Pewarna pada Sistem Polimer

Meskipun warna ada di mana-mana di dunia kita, ilmu warna masih sebagian besar tidak dapat dipahami bahkan di kalangan praktisi industri. Kali ini kita akan membahas lebih dalam tentang aplikasi pewarna dalam dua sistem utama di industri pengolahan polimer, tinta cetak liquid dan masterbatch.

Kita akan melihatnya dari tiga faktor umum, pemilihan pewarna (sebagian besar pigmen), loading, dan dispersi dalam sistem masing-masing.

Pertama, Pemilihan Jenis Pigmen

Pemilihan Masterbatch ditentukan oleh:

• Stabilitas di kondisi panas — harus tahan terhadap suhu pemrosesan tinggi (misalkan, 260–300°C untuk nylon atau engineering plastics).

• Kompatibilitas dengan resin — pigmen tidak boleh plasticize, terdegradasi, atau bereaksi dengan polymer utama.

• Ketahanan terhadap migrasi / bleeding — penting untuk aplikasi kontak dengan makanan dan film.

• Ketahanan terhadap cahaya dan cuaca — terutama untuk aplikasi di luar ruangan (agricultural film, pipa konstruksi, otomotif).

• FDA/food compliance — type pigmen yang diperbolehkan sesuai dengan jenis kontak dengan isi.

Pemilihan tinta liquid dipengaruhi oleh:

• Kelarutan vs. jenis dispersi — Beberapa pewarna di gravure adalah dyes (sepenuhnya larut), bukan pigmen. Dyes memberikan transparansi yang lebih baik dan pengaruh yang lebih sedikit terhadap viskositas, namun cenderung lebih rendah di ketahanan terhadap cahaya. Pigmen memberikan ketahanan yang lebih baik namun membutuhkan tingkat dispersi yang lebih.

• Transparansi vs opasitas — gravure pada kemasan fleksibel membutuhkan tinta transparan pada warna proses (CMYK), yang berarti ukuran pigment yang kecil dan coefficient scattering yang rendah lebih disukai.

• Ketahanan terhadap solven — tinta tidak boleh luntur atau larut kembali selama pada proses laminasi atau aplikasi overprint varnish.

• Ukuran partikel — ukuran sel gravure sekitar 15 - 40 micron; Gumpalan / agregasi pigmen yang lebih besar dari 5 micros beresiko melukai doctor blade atau menyumbat sel gravure.

• Ketahanan terhadap bahan kimia — untuk kemasan produk makanan, kimia, atau deterjen, pigmen harus tahan terhadap kontak dengan isinya.

Prioritas dari masterbatch adalah daya tahan termal dan jangka waktu panjang pada resin plastik; tinta liquid lebih memprioritaskan kehalusan partikel, transparansi dan kompabilitas dengan solven untuk aplikasi film yang tipis.

Yang kedua adalah kandungan pigment (pigment loading):

Kandungan masterbatch sengaja dibuat tinggi — biasanya 20–50% pigmen berdasarkan berat (kadang-kadang hingga 70% untuk Titanium Oksida). Tujuan utama masterbatch adalah zat perantara (intermediate) konsentrasi tinggi yang di-letdown ke resin dengan rasio 1 - 5%. Kandungan tinggi ini dapat dicapai karena resin dipilih agar kompatibel dan dapat diproses di bawah panas dan shear dalam ekstruder.

Kandungan tinta liquid jauh lebih rendah - biasanya sekitar 5 - 20% pigmen di formula tinta original. Batasan di sini adalah viskositas dari tinta (harus mengalir dan transfer dari sel gravure), kecepatan pengerian, dan ketebalan film di atas substrat (sekitar 1 - 4 micron kering). Apabila kandungan pigmen terlalu tinggi, maka viskositas tinta akan meningkat dan akan terjadi blocking pada sel, streaking dan transfer yang tidak rata. Jadi sistem lebih dominan pada solven bukan pada pigmen.

Masterbatch adalah padatan konsentrasi tinggi yang dirancang untuk pengenceran; tinta gravure adalah larutan encer yang dirancang untuk aplikasi langsung.

Dan yang terakhir, dispersi pigmen pada sistem polimer:

Dispersi pada masterbatch terjadi melalui lelehan dari compound - diesktrusi pada panas (150 - 280°C tergantung tipe resin) dan pada shear intensitas tinggi. Tujuannya adalah memecah aglomerasi menjadi ukuran primer dari partikel dan dienkapsulasi di dalam resin. Wetting agent dan dispersant dipakai untuk menurunkan tegangan permukaan pigmen dan membantu proses enkapsulasi. Kualitas dispersi dinilai dari uji tekanan filter, bintik bintik di bawah mikroskop atau perbandingan kekuatan tinting.

Dispersi tinta cair dicapai melalui penggilingan fase cair — ball mills, bead mills, atau three-roll mills di dalam sistem binder dan solven. Mekanismenya ada penggilingan basah, di mana aglomerat pigmen dipecah oleh tumbukan media grinding pada larutan viskositas rendah. Dispersing agents teradsorp pada permukaan pigmen mencegah pengumpulan partikel kembali. Kehalusan grinding dilihat menggunakah Hegman Gauge (target biasa di angka sekitar 7 - 8 untuk tinta gravure). Dispersi juga harus stabil selama masa penyimpanan tanpa terjadinya pengendapan atau flokulasi.

Masterbatch menggunakan dispersi termal-mekanikal; gravure menggunakan dispersi larutan-mekanikal. Penyebab kegagalan dari dua mekanisme tersebut sangat berbeda - Masterbatch gagal disebabkan oleh aglomerasi yang menyebabkan bintik dan penyumbatan filter; gravure gagal disebabkan oleh flokulasi yang menyebabkan perubahan warna, penurunan gloss dan penyumbatan pada sel gravure.

Apakah Anda memiliki tantangan khusus dalam proses produksi Anda?

Semua konsultasi dan pertanyaan teknis diperlakukan sebagai sangat rahasia. Detail produksi, data formulasi, dan informasi bisnis yang Anda bagikan hanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan spesifik Anda — tidak pernah diungkapkan kepada pihak ketiga atau mitra rantai pasokan tanpa persetujuan Anda. Hubungi Arif Sarwono di contact@mdm-technology.com