对高浓度色母粒的使用陌生吗？使用这些技巧改进配色结果
发布时间：2023-07-14
随着年轻工程师和买家进入塑料行业，有必要提供新一代人以生产高质量着色塑料部件的正确的基础知识和意识。设计者和品牌拥有者知道选择正确的颜色以确保其产品在竞争中脱颖而出的重要性。但是，他们常常可能没有足够的基础知识和意识来生产高质量的着色塑料件，转而求助于他们的伙伴。
本文聚焦于高浓度色母粒，给刚性包装和建筑产品的加工者一个指导，教他们如何确定着色剂，并给出案例，说明这些加工者如何使用新的着色技术以给他们的产品一个提升。这里所讨论的许多原则通常也适用于别的终端市场。
高浓度色母粒在刚性包装和建筑产品上在性价比方面堪称《葵花宝典》。
加工基础和技术选择
为产品选择颜色是开发周期的一个关键部分。寻找想法和趋势的设计者和加工者可以使用这样一些资源，例如， ColorMarketing Group, Pantone，油漆公司，杂志和社会媒体。
一旦你得到某些一般的想法，完成这部分加工的最有效方法就是直接与色母粒供应商伙伴合作。他们可以用你的树脂模塑色板，瓶子，或其它样件，以吸引你对于终端产品的视觉感受。
当设计一个塑料制品时，要记在心里的最重要因素之一是，树脂和色母粒必须适合目标工艺，例如注塑，吹塑，压塑或挤出。这是因为，树脂，颜料，染料和助剂，必须能够忍受模塑加工中间的极端高的热曝露，包括材料流过模具时的剪切热。如果材料本身对于终端应用环境没有足够的耐受性，它可能需要助剂来屏蔽 UV 射线，抗氧剂或其它稳定化助剂来防止聚合物降解，因为降解可能导致变色和产品失效。
下一个决定就是选择着色技术。两个最广泛可以选用的方案是预着色和母粒，它们要么以液态形式，要么以粒状形式使用。最好深入研究上述两种方案，以确定哪个方案最有利于你的操作。理想地，一个成功的项目要求一个着色模式——其提供最大的好处，具有最小的挑战（廖注：好像做什么都是这个理）。
预着色易于使用，因为颜色已经完全加入到树脂加工过程中。但是，预着色生产成本更高，通常要求保持相当大的库存，因为共混商通常具有最小订单要求（廖注：就是订单太小它不做的）。即使具有好的预期，也总是存在一个风险，就是预着色供应还没有耗尽，产品可能达到其销售周期的最后阶段。
母粒使你的库存最小化。即使这样，仍然可以做出选择。例如，传统的造粒的色母粒，一般比液体着色剂更贵，由于后者具有更高的添加比。
今天，随着在计量设备和高浓度粒状母粒新技术的可以获得性上的最新进展，加工商可以减少成本和生产挑战。最新的粒子喂料系统可以计量高浓度粒子，其水平低至1%乃至以下（廖注：这里的 1% 浓度是指色母粒添加于树脂的浓度）。
色母粒可以拉条切粒（圆柱形），或水下切粒（圆形）。一般地，颗粒比客户的树脂粒子小。对于特殊的需求，母粒可以以微粒子形式提供。
对于许多部件，高浓度色母粒使用载体技术，类似于传统色母粒。那就是，典型的载体树脂一般与客户的树脂是一样的—也就是PE载体用于给PE部件着色。但是，色母粒颗粒比客户的基体树脂通常具有更高的熔体流动速率，这样可以确保在加工中颜色易于分布到整个部件中。
给聚烯烃和 PET 包装着色
在包装领域，对于某个特殊类型的容器，没有通用方案。它取决于目标内容物和应用。对于许多刚性包装应用，HDPE 和 PP 被证明是好的选择。
HDPE 是刚性包装的最常用树脂之一，因为它很耐用。在填充期间，它仍然保持其刚性形状，耐磨耗和穿刺。但是，相比于透明 PS，PET 和 PVC，HDPE 与透明容器摆放在一起时，可能看起来不那么光鲜。这就是为什么许多 HDPE 包装要着色的原因。
此外，着色 HDPE 包装一般具有较好的耐应力开裂和耐化学性，这对于家用清洗用品和去污剂特别重要，因为这些用品要求更多的耐用性和更长的货架寿命。HDPE 还耐翘曲，变形和 UV 光。
聚丙烯也用于多种包装应用，因为它很坚韧，耐热至 180F。PP 的一个常见的应用是瓶子上的铰链，用于番茄酱，酸奶和水。
许多 PP 铰链应用要求成核剂，诸如二氧化硅，滑石粉和有机盐，以加速结晶速度，帮助减少注射循环时间，由此降低生产成本。一个著名的色母粒供应商会知道正确选择颜料和成核剂，以抓住生产效率而又不牺牲铰链性能。
无论新料 PET 还是回收 PET，都大量用于多种包装饮料，食品和消费品。这些树脂长年使用色母粒。直到最近，基于 PET 载体的色母粒对于着色 PET 才有成本效益，这是因为相对于液体着色，过去其填充量太低，浓度需要进一步浓缩。近来，导入了一个新的聚合物载体技术（Chroma’s Ultra PET）。这种载体不仅与用于包装的 PET 聚合物具有良好的相容性，而且提供下列好处：
微珠使得每克着色剂提供更多粒子，具有更大的表面积，从而改进了颜色分布—这于彩色是一个特别有用的特征。（廖注：珠粒指色母粒）
它们在比传统 PET 色母粒低得多的温度下加工，减少了颜料和染料上的热应力。（廖注：估计载体是无定型 PET，也就是不结晶的 PET，或者 APET，由于色母粒浓度高，使用 APET 无妨）。
他们提供了格外高的颜料和染料的填充量，因此，具有更经济的添加量。在许多情况下，极低的使用量消除了需要干燥和再结晶的操作，不像传统 PET 色母粒那样。（廖注：这个很重要，由于色母粒浓度高，添加量就小，所以由色母粒吸水引入到材料体系中的水分就小了，不至因为吸水造成塑料件的表面痕迹。）
这种新的 PET 产品线的目标应用包括化妆品包装，维他命瓶，营养品，样品酒瓶，香料罐和热成型片材。
给回收材料着色
在消费者品牌产品中，有了很多的谈话和越来越多的行动，涉及关于使用更多的回收材料于其包装之中。许多品牌拥有者聚焦于的目标是，到 2025 年或稍晚一点，用后回消费回收（PCR）材料，特别是 PET 和聚烯烃，制造包装。（廖注：使用后消费回料的挑战包括，能找到 PCR，以及用好 PCR，其中就包括正确着色。）
许多加工者正面临的挑战是，找到可以再次加工的PCR树脂，设计用于满足特定应用要求。
如果你对于切换到回收树脂是认真的，就选择一个颜料公司，它成功地提供过颜色和助剂母粒，包括加工助剂，冲击改性剂以及 UV 和其它稳定剂，因为除了颜料以外的助剂可能被要求要把 PCR 用到合格。如今，一些供应商提供 100% PCR 基的色母粒和助剂母粒，从而允许品牌商宣称其产品是 100% PCR 的。
随着对着色回收 PE 和 PP 包装的需求持续增加，你将需要一个着色剂供应商，你可以指望从这里获得正确着色剂助剂包，因为许多回收料流要被着色成黄色或灰色，而且使用 rPET（廖注：这里的 rPET 是回收 PET）生产一个色彩富丽的包装的唯一方法，就是使用高填充色母粒。（廖注：这是对回料着色的重要技巧，因为回料多变黄，所以顺势着色为黄色；因为回料颜色太杂，所以，顺势染色为灰色。回收 PET 要艳丽起来，只有使用高浓度色母了，浓妆艳抹。）
给建筑和施工产品着色
每年，在建筑和施工行业上所用的塑料产品的多样性和数量都有增长。这个市场上宽范围的塑料建筑产品包括，电缆，导管，管道，保护层，窗户，门，保护性和装饰性百叶窗，建筑屋顶瓦片，平台，壁板和地板。尽管这些产品都好用，但是添加颜色可以表达品牌或消费者所需要的美观，以表明它们的具体应用（着色编码），在许多情况下，定义其应用。你或许熟悉这样的事实，塑料管道和导管根据其终端应用进行颜色编码，例如，
▪ Blue = Potable Water
▪ White = Irrigation and Water
▪ Green = Sewer
▪ Purple (Lavender) = Reclaimed Water
▪ Gray = Electrical Conduit
▪ Orange = Telecommunication, conduit
▪ Yellow = Natural Gas (methane or propane) oil
▪ Red = Electric Power Lines, Lighting Cable
再一次，关于给建筑产品着色的最大挑战是，在具体的产品树脂中精准配制所要求的颜色。用在建筑上的典型塑料树脂包括 PE，PP，TPO，PVC，PC，ASA，ABS，POM，尼龙，丙烯酸酯塑料，和许多热塑性复合材料。
关键是在开发过程的早期要与你的颜料和助剂供应商建立伙伴关系，以达成具体的颜色和性能特征。在确定正确的树脂后，你的话题可以转移到颜色选择了。一般地，你的供应商会有色板或潘通卡，来为你的每个塑料产品或部件确定所要求的颜色。
