piro

Pigmenti su krute, kemijski čiste tvari koje pomiješane sa polimernom matricom daju karakteristično obojenje. Dijelimo ih prema podrijetlu na prirodne ili organske (mineralne, biljne i životinjske) i anorganske ili sintetičke. Osnovna svojstva pigmenata su:

• pokrivenost
• izdašnost (jačina ili moć bojanja)
• svjetlostabilnost
• veličina čestica

Pokrivnost pigmenata, opacitet ili neprozirnost označava sposobnost pigmenta da pokrije neku podlugu nakon što se dispergira na određenom nosiocu. Prema pokrivnosti ih možemo podijeliti na:

• pokrivne
• transparentne i
• transparentno-pokrivne

Pokrivnost ovisi o vrsti i veličini čestica pigmenta i indeksu refrakcije pigmenta. Izdašni su oni pigmenti koji imaju veliku pokrivnu moć, što znači da se s malo pigmenta može pokriti određena površina.

Svjetlostabilnost

Svjetlostabilnost je svojstvo neke tvari da pod utjecajem svjetlosnih zraka ne mijenja svoju boju, oblik i površinu. Većina pigmenta pod utjecajem sunčevog zračenja mijenja ton boje. Većina pigmenata izblijedi, a samo neki potamne (kromovi pigmenti). Postojanost pigmenta prema svjetlu označava se brojevima od 1 do 8; gdje 8 dobiva najpostojanije prema svjetlu. Bijeli pigmenti kao što je Titan dioksid (TiO₂) imaju viski indeks refrakcije pa daju bijelu pokrivnu boju. Punila (kreda, kaolin) iamju također bijelu boju ali im je pokrivenost daleko manja jer imaju indeks refrakcije mali. Moć bojenja (snaga bojenja) je sposobnost pigmenta da u što manjoj količini može promijeniti boju drugog pigmenta. Moć bojenja nije jednaka kod svih pigmenata. veliku moć bojenja ima titan dioksid, ftalocijanin plava itd. Što pigment ima finije zrno veća je njegova moć bojenja. Najrasprostranjeniji bijeli pigment; TiO₂ vrlo intenzivne bjeline i učinkovite pokrivnosti, ujednačenog oblika čestice, što boji daje glatkoću i sjaj. Ima najveću snagu pokrivanja među bijelim pigmentima i veliku moć bojenja. Otporan je na svjetlo, kiseline i lužine, kao i prema atmosferilijama. Proizvodi se u anatas i rutil formi. Rutil je stabilniji i pokrivniji. TiO₂ je netoksičan i stoga se korisit u masterbatchima koji služe za bojanje ambalaže koja dolazi u doticaj s hranom. Koristi se također kao bojilo za hranu i kozmetičke proizvode, a sve je prisutniji i u farmaceutskoj i duhanskoj industriji.

Čađa

Njena uporeba počinje u dalekoj prošlosti i traje do danas. Po sastavu je gotovo čisti ugljik s neznatnim primjesama. Veoma je lagan i postojan pigment. Osim funkcije bojanja, čađa u poliolefinima djeluje i kao sredstvo za zaštitu od ultraljubičastog zračenja, te ujedno povećava toplinsku i električnu provodljivost.

Poliolefini se prerađuju različitim metodama u gotove proizvode, vrlo često i u kombinaciji sa drugim polimerima ili drugim vrstama materijala. Polimerni materijali se ubrajaju u najvažnije tehničke materijale današnjice. Osim što služe kao zamjena za uobičajne materijale poput stakla, metala, drveta ili keramike, njihov nagli razvoj u 20. stoljeću ubrzao je napredak mnogih drugih područja ljudske djelatnosti. Primjena polimernih materijala u proizvodnji ambalaže, elektroindustriji i elektroničkoj industriji, kemijskoj industriji, transportu, građevinarstvu i širokoj potrošnji danas je potrebna i nezamijenjiva. Načini prerade poliolefina uključuju prije svega ekstrudiranje, puhanje, injekcijsko prešanje, a otpreci i poluproizvodi mogu se i mašinski preraditi. EKSTRUDIRANJEje kontinuirano protiskivanje zagrijanog i omekšanog polimera kroz mlaznicu. Ovim postupkom se izrađuju beskonačni proizvodi ili poluproizvodi – ekstrudati (proizvodi s dvije određene dimenzije – debljinom i širinom). Ekstrudati mogu biti folije, filmovi i dr. Ekstruderi se pune čvrstim polimernim materijalom, koji se pretvara u omekšani materijal male viskoznosti i kao takav protiskuje. U ekstruderu se polimerni materijal može protiskivati vijcima, valjcima ili pločama. Ekstruzijom termoplasta dobivaju se trake, ploče i filmovi, cijevi i profili.

