隨著年輕工程師和買家進入塑料行業(yè)，有必要提供新一代人以生產(chǎn)高質(zhì)量著色塑料部件的正確的基礎(chǔ)知識和意識。設(shè)計者和品牌擁有者知道選擇正確的顏色以確保其產(chǎn)品在競爭中脫穎而出的重要性。但是，他們常常可能沒有足夠的基礎(chǔ)知識和意識來生產(chǎn)高質(zhì)量的著色塑料件，轉(zhuǎn)而求助于他們的伙伴。

 

       本文聚焦于高濃度色母粒，給剛性包裝和建筑產(chǎn)品的加工者一個指導(dǎo)，教他們?nèi)绾未_定著色劑，并給出案例，說明這些加工者如何使用新的著色技術(shù)以給他們的產(chǎn)品一個提升。這里所討論的許多原則通常也適用于別的終端市場。

 

 

       高濃度色母粒在剛性包裝和建筑產(chǎn)品上在性價比方面堪稱《葵花寶典》。

 

       加工基礎(chǔ)和技術(shù)選擇

 

       為產(chǎn)品選擇顏色是開發(fā)周期的一個關(guān)鍵部分。尋找想法和趨勢的設(shè)計者和加工者可以使用這樣一些資源，例如， ColorMarketing Group, Pantone，油漆公司，雜志和社會媒體。

 

       一旦你得到某些一般的想法，完成這部分加工的最有效方法就是直接與色母粒供應(yīng)商伙伴合作。他們可以用你的樹脂模塑色板，瓶子，或其它樣件，以吸引你對于終端產(chǎn)品的視覺感受。

 

       當設(shè)計一個塑料制品時，要記在心里的最重要因素之一是，樹脂和色母粒必須適合目標工藝，例如注塑，吹塑，壓塑或擠出。這是因為，樹脂，顏料，染料和助劑，必須能夠忍受模塑加工中間的極端高的熱曝露，包括材料流過模具時的剪切熱。如果材料本身對于終端應(yīng)用環(huán)境沒有足夠的耐受性，它可能需要助劑來屏蔽 UV 射線，抗氧劑或其它穩(wěn)定化助劑來防止聚合物降解，因為降解可能導(dǎo)致變色和產(chǎn)品失效。

 

       下一個決定就是選擇著色技術(shù)。兩個最廣泛可以選用的方案是預(yù)著色和母粒，它們要么以液態(tài)形式，要么以粒狀形式使用。最好深入研究上述兩種方案，以確定哪個方案最有利于你的操作。理想地，一個成功的項目要求一個著色模式——其提供最大的好處，具有最小的挑戰(zhàn)（廖注：好像做什么都是這個理）。

 

       預(yù)著色易于使用，因為顏色已經(jīng)完全加入到樹脂加工過程中。但是，預(yù)著色生產(chǎn)成本更高，通常要求保持相當大的庫存，因為共混商通常具有最小訂單要求（廖注：就是訂單太小它不做的）。即使具有好的預(yù)期，也總是存在一個風(fēng)險，就是預(yù)著色供應(yīng)還沒有耗盡，產(chǎn)品可能達到其銷售周期的最后階段。

 

       母粒使你的庫存最小化。即使這樣，仍然可以做出選擇。例如，傳統(tǒng)的造粒的色母粒，一般比液體著色劑更貴，由于后者具有更高的添加比。

 

       今天，隨著在計量設(shè)備和高濃度粒狀母粒新技術(shù)的可以獲得性上的最新進展，加工商可以減少成本和生產(chǎn)挑戰(zhàn)。最新的粒子喂料系統(tǒng)可以計量高濃度粒子，其水平低至1%乃至以下（廖注：這里的 1% 濃度是指色母粒添加于樹脂的濃度）。

 

       色母粒可以拉條切粒（圓柱形），或水下切粒（圓形）。一般地，顆粒比客戶的樹脂粒子小。對于特殊的需求，母粒可以以微粒子形式提供。

 

