Глава 5. Суперконцентраты и добавки к полимерным пленкам

Суперконцентраты (мастербатчи) это полимеры с диспергированными в них концентрированными пигментами. По типу полимеров выделяют полиолефиновые, полистирольные и универсальные суперконцентраты. Основа суперконцентрата должна в точности соответствовать материалу изделия, так как иная основа может отрицательно повлиять на внешний вид и его механические свойства. Однако, в настоящее время, существуют полиолефиновые суперконцентраты высокого качества, которые, без особых проблем, можно использовать в производстве бытовых изделий из любых полиолефинов. Универсальные же суперконцентраты можно использовать для окрашивания практически любого полимера. Основа универсального суперконцентрата является “ноу-хау” каждой фирмы-производителя.

Высококачественные светостойкие суперконцентраты, не дающие пятен, разводов, утяжек и прочих нежелательных эффектов, достаточно дороги. Но при производстве конкретных изделий требуется меньшая их дозировка. В конечном итоге можно даже выиграть в цене, поскольку высококлассного суперконцентрата понадобится в полтора – два раза меньше.

Сегодня производитель пленки может выбрать практически любой цвет и оттенок в пределах известной цветовой гаммы ( PANTONE ). Кроме того, появились, так называемые, спецэффекты – результат добавления в суперконцентрат особых компонентов. При этом внешний облик изделий из полимеров существенно меняется. К спецэффектам относятся флюорисценты, металлик, флек и флиттер. Изделия из полимеров с флюорисцентным эффектом применяются там, где окраска должна бросаться в глаза. Это – дорожные знаки и разметка, рекламные изделия, спецодежда, игрушки и многое другое. Флек и флиттер это вкрапления в основную массу полимера волокон или точек. В результате получается совершенно уникальная окраска под горные породы – мрамор, гранит и другие.

По сравнению с традиционными способами окрашивания полимеров введение суперконцентратов имеет ряд существенных преимуществ. Это возможность окрашивания фактически в любые цвета, при высоком качестве окраски на любом стандартном оборудовании. Отсутствие пыли красителя и загрязнения оборудования и помещений. Минимальное количество отходов при переходе с одного цвета на другой. Простота применения суперконцентрата. Экологичность и безопасность процесса окрашивания.

Многочисленную группу специальных веществ, существенно влияющих на свойства полимеров, называют добавками к полимерным материалам. Различают светостабилизирующие добавки, антиоксиданты, огнезащитные добавки или антиперены, антистатики, антислипы, скользящие добавки, антиблоки, нуклеаты, модификаторы и некоторые другие.

Светостабилизаторы позволяют длительное время сохранять первоначальный цвет изделия и его механическую прочность, обеспечивая защиту от ультрафиолетовых лучей. В качестве действующего вещества применяют производные бензонитризола, бензофенола, никелевые и кобальтовые соли замещенных фенолов и др. Они эффективны даже при очень низких концентрациях (менее 0,1 %).

Антиоксиданты вводят в полимер во время экструзии или литья под давлением для предотвращения термоокисления в процессе переработки и для замедления деструкции во время хранения и эксплуатации изделия. Также данные добавки применяются и для защиты полимера при работе в агрессивных средах. Действующее вещество – смесь соединений фенолов и фосфидов.

Комбинированные добавки, светостабилизатор + антиоксидант, получили широкое распространение в производстве сельскохозяйственных пленок. Подобная пленка служит от трех до пяти лет, не меняя ни прозрачности, ни барьерных свойств. Комбинированные добавки позволяют использовать полимер после вторичной переработки по прямому назначению.

Антипирены делают полимеры негорючими. Специальные антиперены используют для производства негорючих пленок, листов и литьевых изделий.

Антистатики позволяют избавиться от статического эффекта, присущего всем полимерам. Избавиться от него иногда не просто желательно, но иногда и просто необходимо. Например, при изготовлении корпусов под аудио и видеотехнику. Действующим веществом, чаще всего, служат алкиламины.

Скользящие добавки служат, своего рода, внутренней смазкой в полимере. Они уменьшают вязкость расплава, ощутимо повышают производительность экструзии. И в тоже время делают поверхности пленок и других полимерных изделий более гладкой, блестящей и глянцевой. Уменьшают коэффициент трения готовых изделий. Действующие вещества – производные высших жирных кислот.

Применение антиблокирующих добавок, препятствующих слипанию, особенно важно при производстве пленок из полипропилена. Пакеты, изготовленные из пленки с такими добавками, легко раскрываются, стенки пакета не слипаются. Действующие вещества могут быть различными, например, кремневая кислота или амидные воски.

Антислип–добавки придают поверхностям пленок шероховатость. Используются при производстве тары, мешков для упаковки сыпучих продуктов и прочих изделий, где шероховатость необходима. Действующим веществом может служить сверхвысокомолекулярный полиэтилен.

Нуклеаты оказывают влияние на надмолекулярную структуру полимера, делая ее более мелкозернистой. При этом существенно сокращается время кристаллизации, быстрее осуществляется процесс охлаждения изделия. Кроме этого создается эффект большей прозрачности пленок. Нуклеаты применяются исключительно для полипропилена.

Вспенивающие добавки используются для производства пористых изделий из полипропилена и полиэтилена. При введении добавок структура полимера разрыхляется, исчезают утяжки. Применяются для получения декоративных пленок, применяющихся при упаковке подарочных наборов, в качестве декоративных лент, прокладок в пробки и других.

Модификатор применяют при производстве растягивающихся пленок. Придает им эффект дополнительной упругости, а некоторым полимерам, в том числе и полипропилену – ударопрочность.

Количество вводимых добавок и суперконцентратов зависит от их вида и качества, и обычно указывается производителем или продавцом. Если полимерное изделие находится в непосредственном контакте с пищевыми продуктами, то используемые добавки к полимерным материалам и суперконцентраты также должны иметь соответствующее разрешение. Производителям полимерных изделий при выборе суперконцентрата следует обращать внимание на допустимую температуру его переработки. Поскольку при ее превышении краситель начинает подгорать, и на поверхности изделия образуются темные разводы. Важное значение при введении добавок имеет тщательное смешение. Ручное перемешивание в бункере пластикатора или ведре чаще всего неэффективно. Поэтому целесообразно применять специальные перемешивающие устройства – блендеры. Либо использовать различного рода дозаторы, которые будут вводить добавки или суперконцентраты непосредственно в зону дозирования червячного пластикатора.