Pigmenti per plastica - Usi dei pigmenti per plastica nel 2024

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Cosa sono i pigmenti plastici?

I pigmenti plastici sono prodotti industriali. Vengono utilizzati per colorare la plastica, per produrre prodotti in plastica con colori specifici. Il pigmento plastico dovrebbe presentare buone proprietà cromatiche, resistenza al calore e facile dispersione. Per aumentare il valore dei prodotti in plastica, vengono imposti requisiti più elevati, dalla sola bellezza all'elevata stabilità, prestazione e sicurezza dei prodotti colorati. Pertanto, i coloranti plastici dovrebbero avere buone proprietà per i prodotti in plastica, come resistenza agli agenti atmosferici, resistenza alla migrazione, assenza di tossicità, resistenza chimica, ecc.

Pigmento colorato per plastica

Mica in polvere

Pigmento termocromico

Pigmenti fotocromatici

Polvere di perla

Polvere fosforescente

Polvere di camaleonte

Pigmento riflettente

Pigmento al biossido di titanio

Domande frequenti sui pigmenti colorati per plastica

1. Pigmenti organici per materie plastiche

I pigmenti organici sono costituiti da composti organici. Hanno una buona trasparenza e stabilità del colore. Per i prodotti in plastica, servono per la tintura e il miglioramento del colore, come bicchieri di plastica trasparenti e alloggiamenti per elettrodomestici. I pigmenti organici comuni includono: pigmenti azoici, pigmenti ftalocianina, pigmenti antrachinonici, nerofumo, ecc.

2. Pigmenti inorganici per materie plastiche

I pigmenti inorganici sono costituiti da composti inorganici. Hanno un elevato potere coprente e resistenza alla luce. Di solito sono più luminosi dei pigmenti organici, ma relativamente trasparenti. Per i prodotti in plastica, servono per la tintura e il miglioramento della resistenza alla luce, come vasi da fiori e caschi da bicicletta. I pigmenti inorganici comuni includono pigmenti di ossido di ferro, pigmenti acidi e alcalini, biossido di titanio, ecc.

3. Pigmenti metallici per materie plastiche

I pigmenti metallici sono solitamente costituiti da fogli o fogli di metallo. Hanno una lucentezza morbida e distintiva e una forte sensazione metallica. Per i prodotti in plastica, danno un aspetto metallico, come le carrozzerie delle automobili e le custodie dei telefoni cellulari. I pigmenti metallici comuni includono polvere di alluminio, polvere di bronzo, polvere di rame, ecc.

4. Pigmenti perlescenti per materie plastiche

I pigmenti perlescenti sono fatti di mica, silice e simili. Hanno l'effetto perlescente unico e una buona trasparenza. Per i prodotti in plastica, sono in senso perlescente, come plastica dura colorata e portachiavi. I pigmenti perlescenti comuni includono pigmenti perlescenti argento alluminio, pigmenti perlescenti rosso dorato, ecc.

In breve, i pigmenti appropriati per i prodotti in plastica dovrebbero essere selezionati in base alla varietà, alle prestazioni, all'applicazione, al colore e ad altri fattori. Qui vengono introdotti solo alcuni pigmenti per i prodotti in plastica. Anche altri pigmenti sono facoltativi.

I. Colorazione a secco

Le materie plastiche grezze vengono colorate mediante miscelazione diretta con polvere di pigmento plastico (pigmento o colorante) e una quantità adeguata di additivo in polvere. Questa si chiama colorazione a secco.

La colorazione a secco presenta i vantaggi di una buona dispersione e di un basso costo. L'importo può essere determinato secondo necessità per facilitare la preparazione. La colorazione a secco non comporta manodopera o materiali nell'uso di coloranti, pasta colorata e altri, quindi presenta costi bassi e nessuna limitazione di volume per l'acquirente e il venditore. I suoi difetti includono la contaminazione da polvere durante il trasporto, lo stoccaggio, la pesatura e la miscelazione, con ripercussioni sull'ambiente di lavoro e sulla salute degli operatori.

II. Colorazione con pasta colorante (pasta colorante)
Nel metodo di colorazione in pasta, il colorante e l'additivo liquido (plastificante o resina) vengono solitamente miscelati e macinati in pasta. Quindi la pasta viene miscelata uniformemente con la plastica, come pasta vinilica e vernice.
I vantaggi della colorazione con colorante in pasta (pasta colorata) sono una buona dispersione, senza contaminazione da polvere. I suoi difetti includono difficoltà nel consumo di coloranti e costi elevati.

