加工商正在重新发现液体着色剂的价值

作者:本刊记者 Lilli Manolis Sherman 文章来源:PT塑料网 发布时间:2021-05-19
在挤出、注塑和吹塑生产中,液体色料正在重新受到加工商的重视。成本是一个原因,但色料、载体和输送系统的进步以及创新的服务项目也发挥了重要的作用。

越来越多的包装和消费品加工商以及品牌拥有者们正对液体色料发生浓厚的兴趣,并且它们中的很多公司已经取得飞跃式进展。

液体色料是色料或染料分散在特别挑选的液体载体中。该技术已经存在了几十年,但其发展曾受到一些负面看法的影响而受挫,供应商们正致力于解决这些问题。

近年来,色料共混和载体技术已经有了改善,使液体色料在各种塑料中获得了更好的相容性和分散性。输送系统也有进步,使得液体色料的选择更精准、更安全和更清洁。

然而,科莱恩(Clariant)色母料北美公司(位于美国马萨诸塞州霍尔顿)的营销主管Peter Prusak指出,在北美销售占90%以上的色母料是采用固体颗粒的形式。“许多潜在的用户对液体色料有着负面的看法,因为一些供应商仍提供过时的载体和分散技术,而它们的适用性在今天已受到限制。”他解释说,“因为我们能够向成型商和原始设备制造商展示液体母料的真正好处,所以我认为这些偏见将会消失,在未来几年内我们会取得两位数的增长。”

供应商们正在通过增加产能和启动服务项目来满足不断增长的需求。长期供应液体色料的专业公司Riverdale全球公司(位于美国新泽西州珀斯安博伊)正设计一种“本地”卫星式供应和服务项目,其目的是使液体色料的选项更具有吸引力和方便性。Riverdale公司有两个这样的卫星式设施,为约322km半径内的主要客户提供服务,该公司期望到2015年底它的卫星网络包含3个以上的这种设施。          

使用这些卫星式设施,Riverdale公司能满足那些不想要很多存货的客户的需求。这些设施为设备和色料提供本地支持,并且可以用它们当地的库存以及颜色匹配和混合能力来为颜色的“加急”提供快速反应。技术服务人员可以用更频繁的交货帮助客户保持适当的库存,这样有助于减少色料的库存量。Riverdale公司提供免费送货,加上对空的容器实施就地收集作为其“返回重新加满”项目的一部分,以保证供货的可持续性。

1214ptLiquidColor4

Riverdale全球公司正在一些有大量加工商聚集的地方建立本地“卫星式”设施,以利于液体色料的及时销售和快捷服务

自2011年进入液体色料领域以来,塑料颜色公司(简称“PCC”,位于美国伊利诺伊州卡柳梅特市)已扩大其液体色料的生产,它在每个海岸都有一家工厂。PCC的liquosol液体色料产品线经理Mark Hass估计目前液体着色剂的年增长可能在5%~10 %之间。

为什么有如此活跃的市场状况呢?Hass和其他人看到更低的成本作为关键因素影响了大多数的加工商过渡到使用液体色料,特别是考虑到近年来经济上的制约和商品树脂的价格波动。液体母料是高度浓缩的,因此获得明亮、鲜艳的色彩所需要的用量较少,尤其是在半透明和透明的聚合物中。Hass说,与固体母粒相比,液体色料根据应用可以降低成本10%~40%。他指出,对于不透明的颜色,液体着色剂典型的添加量为0.5%~1%(浅色更少),而相比之下,大多数的固体浓缩物需要添加3%~4%。

Riverdale公司总裁Paul Maguire指出,节省下来的成本超出了着色剂的购买价格。“你可以在更低的温度下运行;你可以加快循环周期时间;你的颜色更换时间大为减少;液体着色剂占用更少的车间面积;而在可重复使用的容器上也有成本节省。”他补充说,该公司的计重输送系统是姊妹公司Maguire产品公司(位于美国宾夕法尼亚州阿斯顿)的产品,它提供精确的计量以保证正确的稀释率,这样颜色就不会被浪费。用重力代替传统的容积计量几乎减少了色料使用量的10%,Maguire公司表示。

普立万(位于美国俄亥俄州伯里亚)下属ColorMatrix公司的营销总监Gary Fielding称,液体色料将继续获得注射成型的市场份额。“迅速改变颜色的能力有助于减少浪费和转换时间。对于小众应用和更短生产运行的成型商而言,订购更小数量的液体色料能帮助他们管理库存和保持操作资金成本的下降。”