INJEKCIJSKO PREŠANJE – BRIZGANJE, LJEVANJE

Točno određena količina termoplasta (doza) zagrijava se i plastificira u posebnom cilindru preše, a zatim ubrizga kroz mlaznicu u zagrijani kalup pod visokim pritiskom do 1600 bara. Nakon hlađenja otvara se alat i izbacuje gotov proizvod. Plastificirana masa treba što prije popuniti kalup, a pritisak i temperatura trebaju biti ujednačeni da se postigne jednaka struktura, s manje napetosti i deformacija proizvoda.

PUHANJE

Puhanje je postupak oblikovanja šupljih proizvoda pretežno od termoplasta (boce, spremnici…). Prethodno oblikovana masa u obliku tuljka (crijevo), još u toplom stanju, dovodi se unutar otvorenog alata. Alat se zatvara, a zatim puše zrak u tuljak i širi ga prema stijenkama kalupa te oblikuje željeni proizvod. Nakon hlađenja alat se otvara i vadi proizvod. Proizvodi koji se dobivaju puhanjem su boce, rezevoari goriva, dijelovi namještaja, igračke, razna kvalitetnija ambalaža za čuvanje namirnica i u medicinskoj industriji.

Udio različitih postupaka u preradi polimera

Puhanje 10%, Ostali postupci 6%, Ekstruzija 52%, Lijevanje 32%

Toplinske značajke važnijih termoplasta:

Polimerima se dodaju punila što im daje čvrstoću, tvrdoću, smanjenje rastezljivosti i sniženje cijene. Najčešće su to materijali anorganskog podrijetla kao npr. anorganske soli i oksidi. Inertna punila dodaju se u svrhu poboljšanja mehaničkih svojstava polimera. Najpoznatiji primjeri inertnih punila su kaolin, talk i kalcij karbonat.

Kalcij karbonat je prirodni materijal koji ulazi u sastav stijena i minerala. Kalcit je raširen u prirodi u obliku vapnenca, mramora i krede.

Dodan u polimer smanjuje zapaljivost, a poboljšava mogućnost bojanja.
Talk je punilo lamelarnog oblika čestica. U prirodi se nalazi kao hidrta magnezijevog silikata koji pogoduje vrlo dobrim svojstvom klizavosti. Kaolin i mica, također spadaju u prirodne materijale koji služe kao punila u polimernim materijalima.

Postoje i druga manje rasprostranjena punila kao što su silika i metalni prakovi.
Čađa isto tako može poslužiti kao punilo u aplikacija koje zahtjevaju provodljivost termoplasta, UV zaštitu, te kao pigment.

Barij sulfat se kao punilo dodaje u PP koji služi za izradu cijevi za vodu kako bi se poboljšala zvučna izolacija cijevi.

Faktori koju utjeću na svojstva sustava polimer-punilo su:

• kemijski sastav punila, a posebno njihiva čistoća imaju direktni utjecaj na primjenu punila i njihovu upotrbljivost
• tvrdoća punila ima snažan utjecaj na habanje uređaja za procesiranje (pripremu materijala)
• oblik čestica punila
• Punila sa raznom (Lamelarnom) geometrijom talka, mice ili slojevitih silikata punila s kuglastom (sferičnom) geometrijom.
• Veličina mineralnih čestica kao i njihova raspodjela

• manja veličina častica punila – porast čvrstoće i rasteznog modula materijala, a pad savojne žilavosti
• sklonost agregaciji čestica – loša mjesta u strukturi – lošija homogenost, krutost i mala savojna žilavost
• velike čestice punila dovode do pogoršanja svojstava, promjene oblika (deformacije) i loma materijala

Svjetlostabilnost:

Svjetlost – elektromagnetsko zračenje vidljivo ljudskom oku Sve su boje koje vidimo na Zemlji i drugdje samo pitanje koje se valne duljine sunčeve svjetlosti najbolje reflektiraju. Bijela je svjetlost sastavljena od kontinuiranog niza svih boja vidljivog spektra. Bijela površina je ona koja u jednakoj mjeri reflektira sva valna područja bijele svjetlosti. Crna je površina ona koja u potpunosti apsorbira bijelu svjetlost. Kraće se valne duljine učinkovitije raspršuju po zraku nego dulje valne duljine. Nebo je plavo zato jer se kratke valne duljine (plava svjetlost) najradje raspršuju.

Svjetlostabilnost je svojstvo masterbatcha da pod utjecajem svjetlosnih zraka ne mijenja svoju boju, oblik i površinu. To je vrlo važno svojstvo proizvoda, jer većina pigmenata pod utjecajem sunčevog zračenja mijenja ton boje. Većina pigmenata izblijedi, a samo neki potamne (kromovi pigmenti). Postojanost masterbatcha prema svjetlu označava se brojevima od 1 do 8, gdje je 8 označen najpostojaniji prema svjetlu, a s 1 najmanje Svjetlostabilan masterbatch. Ispitivanje se vrši pomoću xeno lampe, mjeri se izloženost obojenog polimera zračenju xeno lampe, odnosno dnevne svjetlosti. Polimerni materijali izloženi utjecaju atmosferilija razrađuju se pretežito oksidacijom i hidrolitičkim procesima, iniciranim ponajprije ultraljubičastim svjetlom. Proces razgradnje ogleda se u brojnim promjenama – promjeni boje, pojavi napuklina, smanjenju mehaničkih i električnih svojstava, a na kraju materijal postaje veoma krt i lako se pretvara u prah. Tako se PE pod utjecajem atmosferilija vrlo brzo razgrađuje, dok u mraku zadržava svojstva dugi niz godina. Međutim uz odogvarajuće aditive i stabilizator ta se razgradnja može umanjiti, ili potpuno spriječiti. Brzina fotooksidacije razgradnje određuje se mjerenjem promjene boje, krtosti, rastezne čvrstoće, i spektroskopskim metodama.

Termička stabilnost

Termoplastični polimeri pri zagrijavanju omekšaju, tako da se mogu prerađivati i oblikovati, a nakon hlađenja ponovo očvrsnu. Postupak zagrijavanja i hlađenja može se ponoviti više puta. Međutim, ukoliko se prekorači određena temperatura, dolazi do nepoželjnih kemijskih reakcija, a time i znatne promjene svojstva polimera. Termoplastični polimeri imaju malu toplinsku postojanost i malu tvrdoću, a neki od njih relativno malu otpornost na djelovanje kemikalija, posebno kiselina. Najpoznatiji polimeri ove vrste su: polietilen, polivinilklorid, polistiren, polipropilen. Toplinska stabilnost je sposobnost materijala da kroz određeno vrijeme zadrži svojstav koja se zahtjevaju u danim uvjetima primjene. Gorenje granične temperature čvrstoće polimera su relativno niske:

• polistiren……………………….do 80^oC
• polietilen niske gustoće………..do 115^oC
• polietilen visoke gustoće……….do 137^oC
• polipropilen……………………..do 200^oC
• epoksidne smole………………..125-290^oC

Najslabija termička stabilnost se dobiva bojanjem sa masterbachima koji sadrže organske pigmente. Tada promjena nijanse zbog nepostojanosti pigmenta, a ne plastične mase. Kod primjene masterbacheva koji sadrže titan dioksid ili anorganske pigmente, dešava se obratno.

Zapaljivost

Zapaljivost polimera usko ovisi o njihovoj toplinskoj stabilnosti. Što je niža toplinska stabilnost, veća je zapaljivost polimera. Točka zapaljivosti većine polimera leži u području od 300-400^oC.

Spektrofotometrija

Prema zahtjevima kupaca izrađuju se masterbatchevi različitih nijansi. To se postiže upotrebom raznih pigmenata ili njihovom kombinacijom. Istim pigmentima dobivaju se različite nijanse u različitim plastičnim materijalima. Krajnji proizvodi tako mogu biti transparentni ili pokriveni ovisno da li su proizvedeni sa organskim ili anorganskim pigmentima. Upotrebom spektrofotometra moguće je dobiti različite nijanse boja prema zahtjevima, kao i željenu pokrivnost.

Razina protoka taljenog materijala (MFI)

Test se odnosi na određivanje mase koja prolazi kroz kalibrirani promjer. Ispitivanje se izvodi pri točno određenoj temperaturi, tijekom definiranog vremenskog perioda, te pod zadanom težinom u kg.

Migracija

još jedno bitno svojstvo pigmenta je i migracja. Migracije pigmenata kroz polimerni materijal dovode do nejdnake raspodjele obojenja, kao i do migriranja otrovnih tvari iz pigmenata u polimer koji može doći u kontakt sa hranom.