       對于許多部件，高濃度色母粒使用載體技術(shù)，類似于傳統(tǒng)色母粒。那就是，典型的載體樹脂一般與客戶的樹脂是一樣的—也就是PE載體用于給PE部件著色。但是，色母粒顆粒比客戶的基體樹脂通常具有更高的熔體流動速率，這樣可以確保在加工中顏色易于分布到整個部件中。

 

       給聚烯烴和 PET 包裝著色

 

       在包裝領(lǐng)域，對于某個特殊類型的容器，沒有通用方案。它取決于目標內(nèi)容物和應(yīng)用。對于許多剛性包裝應(yīng)用，HDPE 和 PP 被證明是好的選擇。

 

       HDPE 是剛性包裝的最常用樹脂之一，因為它很耐用。在填充期間，它仍然保持其剛性形狀，耐磨耗和穿刺。但是，相比于透明 PS，PET 和 PVC，HDPE 與透明容器擺放在一起時，可能看起來不那么光鮮。這就是為什么許多 HDPE 包裝要著色的原因。

 

       此外，著色 HDPE 包裝一般具有較好的耐應(yīng)力開裂和耐化學(xué)性，這對于家用清洗用品和去污劑特別重要，因為這些用品要求更多的耐用性和更長的貨架壽命。HDPE 還耐翹曲，變形和 UV 光。

 

       聚丙烯也用于多種包裝應(yīng)用，因為它很堅韌，耐熱至 180F。PP 的一個常見的應(yīng)用是瓶子上的鉸鏈，用于番茄醬，酸奶和水。

 

       許多 PP 鉸鏈應(yīng)用要求成核劑，諸如二氧化硅，滑石粉和有機鹽，以加速結(jié)晶速度，幫助減少注射循環(huán)時間，由此降低生產(chǎn)成本。一個著名的色母粒供應(yīng)商會知道正確選擇顏料和成核劑，以抓住生產(chǎn)效率而又不犧牲鉸鏈性能。 

 

       無論新料 PET 還是回收 PET，都大量用于多種包裝飲料，食品和消費品。這些樹脂長年使用色母粒。直到最近，基于 PET 載體的色母粒對于著色 PET 才有成本效益，這是因為相對于液體著色，過去其填充量太低，濃度需要進一步濃縮。近來，導(dǎo)入了一個新的聚合物載體技術(shù)（Chroma’s Ultra PET）。這種載體不僅與用于包裝的 PET 聚合物具有良好的相容性，而且提供下列好處：

 

       微珠使得每克著色劑提供更多粒子，具有更大的表面積，從而改進了顏色分布—這于彩色是一個特別有用的特征。（廖注：珠粒指色母粒）

 

       它們在比傳統(tǒng) PET 色母粒低得多的溫度下加工，減少了顏料和染料上的熱應(yīng)力。（廖注：估計載體是無定型 PET，也就是不結(jié)晶的 PET，或者 APET，由于色母粒濃度高，使用 APET 無妨）。

 

       他們提供了格外高的顏料和染料的填充量，因此，具有更經(jīng)濟的添加量。在許多情況下，極低的使用量消除了需要干燥和再結(jié)晶的操作，不像傳統(tǒng) PET 色母粒那樣。（廖注：這個很重要，由于色母粒濃度高，添加量就小，所以由色母粒吸水引入到材料體系中的水分就小了，不至因為吸水造成塑料件的表面痕跡。）

 

       這種新的 PET 產(chǎn)品線的目標應(yīng)用包括化妝品包裝，維他命瓶，營養(yǎng)品，樣品酒瓶，香料罐和熱成型片材。

 

       給回收材料著色

 

       在消費者品牌產(chǎn)品中，有了很多的談話和越來越多的行動，涉及關(guān)于使用更多的回收材料于其包裝之中。許多品牌擁有者聚焦于的目標是，到 2025 年或稍晚一點，用后回消費回收（PCR）材料，特別是 PET 和聚烯烴，制造包裝。（廖注：使用后消費回料的挑戰(zhàn)包括，能找到 PCR，以及用好 PCR，其中就包括正確著色。）

 

       許多加工者正面臨的挑戰(zhàn)是，找到可以再次加工的PCR樹脂，設(shè)計用于滿足特定應(yīng)用要求。

 

