Masterbacze oparte na barwnikach i nośniku poliamidowym

Specjalne koncentraty - masterbacze do barwienia poliamidu oparte na barwnikach i nośniku poliamidowym są m.in. przedmiotem badań Instytutu Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników z Torunia. Z wynikami jego działań można było się zapoznać m.in. na międzynarodowej konferencji "Postęp w przetwórstwie tworzyw polimerowych", która odbyła się podczas ostatnich targów Plastpol w Kielcach. O osiągnięciach Instytutu w tym obszarze mówiła Mariola Kaźmierska.

Koncentraty barwiące w przetwórstwie tworzyw sztucznych występują najczęściej w postaci wysoko wypełnionego pigmentem tworzywa, które dodawane w procesie przetwórstwa tworzyw polimerowych nadają wyrobowi odpowiednią barwę. Podstawowym składnikiem koncentratu barwiącego jest pigment organiczny lub nieorganiczny, z reguły nierozpuszczalny w tworzywie polimerowym.

Jak poinformowano w Kielcach opracowane przez Instytut koncentraty specjalne do poliamidu oparte są na barwnikach anionowych rozpuszczalnych w nośniku. Nazwa handlowa tych koncentratów to amidofile.

Omawiając specjalne koncentraty barwne do barwienia poliamidu w masie trzeba zauważyć, że nośnikiem polimerowym jest poliamid 6 (Tarnamid 27). Środek barwiący stanowią zaś wyselekcjonowane barwniki anionowe - kwasowe i metalokompleksowe - charakteryzujące się dużą siłą barwienia oraz wysoką odpornością termiczną i chemiczną. Koncentraty przeznaczone są do barwienia poliamidu w masie metodą wtrysku i wytłaczania, ze szczególnym uwzględnieniem barwienia przędzy poliamidowej w masie w procesie wytwarzania. Przeznaczone są również do barwienia różnych odmian poliamidów np. napełnianych włóknem szklanym, wypełniaczami mineralnymi, elektroprzewodzących, wysoko transparentnych. Warto też wiedzieć, że koncentraty nie wpływają na zmianę przezroczystości wyrobów oraz efektu wysokiego połysku.

Metoda wytwarzania koncentratów barwnych (barwnik/poliamid 6), polega na wprowadzeniu w masę poliamidowego nośnika będącego w postaci granulatu do 40 proc. barwnika anionowego poprzez barwienie krajanki poliamidowej w kąpieli wodnej metodą wyciągową w odpowiednio dobranych warunkach. Te warunki to: temperatura przekraczająca 100 st. C, ciśnienie o wartości 2-3 atmosfer, pH mniejsze niż 5, krotność kąpieli nie przekraczająca jednej piątej. Czas barwienia musi być mniejszy niż cztery godziny i zapewniać maksymalne wyczerpanie kąpieli barwiącej.

Jeśli zaś chodzi o barwniki anionowe, to są one wyselekcjonowane kwasowe i metalokompleksowe, odporne na silnie alkaliczno-redukujące środowisko, odporne na wysoką temperaturę przetwórstwa poliamidu, cechują się wysokim stopniem związania z poliamidem, umożliwiają wprowadzenie w masę poliamidowego nośnika do 40 proc. barwnika przy wyczerpaniu kąpieli barwiącej większej niż 95 proc.

Śledząc sposób wiązania barwnika z poliamidem należy zauważyć, że barwniki anionowe wiążą się z poliamidem chemicznie i częściowo rozpuszczają w masie tworzywa. Otrzymanie koncentratów o tak wysokiej zawartości barwnika jest konsekwencją warunków barwienia. Wysoka zawartość jonów wodorowych w kąpieli barwiącej uaktywnia grupy aminowe oraz imidowe poliamidu. Przyjmują one ładunek dodatni i powstają liczne centra zdolne do tworzenia wiązań chemicznych z anionem barwnika. Łatwość tworzenia wiązań chemicznych i penetracji barwnika jest funkcją amorfizmu polimeru, który wzrasta wraz z temperaturą barwienia.

Zalety przedstawionych koncentratów są bardzo szerokie. Obejmują one takie cechy jak: wysoka siła wybarwienia, wysoka trwałość wybarwienia, odporność na światło, kompatybilność z barwionym polimerem, odporność na migrację do kontaktujących się mediów, wysoka odporność termiczna i chemiczna, znaczna czystość, zawartość substancji barwiącej do 40 proc., brak wpływu na parametry fizyko-chemiczne barwionego wyrobu, zakres dozowania od 0,1 do 5 proc., równomierne rozprowadzenie środka barwiącego, podstawowa paleta pozwalająca uzyskać szeroką gamę kolorystyczną, transparentność wyrobów barwionych. Koncentraty nadają się do wyrobów o wysokim połysku.

Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników to dawny Instytut Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych Metalchem. Przedmiotem jego funkcjonowania są badania naukowe, ekspertyzy, opinie oraz opracowywanie technologii i jej wdrażanie. Zakres działalności to m.in. inżynieria i technologia wytwarzania, przetwarzania i stosowania materiałów polimerowych, żywic, farb i barwników, a także konstruowanie maszyn, urządzeń i linii technologicznych do wytwarzania materiałów polimerowych, żywic, farb i lakierów.