CN108395604A - 一种超浓缩无载体塑料母粒及其制备工艺和生产*** - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种超浓缩无载体塑料母粒，按质量百分比包括以下组分：70‑85%的着色剂，14‑28%的分散剂，0.1‑5%的偶联剂，所述分散剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种、两种或三种，所述着色剂为实色着色剂和/或珠光着色剂。本发明还提出所述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺和生产***，本发明提出的通用型高浓度高分散低剪切母粒的生产技术，提高母粒对着色剂的分散能力，增大母粒中着色剂的用量达到超浓缩的效果，同时改变传统母粒由于载体所限制而带来使用上的局限性使得母粒能同时适用于多种材料；可改善传统母粒珠光效果受剪切严重和PET材料彩色半透/实色产品分散不良的问题；同时实现自动化高效生产。

Description

一种超浓缩无载体塑料母粒及其制备工艺和生产***
技术领域
本发明涉及一种超浓缩无载体塑料母粒及其制备工艺和生产***。
背景技术
在目前的塑料母粒行业中，母粒传统的组分为：将着色剂用愈制成的塑料的树脂作为载体并添加同类分散剂进行复配，比如：PE塑料的母粒组成为着色剂+PE树脂+聚乙烯蜡类分散剂。母粒传统制备工艺基本流程为：1)干粉高速搅拌机混合/密炼机密炼；2)双螺杆/单螺杆挤出机熔融造粒；3)切粒，以此种配方工艺生产的母粒在目前市场上基本能满足配色、性能、分散等要求；但近几年随着包装产品外观和质量要求的不断提高，传统的配方工艺生产的母粒在含珠光类包装产品和聚对苯二甲酸类塑料，如PET材质彩色半透/实色产品上出现了较大的局限性：
1、含珠光类包装产品上，由于传统工艺通过双螺杆/单螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，挤出机所特有的高强剪切力使得珠光颜料结构的完整度严重受损，无法体现出珠光颜料本身的高光高闪效果导致最终制品的珠光效果大大减弱，造成高成本低效果。
2、在PET等材质的彩色半透/实色产品中，传统母粒是将无机钛白粉与有机染料负载在PET材料上进行造粒；由于无机钛白粉是以微小颗粒形式负载在PET材料上，而有机染料是以分子形态溶解在PET材料中，当传统母粒添加到PET材料上时，无机钛白粉颗粒的扩散速率远远低于有机染料导致产品上产生不同程度的色纹，严重影响制品的外观和品质，造成高不良率。
3、传统母粒的使用受母粒的载体所限制，母粒所使用的载体树脂材质基本上需与下游使用的材质一致，母粒的使用局限性较大；载体占母粒15-99％，使用的石油化工原料量较大。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种超浓缩无载体塑料母粒，提高母粒对着色剂的分散能力，增大母粒中着色剂的用量达到超浓缩的效果，同时改变传统母粒由于载体所限制而带来使用上的局限性使得母粒能同时使用于多种材料，减少母粒中石油化工原料的使用，达到节能环保目的。
本发明还提出所述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，可改善传统母粒珠光效果受剪切严重和PET材料彩色半透/实色产品分散不良有色母等问题。
本发明还进一步提出所述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，实现自动化高效生产。
一种超浓缩无载体塑料母粒，按质量百分比包括以下组分：70-85％的着色剂，14-28％的分散剂，0.1-5％的偶联剂，所述分散剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种、两种或三种，所述着色剂为实色着色剂和/或珠光着色剂。
进一步地，还包括0.1-5％是聚乙烯蜡。
进一步地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联剂中的一种、两种或三种。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将物料加入到高速混料机或密炼机中，所述物料按质量百分比包括以下组分：70-85％的着色剂，14-28％的分散剂，0.1-5％的偶联剂，所述分散剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种、两种或三种，将高速混料机或密炼机的混料仓升温至60-80℃，转子转速调至20-1480rpm，将物料进行熔融混合15-30min之后将转子转速降至20rpm，待混料仓中物料冷却至室温后放出混合物料。
