プラスチック用顔料 - 2024 年のプラスチック顔料の用途

1. プラスチック用有機顔料

有機顔料は有機化合物から作られます。透明性と色の安定性に優れています。プラスチック製品の場合、透明なプラスチックカップや家電製品の筐体などの染色や色補正に使用されます。一般的な有機顔料には、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、カーボンブラックなどが含まれます。

2. プラスチック用無機顔料

無機顔料は無機化合物から作られます。高いカバー力と耐光性を持っています。通常、有機顔料よりも明るいですが、比較的透明です。プラスチック製品の場合、植木鉢や自転車ヘルメットなどの染色や耐光性向上に使用されます。一般的な無機顔料には、酸化鉄顔料、酸性およびアルカリ性顔料、二酸化チタンなどが含まれます。

3. プラスチック用メタリック顔料

メタリック顔料は通常、金属シートまたは金属箔から作られます。独特の柔らかな光沢と力強い金属感が特徴です。プラスチック製品では、自動車のボディや携帯電話のシェルなどの金属感を表現します。一般的なメタリック顔料には、アルミニウム粉末、青銅粉末、銅粉末などが含まれます。

4.プラスチック用パール顔料

真珠光沢のある顔料は、雲母、シリカなどから作られます。独特の真珠光沢感と優れた透明度を持っています。プラスチック製品の場合は、カラーハードプラスチックやキーホルダーなどのパール感を出すためのものです。一般的なパール顔料には、アルミニウムシルバーパール顔料、ゴールデンレッドパール顔料などが含まれます。

つまり、プラスチック製品に適した顔料は、種類、性能、用途、色などに応じて選択する必要があります。ここではプラスチック製品の顔料の一部のみを紹介します。他の顔料もオプションです。

I. ドライカラーリング

プラスチック原料を、プラスチック顔料粉末（顔料または染料）と適量の添加剤粉末とを直接混合することにより着色します。これをドライカラーといいます。

乾式着色は分散性が良く、コストが低いという利点があります。量は、調製を容易にするために必要に応じて決定することができる。乾式着色は、着色剤やカラーペーストなどの材料や手間がかからないため、低コストで、売り手も買い手も数量制限がないのが特徴です。その欠点には、輸送、保管、計量、混合時の粉塵汚染があり、作業環境やオペレーターの健康に影響を及ぼします。

II.ペースト色素（カラーペースト）による着色
ペースト着色法では、通常、着色剤と液体添加剤（可塑剤または樹脂）を混合し、粉砕してペースト状にします。次に、ペーストをビニールペーストや塗料などのプラスチックと均一に混合します。
ペースト状着色剤（カラーペースト）による着色の利点は、分散性が良く、ゴミの混入がないことです。欠点としては、着色剤の消費が難しく、コストが高いことが挙げられます。

Ⅲ．カラーマスターバッチによる着色
カラーマスターバッチの場合、まず対応する色の顔料を調製し、次に配合の割合でマスターバッチ担体と混合します。その後、造粒機を通して加熱、可塑化、撹拌、剪断を行います。最後に、顔料粒子はキャリア樹脂粒子と完全に結合し、樹脂粒子と同等のサイズの粒子を形成します。その後、その粒子はプラスチック製品の製造に使用されます。樹脂の着色には少量のカラーマスターバッチ（1%～4%）のみが必要です。

乾式着色と比較して、マスターバッチ着色には次の明らかな利点があります。 飛び散るカラーパウダーによる環境汚染の軽減。押出機ホッパーを特別に洗浄することなく、色の変化を確認できます。安定した配合安定性により、同じグレードのカラーマスターバッチの連続する 2 つのロットが比較的安定していることが保証されます。

マスターバッチ着色の欠点には、コストが高いことと、数量調整が柔軟ではないことが含まれます。パール粉、蛍光体、夜光粉等のカラーパウダーを配合したカラーマスターバッチをプラスチック着色に使用した場合、プラスチック着色剤を直接使用した場合よりも着色効果が10％程度低下します。また、射出成形品には筋状の筋や継ぎ目が発生しやすくなります。

プラスチックカラー顔料がプラスチック製品に使用されることはほとんどありません。プラスチック顔料は難燃剤ほど使用されませんが、製品の特性にある程度の影響を与えます。一部の着色剤は難燃剤に悪影響を与える可能性があります。プラスチック顔料が材料特性に与える影響は主に次の 6 つの側面にあります。

