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色母

科之枫 2018-02-22 11:18:38


色母(Color Master Batch)的全称叫色母粒,也叫色种,是一种新型高分子材料专用着色剂,亦称颜料制备物(Pigment Preparation)。色母主要用在塑料上。色母由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成,是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体,可称颜料浓缩物(Pigment Concentration),所以它的着色力高于颜料本身。加工时用少量色母料和未着色树脂掺混,就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品。


基本成分

  1. 颜料或染料

颜料又分为有机颜料与无机颜料

常用的有机颜料有:酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫、偶氮红等常用的无机颜料有:镉红、镉黄、钛白粉、炭黑、氧化铁红、氧化铁黄等

2. 载体

是色母粒的基体。专用色母一般选择与制品树脂相同的树脂作为载体,两者的相容性最好,但同时也要考虑载体的流动性。

3. 分散剂

促使颜料均匀分散并不再凝聚,分散剂的熔点应比树脂低,与树脂有良好的相容性,和颜料有较好的亲和力。最常用的分散剂为:聚乙烯低分子蜡、硬脂酸盐。

4. 添加剂

如阻燃、增亮、抗菌、抗静电、抗氧化等品种,除非客户提出要求,一般情况下色母中并不含有上述添加剂。


发展历程

色母是20世纪60年代开发的一种塑料、纤维的着色新产品,它是把颜料超常量均匀的载附于树脂中而制得的聚合物的复合物。色母主要组成为着色剂、载体、分散剂三部分。

据相关资料获悉,亚洲地区的其他国家对色母的年均需求增长率约7%-9%,可我国对色母的年均需求增长率为20%左右。预计中国将成为色母需求量增长最快的市场。特别是彩色和添加母粒,我国要依赖进口。我国已成了亚洲地区色母市场的最大生产国和消耗国。我国有330家生产色母的企业,其中塑料级色母厂已经达到了 300家,纤维级色母厂为30家,这些色母生产厂主要分布在福建、广东、山东、浙江、江苏、上海、辽宁、天津、北京、河北等省市。我国色母粒年生产能力在1000吨以上的企业有将近50家,全国色母生产能力为每年30万吨,2001年我国色母的需求量不到12万吨。生产能力严重过剩,导致国内色母行业普遍开工不足,除新建生产装置增速过快,产品订单不足等因素外;其中重要因素是国产色母产品结构单一,品种不全,通用型产品占很大比重,而高浓度和超高浓度、多功能性色母及细旦纤维用色母所占比重较少。反观色母技术水平较高的国家,颜料、分散剂等原材料品种齐全,已形成了系列化和专业化产品结构。在品种开发方面,我国色母生产厂家已经开发出了纤维用色母、薄膜用色母、电线电缆用色母、聚烯烃色母、PVC色母、注塑制品用色母。有关专家认为,未来色母将朝着多功能化、高颜色含量和高技术含量方向发展,色母的发展伴随着对生产技术的提高。


优点

1. 使颜料在制品中具有更好的分散性 色母生产过程中须对颜料进行细化处理,以提高颜料的分散性和着色力。专用色母的载体与制品的塑料品种相同,具有良好的匹配性,加热熔融后颜料颗粒能很好地分散于制品塑料中。

2. 有利于保持颜料的化学稳定性直接使用颜料的话,由于在贮存和使用过程中颜料直接接触空气,颜料会发生吸水、氧化等现象,而做成色母后,由于树脂载体将颜料和空气、水分隔离,可以使颜料的品质长期不变。

3. 保证制品颜色的稳定 色母颗粒与树脂颗粒相近,在计量上更方便准确,混合时不会粘附于容器上,与树脂的混合 也较均匀,因此可以保证添加量的稳定,从而 保证制品颜色的稳定。

4. 保护操作人员的健康 颜料一般是粉状,添加和混合时容易飞扬,被人体吸入后将影响操作人员的健康。

5. 保持环境的洁净。

6. 使用方便


耐热性能

专用色母的耐热等级一般是与用于制品的塑料相适应的,在正常温度下,可以放心使用。唯在下述情况下会引起不同程度的变色,一是温度超出了正常范围,一是停机时间过长。

造粒着色与色母着色有什么区别?