步骤二、将混合物料转移至粉碎机中进行研磨粉碎成颗粒径为30-150目的粉末物料。
步骤三、再将研磨粉碎好的粉末物料传送至压片机进行模压成型，造成片状颗粒。
进一步地，所述粉粹机为涡轮粉碎机，调节所述涡轮粉碎机的主机转速为2500-3800rpm进行研磨粉碎。
进一步地，所述压片机为旋转压片机，调节所述旋转压片机的冲压压力值为1-80千牛，充填深度为1-15mm，充片宽度为1-16mm，转盘转速5-37rpm进行模压成型。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，包括高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机；所述高速混料机或密炼机用于将物料熔融混合得到混合物料，所述物料按质量百分比包括以下组分：70-85％的着色剂，14-28％的分散剂，0.1-5％的偶联剂，所述分散剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种、两种或三种；所述粉碎机用于将所述混合物料粉碎成粉末物料；所述压片机用于将所述粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
进一步地，所述粉碎机为涡轮粉碎机。
进一步地，所述压片机为旋转压片机。
进一步地，所述高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机通过管道连接进行物料传输。
本发明的机理及有益效果：
1、传统的色母粒是以树脂为载体的颜料浓缩物，颜料以三种状态存在:原生粒子,凝聚体和团聚体。颜料的分散机理是使团聚体粒子打碎成凝聚体和原生粒子,并使新生成的粒子进而稳定化的过程。颜料在树脂中的分散过程可以用下列三个步骤来表示:首先是树脂熔体润湿颜料团聚体表面,并渗透到内部孔隙中；其次是在外加剪切力和颜料粒子之间的相互冲击碰撞作用下团聚体破碎；最后是新生成的颜料粒子被树脂熔体润湿包覆,稳定而不再附聚。但由于树脂熔体黏度高,与颜料表面的相容性差,所以润湿较差,很难渗透进团集体的孔隙中,因此不能有效传递剪切力,难以较好的破碎团集体，就是在团集体破碎后,树脂熔体也不能迅速润湿和保护新生表面,相互的碰撞接触又会使粒子重新聚集。为解决这一问题本发明应用季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、硬脂酸或硬脂酸盐等分散剂作为颜料的载体物质，较基础树脂相比，在熔融状态下PETS、硬脂酸或硬脂酸盐具有更低的熔体黏度、更强的渗透性能，与颜料的相容性好；在熔融共混过程中能够很好的润湿颜料并渗透到颜料团聚体内部空隙中，消除团聚体内应力使得颜料在外加剪切力作用下能更容易打开，并且配方中复配了聚乙烯蜡和偶联剂极大提高了体系的流动能力，使得新生成的颜料粒子能够更加快速的被润湿并且保护起来，防止粒子的再次团聚，提高了整个体系中颜料的分散程度；而且偶联剂的加入使得颜料表面的亲油性得到了极大的提高，这样使得颜料粒子在整个体系中与聚乙烯蜡、分散剂的相容性得到了极大的提高，从而使整个体系的分散性远远高于传统色母粒，可大大提高着色剂的用量，制成的超浓缩母粒，且在后续应用中可分散到各类不同的塑料载体中以制备不同的塑料成品，通用性强，使用范围广，改变传统母粒由于载体所限制而带来使用上的局限性使得母粒能同时使用于多种材料，减少母粒中石油化工原料的使用，达到节能环保目的。
2、本发明通过对物料粉碎后进行压片制粒，可改善传统母粒珠光效果受剪切严重和PET材料彩色半透/实色产品分散不良有色母等问题：在珠光类型产品上能够最大限度的保留珠光原料颗粒结构的完整度，在相同珠光原料含量下，最终制品的珠光效果为传统工艺的3-5倍。
在PET等材质的彩色半透/实色产品中，本生产工艺避开了传统工艺中塑料载体的限制，解决了无机钛白粉与有机染料二次扩散速率不同而造成的分散问题，能够完全解决最终制品色粉纹的问题，实现零不良率。
3、本发明的生产***通过将高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机联立以适应超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，保证工艺的完整连贯性，同时实现自动化高效生产。
附图说明
图1为本发明的超浓缩无载体塑料母粒的表面放大80倍后的效果图。
图2为传统塑料母粒的表面放大80倍后的效果图。
图3为本发明的超浓缩无载体塑料母粒应用到PET实色产品中的成品的表面放大80倍后的效果图。
图4为传统PET塑料母粒制得的实色成品的表面放大80倍后的效果图。
具体实施方式
如下结合附图，对本申请方案作进一步描述：
实施例一
