CN113388187A - 一种色母粒的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种色母粒的生产方法，包括以下步骤：a)将色母粒原料混合后，采用双螺杆挤出机依次经熔融混炼造粒、冷却、脱水、切粒和干燥，得到色母粒；所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(52～64)：1。与现有技术相比，本发明提供的生产方法采用高扭矩高剪切平行双螺杆挤出机，达到低温加工熔融混炼，从而提高颜料的分散性能，防止色母粒配方的原材料在加工的过程中分解，造成黑点；并且，本发明采用高长径比螺杆的双螺杆挤出机，能够进一步保证螺纹原件的组合更加利于颜料的分散，使生产得到的色母粒产品不仅做到高分散性，还能够具有高浓度的良好技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及色母粒技术领域，更具体地说，是涉及一种色母粒的生产方法。
背景技术
色母粒，也叫色母、色种，是一种新型高分子材料专用着色剂，亦称颜料制备物，主要用在塑料上。色母粒一般由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成，是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体，可称颜料浓缩物，因此它的着色力高于颜料本身；加工时用少量色母粒和未着色树脂掺混，就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品。
现有技术中的色母粒生产工艺，主要采用高速混合机将色母粒配方原材料混合均匀，再通过单螺杆或者是44：1的双螺杆挤出造粒，进一步水冷、风干脱水、切粒的生产工艺；其中，配方组分物料通过计量喂料的方式进入双螺杆，物料在螺杆剪切作用力下形成熔融混炼场，使颜料分散与载体树脂中。
对于色母粒行业来说，做到高分散性是行业的难点。然而，现有技术提供的生产方法在双螺杆高速剪切作用力下会造成颜料碳化产生黑点，影响颜料耐候性以及颜色鲜艳度；并且，在生产过程中对于颜料含量较高的配方，要解决颜料分散更是难上加难，颜料团聚造成色点色花现象，影响制品物理性能；同时色母粒生产成本较高，降低了产品性价比和产品的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种色母粒的生产方法，采用高扭矩高剪切平行双螺杆挤出机，达到低温加工熔融混炼，从而提高颜料的分散性能，防止色母粒配方的原材料在加工的过程中分解，造成黑点。
本发明提供了一种色母粒的生产方法，包括以下步骤：
a)将色母粒原料混合后，采用双螺杆挤出机依次经熔融混炼造粒、冷却、脱水、切粒和干燥，得到色母粒；所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(52～64)：1。
优选的，步骤a)中所述色母粒原料包括：
颜料40重量份～80重量份；
润滑剂2重量份～15重量份；
偶联剂1重量份～2.5重量份；
抗氧剂3重量份～6重量份；
线性聚乙烯15重量份～40重量份。
优选的，步骤a)中所述混合的温度为75℃～90℃，时间为10min～25min。
优选的，步骤a)中所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为52：1、56：1、60：1或64：1。
优选的，步骤a)中所述双螺杆挤出机的螺杆采用积木式组合方式，其中的螺纹原件排列按照分散原理，依次包括：输压缩送段、熔融剪切段、混料压缩段、排气段、熔融剪切段、压缩剪切段和输送压缩挤出段。
优选的，步骤a)中所述采用双螺杆挤出机的过程具体为：
将色母粒原料混合后得到的混合物料加入双螺杆挤出机料斗，过滤后，待机台各区温度达到设定温度后，依次启动双螺杆挤出机的油泵、主机、喂料、机台冷却水泵、水槽恒温控制系统、风冷系统、切粒系统，经双螺旋杆挤出、水槽冷却、风冷脱水、切粒和烘干，得到色母粒。
优选的，所述过滤采用目数为150目～250目的席型不锈钢网。
优选的，所述设定温度为150℃～160℃。
优选的，所述主机的转速为250r/min～300r/min。
优选的，所述切粒的转速为650r/min～750r/min。
本发明提供了一种色母粒的生产方法，包括以下步骤：a)将色母粒原料混合后，采用双螺杆挤出机依次经熔融混炼造粒、冷却、脱水、切粒和干燥，得到色母粒；所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(52～64)：1。与现有技术相比，本发明提供的生产方法采用高扭矩高剪切平行双螺杆挤出机，达到低温加工熔融混炼，从而提高颜料的分散性能，防止色母粒配方的原材料在加工的过程中分解，造成黑点；并且，本发明采用高长径比螺杆的双螺杆挤出机，能够进一步保证螺纹原件的组合更加利于颜料的分散，使生产得到的色母粒产品不仅做到高分散性，还能够具有高浓度的良好技术效果。
另外，本发明提供的生产方法工艺简单，设备改进小，生产效率高，且成本低，具有广阔的发展前景。
附图说明
图1本发明实施例1提供的生产方法中双螺杆挤出机中螺纹元件组合段的示意图；
图2为本发明实施例1提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图；
图3为对比例1提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图；
图4为本发明实施例2提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图；
图5为对比例2提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图；
图6为本发明实施例3提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图；
图7为对比例3提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图；
图8为本发明实施例4提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图；
图9为对比例4提供的生产方法得到的色母粒分散状态效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种色母粒的生产方法，包括以下步骤：
a)将色母粒原料混合后，采用双螺杆挤出机依次经熔融混炼造粒、冷却、脱水、切粒和干燥，得到色母粒；所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(52～64)：1。
本发明首先将色母粒原料混合，得到混合物料。在本发明中，所述色母粒原料优选包括：
颜料40重量份～80重量份；
润滑剂2重量份～15重量份；
偶联剂1重量份～2.5重量份；
抗氧剂3重量份～6重量份；
线性聚乙烯15重量份～40重量份。
更优选由上述特定重量份的颜料、润滑剂、偶联剂、抗氧剂和线性聚乙烯组成。本发明对上述颜料、润滑剂、偶联剂、抗氧剂和线性聚乙烯的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述颜料优选选自白色颜料(如金红石型二氧化钛)、蓝色颜料(如BGS酞菁蓝颜料)、红色颜料(如金光红颜料)或黑色颜料(如炭黑颜料)，进一步能够得到不同颜色的色母粒。
在本发明中，所述润滑剂优选选自碳黑、聚乙烯蜡、EBS和硬脂酸锌中的一种或多种；所述偶联剂优选选自钛酸酯偶联剂和/或KH550偶联剂；所述抗氧剂优选选自1790抗氧剂、1010抗氧剂和168抗氧剂中的一种或多种。
在本发明中，所述混合的温度优选为75℃～90℃，更优选为80℃；所述混合的时间优选为10min～25min，更优选为15min～20min。此外，为保证各原料混合均匀，优选首先进行低速混合，再进行高速混合；后续升温后，原料中的各助剂开始熔融，进一步高速混合机电流开始升高(即达到混合时间)，此时立即停机，放出物料备用。
得到所述混合物料后，本发明采用双螺杆挤出机依次经熔融混炼造粒、冷却、脱水、切粒和干燥，得到色母粒。在本发明中，所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(52～64)：1，优选为52：1、56：1、60：1或64：1。
在本发明中，所述双螺杆挤出机的螺杆优选采用积木式组合方式，其中的螺纹原件排列按照分散原理，依次包括：输压缩送段、熔融剪切段、混料压缩段、排气段、熔融剪切段、压缩剪切段和输送压缩挤出段。
本发明提供的生产方法采用上述高扭矩高剪切平行双螺杆挤出机，达到低温加工熔融混炼，从而提高颜料的分散性能，防止色母粒配方的原材料在加工的过程中分解，造成黑点；并且，本发明采用高长径比螺杆的双螺杆挤出机，能够进一步保证螺纹原件的组合更加利于颜料的分散，使生产得到的色母粒产品不仅做到高分散性，还能够具有高浓度的良好技术效果。
在本发明中，所述采用双螺杆挤出机的过程优选具体为：
将色母粒原料混合后得到的混合物料加入双螺杆挤出机料斗，过滤后，待机台各区温度达到设定温度后，依次启动双螺杆挤出机的油泵、主机、喂料、机台冷却水泵、水槽恒温控制系统、风冷系统、切粒系统，经双螺旋杆挤出、水槽冷却、风冷脱水、切粒和烘干，得到色母粒。
在本发明中，所述过滤优选采用目数为150目～250目的席型不锈钢网，更优选为目数为200目的席型不锈钢网。
在本发明中，所述设定温度优选为150℃～160℃，更优选为155℃；本发明为保证机台各区温度稳定，优选还包括：待机台各区温度达到设定温度后，恒定50min～70min，更优选为55min～65min。
在本发明中，所述主机的转速优选为250r/min～300r/min，更优选为280r/min；所述喂料的转速优选为10Hz～30Hz，更优选为20Hz；所述切粒的转速优选为650r/min～750r/min，更优选为700r/min。
本发明提供的生产方法工艺简单，设备改进小，生产效率高，且成本低，具有广阔的发展前景。
本发明提供了一种色母粒的生产方法，包括以下步骤：a)将色母粒原料混合后，采用双螺杆挤出机依次经熔融混炼造粒、冷却、脱水、切粒和干燥，得到色母粒；所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(52～64)：1。与现有技术相比，本发明提供的生产方法采用高扭矩高剪切平行双螺杆挤出机，达到低温加工熔融混炼，从而提高颜料的分散性能，防止色母粒配方的原材料在加工的过程中分解，造成黑点；并且，本发明采用高长径比螺杆的双螺杆挤出机，能够进一步保证螺纹原件的组合更加利于颜料的分散，使生产得到的色母粒产品不仅做到高分散性，还能够具有高浓度的良好技术效果。
另外，本发明提供的生产方法工艺简单，设备改进小，生产效率高，且成本低，具有广阔的发展前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的双螺杆挤出机中螺纹元件采用积木式组合方式，螺纹原件排列按照分散原理，依次包括：输压缩送段+熔融剪切段+混料压缩段+排气段+熔融剪切段+压缩剪切段+输送压缩挤出段；以实施例1为例，螺杆样图参见图1所示。
实施例1
(1)将金红石型二氧化钛75重量份、卡博特660R碳黑0.1重量份、聚乙烯蜡2.5重量份、钛酸酯偶联剂0.8重量份、1790抗氧剂1.2重量份、168抗氧剂2重量份和线性聚乙烯PE6101粉料18.3重量份，加入高速混合机混合，先启动低速混合3min，再启动高速混合至物料温度提升至80℃，再加入KH550偶联剂0.2重量份，85℃温度下混合15min～20min，得到混合物料。
(2)将步骤(1)得到混合物料加入长径比为60：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到155℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速280r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称1#色母)备用；上述1#色母为高钛白粉含量的白色母。
性能测试：将本发明实施例1提供的1#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测1#色母的分散等级，分散状态如图2，分散等级为2.5级。
对比例1
将上述实施例1步骤(1)提供的混合物料加入长径比为44：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到175℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速400r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称2#色母)备用；上述2#色母为高钛白粉含量的白色母。
性能测试：将对比例1提供的2#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测2#色母的分散等级，分散状态如图3，分散等级为5级。
实施例2
(1)将BGS酞菁蓝颜料45重量份、聚乙烯蜡12重量份、钛酸酯偶联剂1.5重量份、1790抗氧剂1.8重量份、168抗氧剂3.3重量份、线性聚乙烯PE6101粉料36.4重量份，加入高速混合机混合，先启动低速混合3min，再启动高速混合至物料温度提升至80℃，再加入KH550偶联剂0.2重量份，85℃温度下混合15min～20min，得到混合物料。
(2)将步骤(1)得到混合物料加入长径比为60：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到155℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速280r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称3#色母)备用；上述3#色母为高含量的蓝色母。
性能测试：将本发明实施例2提供的3#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测3#色母的分散等级，分散状态如图4，分散等级为2.7级。
对比例2
将上述实施例2步骤(1)提供的混合物料加入长径比为44：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到175℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速400r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称4#色母)备用；上述4#色母为高含量的蓝色母。
性能测试：将对比例2提供的4#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测4#色母的分散等级，分散状态如图5，分散等级为8.8级。
实施例3
(1)将金光红颜料50重量份、聚乙烯蜡11重量份、钛酸酯偶联剂2重量份、1790抗氧剂1.8重量份、168抗氧剂3.3重量份、线性聚乙烯PE6101粉料31.9重量份，加入高速混合机混合，先启动低速混合3min，再启动高速混合至物料温度提升至80℃，再加入KH550偶联剂0.2重量份，85℃温度下混合15min～20min，得到混合物料。
(2)将步骤(1)得到混合物料加入长径比为60：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到155℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速280r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称5#色母)备用；上述5#色母为高含量的红色母。
性能测试：将本发明实施例3提供的5#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测5#色母的分散等级，分散状态如图6，分散等级为2.8级。
对比例3