色母着色与造粒着色相比具有以下优点:

1.着色和制品加工一次完成,避免造粒着色对塑料的加热过程,对保护塑料制品的品质有好处。

2.使塑料制品的生产工艺最简化。

3.可节省大量电能

用色母着色的产品不会褪色吗?

没有绝对不褪色的产品,使用色母着色的产品也仍有可能褪色,只不过针对不同档次的产品程度不同而已,有的较明显,有的则很难察觉。


通用色母与专用色母

专用色母 :是根据用户指定的用于制品的塑料品种,选用相同的塑料作为载体所制造的色母。如PP色母、ABS色母分别选用PP、ABS作为载体。

通用色母 :也用某种树脂(往往是低熔点的PE)作为载体,但它可以适用于除其载体树脂之外的其它树脂的着

通用色母相对来说比较简单方便,但缺点较多,建议大家选用专用色母。

为什么许多公司不生产通用色母?

国际上绝大多数正规的色母粒公司一般不生产通用色母。

通用色母存在着很多缺点。事实上,通用色母的'通用'范围很狭小,技术指标、经济效益也较差,具体表现在:

1.着色效果的预见性差

色母是用来着色的,通用色母的颜料在不同的塑料中会呈现出不同的颜色,因此着色效果的预见性较差。

2.影响塑料制品的其它性能

尤其是影响强度,产品容易变形、扭曲,对工程塑料更为明显。

3.成本较高

通用色母为了能够'通用',往往选用较高耐热等级的颜料,造成浪费。

色母除着色外,能否同时具有阻燃、增亮、抗静电、抗氧化、抗紫外线等功能?

色母可以同时具有其中的某几种功能,如果工厂提出这方面要求的话。

有时候,虽然客户并未提出要求,色母公司也会视产品的需要建议用户添加一些助剂,比如在色母中增加某些添加剂,如增亮剂等。当然,这样会增加产品的成本。

注意事项

1. 怎样使用色母?

色母的使用非常简单,只需按规定的配比与树脂颗粒混合,手工拌和即可。

在设备的操作中应注意以下问题 :

1.1.注塑机或挤出机混炼腔一般有多个温度区域,其中靠近落料口的那段温度应略高一些,这是为了使色母进入混炼腔后迅速熔化,与塑料树脂尽快混合均匀,这样有利于色母颜料在制品中处于良好分散状态。

1.2.将注塑机适当施加背压,这样可以提高螺杆的混炼效果,有利颜料的分散,施加背压的副作用是使注塑速度有所放慢。

1.3.将挤出机的模头温度适当提高,可以增加制品的光亮度。

2. 怎样确定色母的使用比例?

确定色母使用比例的依据,是要获得满意的着色效果。只要制品表面色调均匀,没有条纹和斑点,就可以认可。色母的使用比例可按下文选用:

1:100 除非设备的混炼性非常好,否则容易出现颜料分散不均匀的现象,一般不建议客户使用这一比例

但是,一些客户因价格压力,特别希望使用这一比例的色母,为客户着想,也较多地生产这样低比例的浓缩色母,而且颜料的分散性一般也能达到要求。

1:50用于着色要求一般的塑料制品,PE、PP色母较多使用这一比例

1:33--1:25用于着色要求较高的PO类制品,着色要求较低或一般的ABS制品

1:20用于高级塑料制品,包括PO、ABS,可广泛用于注塑、吹塑、纺丝等工艺

1:20以上 一般用于高级化妆品容器着色,较多地用于小型注塑机

3. 如何计算色母的使用成本?

计算色母着色的成本时应扣除色母本身的重量。

举例如下:100公斤塑料树脂中加入2公斤色母,这时候总重量已经为102公斤,假设树脂价格为10元/公斤,色母价格为20元/公斤,

则102公斤塑料制品中因使用色母而增加的成本为:

2公斤×(20元/公斤-10元/公斤)=20元

换算成每100公斤塑料制品中因使用色母而增加的成本为:

20元/102公斤×100公斤=19.61元

4.使用色母会增加产品成本吗?