一种超浓缩无载体塑料母粒，按质量百分比由以下组分组成：83％的着色剂，15％的季戊四醇硬脂酸酯，0.1％的硅烷偶联剂，1.9％是聚乙烯蜡。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将物料加入到高速混料机或密炼机中，所述物料按质量百分比包括以下组分：83％的着色剂，15％的季戊四醇硬脂酸酯，0.1％的硅烷偶联剂，1.9％是聚乙烯蜡，将高速混料机或密炼机的混料仓升温至60℃，转子转速调至1480rpm，将物料进行熔融混合20min之后将转子转速降至20rpm，待混料仓中物料冷却至室温后放出混合物料；
步骤二、将混合物料转移至粉碎机中进行研磨粉碎，所述粉粹机为涡轮粉碎机，调节所述涡轮粉碎机的主机转速为3800rpm将混合物料进行研磨粉碎成颗粒径为60-80目的粉末物料。
步骤三、再将研磨粉碎好的粉末物料传送至压片机进行模压成型，所述压片机为旋转压片机，调节所述旋转压片机的冲压压力值为40千牛，充填深度为1.5mm，充片宽度为4mm，转盘转速35rpm将粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，包括高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机；所述粉碎机为涡轮粉碎机，所述压片机为旋转压片机。
所述高速混料机或密炼机用于将物料熔融混合得到混合物料，所述物料按质量百分比包括以下组分：83％的着色剂，15％的季戊四醇硬脂酸酯，0.1％的硅烷偶联剂，1.9％是聚乙烯蜡。
所述粉碎机用于将所述混合物料粉碎成粉末物料。
所述压片机用于将所述粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
所述高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机通过管道连接进行物料传输。
实施例二
一种超浓缩无载体塑料母粒，按质量百分比由以下组分组成：85％的着色剂，14％的硬脂酸，0.2％的钛酸酯类偶联剂，0.8％是聚乙烯蜡。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将物料加入到高速混料机或密炼机中，所述物料按质量百分比包括以下组分：85％的着色剂，14％的硬脂酸，0.2％的钛酸酯类偶联剂，0.8％是聚乙烯蜡，将高速混料机或密炼机的混料仓升温至70℃，转子转速调至1480rpm，将物料进行熔融混合20min之后将转子转速降至20rpm，待混料仓中物料冷却至室温后放出混合物料；
步骤二、将混合物料转移至粉碎机中进行研磨粉碎，所述粉粹机为涡轮粉碎机，调节所述涡轮粉碎机的主机转速为2500rpm将混合物料进行研磨粉碎成颗粒径为30-50目的粉末物料。
步骤三、再将研磨粉碎好的粉末物料传送至压片机进行模压成型，所述压片机为旋转压片机，调节所述旋转压片机的冲压压力值为55千牛，充填深度为2mm，充片宽度为5mm，转盘转速37rpm将粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，包括高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机；所述粉碎机为涡轮粉碎机，所述压片机为旋转压片机。
所述高速混料机或密炼机用于将物料熔融混合得到混合物料，所述物料按质量百分比包括以下组分：85％的着色剂，14％的硬脂酸，0.2％的钛酸酯类偶联剂，0.8％是聚乙烯蜡。
所述粉碎机用于将所述混合物料粉碎成粉末物料。
所述压片机用于将所述粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
所述高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机通过管道连接进行物料传输。
实施例三
一种超浓缩无载体塑料母粒，按质量百分比由以下组分组成：70％的着色剂，28％的季戊四醇硬脂酸酯，2％的硅烷偶联剂。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将物料加入到高速混料机或密炼机中，所述物料按质量百分比包括以下组分：70％的着色剂，28％的季戊四醇硬脂酸酯，2％的硅烷偶联剂，将高速混料机或密炼机的混料仓升温至60℃，转子转速调至740rpm，将物料进行熔融混合15min之后将转子转速降至20rpm，待混料仓中物料冷却至室温后放出混合物料；
步骤二、将混合物料转移至粉碎机中进行研磨粉碎，所述粉粹机为涡轮粉碎机，调节所述涡轮粉碎机的主机转速为2500rpm将混合物料进行研磨粉碎成颗粒径为60-80目的粉末物料。
