Pigmenty w procesie formowania obrotowego

Wybór właściwego typu pigmentu, z którego zostanie odwzorowany konkretny kolor to bardzo ważna sprawa, dlatego warto wiedzieć, czym musi się tego typu pigment cechować. Do użytku w formowaniu obrotowym nadaje się bowiem stosunkowo niewielka część ogólnie dostępnych pigmentów i barwników.

Pigmenty wykorzystywane w formowaniu obrotowym muszą zawsze wykazywać dużą stabilność cieplną, ponieważ elementy formowane obrotowo są w porównaniu z elementami wykonanymi za pomocą innych technik formowania poddawane działaniu wysokich temperatur przez dłuższy czas. W rzeczywistości istnieje stosunkowo niewiele podstawowych pigmentów o stabilności cieplnej wystarczającej do ich wykorzystania w formowaniu obrotowym.

Warto pamiętać, że podawane przez większość dostawców pigmentów standardowe dane dotyczące stabilności cieplnej nie dotyczą formowania obrotowego, zatem zalecenia oparte wyłącznie na takich danych mogą być ryzykowne. Warto również zauważyć, że polimer, w którym rozproszony jest pigment, musi być także odpowiednio stabilizowany cieplnie; produkty rozpadu polimeru mogą przyspieszyć rozpad pigmentu i na odwrót.

Ważną cechą jest też stabilność świetlna. Każdy element przeznaczony do wykorzystania na zewnątrz, a dotyczy to większości części formowanych obrotowo, wymaga zastosowania pigmentów o doskonałej stabilności świetlnej. Należy przypomnieć, że ogranicza to zakres pigmentów, jakie można stosować.

Występują też liczne ograniczenia dotyczące typu pigmentu. Wykorzystanie pigmentów na bazie kadmu zostało ograniczone prawnie, chociaż wiele powodów tych ograniczeń jest bardzo wątpliwych z technicznego punktu widzenia.

Pigmenty na bazie związków kadmu są niezwykle efektywnymi środkami barwiącymi, o wysokiej stabilności cieplnej i świetlnej. Świadomość nałożonych ograniczeń często zachęca odbiorców do przyjęcia zasady bezwzględnej rezygnacji ze związków kadmu. Należy pamiętać, że wyłączenie pigmentów na bazie związków kadmu z odwzorowania kolorów czerwonych lub żółtych spowoduje znaczne zwiększenie kosztu pigmentów. Warto więc upewnić się, czy faktycznie pigmentów na bazie związków kadmu nie można wykorzystywać w danym zastosowaniu.

Jeśli znaczenie mają takie kwestie, jak dopuszczenie do stosowania przy produkcji artykułów spożywczych czy zabawek, należy je określić na początku procesu odwzorowywania kolorów. W niektórych przypadkach dopuszczenia te mogą stanowić kolejne poważne ograniczenie dokonania dokładnego i taniego odwzorowywania.

Rozsądnym środkiem zaradczym jest dokładne określenie żywicy bazowej, w której ma zostać dokonane odwzorowanie. Różne rodzaje polietylenu o podobnych parametrach technicznych mogą się różnić przezroczystością, co może powodować znaczne różnice odcienia otrzymanego po zabarwieniu pigmentem.

Istotny jest też wpływ na właściwości materiału. Oto bowiem dodanie pigmentu może mieć duży wpływ na polimer bazowy, zależnie od sposobu dołączenia pigmentu.

Najtańszym i najbardziej elastycznym sposobem barwienia jest zmieszanie na sucho niewielkiej dawki pigmentu, zwykle mniej niż 0,4 proc. wagowo, z proszkiem naturalnym. Jest to bardzo popularna metoda uzyskiwania zabarwionego materiału. Należy jednak wiedzieć, że w większości wypadków dodanie pigmentu metodą mieszania na sucho powoduje zmniejszenie wytrzymałości i udarności formowanej części o ponad 50 proc. W ten sposób traci się naturalną plastyczność polietylenu, ponieważ drobne cząstki pigmentu pokrywają grubsze cząstki proszku polietylenowego i połączenie między cząstkami proszku jest zaburzone. Inną wadą mieszania na sucho jest tendencja pigmentów do „wyciekania” z tworzywa podczas formowania. Może to doprowadzić do poplamienia formy, co oznacza konieczność jej wyłączenia z produkcji do czasu oczyszczenia powierzchni.

Dołączanie pigmentu odbywa się przez łączne wytłaczanie pigmentu i polimeru, tak by powstała kolorowa granulka, która następnie jest mielona. Rezultatem jest o wiele bardziej trwałe związanie pigmentu z polimerem. Właściwości fizyczne materiału są zasadniczo zachowane. Możliwe jest także dołączenie pigmentu w dużych ilościach, co pozwala na stworzenie kolorów o wiele bardziej nieprzezroczystych lub „jednolitych”. Ogólne wrażenie estetyczne jest o wiele lepsze niż w przypadku mieszanek suchych, zwłaszcza jeśli chodzi o biel i odcienie pastelowe.

Czasami w procesie formowania proszek kolorowy rozcieńczany jest naturalnym proszkiem. Zmniejsza to ogólny koszt jednostkowy i może być skuteczne zarówno z punktu widzenia estetycznego, jak i zachowania właściwości fizycznych materiału. Należy jednak zachować ostrożność, ponieważ czasami metoda ta nie sprawdza się należycie. Niektóre rozrzedzone kolory wyglądają jak „cętkowane”, zwłaszcza biel i odcienie pastelowe. Ponadto materiały rozrzedzone mogą czasami mieć bardzo złe właściwości fizyczne.

Dołączenie pewnych pigmentów, niezależnie od metody mieszania, może radykalnie wpłynąć na formowalność polimeru w porównaniu z materiałem naturalnym. W szczególności odcienie niebieskie i zielone mogą zmniejszyć efektywne okno formowania polimeru o ponad 50 proc.

Co ciekawe, efekt ten wydaje się występować w takim samym stopniu przy stosowaniu kompozytu kolorów, jak i mieszanek suchych. Efektem ubocznym, również ujawniającym się przeważnie w przypadku odcieni niebieskich i zielonych, jest dużo większa podatność niektórych kolorów na kurczenie i wyginanie. Inne wady przetwarzania, powstające głównie z winy pigmentu, obejmują mostkowanie, nakłucia, zawirowania, nierówne powierzchnie wewnętrzne i wycieranie pigmentu.

Jak wiadomo barwienie jest procesem skomplikowanym. Najlepszą radą dla osoby zajmującej się formowaniem obrotowym jest wybieranie dostawcy materiału dysponującego takimi możliwościami technicznymi, które pozwalają na testowanie składu kolorów, zanim materiały barwione zostaną wyprodukowane w ilościach handlowych.