Окрашивание пластмасс

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены, www.epcprof.ru

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены, www.epcprof.ru

HANSER



            с/э



из

Martin Bastian

Мартин Бастиан








                ОКРАШИВАНИЕ ПЛАСТМАСС




Перевод с немецкого языка под ред. В. Б. Узденского









ЦЕНТР
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ

ПРОФЕССИЯ


Санкт-Петербург
2011


©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

   ББК35.62
   УДК 678.01:53
   Б 12









      М. Бастиан
Б 12 Окрашивание пластмасс. / Пер. с нем. под ред. В. Б. Узденского — СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. — 424 с., цв. ил.

      ISBN 978-5-91884-030-6
      ISBN 978-3-446-41848-6 (нем.)
      В книге подробно рассматриваются все аспекты окрашивания полимерных материалов. Особое внимание уделяется таким важным вопросам, как требования к красителям, методы получения необходимых цветов, оценка внешнего вида окрашенных изделий. Детально обсуждаются принципы составления рецептур красителей и методы оценки качества окрашенных изделий.
      Издание можно использовать как полезное справочное пособие в повседневной работе, и как учебник для самообразования и переподготовки для специалистов отрасли, студентов и аспирантов профильных вузов.
                                                                   ББК 35.62
УДК678.01:53






All Rights reserved. Authorized translation from the original German language edition published by Carl Hanser Verlag. Munich /FRG

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.






ISBN 978-3-446-41848-6 (нем.)
ISBN 978-5-91884-030-6

                                       © Carl Hanser Verlag, Munich/FRG, 2008
     © ЦОП «Профессия», 2011
     © ЦОП «Профессия», 2011: перевод, оформление

        ОГЛАВЛЕНИЕ


Предисловие к русскому изданию.......................................9
Предисловие..........................................................11
ГЛАВА 1 Задачи и цели издания. Значение полимеров и цвета...........13
     1.1. Задачи и цели книги.......................................13
     1.2. Значение полимерных материалов и добавок..................15
     1.3. Значение цвета для полимерного изделия....................20
     1.4. Общие тенденции дальнейшего развития......................22
ГЛАВА 2 Восприятие цвета............................................27
     2.1. Общие сведения о восприятии цвета.........................27
     2.2. Физиологические принципы..................................29
     2.3. Психологические основы восприятия цвета...................34
     2.4. Физические основы восприятия цвета........................36
           2.4.1. Основные свойства светового излучения, а также аддитивного и субтрактивного смешения цветов......36
           2.4.2. Отражение, преломление, поглощение, передача и эмиссия излучения.............................41
ГЛАВА 3 Испытания и оценка внешнего вида изделия....................47
     3.1. Основы оценки и контроля цвета............................48
           3.1.1. Система цветовых эталонов для выбора цвета и установления стандартов цвета..........................49
     3.2. Виды источников излучения и метамерия.....................50
     3.3. Наблюдатель...............................................53
     3.4. Объект....................................................55
     3.5. Цветовая система (цветовое пространство)..................56
     3.6. Цветовой контраст (различия между цветами) и допуск в отклонении цвета....................................59
     3.7. Контроль цвета............................................62
           3.7.1. Цветоизмерительные приборы для плоских образцов...64
           3.7.2. Цветоизмерительные приборы для сыпучих материалов.67
     3.8. Блеск, помутнение, «апельсиновая корка» и прозрачность....70
     3.9. Обеспечение качества......................................75
     Приложение к главе 3 Действующие в Российской Федерации национальные стандарты по оценке цвета полимерных, лакокрасочных и текстильных изделий............................79
ГЛАВА 4 Красящие вещества для полимеров.............................81
     4.1. Основы окрашивания материалов.............................81
           4.1.1. Классификация красящих веществ, колор-индекс......82

>ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

          4.1.2. Характеристика красящих веществ, красящей способности и глубины цвета........................84
     4.2. Требования к красящим веществам и окрашивающим составам......87
          4.2.1. Технологические требования к красящим веществам и концентратам.........................89
             4.2.1.1. Химическая стойкость............................89
             4.2.1.2. Термостойкость..................................90
             4.2.1.З. Светостойкость, желтизна, шкала синей шерсти, фотостарение.........................9З
             4.2.1.4. Атмосферостойкость, шкала серых эталонов........95
             4.2.1.5. Стойкость к миграции, выпотевание и вымывание...95
             4.2.1.6. Усадка и коробление.............................97
           4.2.2. Нормативные требования к красящим веществам..........98
     4.З. Появление окраски..........................................10З
     4.4. Основные свойства красящих веществ.........................105
     4.5. Основные свойства красителей...............................106
     4.6. Основные свойства пигментов................................107
           4.6.1. Органические пигменты................................115
           4.6.2. Неорганические пигменты............................118
           4.6.З. Специальныедекоративные пигменты...................121
ГЛАВА5 Старениеполимеров.............................................1З5
     5.1. Общие сведения о старении полимеров........................1З5
          5.1.1. Факторы, влияющие на старение полимеров, и механизмы реакций........................................140
             5.1.1.1. Влияние переработки на старение полимеров......142
             5.1.1.2. Влияние излучения и температуры на старение полимеров...................................14З
             5.1.1.З. Влияние красящих веществ на старение полимеров.150
     5.2. Параметры оценки старения полимеров по внешнему виду и состоянию поверхности........................15З
     5.З. Испытания на атмосферное старение в естественных условиях..157
     5.4. Испытания на ускоренное (искусственное) старение...........159
     5.5. Атмосферное и искусственное старение — корреляция значений и ускорение испытаний.......................164
ГЛАВА 6  Разработка рецептуры окрашивания полимеров..................167
     6.1. Общие сведения о разработке рецептуры окрашивания..........167
     6.2. Расчет рецептуры окрашивания...............................169
           6.2.1. Основы расчета рецептуры окрашивания...............169
           6.2.2. Теория оптического переноса излучения..............170
             6.2.2.1. Простое и многократное рассеивание.............170
             6.2.2.2. Уравнение переноса излучения...................172
             6.2.2.З. Дополнение Кубелки—Мунка.......................17З
           6.2.З. Определение оптических постоянных..................175
           6.2.4. Методы расчета и корректировки рецептуры окрашивания.178
             6.2.4.1. Окрашиваниеэталонов............................178

Оглавление

7

ГЛАВА 7 Основные принципы смешения..............................185
     7.1. Условия течения при смешении..........................187
     7.2. Дистрибутивное смешение...............................193
          7.2.1. Продольное смешение............................194
          7.2.2. Поперечное смешение............................198
     7.3. Диспергирование пигментов.............................200
     7.4. Смешениежидкостей.....................................214


ГЛАВА 8 Основные принципы окрашивания полимеров................
     8.1. Основы окрашивания полимерных материалов.............
           8.1.1. Введение красящих веществ в материал.........
           8.1.2. Влияние свойств красящих веществ на результат окрашивания.............................
           8.1.3. Влияние методов и параметров переработки на внешний вид изделий...............................
           8.1.4. Возможные ошибки при переработке.............
     8.2. Окрашиваниепорошкообразными пигментами, изготовление концентратов и моноконцентратов..............
     8.3. Окрашивание полимеров концентратами и моноконцентратами..
     8.4. Окрашиваниеполимеровжидкими концентратами (жидкими красителями).....................................
     8.5. Сравнение различных вариантов самостоятельного окрашивания
           8.5.1. Стратегия окрашивания «полное обеспечение от одного поставщика»............
           8.5.2. Стратегия окрашивания «все готовить самостоятельно»...
           8.5.3. Стратегия окрашивания «все необходимые материалы закупать у различных поставщиков»..........
     8.6. Другие способы окрашивания полимерных изделий........