       如果你對于切換到回收樹脂是認真的，就選擇一個顏料公司，它成功地提供過顏色和助劑母粒，包括加工助劑，沖擊改性劑以及 UV 和其它穩(wěn)定劑，因為除了顏料以外的助劑可能被要求要把 PCR 用到合格。如今，一些供應(yīng)商提供 100% PCR 基的色母粒和助劑母粒，從而允許品牌商宣稱其產(chǎn)品是 100% PCR 的。

 

       隨著對著色回收 PE 和 PP 包裝的需求持續(xù)增加，你將需要一個著色劑供應(yīng)商，你可以指望從這里獲得正確著色劑助劑包，因為許多回收料流要被著色成黃色或灰色，而且使用 rPET（廖注：這里的 rPET 是回收 PET）生產(chǎn)一個色彩富麗的包裝的唯一方法，就是使用高填充色母粒。（廖注：這是對回料著色的重要技巧，因為回料多變黃，所以順勢著色為黃色；因為回料顏色太雜，所以，順勢染色為灰色。回收 PET 要艷麗起來，只有使用高濃度色母了，濃妝艷抹。）

 

       給建筑和施工產(chǎn)品著色

 

       每年，在建筑和施工行業(yè)上所用的塑料產(chǎn)品的多樣性和數(shù)量都有增長。這個市場上寬范圍的塑料建筑產(chǎn)品包括，電纜，導(dǎo)管，管道，保護層，窗戶，門，保護性和裝飾性百葉窗，建筑屋頂瓦片，平臺，壁板和地板。盡管這些產(chǎn)品都好用，但是添加顏色可以表達品牌或消費者所需要的美觀，以表明它們的具體應(yīng)用（著色編碼），在許多情況下，定義其應(yīng)用。你或許熟悉這樣的事實，塑料管道和導(dǎo)管根據(jù)其終端應(yīng)用進行顏色編碼，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，關(guān)于給建筑產(chǎn)品著色的最大挑戰(zhàn)是，在具體的產(chǎn)品樹脂中精準配制所要求的顏色。用在建筑上的典型塑料樹脂包括 PE，PP，TPO，PVC，PC，ASA，ABS，POM，尼龍，丙烯酸酯塑料，和許多熱塑性復(fù)合材料。

 

       關(guān)鍵是在開發(fā)過程的早期要與你的顏料和助劑供應(yīng)商建立伙伴關(guān)系，以達成具體的顏色和性能特征。在確定正確的樹脂后，你的話題可以轉(zhuǎn)移到顏色選擇了。一般地，你的供應(yīng)商會有色板或潘通卡，來為你的每個塑料產(chǎn)品或部件確定所要求的顏色。

 

       在選擇過程中，顏色可能看起來不同，這取決于光澤，皮紋，填料，樹脂類型，光源和其它因素。例如，在高 UV 光環(huán)境中，紅色，橘色和黃色一般比深色的顏色，如藍色或綠色要褪色快一些。

 

       高填充色母粒賦予建筑

 

       和包裝加工者以優(yōu)勢

 

       在建筑/施工和包裝領(lǐng)域市場上的加工商，從切換到高填充母粒，獲得優(yōu)勢。這里給出一些規(guī)格：

 

       散熱管：A 為用于散熱加熱用高溫共擠管道提供一個成本-效益方案、。一個鮮艷的顏色用于超薄外皮層 RE-RT HDPE，一個標準實色用于貼著銅管芯部的 PE-RT HDPE 內(nèi)皮層，由此減少總的著色劑成本。

 

       A色母粒用于這里的劑量是 0.75%。盡管比傳統(tǒng)色母的使用量低，高濃度A粒子提供極高濃度的 UV 穩(wěn)定劑和吸收劑，用于防止褪色和聚合物降解。這種管子可以買到紅色、藍色和白色的。

       

 

       A 提供了一個成本效益的方案，應(yīng)用于輻射加熱管道，只有超薄的外層是用 PCR-HDPE 共擠的，其著色鮮艷。

 

