Pigmente für Kunststoffe – Verwendung von Kunststoffpigmenten im Jahr 2024

1. Organische Pigmente für Kunststoffe

Organische Pigmente werden aus organischen Verbindungen hergestellt. Sie haben eine gute Transparenz und Farbstabilität. Bei Kunststoffprodukten dienen sie zum Färben und zur Farbverstärkung, beispielsweise bei transparenten Kunststoffbechern und Haushaltsgerätegehäusen. Zu den üblichen organischen Pigmenten gehören: Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Anthrachinonpigmente, Ruß usw.

2. Anorganische Pigmente für Kunststoffe

Anorganische Pigmente werden aus anorganischen Verbindungen hergestellt. Sie verfügen über eine hohe Deckkraft und Lichtbeständigkeit. Sie sind normalerweise heller als organische Pigmente, aber relativ transparent. Bei Kunststoffprodukten dienen sie zum Färben und zur Verbesserung der Lichtbeständigkeit, beispielsweise Blumentöpfe und Fahrradhelme. Zu den üblichen anorganischen Pigmenten gehören Eisenoxidpigmente, saure und alkalische Pigmente, Titandioxid usw.

3. Metallische Pigmente für Kunststoffe

Metallpigmente werden üblicherweise aus Metallblechen oder -folien hergestellt. Sie haben einen charakteristischen weichen Glanz und ein starkes metallisches Gefühl. Bei Kunststoffprodukten handelt es sich um Produkte mit metallischer Anmutung, etwa Autokarosserien und Handyschalen. Zu den gängigen Metallpigmenten gehören Aluminiumpulver, Bronzepulver, Kupferpulver usw.

4.Perlglanzpigmente für Kunststoffe

Perlglanzpigmente bestehen aus Glimmer, Kieselsäure und dergleichen. Sie haben den einzigartigen Perlglanzeffekt und eine gute Transparenz. Bei Kunststoffprodukten haben sie eine perlmuttartige Bedeutung, etwa bei farbigen Hartplastiken und Schlüsselanhängern. Zu den gängigen Perlglanzpigmenten gehören Aluminiumsilber-Perlglanzpigmente, goldrote Perlglanzpigmente usw.

Kurz gesagt, geeignete Pigmente für Kunststoffprodukte sollten nach Sorte, Leistung, Anwendung, Farbe und anderen Faktoren ausgewählt werden. Für Kunststoffprodukte werden hier nur einige Pigmente eingeführt. Auch andere Pigmente sind optional.

I. Trockenfärbung

Rohe Kunststoffmaterialien werden durch direktes Mischen mit Kunststoffpigmentpulver (Pigment oder Farbstoff) und einer geeigneten Menge Additivpulver gefärbt. Dies nennt man Trockenfärbung.

Trockenfärbung hat die Vorteile einer guten Dispersion und geringer Kosten. Die Menge kann je nach Bedarf bestimmt werden, um die Zubereitung zu erleichtern. Beim Trockenfärben fallen weder Arbeits- noch Materialaufwand für die Verwendung von Färbemitteln, Farbpasten usw. an, daher sind die Kosten gering und es gibt keine Mengenbeschränkung für Käufer und Verkäufer. Zu den Nachteilen gehört die Staubkontamination beim Transport, der Lagerung, dem Wiegen und Mischen, die sich negativ auf die Arbeitsumgebung und die Gesundheit der Bediener auswirkt.

II. Einfärben mit Pastenfarbe (Farbpaste)
Bei der Pastenfärbemethode werden der Farbstoff und der flüssige Zusatzstoff (Weichmacher oder Harz) üblicherweise gemischt und zu einer Paste vermahlen. Anschließend wird die Paste gleichmäßig mit Kunststoff, beispielsweise Vinylpaste und Farbe, vermischt.
Vorteile der Einfärbung mit Pastenfarbstoff (Farbpaste) ist die gute Verteilung ohne Staubverschmutzung. Zu den Nachteilen zählen Schwierigkeiten beim Farbstoffverbrauch und hohe Kosten.

