В этом руководстве сравниваются растворимые красители для пластмасс, печатных красок и покрытий по таким параметрам, как растворимость, термостойкость, светостойкость и миграционные свойства, что позволяет разработчикам рецептур подобрать подходящий сорт в зависимости от конкретной системы растворителей, температуры обработки и области применения.
Что такое растворимые красители?
Растворимые красители — это вещества, которые полностью растворяются в окружающей среде на молекулярном уровне, придавая пластмассам, типографским краскам и покрытиям характерную прозрачность, яркость и равномерный оттенок.
Выбор растворимого красителя для пластмасс, печатных красок или покрытий сводится к трем практическим вопросам: растворяется ли он чисто в системе-носителе, выдержит ли он требуемую температуру обработки и останется ли он на месте после отгрузки продукции.
Почему следует использовать растворимые красители вместо пигментов?
Пигменты образуют суспензии частиц, рассеивающих свет, что может привести к появлению мутности и неравномерной интенсивности цвета в прозрачных деталях. Растворимые красители полностью растворяются в среде-носителе, обеспечивая чистый, яркий цвет даже в тонких пленках или слегка тонированном пластике. Для применений, где прозрачность и интенсивность цвета важнее непрозрачности, таких как прозрачные пластиковые компоненты, краски для гибкой упаковки или морилки для дерева, растворимые красители, как правило, являются лучшим выбором.
Ключевые факторы выбора растворимых красителей
Чаще всего четыре фактора определяют, будет ли краситель на основе растворителя соответствовать ожиданиям в конкретном применении: растворимость в системе-носителе, термостойкость в процессе обработки, светостойкость при воздействии внешних факторов и устойчивость к миграции после ввода продукта в эксплуатацию.
Растворимость
Растворимые красители проявляют свои свойства должным образом только в том случае, если они полностью растворяются в носителе, который уже используется разработчиком рецептуры. Совместимость с конкретной смесью растворителей определяет как интенсивность цвета, так и прозрачность готового продукта.
Кетоны и сложные эфиры. Кетоны, такие как метилэтилкетон (МЭК) и ацетон, а также сложные эфиры, такие как этилацетат и бутилацетат, являются распространенными носителями в красках для глубокой и флексографической печати. Растворители-красители, разработанные для этих систем, обычно быстро растворяются и оставляют минимальный остаток, что обеспечивает стабильную плотность печати.
Ароматические углеводороды. Толуол и ксилол по-прежнему широко используются в промышленных покрытиях и некоторых устаревших системах чернил. Растворимость ароматических углеводородов может различаться в зависимости от химического состава красителей сильнее, чем в кетоновых или сложных эфирных системах, поэтому каждый сорт необходимо проверять на совместимость с конкретным носителем, а не предполагать совместимость по классу растворителя.
Спирты. Этанол и изопропанол используются в различных покрытиях и составах с низким содержанием летучих органических соединений. Растворимость красителей в растворителях, как правило, более ограничена в спиртовых системах, поэтому это одно из первых свойств, которое следует проверить, прежде чем выбирать тот или иной сорт.
Поскольку растворимость зависит от химического состава конкретного красителя, а не только от класса растворителя, перед окончательным утверждением рецептуры стоит проверить профиль растворимости красителя в конкретном растворителе-носителе.
Термостойкость
Температура обработки часто является решающим фактором при выборе между двумя в остальном похожими растворимыми красителями. Термическая стабильность в значительной степени зависит от химического состава красителя, и неправильный выбор может привести к изменению оттенка, выделению газов или снижению прозрачности во время обработки в расплаве или отверждения.
Антрахиноновые красители. Многие растворимые красители на основе антрахинона обладают превосходной термической стабильностью и часто выбираются для применения в высокотемпературных процессах с пластмассами, такими как поликарбонат и АБС-пластик, хотя точный предел термической стабильности варьируется в зависимости от марки и должен быть подтвержден для каждого конкретного красителя.
Азокрасители. Азорастворимые красители обычно имеют более низкий температурный предел, чем антрахиноновые, и, как правило, подходят для низкотемпературной обработки, например, полистирола. Зачастую они являются более экономичным вариантом, когда применение не требует длительного воздействия высоких температур.
| Свойства | Антрахиноновые красители | Азокрасители |
| Типичный тепловой потолок | Как правило, выше, но варьируется в зависимости от класса. | Как правило, ниже, но варьируется в зависимости от класса. |
| Скорость света | В целом, обладает превосходной устойчивостью к УФ-излучению. | Подходит для кратковременного или использования в помещении. |
| Обычные смолы | Поликарбонат, ABS | Полистирол |
| Относительная стоимость | Высокая | Низкая |
Скорость света
Светостойкость измеряет, насколько хорошо цвет сопротивляется выцветанию под воздействием УФ-излучения или длительного воздействия света. Антрахиноновые красители, как правило, обладают более высокой светостойкостью и лучше подходят для использования на открытом воздухе или при длительном воздействии света, в то время как азокрасители обычно подходят для кратковременного или внутреннего использования. Для покрытий и пластмасс, которые будут подвергаться длительному воздействию на открытом воздухе, светостойкость следует учитывать наряду с термостойкостью, а не рассматривать ее как отдельный, второстепенный параметр.
Сопротивление миграции
Миграция красителя становится проблемой всякий раз, когда цветной пластик, пленка или покрытие находятся в прямом или косвенном контакте с другим материалом в течение длительного времени. Мигрирующий краситель может проникать в соседние слои, содержимое упаковки или окружающие поверхности, влияя как на внешний вид, так и, в некоторых случаях, на соответствие нормативным требованиям.