       TPO 屋頂防水膜：A 產(chǎn)品包設(shè)計了配方，它提供 UV 和抗氧劑穩(wěn)定化，在加工者擠出輕量化 TPO 屋頂防水膜的市場上，它只有現(xiàn)有產(chǎn)品的一半用量。在這個市場的典型濃度在 12-15%，而 A 母粒使用量在 6%。較低的價格最終導(dǎo)致大幅度降低每磅產(chǎn)品的綜合價格，也導(dǎo)致了減少的庫存需求，從而節(jié)省地面空間和現(xiàn)金流。

 

       在包裝方面，開發(fā)產(chǎn)品以滿足客戶需求可能面臨挑戰(zhàn)，因為主要的品牌商具有精確的顏色要求。限定性的成本壓力加重了持續(xù)滿足品牌零售貨架預(yù)期的困難。

 

       藍綠色（綠松石色）HDPE 蓋子特殊的藍綠色顏色空間對于化妝品生產(chǎn)線的這種品牌確認是很關(guān)鍵的。但是，它面臨著多方面的顏色相關(guān)的關(guān)心，例如，部件之間的不均一性，它迫使加工商消耗更高含量的現(xiàn)有著色劑以達到視覺上的色彩均勻性。這些更高的著色劑使用量迫使生產(chǎn)變得低效，比所需要的著色劑庫存高得多，并且成品部件的庫存量也要升高，以確保所要求的交貨時間達到保證。（廖注：這里講，使用更多著色劑會造成三個問題，①、生產(chǎn)低效了，②、著色劑庫存增加，③、成品件庫存增加。第一，生產(chǎn)低效的原因是使用更多著色劑，在注塑機上，需要花更多時間分散，其實也就是增加注塑機螺桿的背壓，這顯然降低了產(chǎn)量。第二，著色劑庫存增加，這個好理解。第三，成品件的庫存之所以增加，是因為針對需要增加染色濃度的這個部件，其產(chǎn)量降低了，無法跟原先其它部件的產(chǎn)量配套，如果要達到整機的交貨，則造成其它部件庫存過量，也就是部件總量庫存升高。）

 

       

 

       因此，品牌包裝團隊和加工者聯(lián)手開始尋找一種替代性著色劑，以解決多重挑戰(zhàn)，包括顏色穩(wěn)定性，加工困難，著色劑的過量使用和綜合包裝成本。在他們的研究期間，我們引入一種系列技術(shù)既包括A也包括B配方。針對兩個技術(shù)進行了模塑試驗，以確認出最合適的和最有利的包裝。

 

       方案證明是B體系，它提供了卓越的顏色分散，從而消除了色差。它還將添加量從 4% 減少到 1.5%，降低了總的著色成本。此外，它提供了更快的循環(huán)時間，更成本有效的顏色切換，結(jié)果具有更少的洗機和減少的停機。

 

       此系列更低的添加量，連同其加工好處，允許模塑商滿足既定的生產(chǎn)要求。此外，更低的顏色要求，連同改進的生產(chǎn)效率，提供了最小的所需庫存空間。這種技術(shù)給項目帶來的無數(shù)好處，最終導(dǎo)致在所有著色劑上的完全切換，以滿足品牌要求。

 

       HDPE 吹塑瓶：先前供應(yīng)商的色母的推薦添加量為 2.5%。提供兩個 B 色母樣品，添加比例分別為 1.5% 和 1.7%。在吹塑試驗期間，1.5% 的樣品達到了顏色規(guī)格，色母平均使用量為 0.14%。與之相比，競爭樣品的平均使用量為 5.96，這是由后試驗熱失重分析（TGA）確定的。TGA 測試還證實，B 色母含有 65% 的顏料，而現(xiàn)用的傳統(tǒng)色母的顏料含量為 26%，每個顆粒中的顏料要多 2.5 倍。（廖注：用 TGA 分析色母粒中顏料含量是個有意思的技術(shù)問題。如果色母是無機顏料，這很容易確定其 TGA 的最終殘留量，也就是其無機色粉含量。如果是有機顏料，由于其分子量小，很可能在低溫下失重。）

 

       更重要的是，這不需要變更吹塑商的加工參數(shù)，從而為制造團隊消除了額外的挑戰(zhàn)。

 

       轉(zhuǎn)自——鏈塑網(wǎng)公眾號

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