При подборе красителей для маточных смесей (мастербатчей) необходимо учитывать совместимость красителя, пластикового сырья и вспомогательных веществ, входящих в состав рецептуры. Ключевые критерии выбора:

Критерий 1. Химическая инертность и термостойкость

Краситель не должен вступать в реакцию ни со смолой, ни с какими-либо добавками. Требования: высокая стойкость к растворителям, минимальная миграция, хорошая термостойкость. Иными словами, маточная смесь не должна участвовать ни в каких химических реакциях. Например, технический углерод (сажа) катализирует реакцию отверждения полиэфирных пластиков — по этой причине его не следует вводить в полиэфирные материалы.

Поскольку температура переработки пластиков достаточно высока, мастербатч при нагревании не должен разлагаться или менять цвет. Как правило, неорганические пигменты обладают хорошей термостойкостью, тогда как органические пигменты и красители заметно ей уступают — этот фактор необходимо принимать во внимание при выборе типа пигмента.

Критерий 2. Диспергируемость и красящая способность

Неравномерное распределение пигмента ухудшает внешний вид изделия; при низкой красящей силе приходится увеличивать его дозировку, что повышает себестоимость материала. Один и тот же пигмент демонстрирует различные показатели диспергируемости и красящей силы в разных смолах — это необходимо учитывать при выборе. Размер частиц пигмента также тесно связан с диспергируемостью: чем меньше частицы, тем лучше, как правило, и диспергируемость, и красящая способность.

Производство мастербатчей предъявляет высокие требования к технологии. Чаще всего применяется мокрый процесс, включающий водный помол, фазовый переход, промывку, сушку и грануляцию — только такой подход обеспечивает стабильное качество продукта.

Четыре технологии производства мастербатчей

  1. Метод пигментных паст (чернильный метод). Пигмент диспергируется на трёхвалковой мельнице, в результате чего на поверхности каждой частицы формируется защитный слой низкомолекулярного вещества. Полученная паста смешивается с несущей смолой, пластицируется на двухвалковом смесителе (каландре), после чего гранулируется на одно- или двухшнековом экструдере.
  2. Метод вымывания (флашинг). Пигмент, вода и диспергатор перемалываются до размера частиц менее 1 мкм. Затем с помощью технологии фазового перехода пигмент переводится из водной фазы в масляную и после сушки превращается в гранулы мастербатча. Процесс требует применения органических растворителей и оборудования для их регенерации.
  3. Метод смешения (вымешивания). Пигмент смешивается с маслянистым носителем: используя природную маслофильность пигмента, его «выдавливают» из водной фазы в масляную. Поверхность пигментных частиц покрывается слоем носителя, что обеспечивает их диспергирование и стабилизацию и предотвращает повторное агрегирование.
  4. Метод металлического мыла. Пигмент измельчается до размера около 1 мкм, после чего при определённой температуре вводится мыло, равномерно смачивающее поверхность каждой частицы и образующее на ней мыльный слой. Затем добавляется раствор соли металла, который вступает в реакцию с мыльным покрытием, формируя защитную плёнку из металлического мыла (стеарат магния). Это позволяет предотвратить флокуляцию высокодисперсных пигментных частиц и сохранить достигнутую тонину помола.