POLIOLEFIN

je polimer proizveden od jednostavnog olefina kao monomer. Najzastupljeniji poliolefini su PE (polietilen) i PP (polipropilen). Poliolefini često nalaze primjenu u proizvodnji ambalaže, ali svakodnevno se pronalaze i nove primjene, kao npr. u automobilskoj industriji. Najvažnija svojstva su:

• žilavost izraženija od krutosti
• za toplo oblikovanje podesniji su poliolefini visoke molekulske mase
• toplinska provodnost je veća nego kod drugih polimernih materijala (toplinska provodnost LDPE je do tri puta veća od PP)
• visoke temperature preoblikovanja
• pogodnost za recikliranje
• svojstva polimera se modificiraju kopolimerima ovisno o primjeni (npr. EVA (etilenvinil-acetat))

POLIETILEN (PE)

Otkriven prvi puta u 19. st., ali tko je tada pomislio čemu će se sve služiti danas, poslije više os d sto godina. 1933. godine ponovno otkriven od dva britanska naučnika. Frik Foser i Reginald Gibson eksperimentirali su sa plinovima pod visokim tlakom i primjetili da se na dnu njihove laboratorijske opreme stvorilo nešto nalik na vosak. Dvije godine kasnije taj se ostatak proizvodio u velikim količinama za oblaganje telefonskih kablova. Međutim, najveću slavu pridobio je za vrijeme drugog svjetskog rata kada je bio od ključnog značaja kao radarska komponenta. 1950. godine biva u masovnoj upotrebi, a počinje se proizvoditi u dva oblika „tvrdi“ kako bi obložio cijevi i sačuvao naftu u rezervoarima, i „neki“ koji se koristio kao omotač oko salama i kobasica i za oblaganje televizijskih kablova. Danas se u Americi godišnje upotrijebi oko 1000 milijardi vreća od PE, a u svijetu se proizvede 60 miliona tona tog popularnog materijala. Industrijski se proizvodi polimerizacijom etilena, a labaratorijski se može dobiti i od diazometana. Polietileni pripadaju grupi termoplasta čija su karakteristična svojstva da dovođenjem temperature postaju plastični i prelaze u talinu, a hlađenjem ponovno prelaze u krutinu, pri čemu im se ne mijenjaju svojstva. Mekani su i fleksibilni, niže gustoće, manje čvrstoće i krutosti, a veće žilavosti i rastezljivosti. Polietilen niske gustoće, LDPE korisit se za ekstruziju folija i folija za pakiranej, vreća, nosivih vreća, poljoprivrednih folija, vodonepropusnih barijera u graditeljstvu, injekcijsko prešane galanterije, posuda i boca manjeg volumena.Mješavine s LDPE-om koriste se za izradu puhane folije za pakiranje, kao i za rotacijsko oblikovanje većih izvadaka poput spremnika, čamaca, daski za jedrenje. HDPE, polietilen visoke gustoće se prvenstveno koristi za izradu proizvoda koji se dobivaju postupkom puhanja (boce, kanisteri) i injekcijskog prešanja (čaše, kante, čepovi…)

Linerani polietilen niske gustoće, LLDPE

Nastaje kopolimerizacijom etilena i dodatkom 5 do 10% nekog od alfa olefina. Iako je gustoća tog tipa polietilena niska, ipak je on zbog linerane strukture sličniji polietilenu visoke gustoće.

POLIPROPILEN, PP

Jedan je od najlakših polimernih materijala sa gustoćom od 0,90 do 0,91 g/cm³. Visoko talište omogućuje upotrebu PP u relativno širokom temperaturnom području. Polipropileni su grupa poliolefinskih termoplasta koji premošćuju prijelaz od mekanih i manje čvrstih polietilena prema krutim i čvršćim termoplastima. PP se lako injekcijski preša, vakumira, puhanjem se proizvode šuplja tijela, ekstrudiranjem se dobiva folija, vlakna, profili i cijevi. Nedostatak polipropilena je mala udarana žilavost, posebno na temperaturama nižim od sobne. Taj se nedostatak može ublažiti kopolimerizacijom. Čisti PP je izvrstan električni izolator zahvaljujući nepolarnom karakteru svoji makromolekula. Tako se iz PP izrađuje i čitav niz poluproizvoda i gotovih proizvoda koji se upotrebljavaju u automobilskoj, avio, tekstilnoj, u proizvodnji namještaja, kućišta za televizore i predmeta za svakodnevnu upotrebu u domaćinstvu

POLISTIREN, PS

Vrlo važan polimer zbog svojih dobrih svojstava i niske cijene. Polistiren se odlikuje laganom preradljivošću. Prerađuje se svim postupcima prerade termoplasta u temperaturnom području od 180-250^oC, posebno injekcijskim prešanjem, ekstrudiranjem u ploče i filmove, te puhanjem u predmete različitih oblika. Najviše se upotrebljava kao ambalaža za pakiranje prehrambenih, farmaceutskih i kemijskih proizvoda, za izradu dijelova različitih aparata i uređaja, za izradu kućanskih potrepština i kozmetičke ambalaže. Za pakiranje najviše služe proizvodi modificiranog polistirena tankih stijenki kao što su posude i čaše za voće i povrće, sladoled, svježi sir, jaja i sl. Od PS se proizvode mnoge igračke, od kocki za slaganje do različitih modela vozila.