III. Einfärbung mit Farbmasterbatch
Für das Farb-Masterbatch wird zunächst das Pigment der entsprechenden Farbe hergestellt und dann in der Rezeptur proportional mit dem Masterbatch-Träger gemischt. Anschließend erfolgt das Erhitzen, Plastifizieren, Rühren und Scheren durch den Granulator. Schließlich werden die Pigmentpartikel vollständig mit den Trägerharzpartikeln kombiniert, um Partikel zu bilden, deren Größe den Harzpartikeln entspricht. Anschließend werden die Partikel zur Herstellung von Kunststoffprodukten verwendet. Für die Harzeinfärbung ist nur eine geringe Menge Farbmasterbatch (1 % bis 4 %) erforderlich.

Im Vergleich zur Trockenfärbung hat die Masterbatch-Färbung folgende offensichtliche Vorteile: Reduzierung der Umweltverschmutzung durch herumfliegende Farbpulver; jeder Farbwechsel, ohne besondere Reinigung des Extrudertrichters; und stabile Formelstabilität, wodurch sichergestellt wird, dass zwei aufeinanderfolgende Chargen von Farbmasterbatches derselben Qualität relativ stabil sind.

Zu den Nachteilen der Masterbatch-Färbung gehören hohe Kosten und eine unflexible Mengenanpassung. Wenn zur Kunststoffeinfärbung Farbmasterbatch aus Perlglanzpulver, Phosphor, Leuchtpulver und anderen Farbpulvern verwendet wird, ist der Farbeffekt etwa 10 % geringer als bei direkter Verwendung von Kunststofffarbstoff. Darüber hinaus kann es bei Spritzgussprodukten zu strahlartigen Streifen und Fugen kommen.

Kunststofffarbpigmente werden in Kunststoffprodukten selten verwendet. Obwohl Kunststoffpigmente seltener als Flammschutzmittel eingesetzt werden, haben sie doch einen gewissen Einfluss auf die Eigenschaften von Produkten. Einige Farbstoffe können sich negativ auf Flammschutzmittel auswirken. Der Einfluss von Kunststoffpigmenten auf die Materialeigenschaften liegt hauptsächlich in den folgenden sechs Aspekten.

1. Auswirkungen auf elektrische Eigenschaften

Anorganische Pigmente haben meist schlechte elektrische Eigenschaften. Wenn sie als Farbstoffe für PVC- und PE-Kabel verwendet werden, sollten ihre elektrischen Eigenschaften berücksichtigt werden. Insbesondere PVC-Kabel weisen eine schlechte elektrische Isolierung auf, daher haben Pigmente einen größeren Einfluss auf sie und es sollten Farbstoffe mit besseren elektrischen Eigenschaften verwendet werden.

2. Einfluss von Metallionen in Pigmenten auf die thermisch oxidierende Zersetzung von Harz

Farbstoffe, die Kupfer, Eisen und andere Metalle enthalten, erleichtern die thermische Oxidation von Kunststoffen erheblich. PP-Moleküle enthalten beispielsweise viele tertiäre Kohlenstoffatome und sind daher sehr empfindlich gegenüber Kupferionen. Sie werden in Gegenwart von Kupferionen in Pigmenten schnell zersetzt.

3. Einfluss auf die Kristallisationseigenschaften

Wenn Kunststoffprodukten Kunststoffpigmente zugesetzt werden, insbesondere organische Pigmente, wird die Polymerbildung im Produktionsprozess beeinflusst, beispielsweise in Menge und Größe. Pigmente haben keinen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Sie erhöhen jedoch die Schrumpfungsrate, insbesondere bei großen Behältern.

4. Lichtabschirmende Wirkung einiger Kunststoffpigmente

Einige Kunststoffpigmente können die Lichtstabilität und Witterungsbeständigkeit von Kunststoffprodukten erheblich verbessern. Beispielsweise ist Ruß nicht nur ein Hauptschwarzpigment, sondern auch ein Lichtstabilisator. Es hat eine gute Abschirmwirkung gegen UV-Strahlen.