步骤三、再将研磨粉碎好的粉末物料传送至压片机进行模压成型，所述压片机为旋转压片机，调节所述旋转压片机的冲压压力值为60千牛，充填深度为2mm，充片宽度为4mm，转盘转速30rpm将粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，包括高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机；所述粉碎机为涡轮粉碎机，所述压片机为旋转压片机。
所述高速混料机或密炼机用于将物料熔融混合得到混合物料，所述物料按质量百分比包括以下组分：70％的着色剂，28％的季戊四醇硬脂酸酯，2％的硅烷偶联剂。
所述粉碎机用于将所述混合物料粉碎成粉末物料。
所述压片机用于将所述粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
所述高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机通过管道连接进行物料传输。
实施例四
一种超浓缩无载体塑料母粒，按质量百分比由以下组分组成：85％的着色剂，14％的硬脂酸盐，0.5％的铝酸酯类偶联剂，0.5％是聚乙烯蜡。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将物料加入到高速混料机或密炼机中，所述物料按质量百分比包括以下组分：85％的着色剂，14％的硬脂酸盐，0.5％的铝酸酯类偶联剂，0.5％是聚乙烯蜡，将高速混料机或密炼机的混料仓升温至70℃，转子转速调至1480rpm，将物料进行熔融混合30min之后将转子转速降至20rpm，待混料仓中物料冷却至室温后放出混合物料；
步骤二、将混合物料转移至粉碎机中进行研磨粉碎，所述粉粹机为涡轮粉碎机，调节所述涡轮粉碎机的主机转速为3800rpm将混合物料进行研磨粉碎成颗粒径为80-150目的粉末物料。
步骤三、再将研磨粉碎好的粉末物料传送至压片机进行模压成型，所述压片机为旋转压片机，调节所述旋转压片机的冲压压力值为30千牛，充填深度为3mm，充片宽度为4.5mm，转盘转速20rpm将粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，包括高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机；所述粉碎机为涡轮粉碎机，所述压片机为旋转压片机。
所述高速混料机或密炼机用于将物料熔融混合得到混合物料，所述物料按质量百分比包括以下组分：85％的着色剂，14％的硬脂酸盐，0.5％的铝酸酯类偶联剂，0.5％是聚乙烯蜡。
所述粉碎机用于将所述混合物料粉碎成粉末物料。
所述压片机用于将所述粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
所述高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机通过管道连接进行物料传输。
实施例五
一种超浓缩无载体塑料母粒，按质量百分比由以下组分组成：82％的着色剂，14％的季戊四醇硬脂酸酯，0.5％的硅烷偶联剂，3.5％是聚乙烯蜡。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将物料加入到高速混料机或密炼机中，所述物料按质量百分比包括以下组分：82％的着色剂，14％的季戊四醇硬脂酸酯，0.5％的硅烷偶联剂，3.5％是聚乙烯蜡，将高速混料机或密炼机的混料仓升温至60℃，转子转速调至740rpm，将物料进行熔融混合30min之后将转子转速降至20rpm，待混料仓中物料冷却至室温后放出混合物料；
步骤二、将混合物料转移至粉碎机中进行研磨粉碎，所述粉粹机为涡轮粉碎机，调节所述涡轮粉碎机的主机转速为3800rpm将混合物料进行研磨粉碎成颗粒径为100-150目的粉末物料。
步骤三、再将研磨粉碎好的粉末物料传送至压片机进行模压成型，所述压片机为旋转压片机，调节所述旋转压片机的冲压压力值为45千牛，充填深度为2.5mm，充片宽度为1mm，转盘转速25rpm将粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
一种上述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，包括高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机；所述粉碎机为涡轮粉碎机，所述压片机为旋转压片机。
所述高速混料机或密炼机用于将物料熔融混合得到混合物料，所述物料按质量百分比包括以下组分：82％的着色剂，14％的季戊四醇硬脂酸酯，0.5％的硅烷偶联剂，3.5％是聚乙烯蜡。
所述粉碎机用于将所述混合物料粉碎成粉末物料。
所述压片机用于将所述粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