III. Colorazione con masterbatch di colori
Per il masterbatch colorato, viene prima preparato il pigmento del colore corrispondente e poi miscelato con il supporto del masterbatch in proporzione nella formula. Successivamente tramite il granulatore vengono effettuate le operazioni di riscaldamento, plastificazione, agitazione e tranciatura. Infine, le particelle di pigmento vengono completamente combinate con le particelle di resina portante, per formare particelle di dimensioni equivalenti alle particelle di resina. Quindi, le particelle vengono utilizzate per fabbricare prodotti di plastica. Per la colorazione della resina è necessaria solo una piccola quantità di masterbatch colorato (dall'1% al 4%).

Rispetto alla colorazione a secco, la colorazione masterbatch presenta i seguenti vantaggi evidenti: riduzione dell'inquinamento ambientale causato dalle polveri di colore volante; ogni cambio di colore, senza particolare pulizia della tramoggia dell'estrusore; e stabilità della formula stabile, garantendo che due lotti successivi di masterbatch colorati dello stesso grado siano relativamente stabili.

Gli svantaggi della colorazione dei masterbatch includono costi elevati e un adeguamento poco flessibile della quantità. Se per la colorazione della plastica viene utilizzato un masterbatch colorato composto da polvere perlescente, fosforo, polvere luminosa e altra polvere colorata, l'effetto colorante sarà inferiore di circa il 10% rispetto a quello dell'uso diretto del colorante plastico. Inoltre, è probabile che sui prodotti stampati a iniezione si formino strisce e giunzioni a forma di flusso.

Il pigmento colorato in plastica viene utilizzato raramente nei prodotti in plastica. Sebbene i pigmenti plastici siano utilizzati meno dei ritardanti di fiamma, hanno un certo impatto sulle proprietà dei prodotti. Alcuni coloranti possono avere effetti negativi sui ritardanti di fiamma. L'impatto dei pigmenti plastici sulle proprietà dei materiali risiede principalmente nei sei aspetti seguenti.

1. Impatto sulle proprietà elettriche

I pigmenti inorganici solitamente hanno scarse proprietà elettriche. Se vengono utilizzati come coloranti per cavi in ​​PVC e PE, è necessario considerare le loro proprietà elettriche. In particolare, i cavi in ​​PVC hanno uno scarso isolamento elettrico, quindi i pigmenti hanno un impatto maggiore su di essi e dovrebbero essere utilizzati coloranti con proprietà elettriche migliori.

2. Impatto degli ioni metallici nei pigmenti sulla decomposizione termica ossidante della resina

I coloranti contenenti rame, ferro e altri metalli faciliteranno notevolmente l'ossidazione termica della plastica. Ad esempio, le molecole di PP contengono molti atomi di carbonio terziario, quindi sono molto sensibili agli ioni di rame. Verranno rapidamente decomposti in presenza di ioni rame nei pigmenti.

3. Impatto sulle proprietà di cristallizzazione

Se nei prodotti plastici vengono aggiunti pigmenti plastici, in particolare pigmenti organici, la formazione del polimero sarà influenzata nel processo di produzione, ad esempio la quantità e le dimensioni. I pigmenti non hanno alcun impatto sulle proprietà meccaniche. Ma aumenteranno il tasso di restringimento, soprattutto nei contenitori di grandi dimensioni.

4. Impatto schermante della luce di alcuni pigmenti plastici

Alcuni pigmenti plastici possono migliorare notevolmente la stabilità alla luce e la resistenza agli agenti atmosferici dei prodotti in plastica. Ad esempio, il nerofumo non è solo il principale pigmento nero, ma anche uno stabilizzatore della luce. Ha un buon impatto schermante sui raggi UV.

5. Impatto sulle proprietà meccaniche

Se le particelle di pigmento plastico sono grandi, la dispersione non uniforme ridurrà la resistenza agli urti. La percentuale di particelle di pigmento plastico deve essere inferiore all'1%. Inoltre, le particelle fini dovrebbero essere distribuite uniformemente nei prodotti, per ridurre l'impatto sulle proprietà meccaniche dei prodotti.

I. Trattamento chimico

I metodi di lavorazione chimica per i pigmenti includono: trattamento con solventi, inversione di fase acqua-olio, inversione di fase acqua-gas e trattamento con acidi inorganici.