215
215
217

218

224
226

229
233

238
240

243
244

..46
248


ГЛАВА 9 Оборудование для окрашивания полимерных материалов..............249
     9.1. Общие сведения о компаундировании.............................249
     9.2. Оборудование и этапы процесса окрашивания...............251
     9.3. Компаундирующее оборудованиедля окрашивания...................257
           9.3.1. Одношнековый экструдер (или литьевая машина)....259
           9.3.2. Двухшнековый экструдер с однонаправленными шнеками....264
             9.3.2.1. Общие сведения....................................264
             9.3.2.2. Элементы шнекадвухшнекового экструдера с однонаправленными шнеками................................266
             9.3.2.3. Расчет режима работы двухшнекового экструдера с однонаправленными шнеками...............280
           9.3.3. Двухшнековый экструдер с противонаправленными шнеками.291
           9.3.4. Смеситель Ko-Kneter.............................306
           9.3.5. Кольцевой экструдер.............................317
           9.3.6. Планетарный экструдер...........................322

ГЛАВА 10 Косвенные методы оценки окрашенных изделий.....................331
     10.1. Фильтр-тест по DIN EN 13 900-5.........................333
     10.2. Измерение и оценка рукавных и плоскощелевых пленок...........338

>ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

ГЛАВА 11 Тенденции развития технологии окрашивания полимерных материалов.................................................341
      11.1. Оборудование, используемоедля быстрой оптимизации процесса окрашивания полимеров с помощью фильтр-теста в режиме online...............................................342
           11.1.1. Проведение фильтр-теста в режиме online............343
           11.1.2. Фильтрация.........................................344
           11.1.3. Зависимость online-фильтр-теста от геометрических размеров наполнителей....................347
           11.1.4. Примеры использования фильтр-теста в режиме online.348
      11.2. Оборудование, используемоедля быстрой оптимизации процесса окрашивания полимеров с помощью быстрого измерения цвета в режиме atline...............................................351
      11.3. Определение цвета расплава в режиме inline................355
      11.4. Визуализация цвета для улучшения передачи данных..........357
      11.5. Ускоренный метод определения изменений цвета, вызванных старением...........................................361
      11.6. Перспективы развития и существующие проблемы..............363
ЛИТЕРАТУРА............................................................368

        ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

  Изделия из полимерных материалов используются все больше и больше во всех областях нашей жизни. Наиболее важную роль при выборе того или иного изделия имеет внешнее восприятие, особенно цвет — он должен быть привлекателен для покупателя, он предупреждает об опасности, он несет информацию. Выбор окраски, ее качество, правильный цвет, отвечающий ожиданиям потребителя или же наоборот, — все это влияет на судьбу изделия, его успех у потребителей, его жизненный цикл. Огромные армии маркетологов, дизайнеров, колористов, технологов занимаются выбором цвета изделия и решают, каким образом его создать.
  Вашему вниманию предлагается современное практическое руководство по технологии окрашивания полимеров, в котором изложены последние представления и достижения техники, технологии, аппаратурного оформления и сырьевой базы. Книга написана на высоком техническом уровне и вместе с тем достаточно доходчиво и интересно. Изложить сложные технические понятия просто и удобочитаемо стремился как автор книги, так и переводчик и редакторы русского издания.
  Начинается книга с вводной главы, где автор излагает цели и задачи, которые он ставил перед собой при ее написании, а также значение окраски полимерного изделия для продвижения его на современном высококонкурентном рынке. В этой главе автор подробно характеризует структуру и содержание каждой главы, поэтому нет достаточной нужды описывать их здесь.
  Фактически книга представляет собой универсальное пособие по окрашиванию полимеров. Вначале в простой и доступной форме изложены основные представления о восприятии и инструментальной оценке цвета, способы окрашивания и вещества, придающие нужный цвет изделиям. Достаточно глубоко представлены основы физической природы цвета и восприятия его человеком. Автор рассматривает влияние на восприятие изделия не только собственно цвета и блеска поверхности, но и ее фактуры. Подробно изложены способы оценки и контроля цвета, обеспечения качества окраски. Далее описаны технологические требования к красящим веществам и окрашивающим составам, их влияние на другие свойства изделия, а также влияние на цвет старения полимера. Характеристики пигментов, красителей, других красящих веществ даны автором лишь в достаточно общем виде, но их можно найти описанными достаточно подробно и в других источниках. Глава о старении полимеров, факторах, его вызывающих, и способах устранения вредных последствий выглядит несколько неожиданно в книге о крашении, однако ее содержание имеет глубокий смысл, поскольку атмосферное старение самым непосредственным образом влияет на цвет изделия в течение всего срока службы.
  Ценным в этой книге является детальное описание стратегии разработки рецептуры окрашивания, теоретические основы и принципы расчета рецептур. Подробно описаны различные пути ввода красящих веществ в полимер, принципы смешения вязких систем, к которым относятся расплавленные полимеры. На самом

