ТЕМАТИЧЕСКИЕ НОМЕРА

Ошибки неизбежны в любой работе, в том числе и при окрашивании полимеров. При всех способах переработки полимеров, будь то литье под давлением, раздувное формование или литьевое прессование, возникают характерные технические проблемы. В данной статье проблемы, связанные с переработкой полимеров, рассматриваться не будут, а основное внимание будет сосредоточено на проблемах, возникающих при окрашивании полимеров. Анализ возможных ошибок начнем с проблем, возникающих при производстве концентратов для окрашивания, и закончим проблемами, возникающими непосредственно в процессе окрашивания полимеров. Среди проблем, связанных с окрашиванием, одной из наиболее общих является критическое отношение к цвету окрашенного изделия. В связи с этим часто говорят: «Нет цвета — нет проблем, есть цвет — есть проблемы».

Можно привести множество примеров, когда в результате анализа ошибок было установлено, что низкое качество цвета является следствием технологических ошибок при окрашивании. Этот вывод не должен создать впечатления, что изготовление и использование концентратов для окрашивания не вызывает никаких проблем: такие проблемы действительно существуют. С другой стороны, тот факт, что некоторые проблемы, связанные с окрашиванием, становятся очевидными после введения колоранта, указывают на цвет как на причину этих проблем

Наиболее часто встречающимися ошибками при окрашивании полимеров являются:

• цветовые пятна;
• цветовые прожилки;
• термическая деструкция полимера и колорантов;
• наличие неоднородностей;
• влажность полимеров и пигментов.

Цветовые пятна в готовом изделии вызваны неполной дисперсией пигмента, а иногда — неполным растворением красителя в полимере. Источники этих ошибок совершенно понятны, если для окрашивания используется гранулированная маточная смесь или жидкий концентрат, поскольку именно эти два типа концентратов обычно имеют высокое содержание органического, трудно диспергируемого пигмента, например, синего или зеленого фталоцианового пигмента. Особенности структуры этих пигментов требуют больших усилий для разрушения их агломератов в расплаве полимера, так же как и при их размоле при использовании в жидком концентрате. Возможности устранения данной проблемы были описаны в предыдущей главе. Другой причиной появления цветовых пятен в концентрате для окрашивания является высокая влажность, поскольку влажные пигменты очень плохо диспергируются в расплаве полимера; характерным примером таких пигментов являются перламутровые пигменты. В случае жидкого концентрата увеличение влажности в процессе переработки может вызвать частичную флокуляцию (образование хлопьев) предварительно хорошо диспергированного пигмента, в результате чего могут образовываться цветовые пятна.

Детальный анализ ошибок необходим также в случае использования порошкообразного концентрата для окрашивания полимеров. Пигменты в таких концентратах не диспергированы; их полное диспергирование достигается лишь в процессе окрашивания полимера. Причиной цветовых пятен при использовании таких концентратов могут быть недостаточные сдвиговые деформации в одношнековом экструдере, недостаточное взаимодействие компонентов и (или) недостаточное количество диспергирующего агента. Цветовые прожилки в готовом изделии вызваны, главным образом, неполным смешением расплава полимера с расплавом концентрата. Причины их ограниченного смешения многочисленны, например, слишком короткая зона смешения шнека, низкая температура переработки, непродолжительное время переработки, большая разница вязкостей расплавов полимера и концентрата, низкое содержание пигмента в концентрате. Кроме того, цветовые прожилки в аморфных полимерах могут быть вызваны красителем, который не полностью растворим в концентрате. Устранение цветовых прожилок обычно требует тщательного анализа.

Анализ ошибок, как будет видно из последующего примера, не должен исключать причины, которые на первый взгляд кажутся «невозможными». Цветовые прожилки возникли при окрашивании изделия из ПК, полученного методом литья под давлением; при этом никаких явных проблем при получении неокрашенного изделия не возникало. При использовании другого концентрата та же самая проблема вновь возникает. Наконец, причина ошибок была обнаружена: это неисправный нагреватель в средней части цилиндра литьевой машины, вызывающий неполную пластикацию полимера. При переработке неокрашенного полимера неполной пластикации не было заметно, но она стала явной при добавлении пигмента. После замены неисправного нагревателя никаких проблем с окрашиванием не возникало, даже при использовании ранее отбракованного концентрата.

Последствия термической деструкции полимера и (или) колоранта проявляются, главным образом, в виде появления коричневатых прожилок или темных (черных) пятен. Появление коричневатых прожилок является сигналом начала термической деструкции расплавленного полимера. Горечеканальная система и особенности ее конструкции (зоны застоя, слишком малые размеры и т. д.) являются часто встречающимися источниками возникновения таких проблем. Однако термическая деструкция может быть также вызвана неправильно заданными параметрами переработки, например, слишком большим временем пребывания в расплаве, большой скоростью впрыска в форму и (или) неудачным расположением мест впуска.