多数情况下是这样的。但在有些情况下,使用色母着色反而比使用色粉着色经济,原因是配色师可以通过几种较低价格颜料的组合来达到较高价格颜料的着色效果。

还要考虑以下两种现象:

1.在很多情况下,塑料制品厂家在用色粉配色时选用的颜料并不是最经济的,而由于对颜料不够熟悉,配色时反复试验,造成人力和材料的浪费则非常普遍。使用色母则不存在这个问题。

2.用色母着色的产品和用色粉着色的产品其档次是完全不一样的,其售价也要高出一些,高出的售价往往高于使用色母所增加的成本,所以色母反而能创造"利润"。从这个角度讲,在有些情况下,使用色母着色比使用色粉着色要来得"经济"。

5.色母在使用前需要烘干吗?

色母一般情况下不需要烘干,可以直接使用,但是,ABS和NY色母除外,它们应按常规工艺进行烘干。

色母的保存期限有多长?

色母可以长期保存。

色母中的颜料分散固定于载体树脂中,处于封闭状态,即使长期贮存其品质也不会变化。但应当贮存于干燥、阴凉的环境中

6.可不可以用几种不同的色母配制颜色?

一般公司经常用几种色母为小用量客户配制特定的颜色。但在没有公司技术人员指导的情况下,客户不可自作主张将几种色母配合使用,更不可将不同公司生产的色母混合使用,以免不相容而造成损失。

7.使用色母会影响产品的其它性能吗?

有些颜料对制品的阻燃效果有影响。使用于阻燃产品时,应向色母生产厂家指出。

8. 模具对色母的使用有无影响?

为了充分显示色母的着色效果,模具必须具有相应的品质,尤其是表面必须十分光洁。


常见缺陷

1、在阳光照射下,制品中有条纹状的颜料带

这个问题需从塑料物理机械性能和塑料成型工艺两个方面考虑:

1.1注塑设备的温度没有控制好,色母进入混炼腔后不能与树脂充分混合。

1.2注塑机没有加一定的背压,螺杆的混炼效果不好。

1.3色母的分散性不好或树脂塑化不好。

工艺方面可作如下调试:1.将混炼腔靠落料口部分的温度稍加提高 2.给注塑机施加一定背压。

如经以上调试仍不见好,则可能是色母、树脂的分散性或匹配问题,应与色母粒制造厂商联系解决。

2、使用某种色母后,制品显得较易破裂

这可能是由于生产厂家所选用的分散剂或助剂质量不好造成的扩散互溶不良,影响制品的物理机械性能。

3、按色母说明书上的比例使用后,颜色过深(过浅)

这个问题虽然简单,却存在着很多可能性,具体为:

3.1.色母未经认真试色,颜料过少或过多

3.2.使用时计量不准确,国内企业尤其是中小企业随意计量的现象大量存在

3.3.色母与树脂的匹配存在问题,这可能是色母的载体选择不当,也可能是厂家随意改变树脂品种

3.4.机器温度不当,色母在机器中停留时间过长

处理程序:首先检查树脂品种是否与色母匹配、计量是否准确,其次调整机器温度或转速,如仍存在问题应向色母粒生产厂家联系。

4、同样的色母、树脂和配方,不同的注塑机注出的产品为何颜色有深浅?

这往往是注塑机的原因引起的。不同的注塑机因制造、使用时间或保养状况的不同,造成机械状态的差别,特别是加热原件与料筒的紧贴程度的差别,使色母在料筒里的分散状态也不一样,上述现象就会出现。

5、换另一种牌子的树脂后,同样的色母和配方,颜色却发生了变化,这是为什么?

不同牌号的树脂其密度和熔融指数会有差别,因此树脂的性能会有差别,与色母的相容性也会有差别,从而发生颜色变化,一般说来,只要其密度和熔融指数相差不大,那么颜色的差别也不会太大,可以通过调整色母的用量来较正颜色。

6、色母在储存过程中发生颜料迁移现象是否会影响制品的质量?

有些色母的颜料含量(或染料)很高,在这种情况下,发生迁移现象属于正常。尤其是加入染料的色母,会发生严重的迁移现象。但这不影响制品的质量,因为色母注射成制品后,颜料在制品中处于正常的显色浓度。

7、为什么有的注射制品光泽不好?