II. Trattamento solvente

Ciò vale principalmente per i pigmenti azoici. I pigmenti grossolani (polvere o pasta) vengono miscelati con opportuni solventi organici ad una determinata temperatura per un certo periodo, per migliorare la resistenza al calore, alla luce, ai solventi e al potere coprente. L'uso del solvente dipende dalla struttura chimica del pigmento. Ad esempio, le molecole dei pigmenti azoici contengono benzimidone. Le particelle di pigmento grezzo sono dure, con un basso potere colorante. Se vengono utilizzati solventi alcalini come DMF (dimetilformammide), le proprietà dei pigmenti saranno notevolmente migliorate.

III. Inversione di fase acqua-olio

Generalmente, i pigmenti vengono preparati mediante essiccazione e macinazione del sistema pigmento-acqua. La lipofilia e l'idrofobicità dei pigmenti organici vengono utilizzate nel processo di produzione. Le particelle di pigmento disperse in acqua vengono agitate ad alta velocità e quindi miscelate con il polimero organico insolubile in acqua (fase oleosa). Le particelle di pigmento vengono gradualmente convertite dall'acqua in olio. Quindi una piccola quantità di umidità nell'olio viene evaporata per ottenere la pasta oleosa. Le particelle di colore vengono preparate mediante agitazione e taglio ad alta velocità. Attraverso l'estrusione e l'inversione di fase, i pigmenti possiedono elevata disperdibilità, brillantezza e potere colorante.

IV. Inversione di fase acqua-gas

Nel pigmento disperso in acqua viene insufflato un gas inerte. Verrà assorbito dal pigmento. Oppure il pigmento verrà assorbito sulle superfici di piccole bolle. Quindi la schiuma galleggerà sulla superficie del liquido. Le particelle grossolane affonderanno sul fondo. I pigmenti morbidi possono essere ottenuti separando la schiuma galleggiante ed essiccando le particelle. Attraverso l'inversione del gas, i pigmenti avranno una maggiore disperdibilità.

V. Trattamento con acidi inorganici

L'acido solforico è spesso utilizzato nel trattamento degli acidi inorganici. Il trattamento dell'acido inorganico è suddiviso in dissoluzione acida, spappolamento acido e macinazione acida. Viene applicato principalmente per preparare pigmenti di ftalocianina di rame.

VI. Trattamento fisico

Il principale metodo di trattamento fisico è la macinazione e la cesoiatura meccanica.

La polvere di pigmento plastico con particelle troppo piccole viene trattata con solventi per migliorare ulteriormente la cristallizzazione. I pigmenti con particelle troppo grandi dovrebbero essere frantumati per ridurre la condensa e aumentare la dispersione.

A seconda delle proprietà di dispersione dei pigmenti, è necessario setacciare la polvere. I pigmenti vengono selezionati meccanicamente (80-400 maglie) dopo la macinazione o la tranciatura per garantire la consistenza della dimensione delle particelle della polvere colorata, aumentare notevolmente la dispersione della polvere di pigmento plastico e ridurre macchie, tracce e strisce di colore sui prodotti di plastica. La rottura dei fili viene ridotta e addirittura evitata durante la colorazione dei tessuti non tessuti.

1. Resistenza alla luce dei pigmenti plastici

La resistenza alla luce dei pigmenti influisce direttamente sullo scolorimento della plastica. Pertanto, la resistenza alla luce (solidità) dei pigmenti è un indicatore importante. In caso di scarsa resistenza alla luce, la plastica sbiadisce rapidamente durante l'uso. Per i pigmenti plastici per esterni, la resistenza alla luce dovrebbe essere di livello 6 o superiore e preferibilmente di livello 7 o 8. Per i pigmenti plastici per interni, la resistenza alla luce dovrebbe essere di livello 4 o 5.

2. Resistenza al calore dei pigmenti plastici

La stabilità termica dei pigmenti si riferisce al grado di perdita di peso termica, scolorimento e sbiadimento dei pigmenti alla temperatura di lavorazione. I pigmenti inorganici composti da ossido di metallo e sale hanno un'elevata stabilità termica e resistenza al calore. I pigmenti organici cambiano nella struttura molecolare e si decompongono poco ad una certa temperatura. Soprattutto per i prodotti in PP, PA e PET lavorati a temperature superiori a 280 ℃, è opportuno attribuire importanza alla resistenza al calore dei pigmenti. Inoltre, va considerato il tempo di tolleranza al calore dei pigmenti, solitamente 4-10 minuti.

