Znaczenie wosków mikronizowanych w koncentratach barwiących
Woski dzięki swojej budowie chemicznej i właściwościom fizycznym są stosowane w przetwórstwie tworzyw sztucznych jako popularne środki smarne, zarówno o działaniu wewnętrznym, jak i zewnętrznym.
Nowa technologia rozdrabniania wosków umożliwia uzyskanie takiej postaci wosku, która w przeważającej części składa się z mikrokuleczek o średnicy od kilku do kilkunastu mikrometrów. Użycie tak rozdrobnionych wosków do produkcji koncentratów barwiących ułatwia zdyspergowanie pigmentu przy mniejszym zużyciu energii, co bezpośrednio wpływa na większą efektywność barwienia.
Wiele wosków ma budowę chemiczną, podobną do budowy niektórych polimerów termoplastycznych. Z uwagi na stosunkowo niewielki ciężar cząsteczkowy, topią się one uzyskując postać cieczy niskolepkich, a proces ten przebiega w temperaturach niższych, niż temperatury przejść fazowych, w których tworzywa sztuczne zmieniają konsystencję z ciał sztywnych na ciecze wysokolepkie. Dzięki temu woski są pożądanym składnikiem spoiwa do dyspergowania pigmentów i innych składników stałych w koncentratach barwiących (masterbaczach).
Wprowadzone technologie wytwarzania dodatków do barwienia tworzyw sztucznych, czasami spełniających również funkcje modyfikatorów innych właściwości tworzywa, polegają na wstępnym mieszaniu składników, ich homogenizacji oraz procesie ostatecznego mieszania i dokładnego dyspergowaniu składników stałych w stopie polimerowo-woskowym. Proces ten przeprowadza się zwykle w wytłaczarkach ślimakowych.
Efektywność barwienia pigmentem zależy w znaczącym stopniu od jego możliwie najbardziej dokładnego zdyspergowania w masie tworzywa sztucznego. Ta sama zasada obowiązuje przy produkcji stałych koncentratów barwiących. Wobec znacznej różnicy wielkości cząstek składników, z których wytwarzane są koncentraty barwiące, zachodzi konieczność dobrego zdyspergowania pigmentów, co przeprowadzane jest w złożonych i wielokrotnych procesach, przeważnie poprzez wytłaczanie. Są to procesy energochłonne.
W nowoczesnych technologiach coraz częściej zamiast tradycyjnych wosków sproszkowanych stosuje się woski mikronizowane. Metoda rozdrabniania, stosowana przy produkcji wosku mikronizowanego, polega na jego stopieniu, rozbryzganiu w urządzeniach, zwanych potocznie atomizerami, do kropelek o średnicy rzędu 10 mikronów oraz opadaniu takiej mgły w wysokiej wieży w atmosferze gazu obojętnego. W czasie tego opadania kropelki zestalają się, tworząc postać zmikronizowaną wosku o ziarenkach kulistych, o praktycznie tych samych rozmiarach co rozpylone kropelki wosku.
Woski, przeznaczone do produkcji koncentratów barwiących wytwarzane są w postaci rozdrobnionej. Wyróżnia się produkty o ziarnach o nieregularnym kształcie i większych rozmiarach (rzędu kilkuset mikronów), zwane zwykle proszkami oraz produkty o ziarnach zmikronizowanych, w których udział ziaren o średnicy mniejszej od 10 mikronów wynosi ponad 50 proc. Przy zastąpieniu tradycyjnych wosków proszkowych woskami mikronizowanymi, już na etapie wstępnego mieszania składników koncentratu barwiącego, tworzą się bardziej jednorodne mieszaniny niż w przypadku stosowania wosków proszkowanych.
Jeśli chodzi o zastosowanie, to użycie wosków mikronizowanych umożliwia łatwe uzyskiwanie powtarzalności dyspergowania pigmentów i brak wahań odcienia koloru oraz siły barwienia koncentratu. Ponadto procesy mieszania i dyspergowania pigmentów oraz innych składników stałych w masie tworzącego się koncentratu zachodzą w bardziej łagodnych warunkach i przy mniejszym zużyciu energii. Obniżeniu ulegają ciśnienie strumienia podczas przenikania przez filtr, zatykanie się otworków filtra w czasie wytłaczania, centkowatość wybarwienia masy oraz ilość wytłoczeń nieudanych.
Stosowanie wosków mikronizowanych jest też uzasadnione względami ekonomicznymi. Wprawdzie woski mikronizowane są droższe od wosków sproszkowanych, jednakże koncentraty barwiące, do wytwarzania których użyto wosków mikronizowanych, wykazują przy tych samych zawartościach pigmentów wyższą efektywność barwienia od porównywalnych koncentratów sporządzonych na bazie wosków sproszkowanych. Dla uzyskania porównywalnych efektywności barwienia tworzyw sztucznych, w koncentratach barwiących wytwarzanych z użyciem wosków mikronizowanych można stosować mniejsze ilości pigmentów, niż w odpowiednich koncentratach sporządzanych z wosków proszkowych.
Budowa chemiczna oraz charakter fizyczny wosków to bardzo istotny czynnik warunkujący ich stosowanie do wytwarzania koncentratów barwiących. Cechy te wpływają w sposób zasadniczy na proces dyspergowania pigmentów, ułatwiając szybkie i trwałe dyspergowanie pigmentów, początkowo w wytwarzanym koncentracie, potem podczas barwienia tworzywa za pomocą tego koncentratu.
Koncentraty barwiące można podzielić na uniwersalne oraz specjalne. Dobór wosku jako składnika koncentratu barwiącego uzależniony jest od zespołu cech chemiczno-fizycznych wosku, pigmentu oraz tworzywa sztucznego. Innymi czynnikami wpływającymi na dobór jest łatwość, z jaką pigment ulega dyspergowaniu oraz nieprzezroczysta lub transparentna barwa tworzywa.
Postać ziarenek kulistych oraz różne rodzaje wosków mikronizowanych umożliwiają dobór odpowiednich z nich do zdecydowanej większości koncentratów do barwienia tworzyw sztucznych. Surowce te umożliwiają prowadzenie procesu dyspergowania przy mniejszym zużyciu energii, oszczędnościach kosztów surowcowych oraz pozwalają na uzyskanie najwyższej jakości, tych bardzo ważnych dodatków do przetwarzania tworzyw sztucznych.