1. 電気特性への影響

無機顔料は通常、電気特性が劣ります。これらを PVC および PE ケーブルの着色剤として使用する場合は、その電気的特性を考慮する必要があります。特にPVCケーブルは電気絶縁性が低いため、顔料の影響が大きく、より電気特性の良い着色剤を使用する必要があります。

2. 顔料中の金属イオンが樹脂の熱酸化分解に及ぼす影響

銅、鉄、その他の金属を含む着色剤は、プラスチックの熱酸化を非常に促進します。たとえば、PP 分子には第三級炭素原子が多く含まれているため、銅イオンに対して非常に敏感です。顔料中の銅イオンが存在すると急速に分解されます。

3. 結晶化特性への影響

プラスチック顔料、特に有機顔料をプラスチック製品に添加すると、製造工程におけるポリマーの量や大きさなどの形成に影響を与えます。顔料は機械的特性に影響を与えません。ただし、特に大きな容器の場合、収縮率が増加します。

4. 一部のプラスチック顔料の遮光効果

一部のプラスチック顔料は、プラスチック製品の光安定性と耐候性を大幅に向上させることができます。たとえば、カーボン ブラックは主な黒色顔料であるだけでなく、光安定剤でもあります。紫外線をしっかり遮蔽する効果があります。

5. 機械的特性への影響

プラスチック顔料の粒子が大きい場合、分散が不均一となり衝撃強度が低下します。プラスチック顔料粒子の割合は 1% 未満である必要があります。さらに、製品の機械的特性への影響を軽減するために、微粒子は製品内に均一に分散される必要があります。

I. 化学処理

顔料の化学処理方法には、溶剤処理、水-油相転相、水-気相転相、無機酸処理などがあります。

II.溶剤処理

これは主にアゾ顔料に当てはまります。粗顔料（パウダーまたはペースト）を適切な有機溶剤と一定温度で長時間混合し、耐熱性、耐光性、耐溶剤性、隠蔽力を向上させます。溶剤の使用は顔料の化学構造によって異なります。たとえば、アゾ顔料の分子にはベンズイミドンが含まれています。粗顔料粒子は硬く、着色力が低い。 DMF（ジメチルホルムアミド）などのアルカリ性溶剤を使用すると、顔料の特性が大幅に向上します。

Ⅲ．水-油相反転

一般に、顔料は、水顔料系を乾燥および粉砕することによって調製されます。製造工程では有機顔料の親油性と疎水性を利用しています。水に分散した顔料粒子を高速で撹拌し、水不溶性有機ポリマー（油相）と混合します。顔料粒子は徐々に水から油に変換されます。次に、油中の少量の水分が蒸発して油状のペーストが得られます。高速撹拌とせん断によりカラー粒子を調製します。押出成形と相反転により、顔料は高い分散性、明るさ、着色力を実現します。

IV.水-気相反転

水に分散させた顔料に不活性ガスを吹き込みます。色素に吸収されてしまいます。あるいは、顔料が小さな泡の表面に吸着されてしまいます。すると液面に泡が浮いてきます。粗い粒子は底に沈んでしまいます。浮遊泡を分離し、粒子を乾燥させることにより、柔らかい顔料が得られます。ガスによるガス反転により顔料の分散性が高まります。

V. 無機酸処理

無機酸処理には硫酸がよく使われます。無機酸処理は酸溶解、酸パルプ化、酸粉砕に分けられます。主に銅フタロシアニン顔料の製造に使用されます。

VI.理学療法

主な物理処理方法は機械的研削とせん断です。

粒子が小さすぎるプラスチック顔料粉末は、結晶化をさらに促進するために溶剤で処理されます。粒子が大きすぎる顔料は、凝集を減らし分散を高めるために粉砕する必要があります。

顔料の分散特性によっては、粉体をふるい分ける必要があります。顔料は、粉砕またはせん断後に機械的にふるい分けされます (80 ～ 400 メッシュ)。これにより、カラーパウダーの粒子サイズの一貫性が確保され、プラスチック顔料パウダーの分散が大幅に向上し、プラスチック製品上の色の斑点、痕跡、縞模様が減少します。不織布の着色時に糸切れが減少し、さらに回避されます。