在选择过程中，颜色可能看起来不同，这取决于光泽，皮纹，填料，树脂类型，光源和其它因素。例如，在高 UV 光环境中，红色，橘色和黄色一般比深色的颜色，如蓝色或绿色要褪色快一些。
高填充色母粒赋予建筑
和包装加工者以优势
在建筑/施工和包装领域市场上的加工商，从切换到高填充母粒，获得优势。这里给出一些规格：
散热管：A 为用于散热加热用高温共挤管道提供一个成本-效益方案、。一个鲜艳的颜色用于超薄外皮层 RE-RT HDPE，一个标准实色用于贴着铜管芯部的 PE-RT HDPE 内皮层，由此减少总的着色剂成本。
A色母粒用于这里的剂量是 0.75%。尽管比传统色母的使用量低，高浓度A粒子提供极高浓度的 UV 稳定剂和吸收剂，用于防止褪色和聚合物降解。这种管子可以买到红色、蓝色和白色的。
A 提供了一个成本效益的方案，应用于辐射加热管道，只有超薄的外层是用 PCR-HDPE 共挤的，其着色鲜艳。
TPO 屋顶防水膜：A 产品包设计了配方，它提供 UV 和抗氧剂稳定化，在加工者挤出轻量化 TPO 屋顶防水膜的市场上，它只有现有产品的一半用量。在这个市场的典型浓度在 12-15%，而 A 母粒使用量在 6%。较低的价格最终导致大幅度降低每磅产品的综合价格，也导致了减少的库存需求，从而节省地面空间和现金流。
在包装方面，开发产品以满足客户需求可能面临挑战，因为主要的品牌商具有精确的颜色要求。限定性的成本压力加重了持续满足品牌零售货架预期的困难。
蓝绿色（绿松石色）HDPE 盖子特殊的蓝绿色颜色空间对于化妆品生产线的这种品牌确认是很关键的。但是，它面临着多方面的颜色相关的关心，例如，部件之间的不均一性，它迫使加工商消耗更高含量的现有着色剂以达到视觉上的色彩均匀性。这些更高的着色剂使用量迫使生产变得低效，比所需要的着色剂库存高得多，并且成品部件的库存量也要升高，以确保所要求的交货时间达到保证。（廖注：这里讲，使用更多着色剂会造成三个问题，①、生产低效了，②、着色剂库存增加，③、成品件库存增加。第一，生产低效的原因是使用更多着色剂，在注塑机上，需要花更多时间分散，其实也就是增加注塑机螺杆的背压，这显然降低了产量。第二，着色剂库存增加，这个好理解。第三，成品件的库存之所以增加，是因为针对需要增加染色浓度的这个部件，其产量降低了，无法跟原先其它部件的产量配套，如果要达到整机的交货，则造成其它部件库存过量，也就是部件总量库存升高。）
因此，品牌包装团队和加工者联手开始寻找一种替代性着色剂，以解决多重挑战，包括颜色稳定性，加工困难，着色剂的过量使用和综合包装成本。在他们的研究期间，我们引入一种系列技术既包括A也包括B配方。针对两个技术进行了模塑试验，以确认出最合适的和最有利的包装。
方案证明是B体系，它提供了卓越的颜色分散，从而消除了色差。它还将添加量从 4% 减少到 1.5%，降低了总的着色成本。此外，它提供了更快的循环时间，更成本有效的颜色切换，结果具有更少的洗机和减少的停机。
此系列更低的添加量，连同其加工好处，允许模塑商满足既定的生产要求。此外，更低的颜色要求，连同改进的生产效率，提供了最小的所需库存空间。这种技术给项目带来的无数好处，最终导致在所有着色剂上的完全切换，以满足品牌要求。
HDPE 吹塑瓶：先前供应商的色母的推荐添加量为 2.5%。提供两个 B 色母样品，添加比例分别为 1.5% 和 1.7%。在吹塑试验期间，1.5% 的样品达到了颜色规格，色母平均使用量为 0.14%。与之相比，竞争样品的平均使用量为 5.96，这是由后试验热失重分析（TGA）确定的。TGA 测试还证实，B 色母含有 65% 的颜料，而现用的传统色母的颜料含量为 26%，每个颗粒中的颜料要多 2.5 倍。（廖注：用 TGA 分析色母粒中颜料含量是个有意思的技术问题。如果色母是无机颜料，这很容易确定其 TGA 的最终残留量，也就是其无机色粉含量。如果是有机颜料，由于其分子量小，很可能在低温下失重。）
更重要的是，这不需要变更吹塑商的加工参数，从而为制造团队消除了额外的挑战。
转自——链塑网公众号