无纺布生产中如何选用色母粒

 

纺粘法无纺布是无纺布行业中发展最快的品种，占无纺布总产量的４０％左右。以聚丙烯为原料的纺粘法无纺产品广泛应用于医用材料、卫生材料、家具用布、地毯基布、装饰材料、防护材料、汽车工业等方面。

 

聚丙烯是一种纯线型的饱和碳氢高聚物，大分子上不含极性基团和活性基团，具有高度的化学稳定性。聚丙烯纤维结晶度高、结构致密、疏水性强，这些特点使得聚丙烯难以提供染色席位，染料分子无法或难以扩散到其内部。因此，为了提高聚丙烯无纺布的实用性和美观性，在生产中采用色母粒纺前染色法。本文就色母粒的选用对纺粘法无纺布生产的影响进行分析。

 

色母粒的成分选用色母粒是指颜料按２０％～８０％的比例经研磨或双螺杆挤出机均匀地分散到树脂中而制得的颜色颗粒，具有着色效果优良，便于自动计量和运输，节约能源，无粒尘、无污染等优点。国际色母粒市场集中在美国、西欧、日本等，我国色母粒生产厂家主 要分布在广东、浙江、江苏、山东、北京、上海等省市。在纺粘法聚丙烯生产中，色母粒的成分选用主要从以下几个方面考虑。

 

1、颜料：颜料是色母粒中的主要成分，主要有无机颜料收稿日期：２００７。０３—０２ 和有机颜料两大类。无机颜料一般为金属氧化物、硫化物或金属盐，具有较好的耐光性和耐气候性，这对于抗光性较差的聚丙烯树脂来说意义重大。其缺点是粒径较大；有机颜料具有着色力强、分散性好、色泽鲜艳等优点，但其在光照下往往会引起饱和度下降，易造成着色成品褪色，建议选用粒径合适的无机颜料。颜料的耐热性是指在生产或使用温度下颜料的颜色或性能发生变化的温度，要求其耐热性在250℃左右，此时有色制品色差小；同时所选颜料耐迁移性要＞５级，耐光性６～８级，与聚丙烯树脂具 有较好的相容性，与其他添加剂的协同性好，在纺丝 加工过程中着色牢固；对于医疗和妇婴用品，颜料中不能含用危害健康的重金属成分，如镉、铅、汞等。颜料粒径大小直接影响颜料的分散程度和成品性能，若颜料粒径过小，比表面积大，表面自由能就会较大，易聚积成团，造成其在聚丙烯树脂中分散不匀；若颜料粒径偏大，则会在生产中堵塞过滤板和喷丝板，使纤维在拉伸时毛丝和断头现象增多，甚至会使树脂或助剂由于停留时间过长而造成热分解，影响纤维的物理机械性能。一般颜料颗粒平均粒径控 制在０。１－－０。５／１ｍ之间。

 

2、载体 ：载体是色母粒的基体，可使色母粒呈颗粒状，占色母粒的３０％～５０％，载体应与颜料具有较好的亲和力和相容性，选择载体时要考虑与被着色树脂的 相容性及其对着色体系其它性能的影响。

 

由于纺粘法的纺丝速度较大，对载体的分子量及其分布的要求较为严格，建议选用熔融指数为2010min左右的茂金属催化剂合成的聚丙烯。采用茂金属催化剂合成的聚丙烯，其分子量分布系数＜４，可以有效地提高颜料在色母粒中的协和性和分散性，成品着色牢固，美感增强，物理机械性能提高，可以制备成颜料含量为80％的高浓度色母粒，降低生产成本。

 

3、分散剂：分散剂能够包裹于颜料颗粒表面，减小颜料的 表面自由能，将颜料分散成细微、稳定的颗粒而均匀 地分布在熔体中，并在加工过程中不发生团聚。通常要求分散剂和颜料具有较好的亲和力，与载体具有较好的相容性。从经济效益和实用性上讲，建议选用聚丙烯蜡作为分散剂，其软化点高，分子量分布窄，无异味，可以显著提高母粒的着色能力，降低色差，减少纺丝中断丝、滴丝现象。最常使用的分散剂有粉末状、片状等。普通蜡的颗粒明显大于颜料颗粒，对颜料颗粒的包裹不均匀，建议选用微粉蜡。微粉蜡的颗粒尺寸与颜料尺寸接近，蜡粉粒子填充在颜料粒子间可以使颜料粒子保持一定距离并提供润湿作用，能够显著改善颜料的分散性。

 

4、色母粒的综合指标

                            

 

5、色母粒的加入量：色母粒的加入量直接影响纺丝工艺和产品的染 色效果。加入量少，染色深度不够或染色不匀，加入量过多，会形成人为杂质，增加了纺丝难度。同时由 于色母粒的熔点较常规切片低，灰度高，从而使熔体 粘度发生变化，可纺性变差，丝条拉伸性能下降。实 践表明，当加入量在１。２％～３。６％时，成品上染好， 可纺性较好。

 

6、色母粒的混入位置：色母粒毕竟与常规切片的品质指标有所差异，为了减少色母粒的热分解，有条件的厂家，色母粒的加热熔融应单独采用１个专用的小螺杆，并通过计量装置与大螺杆中的熔体直接混合后进入熔体过滤 器。