将上述实施例3步骤(1)提供的混合物料加入长径比为44：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到175℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速400r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称6#色母)备用；上述6#色母为高含量的红色母。
性能测试：将对比例3提供的6#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测6#色母的分散等级，分散状态如图7，分散等级为7.8级。
实施例4
(1)将炭黑颜料58重量份、EBS 5重量份、硬脂酸锌1重量份、钛酸酯偶联剂2重量份、1010抗氧剂1.8重量份、168抗氧剂2.5重量份、线性聚乙烯PE6201粉料29.7重量份，加入高速混合机混合，先启动低速混合3min，再启动高速混合至物料温度提升至80℃，再加入KH550偶联剂0.2重量份，85℃温度下混合15min～20min，得到混合物料。
(2)将步骤(1)得到混合物料加入长径比为60：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到155℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速280r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称7#色母)备用；上述7#色母为高含量的黑色母。
性能测试：将本发明实施例4提供的7#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测7#色母的分散等级，分散状态如图8，分散等级为2.5级。
对比例4
将上述实施例4步骤(1)提供的混合物料加入长径比为44：1的双螺杆挤出机料斗，挤出机过滤网采用目数为200目的席型不锈钢网，待机台各区温度达到175℃，温度恒定60min后，依次启动双螺杆挤出机的油泵-启动主机(设定转速400r/min)-启动喂料(设定转速为20Hz)-启动机台冷却水泵-启动水槽恒温控制系统-启动风冷系统-启动切粒系统(切粒转速为700r/min)；经双螺旋杆挤出-水槽冷却-风冷脱水-切粒-烘干，得到色母粒(以下简称8#色母)备用；上述8#色母为高含量的黑色母。
性能测试：将对比例4提供的8#色母粒200g与低密度聚乙烯PE2426颗粒料1600g混合均匀，设定吹膜及温度165℃，进行吹膜，对比色母粒的分散性；采用300倍偏光显微镜检测8#色母的分散等级，分散状态如图9，分散等级为6.5级。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种色母粒的生产方法，包括以下步骤：
a)将色母粒原料混合后，采用双螺杆挤出机依次经熔融混炼造粒、冷却、脱水、切粒和干燥，得到色母粒；所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为(52～64)：1。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤a)中所述色母粒原料包括：
颜料40重量份～80重量份；
润滑剂2重量份～15重量份；
偶联剂1重量份～2.5重量份；
抗氧剂3重量份～6重量份；
线性聚乙烯15重量份～40重量份。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤a)中所述混合的温度为75℃～90℃，时间为10min～25min。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤a)中所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为52：1、56：1、60：1或64：1。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤a)中所述双螺杆挤出机的螺杆采用积木式组合方式，其中的螺纹原件排列按照分散原理，依次包括：输压缩送段、熔融剪切段、混料压缩段、排气段、熔融剪切段、压缩剪切段和输送压缩挤出段。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤a)中所述采用双螺杆挤出机的过程具体为：
将色母粒原料混合后得到的混合物料加入双螺杆挤出机料斗，过滤后，待机台各区温度达到设定温度后，依次启动双螺杆挤出机的油泵、主机、喂料、机台冷却水泵、水槽恒温控制系统、风冷系统、切粒系统，经双螺旋杆挤出、水槽冷却、风冷脱水、切粒和烘干，得到色母粒。
7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述过滤采用目数为150目～250目的席型不锈钢网。
8.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述设定温度为150℃～160℃。
9.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述主机的转速为250r/min～300r/min。
10.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述切粒的转速为650r/min～750r/min。
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