂

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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。
8 s! J2 k' ?$ {5 W. Q　　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。
% a8 S- L, i6 e! O* a　　2　各种着色剂的特点
3 \% R6 i; o  T5 c3 F　　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。
5 u1 B+ T4 ?6 k0 Y  A8 Y　　其优点是分散性好、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。
0 B( B: J; B1 q: h, D　　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、荧光粉、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”现象产生。但这种“夹生”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。
- J1 r/ |6 Z& v" t! W　　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
- g- o" G/ l, k" s" T# M' c5 O  o* ?　　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。
7 W' ~0 W5 W6 X  B# Q) }　　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”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：
8 g  d# c- n2 \0 D/ j( u　　（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。
  K' q6 a- @9 w1 [% p　　（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。
. h, I2 U$ A& m& q$ {　　（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。 "
7 G8 d: C$ r* `0 D% [　　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”。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。 p
) }. ~/ A" T* a/ H4 L6 x' L) L　　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。
4 P, j$ G; c3 P* `　　3．2　通用色母
　　通用色母（也有人称之为“万能色母”）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：0.2kg／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。 
1 `9 r( L  ?* s: V2 j# g- ?6 B　　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。
) o% t) X- {% O+ i, S5 v　　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℃～20℃，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。
) b. @+ d2 N$ g1 h$ ^* S　　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。
; ~( t5 b2 S7 G& w. U　　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1∶25，而用通用色母的使用比为1∶100，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”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”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”问题就会变成“显性”问题。
  F/ M* x' H: p- V　　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1∶20、1∶10的专用色母）。
* S& p$ \' {& R　　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。