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嘉峪檢測網 2022-08-18 23:05
色母粒(Color Master-batch)亦稱為顏料濃縮物或顏料制備物，是把超常量的顏料（比例20-80%）經研磨或雙螺桿擠出均勻地分散到樹脂基體中而制得的顏色顆粒，用于在制造過程中為塑料著色。它具有添加量少、色澤穩定、無粉塵、無污染、節省能源、便于自動計量和運輸等優點，在塑料制品著色工藝中被普遍應用。
不過，對于著色要求較高，且用量大的電纜專用色母粒來說，它們和普通色母粒有什么區別？又有哪些關鍵技術值得關注呢？其發展趨勢如何？今天，不妨看看小編的精心整理吧！
色母粒的多種分類
根據顏料的種類不同，色母粒一般分為白色、黑色和彩色。色母粒一般是標準大小的粒子，根據應用的不同，色母粒可以有多種形式，包括液體、顆粒、小珠和粉末。按照載體的不同，色母粒可分為PE色母、PP色母、ABS色母、PVC色母等。按照用途的不同，色母粒也可以分為注塑用色母粒、吹塑用色母粒、擠出用色母粒、紡絲用色母粒等。
色母粒技術發展現狀如何？
色母粒的主要原料成份為顏料、分散劑、載體樹脂、穩定助劑。
色母粒是以顏料為主的，顏料品質的高低決定了色母粒品質的檔次。色母粒越來越向顏料高濃度化方向發展，色母粒中顏料含量越高，顏料愈難分散，所以對顏料的要求越高。高濃度色母粒用顏料都經過預處理，并添加分散劑，可用干制備高濃度色母粒。顏料分無機和有機二大類，無機顏料通常是金屬的氧化物、硫化物、鉻酸物、鉬酸物等鹽類以及碳黑、鈦白粉。有機顏料是有色的有機物質。
分散劑在色母粒制備中起到潤濕和包覆顏料、輔助顏料在載體中進行良好分散和分布、以及穩定顏料的作用。色母顏料分散過程中常用低分子量聚乙烯蠟，現在已普遍使用微粉蠟。
載體樹脂是色母粒的重要組成部分，其作用是增強顏料與待著色樹脂之間的親和力和提高著色組分與樹脂的分散與混合，直觀地講，就是將沒有粘、韌性的顏料加工成大小基本一致的圓球、圓片、圓柱狀顆粒。
熱穩定劑、抗氧劑、潤滑劑、光穩定劑、紫外線吸收劑這類材料在色母粒生產中必須通過密煉機、螺桿擠出機的高溫、高壓、高剪切，所以該類助劑的使用是為保證色母粒組成材料不受高溫熱氧老化而摻入的，雖然使用量不大，但確實是保證色母粒質量必不可少的助劑，也保證著色塑料制品綜合性能穩定可靠。
什么是電纜專用色母粒？
色母粒在包裝材料、汽車、電纜、建筑材料、家電、薄膜等塑料制品中有著較多的應用。其中，電線電纜產業對色母粒著色要求較高，且用量大，其發展對色母粒行業的發展起到了重要的推動作用。
電線和電纜專用色母粒可以用于電力電纜、通信電纜、網絡線、信號線、電話線、數據線等各種電線和電纜的塑料絕緣和護套之中，同時還滿足許多標準，其中包括RAL（勞爾色卡）、IEC（國際電工委員會）、BS（英國標準協會）、AFNOR（法國標準協會）等等。
高質量的電線電纜色母粒有什么特征？
根據應用的特點和成型工藝，電線電纜對色母粒的要求有如下特點：
顏色，電線電纜行業各種線纜的標準色和誤差值必須遵守一定的標準，這是一個非常重要的指標。
電能性，為了保證電線電纜的安全正常使用，所用色母粒需要保持塑料包覆材料應有的導電性。
耐熱性，電線電纜色母粒用于成型工藝時，必須耐溫性好不變色，要通過耐溫測試和實際應用的溫度與環境的考驗。根據應用樹脂的不同，像應用于PVC樹脂的溫度偏低一些，應用于HDPE和LDPE樹脂的溫度偏高一些，一般耐溫需達到170-220℃。
分散性，電線電纜的絕緣層非常薄，擠出速度非常快，質量要求高，對色母粒的分散性要求也就很高。如果色母粒在擠出的絕緣層分散性不好，有色點，使用時將會引起火花，這將是很大的安全隱患。
雜質含量，電線電纜色母粒如果含有一些鹽類和金屬微粒的話，制成電線電纜后使用時可能會引起電線電纜的擊穿，所以必須控制這些雜質，尤其是導電性的雜質的混入。
耐遷移性，好的耐遷移性使制成的電線電纜之間的顏色不會遷移和相互玷污，不會因顏色的問題降低線纜的識別度，當然也不會給安裝使用造成困擾。
安全性，電線電纜色母粒中的重金屬、鹵素以及其它化學成分都受到限量的控制，尤其在電子電器中應用時。例如全球領先的特種化學品制造商科萊恩（Clariant）公司推出的PV Fast橙色著色劑屬于LHC（低鹵控制）顏料系列，具有極佳的耐候性和耐熱性，能夠為高壓充電電纜和連接器提供醒目的橙色，適用于電動車充電電纜、充電樁以及連接器的應用，助力新能源汽車行業滿足高性能、輕量化和低排放的生活趨勢和挑戰。
科萊恩推出低鹵控制顏料系列 - PV Fast橙色著色劑
色母粒是如何生產的？