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

Оглавление

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009-2022. Все права защищены. www.epcprof.ru

современном уровне описаны различные машины и агрегаты, как используемые уже давно для смешения и окрашивания полимеров, так и перспективные в этом отношении новые типы оборудования, до сих пор не использовавшиеся для окрашивания и подготовки красящих маточных смесей.
   В заключительной главе автор детально описывает современные тенденции развития технологии окрашивания полимерных материалов, способы и приборы для быстрой оптимизации процесса окрашивания полимеров. Использование фильтр-теста в режиме online, быстрое измерение цвета в режимах atline и inline помогает организовать эффективный и быстрый процесс изготовления концентрата. Способы визуализации цвета, позволяющие обеспечить передачу данных и ускорение разработки необходимого цвета, особенно интересны в условиях нашей страны, с ее большими расстояниями и небыстрой коммуникацией, когда от определения эталона до получения необходимого красящего концентрата проходит достаточно большой срок.
   Предлагаемая читателю книга содержит оптимальное сочетание теории и практики, основ и современного уровня и представляет собой самый современный свод сведений, необходимых каждому, кто занимается производством полимерных изделий.
   В заключение хотелось бы выразить признательность д. т. н., проф. В. В. Гузееву (ГосНИИмаш, г. Дзержинск) и дипл. инж. Гр. Личу (Гринриг Текнолоджи, Великобритания) за помощь в редактировании русского издания.
   Дополнительные и более углубленные сведения о различных аспектах технологии переработки и окрашивания полимеров вы сможете найти также в других источниках, например, следующих:
   1.   Цвет в промышленности. Под ред. Р. Мак-Дональда. Пер. с англ. И. В. Пено-вой, П. П.Новосельцева, подред. Ф. Ю. Телегина. — М.: Логос, 2002.
   2.   Крашение пластмасс. Пер. с англ. В. Н. Шнурова под ред. Т. В. Парамонко-вой, — Л.: Химия, 1980.
   3.   Мюллер А. Окрашивание полимерных материалов. Пер. с англ. С. В. Бронникова. — СПб.: Профессия, 2006.
   4.   Тадмор Э., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров. М. Химия, 1984. Пер. с англ. подред. Р.В. Торнера.
   5.  Раувендааль К. Основы экструзии. Пер. с англ. — СПб.: Профессия, 2011.
   6.   Раувендааль К. Экструзия полимеров. Пер. с англ. под ред. А. Я. Малкина. — СПб.: Профессия, 2006.
   7.   Оссвальд Т.А., Тунг Л.-Ш., Грэманн П. Дж. (ред.). Литье пластмасс под давлением. Пер. с англ. Подред. Э. Л. Калинчева. — СПб.: Профессия, 2006.

В. Б. Узденский,
к. т. н., технический директор ООО НПФ «Барс-2»