Опубликовано:17.01.2023

Концентраты красителей

Концентраты красителей – это готовые полимерные композиции, представляющие собой смесь пигментов, распределенных в массе базового полимера в высокой концентрации.
Выпускаются в виде готовых гранул, которые предназначены для окрашивания полимеров. Концентраты красителей добавляются в основное сырье в процессе изготовления конечных изделий. В некоторых случаях для придания изделию дополнительных свойств в состав концентрата включают УФ-стабилизаторы, антиоксиданты или скользящие добавки.

Почему это называется «концентрат»?

Потому что концентрация пигмента в гранулах концентрата во много раз больше концентрации пигментов в готовом изделии. Сами по себе же пигменты являются просто чистым веществом и их нельзя называть концентратом.

Для чего нужны концентраты красителей?

Изделия из полимеров в большинстве случаев должны быть цветными. Для этого полимер окрашивается в массе в процессе производства конечного продукта. Окрашивание происходит с помощью добавления в расплав полимера пигментов или смеси пигментов нужных цветов.

Пигмент – это мелкодисперсный порошок, и его дозировка в рецептуре крайне мала – примерно 0,1% в общем случае. Если процент содержания пигмента в полимере будет «гулять», то полученные продукты из разных партий будут отличаться по тону и насыщенности, а фактический расход пигмента может стать больше заложенного в рецептуру.
Более того, если требуется составной цвет (не один пигмент, а смесь из нескольких), дозировка становится еще сложнее: очень тяжело удерживать абсолютно одинаковую пропорцию пигментов в каждой новой смеси. В этом случае готовые изделия из разных партий будут отличаться по оттенку.
Выдерживать такую маленькую дозировку в обычных условиях производства конечных изделий очень сложно, особенно при выпуске небольших партий продукции. Почему?

Представим, что нам надо поделить 0,1 грамм сахара на семь кружек чая для семи человек – каждому по 0,014 грамм, чтобы все они получили необходимое количество глюкозы и на всех хватило. Это сложно – кухонные весы не настолько точны, руками перебирать крупинки долго и не слишком эффективно, а еще они падают на пол в процессе пересчета.  
Но если растворить горстку сахара в 70 мл воды, а воду разлить по небольшим емкостям и взвесить порции на весах – дозировка будет очень точной, и при этом очень простой, потому что вес одной порции увеличился в 100 раз.

Также и тонкий порошок пигмента можно распределить в полимере и воспользоваться этой смесью со всеми ее преимуществами.

Поскольку концентраты красителей имеют форму гранул и более высокий процент ввода, их можно достаточно точно дозировать даже на самом простом оборудовании. Содержание пигментов в концентратах составляет 5-80% от массы, в зависимости от цвета и базового полимера. Дозировка концентрата в конечном изделии – 1-5%, в зависимости от толщины изделия, необходимой насыщенности цвета и качества концентрата.

А что насчет содержания и пропорций пигментов в самом концентрате?

Благодаря тому, что концентраты красителей производятся на специально оборудованных для этого заводах с соответствующем контролем качества, смесь пигментов в каждой марке концентрата абсолютно стабильна, что позволяет сохранять одинаковый оттенок цвета в каждой новой партии.

Еще одна проблема, которая возникает при использовании пигментов – это загрязнение оборудования, налипание пигментов на стенки. Когда производитель хочет поменять цвет на другой, ему приходится чистить оборудование от остатков пигмента, чтобы следующая партия сразу вышла с нужным цветом без примеси старого.

Однако пигмент в составе концентрата уже распределён в массе полимера, и потому не налипает на оборудование, и можно не производить чистку каждый раз перед тем, как нужно сменить цвет.

Плюсы, минусы, подводные камни.

Достоинства концентратов красителей таковы: это стабильное, удобное и комфортное решение, которое обеспечивает равномерность тона и оттенка и позволяет не чистить смеситель и дозатор после каждой смены цвета.

Однако, к примеру, в крупнотоннажном экструзионном производстве ПВХ зачастую экономически выгоднее использовать пигменты. Почему?
В среднем применение концентрата красителя дороже, чем применение пигментов. Если в производстве небольших партий важнее сохранить оттенок и тон, а также сократить производственный цикл (не производить постоянную очистку оборудования), то в крупнотоннажном дело обстоит несколько иначе.
Речь идет именно о ПВХ, так как он выпускается в виде порошка, а смешивать порошок ПВХ с порошком пигментов удобно.
Например, если нам нужно сделать 100 километров ПВХ профиля, дешевле будет смешать большую навеску пигментов и оставить линию работать несколько дней на этой смеси – цвет не меняется, новая навеска и очистка потребуется очень нескоро, а дозировать эту навеску не так сложно, потому что она очень крупная, даже несмотря на то, что процент ввода все еще 0,1%.

Другой недостаток использования концентратов красителей – некоторые ограничения в творческих задачах. Из пигментов в любой момент можно попытаться собрать какой-нибудь новый оттенок и сразу же его протестировать, чего с концентрами красителей сделать не получится – это уже готовая смесь, ее не изменить.
Одним из решений этой задачи могло бы быть использование комбинаций монопигментных концентратов красителей, но даже в этом случае сложно уйти от проблемы постоянства цвета. Потребуется специальная колориметрическая лаборатория.

В конечном счете каждому производству следует исходить из своих целей и задач, производственных мощностей и точности оборудования для выбора наиболее правильного решения.