Maguire公司称,液体着色剂已主要用于家居用品和玩具中。在过去的5年里,其已经看到在包装领域中对液体色料的需求急剧增加,主要的品牌拥有者,如宝洁、联合利华和高露洁等,都要求其加工商具有使用液体色料的能力。

1214ptLiquidColor3

目前,液体色料主要被家居用品和玩具制造商采用(图片来自普立万)

Maguire公司和Hass都提到了市场对液体添加剂兴趣的增加,从滑爽剂和脱模剂到抗氧化剂和UV稳定剂,它们可以与液体色料一起配制或分开喂料。Maguire公司称,采用一种固体母料,典型的使用量为3%~4%。而使用液体着色剂和添加剂,因为更容易分散,其使用量仅0.2%~0.3%,而且液体着色剂可改善加工,如更快的周期时间、表面美观的提高,并且部件更容易装配。

1214ptLiquidColor2

PCC的最新产品是订制的液体着色剂,它们包含了从阻燃剂、紫外线稳定剂、填料和抗氧化剂到防伪标签的其他添加剂

在任何情况下,供应商们会说,加工商应该认识到,液体色料不是一个产品,而是一个系统,他们要考虑计量设备和交货、库存以及清洁问题。

科莱恩公司的Prusak说,“我们认为液体色料并不适合每个客户。除液体外,我们也提供固体色料,因此我们对它们没有偏见。我们的目标是帮助客户针对他们的特别需求选择合适的解决方案。”

液体色料的宣传和倡议

科莱恩公司最近发起了一项倡议,在北美加工商、产品设计师和品牌所有者应当建立起使用液体色料和添加剂母粒的意识和对于它们的认可。去年年底,该公司推出了一个新的全球品牌HiFormer,它包括高性能液体色料和添加剂浓缩物、计量/处理设备以及专业知识和服务。

科莱恩公司的液体着色剂主管Raymond Sloan称,液体母料可被用于许多和粒状材料相同的应用中,在某些情况下,向包装和消费品行业提供了重要的优势。“个人护理市场正在迅速增长,对医疗应用的兴趣也越来越大。我们在挤胚吹塑成型市场中看到下一个大浪潮将会到来,因为液体色料提供了卓越的加工和经济效益。”

液体色料已经被整合到科莱恩公司的ColorWorks北美设计和技术中心(位于美国伊利诺伊州西芝加哥)中,这样该技术就可以与其他选项一起在产品开发过程的早期被考虑。科莱恩公司的专有计量/处理设备采用重力(失重)计量色料或添加剂,并在客户的现场提供培训。

在Riverdale公司的案例中,所有的色料是用预研磨“单一色料分散”(SPD)技术混合而成的。SPD是一个工艺过程,需要花费较长的时间,但据报道,它保证了极佳的重复性。这样的颜色被认为更美丽、更明亮,采用SPD技术对希望自己开发混合颜色的公司而言是一条捷径。

Riverdale的姊妹公司Maguire公司强调了其全密封输送系统保持良好清洁度的重要性。系统中每个容器(桶或鼓状容器)都内置有自己的泵。这些带有泵的容器(Pump-in-a-Drum)被Riverdale公司使用了10年以上,它们保持密封并有内置阀,即使容器侧面放置也可防止泄漏。而且其所有的连接都是快速断开式连接,非常适于液体色料从一个容器快速转换到一个新的容器。输送管也在两端用关闭阀密封以消除滴漏,喉部适配器板也被密封,以消除其他设计中常见的滴漏。

经过验证的优势和趋势

液体色料可应用于大多数的热塑性塑料,但它最常用于PET包装。关键的原因之一是,采用这些高度浓缩的配方,在PET包装中获得常见的浅色和半透明效果所需要的着色剂更少,普立万公司的Fielding解释道。

PCC的Hass称,PET行业在使用液体着色剂上有着比较成熟的经验。他认为是成本和加工的优势推动了液体着色剂在PET行业中的发展,尤其是在把液体着色剂加入到非常薄壁的浅色包装中。有些加工商表示在低用量浅色应用时,液体要比固体着色剂更容易分散均匀。

与固体着色剂相比,液体着色剂显示的其他主要优点为:液体着色剂不需要预干燥;它们在螺杆和机筒中留下很少的残余物,从而为更快的转换创造了条件;加工中的剪切力更低,可保护设备和敏感性色料,同时对于复杂的模具设计,采用液体着色剂的熔体流动性更好。

在挤胚吹塑成型中,液体色料已被使用了一段时间,特别是针对大型部件,PCC的Hass说。在过去的几年中,液体色料供应商已经在输送载体上取得了显著进展,它们与各种塑料更相容,包括聚烯烃、苯乙烯和工程树脂。