所述高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机通过管道连接进行物料传输。
效果测试：
1、使用珠光着色剂将实施例一至实施例五制得的超浓缩无载体塑料母粒与传统配方工艺的母粒制得的塑料成品作对比，参见图1-2，图1中的珠光完整度高且珠光颗粒密集；图2中珠光完整度低，珠光颗粒稀疏。在相同珠光着色剂含量下，最终超浓缩无载体塑料母粒的制品的珠光效果为传统配方工艺的3-5倍。
2、使用实色着色剂将实施例一至实施例五制得的超浓缩无载体塑料母粒与传统配方工艺的母粒在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)塑料制品中应用，参见图3-4，图3中的成品表面成色均匀无明显色纹，图4中的成品表面有明显的色纹。本实施例的配方工艺避开了传统配方工艺中塑料载体的限制，解决了无机钛白粉与有机染料二次扩散速率不同而造成的分散问题，能够完全解决最终制品色粉纹的问题，实现零不良率。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种超浓缩无载体塑料母粒，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：70-85％的着色剂，14-28％的分散剂，0.1-5％的偶联剂，所述分散剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种、两种或三种，所述着色剂为实色着色剂和/或珠光着色剂。
2.根据权利要求1所述的超浓缩无载体塑料母粒，其特征在于，还包括0.1-5％是聚乙烯蜡。
3.根据权利要求1所述的超浓缩无载体塑料母粒，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联剂中的一种、两种或三种。
4.一种权利要求1所述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将物料加入到高速混料机或密炼机中，所述物料按质量百分比包括以下组分：70-85％的着色剂，14-28％的分散剂，0.1-5％的偶联剂，所述分散剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种、两种或三种，将高速混料机或密炼机的混料仓升温至60-80℃，转子转速调至20-1480rpm，将物料进行熔融混合15-30min之后将转子转速降至20rpm，待混料仓中物料冷却至室温后放出混合物料；
步骤二、将混合物料转移至粉碎机中进行研磨粉碎成颗粒径为30-150目的粉末物料；
步骤三、再将研磨粉碎好的粉末物料传送至压片机进行模压成型，造成片状颗粒。
5.根据权利要求4所述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，其特征在于，所述粉粹机为涡轮粉碎机，调节所述涡轮粉碎机的主机转速为2500-3800rpm进行研磨粉碎。
6.根据权利要求4所述的超浓缩无载体塑料母粒的制备工艺，其特征在于，所述压片机为旋转压片机，调节所述旋转压片机的冲压压力值为1-80千牛，充填深度为1-15mm，充片宽度为1-16mm，转盘转速5-37rpm进行模压成型。
7.一种权利要求1所述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，其特征在于，包括高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机；
所述高速混料机或密炼机用于将物料熔融混合得到混合物料，所述物料按质量百分比包括以下组分：70-85％的着色剂，14-28％的分散剂，0.1-5％的偶联剂，所述分散剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种、两种或三种；
所述粉碎机用于将所述混合物料粉碎成粉末物料；
所述压片机用于将所述粉末物料进行模压成型，造成片状颗粒。
8.根据权利要求7所述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，其特征在于，所述粉碎机为涡轮粉碎机。
9.根据权利要求7所述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，其特征在于，所述压片机为旋转压片机。
10.根据权利要求7所述的超浓缩无载体塑料母粒的生产***，其特征在于，所述高速混料机或密炼机、粉碎机和压片机通过管道连接进行物料传输。
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