ETILENVINIL-ACETAT (EVA)

Etilenvinilacetatni kopolimer (EVA), sa vinilacetatnom komponentom do 10% masenog udjela doprinosi boljoj prozirnosti, fleksibilnosti, žilavosti (pogotovo pri niskim temperaturama), lakšoj savitljivosti, boljoj otpornosti prema kidanju, većoj elastičnosti ekstrudiranih folija. Glavni proizvodi na bazi EVA kopolimera su stretch i obične folije, folije za pakiranje hrane u hladnjačama, ambalažne folije, omotači kablova, injekcijski prešani čepovi, brtvila, zaštitne maske u medicini i industriji, dijelovi obuće, igračke promjenjivog oblika kao i izolacije kablova s velikim sadržajem čađe. Tablica kompatibilnosti polimera sa drugim polimerom

Masterbach je visoko koncentrirana disperzija pigmenata u polimeru u formi granula. Pigmenti i polimeri su izabrani tako da su kompatibilni sa polimerom koji se boji. Bojanje polimera postiže se dodavanjem odgovarajućeg obojenog masterbacha polimeru u određenom omjeru. Pravilnom primjenom i izborom masterbacha poboljšava se kvaliteta polimera u smislu boljeg ponašanja pri preradi, bolje stabilizacije, postojanosti na toplinu itd. Kod BIFIX MASTERA pigmenti su već dispergirani u polimeru u procesu proizvodnje istih, tako da se svi problemi vezani za utjecaj na polimer rješavaju kod nas. Korištenje BIFIX MASTERA bojila preporučen je način bojenja termoplasta radi visoke kvalitete, odlične disperzije, optimiziranog protoka za pojedine namjene i odličnih sposobnosti miješanja u masu za bojanje. Prednosti pri upotrebi BIFIX MASTERA za bojanje polimera:

• odlična disperzija pigmenata
• reproduktivnost nijansi
• jednostavna upotreba
• ekonomičnost radnog prostora
• nemogućnost prašenja odnosno zaštita čovjekove okoline
• lako skladištenje i transport

Osnovna svojstva BIFIX MASTERA:

• nijansa
• svjetlostabilnost
• termička stabilnost
• otpornost na atmosferilije
• otpornost na kemikalije
• disperzibilnost

Prema zahtjevima kupaca proizvodimo masterbatch-e sa UV stabilizatorima, kliznim sredstvima, antioksidansima, antistaticima i aditivima za samogasivost, te drugim dodatcima. Postotak dodavanja masterbatcha za bojanje plastičnih masa iznosi 1-12%, što zavisi o namjeni polimera, načinu prerade i nijanse. BIFIX MASTER se proizvodi u standardnim bojama prema ton karti.

Prema zahtjevima kupaca izrađuju se i ostale nijanse masterbatcha. Zbog različitih temperatura prerade i drugih osobina ovih polimera ne može se dati nekakvo opće pravilo o bojenju, već se za svaki slučaj primjene mora odabrati masterbach prema njegovim osnovnim karakteristikama. MASTERI koje izdvajamo na bazi polietilena nisko gustoće, HOPE koriste se za bojanje poliolefina HDPE, LDPE i PP i to za bojanje poliolefinskih folija, pukanih i injekcijjski prešanih artikala za kemijsku i kozmetičku industriju i široku potrošnju, zatim za bojanje cijevi, kablova, dječijih igračaka i dr. MASTERI koje izrađujemo na bazi polistirena, PS najviše se upotrebljava za bojanje ambalaže za pakiranje prehrambenih proizvoda; najčešće tankih stijenki kao što su posude i čaše za voće i povrće, sladoled, jaja i sl. Iz PP masterbacha izrađuje se čitav niz poluproizvoda i gotovih proizvoda koji se upoterbljavaju u domaćinstvu i svakodnevnu upotrebu, elektroindustriji i dr. MASTERI na bazi etilenvinil-acetat kopolimera imaju primjenu u vrlo širokom spektru, od stretch i običnih folija, ambalažnih folija, omotača kablova, injekcijski prešanih čepova, britvila, dijelova obuće i mnogih drugih aplikacija. Polimer na takvoj osnovi pruža veću fleksibilnost, žilavost, lakšu savitljivost, bolju otpornost prema kidanju, većoj elastičnosti ekstrudiranih folija.