在注射成型中,液体着色剂正全面地发挥着越来越大的作用,特别是在包装和居家用品(如存储和便携器皿)领域。“许多较大的公司已经在朝这个方向发展,这将慢慢影响较小的成型商。”PCC的Hass说道。

在挤出成型中,液体着色剂提供了更快的颜色转换,因为着色剂是在螺杆的正上方引入。“更换时先关掉泵,用纯树脂通过机器代替一种清机料,然后引入新的颜色。”Hass说。液体色料供应商承认,具体节省多少时间取决于颜色以及机器,但在同类应用的比较中,液体色料通常可比类似的固体颜色实现更快的转换。此外,使用液体色料对螺杆磨损更小,而且更容易清理机器。

来自加工商的报告

Hayward工业公司(位于美国北卡罗来纳州克莱蒙斯)采用吹塑方法制造大量的塑料储水产品,具有多种颜色和尺寸,成品部件质量为3.2~45.4kg。2010年,它在3台生产过滤水箱外壳的大型吹塑机上,把颗粒浓缩物转换成液体色料。

经过多次试验,该公司选择了Riverdale公司的Pump-in-a-Drum系统,并结合使用Maguire公司的一台计重掺混机。在2013年SPE年度吹塑会议的报告中,Hayward公司的砂过滤器产品经理Scott Pugh,用液体色料与粒料浓缩物进行对比,介绍了其吹塑成型中颜色转换的经验。他引用了如下的节省数字:模具的更换从93min变为33.8min;机头工装从330min变为150min;清机处理时间从120min变为0min;由于颜色条纹产生的废料从平均55个部件下降到18个;总的转换时间从14.55h变为4.9h;每次转换的总成本从3086美元变为800美元。

Pugh解释说,液体色料在树脂进入挤出机之前已完成了80%的颜色分散,而当树脂混合物一进入到熔融区时,就发生了100%的分散。同时,由于黏度降低,熔体更容易移动到下游。这允许更低的加工温度和最大限度地减少着色剂积聚在蓄料缸式模头的停滞区中。

Currier塑料公司(位于美国纽约奥本)是一家包装注塑和吹塑成型商,产品用于个人护理、保健、化妆品、日用化工和酒店设施等,它已深入研究了用于各种产品的液体色料并视其在未来有更多的潜力发展。该公司使用的是普立万的ColorMatrix系统。在采用液体色料进行吹塑的生产中,Currier公司验证了液体色料的一些优点,如比粒料浓缩物具有更均匀的颜色分散以及只需要适配器板和注嘴,就能直接把着色剂引入进料喉。

1214ptLiquidColor1

个人护理包装对于液体色料是另一个很有前途的领域,订制成型商如Currier塑料公司正在个人护理包装中采用液体色料(图片来自科莱恩)

Currier公司称,与用于粒料浓缩物的螺旋和圆盘喂料机相比,液体色料所用的蠕动泵可确保注射与注射之间保持非常一致的颜色。Currier公司还满意于液体泵控制器的低价和用户友好性,尤其是可将回用料引入系统中重新使用。公司的创始者们也满意存储空间的减少并称计量设备具有长的通路,使整个过程非常清洁。

尽管液体着色剂具有更高的价格成本,但Currier公司称,由于极低的稀释率,将会带来更多节省成本的机会。同时与颜色粒料相比,机筒和螺杆更容易清洁,从而减少了拔出螺杆去除螺纹上积累的颜色的需要。此外,该色料不需要干燥。Currier公司还赞成使用双进料系统,它可以同时把液体着色剂和其他添加剂加入进料喉,如一种颜色和一种紫外线抑制剂、滑爽剂或回用料。

Currier公司表示,成本并不是其使用液体色料的主要原因。该公司引用的案例中,客户愿意支付更高的价格是由于液体着色剂使塑料制品的质量和价值提高。Currier公司也正寄望其注射成型都过渡至采用液体色料,并指出它的许多订制项目已经从粒料浓缩物转换到液体色料,同时还有更多的项目正在进行之中。

Cobra塑料公司(位于美国俄亥俄州马其顿)是一家喷雾剂盖的制造商,它也计划过渡到采用来自ColorMatrix的液体色料。Cobra公司的营运副总裁Jerry Bialko说:“因为我们通过液体色料的试验在产品的成本和一致性之间发现了平衡,所以我们将在有些产品中使用液体色料。我们正在探索液体色料用于其他式样盖子的机会,目前正处在配色阶段。我们对于液体色料在我们产品中的应用情景十分乐观。在过去几年中,液体色料的计量技术有了很大的提高,这为快速高效的配色创造了条件。”

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…