3. Resistenza all'ossidazione dei pigmenti plastici

Alcuni pigmenti organici presentano una degradazione macromolecolare o altri cambiamenti e sbiadiscono gradualmente dopo l'ossidazione. Ciò comporta l'ossidazione ad alta temperatura di lavorazione e l'ossidazione in presenza di forti ossidanti (come il cromato nel giallo cromo). Se le lacche colorate e i pigmenti azoici vengono mescolati con il giallo cromo, il rosso svanirà gradualmente.

4. Resistenza agli acidi e agli alcali dei pigmenti plastici

Lo scolorimento dei prodotti in plastica colorata è correlato alla resistenza chimica (resistenza agli acidi e agli alcali e resistenza all'ossidazione-riduzione) dei coloranti. Ad esempio, il rosso molibdeno-cromo è resistente agli acidi diluiti, ma sensibile agli alcali. Il giallo cadmio non è resistente agli acidi. I due pigmenti e la resina fenolica hanno forti effetti riducenti su alcuni coloranti. Possono influenzare notevolmente la resistenza al calore e agli agenti atmosferici dei coloranti, provocandone lo sbiadimento.

1. Colorazione a secco: La polvere di pigmento plastico viene miscelata direttamente con la plastica. Il pigmento viene disperso uniformemente nella plastica sciogliendosi. Questo metodo a basso costo è applicabile all'estrusione della fusione, allo stampaggio a pressione e al soffiaggio.

2. Colorazione bagnata: il pigmento viene trasformato in polvere e miscelato con il solvente. Quindi il colorante viene spruzzato o rivestito in modo uniforme su superfici di plastica. Questo metodo ha effetti di colorazione più fini e si applica allo stampaggio a iniezione, al soffiaggio di pellicole, ecc.

3. Tintura: Il colorante disciolto viene miscelato con la plastica. Quindi il pigmento viene infiltrato nella plastica mediante immersione o assorbimento. Questo metodo si applica alla lavorazione di plastiche o fibre amorfe.

4. Pre-tintura: Il colorante viene aggiunto alle particelle di plastica prima della fabbricazione dei prodotti in plastica. Dopo la granulazione, il riscaldamento e lo stampaggio per fusione, è possibile produrre particelle di plastica di colore uniforme. Possono essere utilizzati direttamente nella lavorazione di prodotti in plastica. Questo metodo si applica alla produzione su larga scala. Può migliorare l'efficienza produttiva e la stabilità della qualità del prodotto.

Oltre ai metodi comuni di colorazione della plastica sopra menzionati, esistono alcuni metodi di colorazione speciali, come la colorazione per pirolisi elettrica e la colorazione per irradiazione con fascio di elettroni. Questi metodi sono spesso adottati in apparecchiature e condizioni di processo speciali. Sono applicabili a prodotti in plastica con requisiti speciali.

I. Miscelazione di prova

  1. Selezionare la polvere colorata e la formula appropriate in base all'analisi precedente.
  2. Seleziona la plastica morbida o rigida e il colore in polvere resistente alle medie o alte temperature, in base alla tipologia delle materie prime.
  3. Se i pigmenti vengono selezionati in base alla trasparenza, determinare il contenuto di biossido di titanio e il grado di nero e grigio. Infine, seleziona la polvere colorata in base alla tonalità, all'oscurità e alla luminosità.

II. Abbinamento di colore

  1.  Determinazione della proporzione di biossido di titanio
  2. Determinazione della proporzione di polvere nera
  3. Determinazione della proporzione della polvere del colore principale
  4. Determinazione della percentuale di polvere colorata ausiliaria (proporzione di polvere fluorescente o sbiancante)

III. Stampaggio ad iniezione/messa a punto

Generalmente viene utilizzata resina da 600 g. Secondo la proporzione nella formula, la polvere colorata e la resina vengono miscelate uniformemente. Quindi, i campioni vengono realizzati con la macchina per lo stampaggio a iniezione. Dopo che i campioni si sono completamente raffreddati, i loro colori vengono confrontati e analizzati. A seconda della tonalità, dell'intensità e della luminosità dei colori campione, la quantità di polvere colorata viene regolata e testata ripetutamente per soddisfare i requisiti di colore (se il colore viene testato tramite un computer, l'analisi dei dati può essere eseguita in base alle deviazioni di L, a e B).

Nel polipropilene è possibile utilizzare una varietà di pigmenti, inclusi pigmenti organici, pigmenti inorganici, polveri di pigmenti, ecc. I pigmenti appropriati devono essere selezionati secondo necessità per la stabilità e la durata del colore.

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