5. Einfluss auf mechanische Eigenschaften

Bei großen Kunststoffpigmentpartikeln führt eine ungleichmäßige Verteilung zu einer Verringerung der Schlagzähigkeit. Der Anteil an Kunststoffpigmentpartikeln sollte weniger als 1 % betragen. Darüber hinaus sollten feine Partikel gleichmäßig in den Produkten verteilt sein, um die Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der Produkte zu verringern.

I. Chemische Behandlung

Zu den chemischen Verarbeitungsmethoden für Pigmente gehören: Lösungsmittelbehandlung, Wasser-Öl-Phaseninversion, Wasser-Gas-Phaseninversion und Behandlung mit anorganischer Säure.

II. Lösungsmittelbehandlung

Dies gilt vor allem für Azopigmente. Grobe Pigmente (Pulver oder Paste) werden zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit, Lichtbeständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit und Deckkraft einige Zeit bei einer bestimmten Temperatur mit geeigneten organischen Lösungsmitteln vermischt. Die Verwendung von Lösungsmitteln hängt von der chemischen Struktur des Pigments ab. Beispielsweise enthalten die Moleküle von Azopigmenten Benzimidon. Rohe Pigmentpartikel sind hart und haben eine geringe Färbekraft. Durch den Einsatz alkalischer Lösungsmittel wie DMF (Dimethylformamid) werden die Eigenschaften von Pigmenten deutlich verbessert.

III. Wasser-Öl-Phasenumkehr

Im Allgemeinen werden Pigmente durch Trocknen und Mahlen des Wasser-Pigment-Systems hergestellt. Im Herstellungsprozess werden die Lipophilie und Hydrophobie organischer Pigmente genutzt. Die in Wasser dispergierten Pigmentpartikel werden mit hoher Geschwindigkeit gerührt und dann mit dem wasserunlöslichen organischen Polymer (Ölphase) vermischt. Pigmentpartikel werden nach und nach von Wasser in Öl umgewandelt. Dann wird eine kleine Menge Feuchtigkeit im Öl verdampft, um die ölige Paste zu erhalten. Farbpartikel werden durch Hochgeschwindigkeitsrühren und Scheren hergestellt. Durch Extrusion und Phasenumkehr weisen Pigmente eine hohe Dispergierbarkeit, Helligkeit und Farbkraft auf.

IV. Wasser-Gas-Phasenumkehr

In das in Wasser dispergierte Pigment wird ein Inertgas eingeblasen. Es wird vom Pigment absorbiert. Oder das Pigment wird von der Oberfläche kleiner Bläschen absorbiert. Dann schwimmt Schaum auf der Flüssigkeitsoberfläche. Grobe Partikel sinken zu Boden. Weiche Pigmente können durch Abtrennen des schwimmenden Schaums und Trocknen der Partikel erhalten werden. Durch die Gasinversion mit Gas erhalten Pigmente eine höhere Dispergierbarkeit.

V. Behandlung mit anorganischer Säure

Schwefelsäure wird häufig bei der Behandlung mit anorganischen Säuren verwendet. Die Behandlung mit anorganischer Säure gliedert sich in Säureauflösung, Säureaufschluss und Säuremahlung. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Kupferphthalocyaninpigmenten eingesetzt.

VI. Körperliche Behandlung

Die wichtigste physikalische Behandlungsmethode ist das mechanische Schleifen und Scheren.

Das Kunststoffpigmentpulver mit zu kleinen Partikeln wird mit Lösungsmitteln behandelt, um die Kristallisation weiter zu fördern. Die Pigmente mit zu großen Partikeln sollten zerkleinert werden, um die Kondensation zu reduzieren und die Dispersion zu erhöhen.

Abhängig von den Dispergiereigenschaften der Pigmente ist es notwendig, das Pulver zu sieben. Pigmente werden nach dem Mahlen oder Scheren mechanisch gesiebt (80–400 Maschen), um die Konsistenz der Partikelgröße des Farbpulvers sicherzustellen, die Dispersion des Kunststoffpigmentpulvers erheblich zu erhöhen und Farbflecken, Spuren und Streifen auf Kunststoffprodukten zu reduzieren. Beim Färben von Vliesstoffen werden Garnbrüche reduziert oder sogar vermieden.