Молекулярная масса и миграция. Красители с более высокой молекулярной массой и более низкой растворимостью в контактирующей среде, как правило, демонстрируют лучшую устойчивость к миграции. Это особенно важно в многослойных пластиковых пленках или упаковочных конструкциях, где перемещение красителя между слоями может со временем проявляться в виде обесцвечивания или окрашивания.
Условия испытаний. Поведение при миграции следует оценивать при тех же температурах и влажности, которые будут наблюдаться в готовом продукте. Результаты, полученные при комнатной температуре, не позволяют с уверенностью предсказать характеристики в более теплых условиях хранения или транспортировки, поэтому испытания в реальных условиях необходимы перед окончательным определением класса продукта.
Для упаковки, предназначенной для контакта с пищевыми продуктами, миграционные испытания обычно проводятся в соответствии с установленными стандартами, такими как регламент ЕС по пластиковым материалам, предназначенным для контакта с пищевыми продуктами. Красители, как правило, не входят в конкретный список веществ, указанных в этом регламенте, но на них все же распространяются общие требования безопасности, поэтому это остается полезным ориентиром при установлении внутренних пределов миграции.
Выбор растворителя-красителя в зависимости от области применения
После определения требований к растворимости, воздействию тепла, света и миграции, выбор подходящего растворителя-красителя также зависит от конкретного применения.
пластики
В переработке пластмасс обычно используются такие смолы, как полистирол, АБС-пластик, акрил, поликарбонат и ПЭТ. Растворимые красители обеспечивают прозрачное, равномерное окрашивание, которого не всегда можно добиться с помощью пигментов, особенно в прозрачных или слегка тонированных деталях.
Типографские краски
Для флексографической, глубокой и струйной печати обычно выбираются сольвентные красители, обеспечивающие высокую четкость и яркие, не мутные цвета, что особенно важно для печати на пленке и гибкой упаковке.
Покрытия
Для морилок для дерева, алюминиевой фольги, а также промышленных и автомобильных покрытий выбираются растворители, обеспечивающие яркий, прозрачный цвет в сочетании со свето- и термостойкостью, необходимой для длительного воздействия внешней среды.
Рекомендуемые марки растворителей-красителей
Красители на основе растворителей Skysol охватывают весь спектр применения, включая марки, обозначаемые номером индекса цвета (CI), такие как Solvent Blue AP (CI 36), Solvent Blue GG (CI 78), Solvent Red 2B (CI 24) и Solvent Yellow RNB (CI 147), каждая из которых подходит для различных сочетаний оттенка, растворимости и термостойкости. Подбор конкретной марки для конкретного проекта по-прежнему зависит от растворимости, термостойкости, светостойкости и миграции, рассмотренных выше.
| Рассмотрение | Ключевой вопрос |
| Растворимость | Полностью ли растворяется краситель в целевой системе растворителей без остатка? |
| Жаростойкость | Выдержит ли краситель пиковую температуру обработки или отверждения? |
| Скорость света | Будет ли готовое изделие подвергаться длительному воздействию ультрафиолетового излучения или воздействию внешней среды? |
| Сопротивление миграции | Может ли краситель мигрировать в соседние слои, содержимое или поверхности? |
| Стоимость | Оправдывает ли данное применение использование антрахинона более высокого класса, или же достаточно будет азокрасителя? |
Ни один сорт не демонстрирует одинаково хорошие результаты при использовании любых растворителей, смол и в любых условиях воздействия, поэтому правильный выбор зависит от тестирования в конкретных условиях проекта, а не от общей категории продукта. Для получения помощи в выборе конкретного сорта Skysol по системе растворителей, температуре обработки или показателю CI обратитесь к технической команде.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Можно ли сочетать растворимые красители и пигменты в одном составе?
Да, во многих пластмассах и составах покрытий сочетаются два компонента для достижения баланса между прозрачностью и непрозрачностью или для получения определенных визуальных эффектов. Растворитель-краситель обычно отвечает за оттенок и прозрачность, а пигмент — за непрозрачность, укрывистость или такие эффекты, как металлизированное или перламутровое покрытие. Совместимость между ними все же следует проверить в целевой смоле или системе-носителе, прежде чем масштабировать производство.
Какие растворители подходят для красок глубокой и флексографической печати?
В качестве носителей чаще всего используются кетоны, такие как МЭК и ацетон, а также сложные эфиры, такие как этилацетат и бутилацетат. Поскольку растворимость различается для разных сортов красителей даже в рамках одного класса растворителей, наиболее надежным способом подтверждения эффективности перед масштабированием производства является проведение мелкосерийного теста на совместимость с использованием именно той смеси носителей.
Как проверяется термическая стабильность?
Термическую стабильность обычно оценивают путем обработки красителя в целевой смоле при заданной температуре обработки и проверки на изменение цвета, образование газов или потерю прозрачности после формования или отверждения. Некоторые разработчики рецептур также проводят ускоренные испытания на старение, выдерживая окрашенный материал при повышенной температуре в течение определенного периода времени, чтобы выявить деградацию, которая может не проявляться в течение одного технологического процесса.
Что вызывает миграцию красителей в упаковке?
Миграция происходит, когда краситель перемещается из материала, на который он был нанесен, в соседний слой, содержимое или поверхность. Обычно она обусловлена нагревом, влажностью, длительным временем контакта или наличием растворителей и пластификаторов в соседнем материале. Красители с более высокой молекулярной массой и меньшей растворимостью в контактирующей среде, как правило, лучше противостоят этому перемещению, поэтому тестирование в реальных условиях хранения и транспортировки является важным этапом перед окончательным определением марки красителя.
Больше информации:









