В чем преимущества органических и неорганических пигментов при окрашивании пластмасс?
Органические пигменты дают высокую красящую способность и яркий оттенок, а неорганические обеспечивают укрывистость и устойчивость к нагреву и атмосферным воздействиям. Отправной точкой при подборе всегда служат условия эксплуатации изделия и ожидаемый срок службы, а цена остается лишь одной из переменных.
В прошлом месяце производитель уличной мебели вернул в колористическую лабораторию целую партию литых сидений. Изделия простояли всего одно лето на открытой площадке на юге страны, и насыщенный оранжево-красный выгорел до сероватой охры; заказчик отказался от всей поставки. Подняв рецептуру, колорист нашел причину: чтобы повторить яркий вид, полученный на стадии образцов, команда выбрала органический пигмент, класс атмосферостойкости которого не соответствовал условиям эксплуатации под открытым небом.
В чем преимущества органических и неорганических пигментов при окрашивании пластмасс? Сильная сторона органических пигментов лежит в цвете: высокая красящая способность, яркий оттенок и хорошая прозрачность, так что уже небольшая добавка дает насыщенный визуальный результат. Сильная сторона неорганических пигментов лежит в стойкости: высокая укрывистость, термостабильность и надежное поведение под светом и атмосферными воздействиями, платой за которые становится более сдержанная цветовая гамма. Составляя решение по окрашиванию пластика, мы всегда начинаем с условий, в которых изделию предстоит работать, и со срока службы, который от него ожидают.
Цвет органического пигмента держится на сопряженной системе внутри молекулы, и постоянное ультрафиолетовое облучение постепенно разрушает эти химические связи, отчего оттенок светлеет и сереет. Цвет неорганического пигмента возникает из электронных переходов в кристаллической решетке оксида металла, а сама решетка почти нечувствительна к ультрафиолету; именно поэтому такие марки, как железоокисный красный и титан-хромовый желтый, служат годами в уличных профилях и садовых изделиях. Для изделий, которым предстоит годами находиться на солнце, будь то строительные профили из ПВХ, уличная мебель или наружные детали автомобиля, мы обычно строим рецептуру на неорганических пигментах или смешанно-фазных оксидах металлов, а органическим оставляем вспомогательную роль в подгонке оттенка. Пропуск этого шага, как правило, стоит целой партии, забракованной по цветовому отклонению уже к концу первого солнечного сезона.
Настоящее температурное испытание при окрашивании пластмасс происходит на экструзии и литье под давлением, где пигмент принимает на себя одновременно нагрев и сдвиг в расплаве. У большинства органических пигментов порог термического разложения ограничен, и как только температура переработки выходит за пределы допустимого для них диапазона, молекулярная структура начинает разрушаться, и изделие покидает завод уже с отклонением от эталонной пластины. Конструкционные пластики, такие как полиамид и поликарбонат, перерабатываются в среднем горячее полимеров общего назначения, и выбор органических пигментов в таких системах заметно сужается. Неорганические пигменты прошли высокотемпературную прокалку, поэтому запас термостабильности у них заложен изначально, и в высокотемпературных конструкционных пластиках они оказываются более надежным выбором. На стадии подбора вам нужно проверить, остается ли достаточный запас между паспортной термостойкостью пигмента и фактической температурой переработки.
Красящая способность органических пигментов обычно намного выше, чем у неорганических, поэтому для той же глубины тона требуется меньшая добавка, и это частично компенсирует их более высокую цену за килограмм. Большинство органических пигментов прозрачны или полупрозрачны сами по себе, так что перекрыть собственный цвет смолы или грязноватый тон вторичного сырья без диоксида титана не получится. У неорганических пигментов высокий показатель преломления, и укрывистость обеспечивают сами частицы, что позволяет добиваться цели более простой рецептурой в темных и средних тонах. Показатель, который мы считаем вместе с заказчиком, это полная стоимость окрашивания на килограмм изделия при достижении допустимого цветового отклонения; цена пигмента за килограмм лишь одна из переменных в этом расчете. Когда укрывистости не хватает, разрыв проходит по всей рецептуре и выходит в дозировку, толщину стенки и долю переработки брака.
Всегда ли органические пигменты дороже неорганических, зависит от способа подсчета: по цене за килограмм органические обычно выше, но их красящая способность больше, а дозировка для той же глубины тона ниже, поэтому в светлых и высоконасыщенных системах разница в стоимости окрашивания на килограмм изделия заметно сокращается, и настоящую оценку затрат нужно делать по всей рецептуре относительно целевого цветового отклонения. Органические пигменты не закрыты и для уличных изделий, если выбрать марки высокой атмосферостойкости, например хинакридоновые, фталоцианиновые, периленовые и DPP-пигменты, и дополнить их поглотителями ультрафиолета и светостабилизаторами на основе затрудненных аминов; мы советуем заказчикам пройти ускоренные климатические испытания до серийного выпуска и подтвердить данными, что цветовое отклонение и сохранение блеска укладываются в ожидаемый срок службы. Один и тот же пигмент ведет себя по-разному в полипропилене и в пластифицированном ПВХ, потому что полярность смолы, содержание пластификатора и температура переработки влияют и на диспергирование, и на склонность к миграции: пластификатор в мягком ПВХ способен частично растворять отдельные органические пигменты, вызывая выцветание и миграцию, поэтому полимерную систему следует считать частью условий подбора, и одну и ту же цветовую карту нельзя переносить из системы в систему напрямую.