Взаимосвязь пигментов, пластикового сырья и вспомогательных веществ
Красящие вещества, используемые в маточных смесях, должны полностью учитывать совместимость красителя, пластиковой основы и других вспомогательных компонентов рецептуры. Основные критерии выбора таковы:
Требования к совместимости красящих веществ
Краситель не должен вступать в химическую реакцию со смолой и какими-либо вспомогательными веществами. Он должен обладать отличной растворостойкостью, низкой миграцией и хорошей термостабильностью. Иными словами, компоненты маточной смеси не должны участвовать ни в каких химических реакциях в процессе переработки.
Характерный пример: технический углерод (сажа) способен катализировать реакцию отверждения полиэфирных пластиков. По этой причине его не следует добавлять в полиэфирные материалы.
Поскольку температура переработки пластмасс, как правило, высока, красящие вещества в маточных смесях не должны разлагаться или изменять цвет при нагреве. Неорганические пигменты обычно обладают хорошей термостойкостью, тогда как органические пигменты и красители уступают им в этом отношении. При подборе марки пигмента данный факт необходимо принимать во внимание.
Дисперсность и красящая способность пигмента также должны быть на высоком уровне. Неравномерное распределение пигмента ухудшает внешний вид изделия, а при низкой красящей способности приходится увеличивать его дозировку, что ведёт к росту стоимости материала. Необходимо учитывать, что дисперсность и красящая способность одного и того же пигмента в разных смолах могут существенно различаться. Чем меньше размер частиц пигмента, тем лучше, как правило, его дисперсность и красящая способность.
Четыре метода производства маточных смесей
Производство маточных смесей предъявляет высокие технологические требования. Как правило, применяется «мокрый» способ: водная дисперсия → инверсия фаз → промывка → сушка → грануляция. Только такой подход гарантирует стабильное качество продукта. Существует четыре основных метода производства.
1. Метод краскотёрки (чернильный метод)
Этот метод предусматривает использование красочных паст непосредственно в производстве маточных смесей. Пигмент перетирается на трёхвальцовой мельнице, при этом на поверхности каждой частицы создаётся защитный слой из низкомолекулярного соединения. Полученная пигментная паста смешивается с полимером-носителем, пластицируется на двухвальцовом смесителе (открытом вальцовом смесителе), после чего гранулируется с помощью одношнекового или двухшнекового экструдера.
2. Метод промывки (инверсия фаз)
Суть метода: пигмент совместно с водой и диспергатором тщательно измельчается до размера частиц менее 1 мкм. Затем методом инверсии фаз пигмент переводится из водной фазы в масляную и высушивается с получением маточной смеси. Для проведения инверсии фаз требуются органические растворители и соответствующее оборудование для их рекуперации.
3. Метод смешения (замес)
Пигмент смешивается с масляной основой-носителем. Благодаря маслофильным свойствам пигмента его частицы вымешиваются и переходят из водной фазы в масляную. Одновременно каждая частица пигмента покрывается слоем масляного носителя, что обеспечивает диспергирование и стабилизацию пигмента, а также предотвращает его коагуляцию.
4. Метод металлических мыл
Пигмент измельчается до размера частиц около 1 мкм. При определённой температуре вводится мыло таким образом, чтобы оно равномерно смочило поверхность каждой частицы пигмента и сформировало мыльный слой. Затем добавляется раствор соли металла, который химически реагирует с мыльным слоем на поверхности пигментных частиц, образуя защитную плёнку из металлического мыла (стеарата магния). Это предотвращает флокуляцию высокодисперсных пигментных частиц и в определённой степени позволяет сохранить достигнутую степень измельчения.