 

7、其它方面：为了减少成品的色差，在生产中还要注意以下的环节。（１）建立每种色母粒在某一配比下的标准样本，按照标准样本的配比对进厂混合后的色母粒进 行打样检验，并与标准样本对照；（２）对进厂的同品种、同批号的色母粒进行混合，对同品种、不同批号的色母粒也要进行混合；（３）在色母粒进入螺杆前，要尽量去除颗粒过大和过小的色母粒，以保证其在螺杆中熔融均匀和完全；（４）在生产一个色号时中途尽量不要更换色母粒批号。

 

色差是有色纺粘法聚丙烯无纺布生产中一个常见的现象，色母粒成分的合理选择和正确的工艺控制可以最大程度上将色差控制在合理的范围内，提高产品的质量。

 

无纺布色母粒生产工艺及特点简介

 

无纺布色母粒主要组成部分一般分为着色剂、载体、分散剂三部分。它是上世纪开发的集塑料、纤维等着色新产品，是把颜料超常量均匀的载附于树脂中而制得的聚合物的复合物。

 

我国有330家生产色母粒的企业，其中塑料级色母粒厂已经达到了300家，纤维级色母粒厂为30家，这些色母粒生产厂主要分布在福建、广东、山东、浙江、江苏、上海、辽宁、天津、北京、河北等省市。近年来生产能力严重过剩，导致国内色母粒行业普遍开工不足，除新建生产装置增速过快，产品订单不足等因素外；其中重要因素是国产色母粒产品结构单一，品种不全，通用型产品占很大比重，而高浓度和超高浓度、多功能性色母粒及细旦纤维用色母粒所占比重较少。反观色母粒技术水平较高的国家，颜料、分散剂等原材料品种齐全，已形成了系列化和专业化产品结构。

 

在品种开发方面，我国色母粒生产厂家已经开发出了无纺布色母粒，黑色色母粒，化纤色母粒、薄膜用色母粒、电线电缆用色母粒、聚烯烃色母粒、PVC色母粒、注塑制品用色母粒。无纺布色母粒生产工艺一般分为：冲洗法、油墨法、捏合法、金属皂法这四种，下面就无纺布色母粒四种生产工艺做如下具体介绍：

 

1、冲洗法：是颜料、水和分散剂通过砂磨，使颜料颗粒小于1μm，并通过相转移法，使颜料转入油相，然后干燥制得色母粒。转相时需要用有机溶剂，以及相应的溶剂回收装置。

其流程：细色浆冲洗 蒸发浓缩料干燥加入载体挤出造粒

 

2、油墨法：顾名思义，是在色母粒生产中采用油墨色浆的生产方法，即通过三辊研磨，在颜料表面包覆一层低分子保护层。研磨后的细色浆再和载体树脂混合，然后通过二辊塑炼机（也叫双辊开炼机）进行塑化，最后通过单螺杆或双螺杆挤出机进行造粒。

其流程如下：配料搅拌粗色浆三辊研磨细色浆二辊塑炼挤出造粒

 

3、金属皂法：是颜料经过研磨后粒度达到1μm左右，并在一定温度下加入皂液，使每个颜料颗粒表面层均匀地被皂液所润湿，形成一层皂化液，当金属盐溶液加入后与在颜料表面的皂化层化学反应而生成一层金属皂的保护层（硬脂酸镁），这样就使经磨细后的颜料颗粒不会引起絮凝现象，而保护一定的细度

 

4、捏合法：是将颜料和油性载体掺混后，利用颜料亲油这一特点，通过捏合使颜料从水相冲洗进入油相。同时又由油性载体将颜料表面包覆，使颜料分散稳定，防止颜料凝聚

 

丙纶无纺布色母料的特点：

 

1、丙纶无纺布色母料具有良好的品质稳定性，特佳的分散性，质量予以保证；

 

2、可直接与混合树脂使用，不污染容器，换色容易。该产品是选用优质的有机颜料和无机颜料及助剂制造而成，其特点是过滤性能好、颜色鲜艳、耐候性好、无迁移，特别适用于丙纶纺粘无纺布、丙纶长丝、丙纶短丝、丙纶BCF丝使用。

 

丙纶无纺布色母料使用配比及方法

 

无纺布色母粒可与原料树脂按一定的比例（具体按无纺布规格及用户要求而定），通过简单搅拌混合均匀（不需要加入任何助剂）直接使用，即可达到所要求的彩色效果。

 

丙纶无纺布色母料技术指标、序号、项目、技术指标：

1 外观 圆柱体颗粒均匀、色泽一致

2 可纺性 优良

3 耐热性 ≥230℃

4 耐迁移性 ≥4级

5 耐晒性 ≥6级

6 含水率（%） ≤0.2

7 总色差（CIELAB） ΔE<1.5

 

丙纶无纺布色母料使用方法及用量比例：

将本产品与聚烯烃树脂以1.5~3%的比例（具体可根据制品的开口性能要求而定）混合均匀，然后即可进行正常的加工。