有以下多种可能:

7.1.注塑机的喷嘴温度过低

7.2.注塑机的模具光洁度不好

7.3.制品成型周期过长

7.4.色母中所含钛白粉过多

7.5.色母的分散不好

8、一段时间后,有的塑料制品的会发生褪色现象。

生产厂家所采用基本颜料质量不好,发生漂移现象。

9、为什么ABS色母特别容易出现色差异?

各国生产的不同牌号ABS色差较大,即使同一牌号的ABS,每批批号也可能存在色差,使用色母着色后当然也会出现色差。这是由于ABS的特性引起的,在国际上还没有彻底的解决办法。但是,这种色差一般是不严重的。

用户在使用ABS色母时,必须注意ABS的这一特性。


生产工艺

色母粒用色料的要求

色母粒所用色料,必须注意色料与塑料原料、助剂之间的搭配关系,其选择要点如下所述。

(1)色料不能和树脂及各种助剂有反应,耐溶剂性强、迁移性小、耐热性好等。也就是说,色母粒不能参与各种化学反应。如碳黑能控制聚酯塑料的固化反应,所以不能在聚酯中加入碳黑色料。

由于塑料制品成型加工温度较高,所以色料应在成型加热温度条件下不分解变色。一般无机颜料耐热性较好,有机颜料及染料耐热性较差,这点应在选择色料品种时引起足够的重视。

(2)色料的分散性、着色力应好。色料分散不均匀时,会影响制品的外观性能;色料着色力差时,会使色料用量增加,材料成本提高。同一色料在不同树脂中分散性和着色力并不相同,所以在选择色料时应注意这一点。

色料的颗粒大小与分散性也有关系,色料粒径越小,则分散性越好,着色力也强。

(3)应了解色料的其他性能,如对于用在食品、儿童玩具方面上的塑料制品,要求色料应无毒;用于电器方面的塑料制品,应选择电绝缘性好的色料;用于室外方面塑料制品,应选择耐气候老化性能好的色料等。


色母粒的生产工艺流程

色母粒生产工艺要求很严格,一般采用湿法工艺。色母粒料经水相研磨、转相、水洗、干燥、造粒而成,只有这样产品质量才能得到保证。

另外颜料在研磨处理的同时,还应进行一系列检测,如测定砂磨浆液的细度、测定砂磨浆液的扩散性能、测定砂磨浆液的固体含量以及测定色浆细度等项目。

色母粒料生产的工艺流程有四种方法:

(1)油墨法:顾名思义,是在色母粒生产中采用油墨色浆的生产方法,即通过三辊研磨,在颜料表面包覆一层低分子保护层。研磨后的细色浆再和载体树脂混合,然后通过二辊塑炼机(也叫双辊开炼机)进行塑化,最后通过单螺杆或双螺杆挤出机进行造粒。

其流程如下:

配料搅拌粗色浆三辊研磨细色浆二辊塑炼挤出造粒

(2)冲洗法:是颜料、水和分散剂通过砂磨,使颜料颗粒小于1μm,并通过相转移法,使颜料转入油相,然后干燥制得色母粒。转相时需要用有机溶剂,以及相应的溶剂回收装置。其流程如下图:

细色浆冲洗 蒸发浓缩料干燥加入载体挤出造粒

(3)捏合法:是将颜料和油性载体掺混后,利用颜料亲油这一特点,通过捏合使颜料从水相冲洗进入油相。同时又由油性载体将颜料表面包覆,使颜料分散稳定,防止颜料凝聚。

(4)金属皂法:是颜料经过研磨后粒度达到1μm左右,并在一定温度下加入皂液,使每个颜料颗粒表面层均匀地被皂液所润湿,形成一层皂化液,当金属盐溶液加入后与在颜料表面的皂化层化学反应而生成一层金属皂的保护层(硬脂酸镁),这样就使经磨细后的颜料颗粒不会引起絮凝现象,而保护一定的细度。

色母色母粒使用的注意事项

(1)色母粒存放一段时间后会吸潮,尤其是PET、ABS、PA、PC等,故要按本色粒同样的工艺进行干燥并达到含水量要求。

(2)用色母粒拚色达到所需色泽必须十分慎重,常常会发生色差和色光的变化。

(3)色母粒和其他添加剂会有反应,使用时要注意。

(4)色母粒的稀释比的选取应注意。选用高的稀释比,则生产成本较低,但也要受到加工设备的限制。


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