一般來說，色母粒的生產遵循以下過程：
1 識別和稱重顏料與添加劑，一般通過在混料器中進行預混合過程；
2 然后通過熱處理和通常的雙螺桿擠出將這些顏料和添加劑（母料）混合到載體樹脂或聚合物中；
3 冷卻，將濃縮混合物制成最終的顆粒、粉末和其他色母料載體。
下面以PVC線纜為例介紹相關的色母粒制造技術。
PVC樹脂是一種熱敏性和剪切敏感性的材料，若對其進行“多次加工”操作，會影響其應用性能。而由于種種原因，常常會遇到“一次加工”的產品質量不符合要求，而不得不進行多次加工的情況。這樣，不僅影響了生產效率，增加原料消耗，提高了生產成本，而且還可能會影響產品的內在質量。
PVC線纜色母粒的品種繁多、成分復雜、配方各異。有的經“一次加工”就能合格，而有的要經數次加工才符合要求。其中顏色譜系不同，其一次加工合格率相差甚大，合格率的關系大致如下，白色>灰色>黃色>橙色>棕色>黑色>蘭色>綠色>紅色。PVC線纜色母粒一次加工不合格的，其不符合項主要集中在以下幾條：粒形不良，分散不佳，顏色偏差。提高一次加工合格率的方法與措施如下：
1 改進預混料的質量。良好的預混料應當是混和均勻的、不結塊的、比較疏松的。因此，在預混料操作時，選擇合適的預混設備，恰當選擇預混料的重量。
2 調整預混料的堆積密度。目的是為了減少或消除預混料在擠出機加料口處的“氣阻”及架橋現象。
3 改進加料計量裝置。若將加料計量器的閘板的寬度設計成可調節式，即在生產PVC線纜色母粒時，通過調整閘板的寬度與高度。就可更方便、更精確地控制加料速度。
4 優化工藝參數。擠出操作的重要工藝參數是溫度(螺桿、機筒、機頭、口模)、加料速度、螺桿轉速以及口模板的孔徑與孔數，另外還有熔體的溫度、扭矩及壓力。不同的配方，應有其最佳操作參數。
色母粒生產用的主要設備有同向平行雙螺桿擠出機、高低速捏和機等。科倍隆（Coperion）南京公司生產的STS Mc11系列雙螺桿擠出機融合了科倍隆完善的工藝技術和質量標準，使用歐洲原裝制造的科倍隆自主品牌傳動箱，螺桿最高轉速從800 rpm提高到900 rpm，以11.3 Nm/cm3的比扭矩確立了新標準。針對色母料應用，科倍隆還開發了特殊的喂料嵌件、落料盒以及新設計的機頭，用于快速更換和清理，提高生產效率。模塊化設計的筒體和螺桿元件，可以實現加工段根據工藝需求在24到68D之間靈活調整。
科倍隆STS Mc11雙螺桿擠出機
發展趨勢
我國已成為亞洲最大色母粒生產和需求國，同時也將成為色母粒需求量增長最快的市場。近年來，我國投入巨資進行農村和城市電網的改造，電力建設的重點將從電站建設轉向電網的建設，改造和優化電源結構。此外，我國將同時加快城網改造以促進電力消費。再加上架空電纜的需求量，也將帶動電纜色母粒產業的迅速發展。
未來電纜色母粒將呈現出以下發展趨勢：
多功能色母粒的開發
電纜產品往往需要同時具備多種性能，將著色與其他功能融為一體制成母粒，對提高電纜制品性能、簡化其生產工藝意義重大。多功能色母粒包括著色、增韌母粒等。
高性能工程塑料、熱塑彈性體色母粒的開發
高性能工程塑料及熱塑彈性體發展較快，如熱塑性氟塑料和熱塑性聚氨酯，與之相適應，其制品也需要用色母粒著色。如聚全氟乙丙烯色母粒、聚偏氟乙烯色母粒、熱塑性聚氨酯色母粒都給色母粒行業提出了全新的挑戰。這些色母粒制備在原材料的選擇、加工工藝及使用條件上都與傳統的色母粒有很大差別。
定制工程熱塑性塑料制造商美國RTP公司已將用于電線和電纜行業的一系列可熔融加工的含氟聚合物 (MPFP) 色母粒實現了商業化。這些色母粒提供了一種易于使用的解決方案，非常適用于為用作增壓空間護套材料的復雜MPFP 樹脂著色。它還為電線電纜行業的加工商提供了急需的供應商多樣性。MPFP色母粒有10種常見的電線電纜行業顏色編碼配方，最初可用于氟化乙烯丙烯(FEP)和聚偏二氟乙烯(PVDF)樹脂系統，并可擴展以包含其MPFP樹脂。使用符合RoHS標準的顏料的標準顏色可在全球范圍內輕松獲得。
如何適應高性能工程塑料的超高溫加工性能、熱塑彈性體特殊的加工流變特性都將是所面臨的技術難題。
專用牌號大批量色母粒的開發
隨著電纜業的迅速發展，色母粒的產量將比過去有較大增長。一些色母粒品種將不再直接供應下游電纜生產廠商，而是直接提供給上游石化企業，用色母粒與樹脂直接做成彩色改性料。這一生產方式的形成使過去一向以小批量、多品種為特色的色母粒生產模式要部分轉型為單一品種、大規模的生產模式。生產模式的改變也將給色母粒技術提出挑戰，如何長期保證所生產色母粒的均一性、如何適應大型螺桿造粒技術將是這種色母粒所要解決的技術難題。
來源：榮格塑料工業
