Problemy z barwieniem twardego PVC

Prezentujemy artykuł Tony'ego Gaukrogera, dyrektora zarządzającego firmy Colour Tone Masterbatch Limited, poświęcony historii i współczesności barwienia twardego polichlorku winylu.

Tradycyjnie twardy polichlorek winylu (PVC-U) znacznie trudniej poddawał się koloryzacji aniżeli najczęściej wykorzystywane tworzywa sztuczne. Najczęściej do barwienia tego tworzywa używa się mieszanek barwników i pigmentów, płynnych bądź stałych dyspersji lub masterbaczy, tj. kompoundów barwników i specjalnych żywic. Przy wyborze metody trzeba jednak wziąć pod uwagę wiele czynników.

Jednym z nich są względy zdrowotne oraz kwestie bezpieczeństwa - ze względu na ryzyko zapylenia pigmenty proszkowe wymagają stosowania specjalnych zabezpieczeń przez pracowników. Ponadto, aby dodać środek barwiący do polimeru, należy użyć szereg urządzeń, jak np. dozowniki czy pompy. W takim przypadku rozszerzona musi być kontrola jakości, trzeba bowiem zwrócić szczególną uwagę na prawidłowe rozprowadzenie barwnika. To z kolei oznacza konieczność przeszkolenia dodatkowych pracowników bądź kosztowne inwestycje w urządzenia kontrolujące, jak np. spektrofotometry. Należy także zachować wysokie standardy czystości, a miejsce przechowywania musi być zaopatrzone w czujniki temperatury i wilgotności, a preparaty muszą być regularnie mieszane. Również sam proces homogenizacji barwników w polimerze nie jest prosty.

Także opracowanie koncentratu barwiącego dla PVC-U nie jest tak proste jak w przypadku innych polimerów. Chociaż stosowane kompoundy oparte są na polichlorku winylu, muszą one zawierać wiele skomplikowanych składników, jak stabilizatory, napełniacze, modyfikatory udarności czy substancje poślizgowe. Dobór i ilość każdego ze składników mogą być różne w zależności od aplikacji.

W wielu koncentratach stosuje się jeden składnik w roli nośnika ze względu na jego zdolność do wchłonięcia dużej ilości barwnika bez niekorzystnego wpływu na przetwarzanie w trakcie dodawania do barwionego polimeru. Jednak efekty uboczne mogą być niepożądane, zwłaszcza gdy nośnik barwnika jest jednocześnie materiałem poślizgowym.

Z kolei w dyspersjach ciekłych i woskowych mogą pojawić problemy z reologią polimerów. Paradoksalnie, niektóre płynne nośniki uplastyczniają PVC, wprowadzając plastyfikator do materiału wybranego ze względu na jego nieuplastycznienie.

Równie skomplikowane jest stosowanie masterbaczy. Uniwersalne materiały działają zazwyczaj dobrze w przypadku PVC-P, podczas gdy preparaty przygotowane dla twardego PVC mogą powodować problemy przy dużym załadowaniu. Uniwersalne mieszanki oparte na wysokiej zawartości EVA są zazwyczaj skuteczne, ale powodują także efekt uplastycznienia.

Nowoczesne technologie produkcji masterbaczy wykorzystują do produkcji barwników proces intensywnego mieszania w wytłaczarce. Niestety, polichlorek winylu jest niezwykle wrażliwy na ścinanie, co czyni go słabym nośnikiem. Problem jest dużo mniejszy przy zastosowaniu plastyfikatorów, dlatego masterbacze oparte na PVC-P mogą być produkowane na zwykłych wytłaczarkach. Jednak tego typu mieszanki dodają plastyfikator do nieuplastycznionego tworzywa. Tradycyjnie masterbacze oparte na PVC-U i produkowane na wytłaczarkach do PVC charakteryzowały się niższą zawartością pigmentów aniżeli inne typy tworzyw sztucznych. Połączenie wysokiego oporu przepływu z podatnością na degradację pod wpływem ścinania utrudnia produkcję masterbaczy opartych na twardym PVC o wysokim nasyceniu pigmentem.

Jak zatem widać, przetwórca musi rozważyć jaki wpływ będzie miał zastosowany materiał barwiący na reologię produktu, musi także wziąć pod uwagę potencjalne możliwości niepowodzenia - zakładając oczywiście, że proponowany przez producenta kolor jest odpowiedni.

Jednak współczesne rozwiązania w dziedzinie materiałów barwiących do PVC-U pozwalają przetwórcom na łatwiejsze dodawanie kolorów, zwiększając elastyczność produkcji, ograniczając koszty i poprawiając kontrolę jakości. Takim rozwiązaniem jest system Vynacol, opracowany przez firmę Colour Tone, który ułatwia barwienie twardego PVC poprzez wyeliminowanie tradycyjnych problemów z kompatybilnością i przetwarzaniem. Technologia opiera się na innowacyjnych metodach modyfikacji dodatków szeroko stosowanych w produkcji kompoundów PVC.

Co istotne, rozwiązanie proponowane przez Colour Tone umożliwia łatwe komponowanie odpowiednich mieszanek do barwienia PVC-U bezpośrednio u przetwórcy. W ten sposób przedsiębiorcy nie tylko oszczędzają czas, lecz także mogą znacznie ograniczyć konieczność magazynowania dużej ilości barwników.