揭秘着色剂的开发方向

可持续性是改性塑料价值链上所有厂家（包括颜色颜料的供应商）的首要考虑。例如，Heubach的塑料营销负责人Philippe Lazerme报告说看到客户越来越多地要求颜料和染料的碳足迹信息。他说：“尽管颜料对最终产品的碳足迹影响很小，但整个塑料供应链都在要求提供其所有原材料的碳足迹细节。”

主图：颜料供应商正在开发能带来明亮效果并满足新的可持续性需求的产品。

图片来源：钛阳化学

使用颜料的产品制造商还考虑了如何利用这些添加剂来改善产品在生命周期中的可持续性。 Lazerme说：“例如，具有更好分散性的颜料有助于减少（加工过程中的）能源消耗，而具有较高稳定性的颜料可以帮助增加塑料制品的寿命。”

着色剂的趋势还受到可口可乐等品牌商推动可回收性的影响，可口可乐最近宣布将其饮料品牌雪碧的PET塑料瓶身由绿色换成透明色，以简化瓶到瓶的回收过程。 “我们将看到更多的公司这样做：瓶子不再着色或者使用更浅的颜色，这些更透明、颜色更浅的材料在被回收时更容易上色，更容易成为未来的原料，更理想的回收成分，” 钛阳化学（Sun Chemical）全球塑料区域管理负责人 Marc Dumont说。

可口可乐将其饮料品牌雪碧的瓶身从绿色变成无色，目的是为了改善回收。

图片来源：可口可乐公司

“另一方面，我们相信瓶盖将保持丰富多彩的颜色，因为它们包含强大的品牌推广元素。当然，为了满足一次性使用塑料的欧盟指令，品牌方将这些瓶盖与塑料瓶更牢固地连在一起，以确保它们在产品消费期间不会相互分离。” Dumont说。“为此，与HDPE相容、低翘曲的颜料对于稳定的加工和维持瓶盖的结构完整性至关重要，从而促进了高质量品牌效果。”

向无色瓶身的转变意味着瓶盖可能要展现更强大、更丰富多彩的品牌效应。

图片来源：钛阳化学

Dumont说，在瓶盖上使用能防止变味的颜料有很多好处，例如该公司的Utmost Purity（UP）颜料（包括Irgazin Red K 3840 UP、LW和Heliogen Blue K 7097 UP）。他还建议包装设计师也考虑下着色剂的保护功能。

“许多食物、药品和饮料包装都使用颜色来保护内容物免受光引起的降解。合适的包装能延长保质期并减少变质从而，减少温室气体排放。”Dumont说。

品牌效应的驱动

然而，毫无疑问，品牌效应仍然是由色彩驱动的。Shepherd Color 公司的营销经理Mark Ryan看到了消费品对蓝绿色和水蓝色色彩的浓厚兴趣，例如需要满足美国食品药品管理局（FDA）食品接触通告（FCN）的多用途水瓶，Shepherd的Colors Blue 424和无机颜料绿色10F687满足这些色彩的FDA要求，他说。

根据Shepherd Color公司的说法，品牌效应由色彩驱动，蓝绿色和水蓝色在消费行业中很受欢迎。

图片来源：THE SHEPHERD COLOR 公司

同时，Ryan看到在建筑产品市场中，窗框等产品继续流行较深的颜色。该公司的复杂无机颜料（CICP）已在此应用中使用了数十年，并取得了不错的成绩。“较深的颜色需要具有更好的固有抗老化性能的颜料（例如CICPS），” Ryan说。 “作为额外的好处，该公司的Arctic 红外反射颜料有助于减少太阳能引发的热量积聚和材料的热翘曲，这对于窗户等运动部件很重要。”

根据Epolin公司技术营销总监Don Tibbett表示，在机器视觉应用的新兴领域，例如自动驾驶汽车的传感器，Epolin的染料会产生颜色并增加功能，同时光线还能穿过塑料。他说：“颜料在这些应用中无法使用，因为它们是固体粒子，会阻止光线或者会在产品中引起雾状。”

颜料所做的可持续性贡献可以在回收领域中看到。用“近红外（NIR）可见”黑色颜料代替炭黑就是一个例子（碳黑吸收红外光，因此在回收设施中使用近红外传感器无法有效进行分选）。

PCR挑战

另外一个例子可以在使用得越来越多的消费后回收物质（PCR）中看到，颜料能帮助PCR解决来料颜色不稳定的问题。 Vibrantz Technologies（成立于2022年4月，当时Prince国际公司完成了对Ferro公司的收购，并将两家公司与Chromaflo Technologies合并了）塑料市场经理Daniel Llado表示，无机颜料是PCR应用的“完美候选”。

Vibrantz说，无机颜料能通过让材料变得不透明来覆盖PCR中现有的颜色，并能耐受再加工。该公司表示，群青与白色颜料结合使用，可以抵消黄色并提高颜色稳定性。同时，据说该公司的一系列新型红氧化铁无机颜料应用于薄膜和纤维等材料时具有增强的可分散性。据Llado说，6000系列涵盖了黄色至蓝红色的色调。

钛阳化学的Dumont补充说，为了抵消PCR材料成分不可预测的特点：“制定配方的人需要选择那些对塑料废料后处理影响最小的纯度更高的颜料。” 他建议使用具有低翘曲特性的颜料，例如该公司的Eupolen PE 69-1501或Microlen Green 8745 LW MCN颜料制剂，它们可以增强回收材料几个批次之间的工艺统一性。

根据Heubach的Lazerme的说法，考虑用于制作颜料的原材料的纯度也很重要。他说，不太纯净的材料以及在清洁设备较差的设备上加工的材料可能导致颜料中含有无意间添加的物质（NIAS）。NIAS在敏感的最终产品中（例如食品包装和玩具）受到限制。

随着塑料回收的增长，组成材料的成分的降解越来越受到重视，每次材料重新加工时都会发生降解。“我们正在研究一系列可以耐受几个回收加工循环的颜料，然后建议将那些在多次回收加工后不会产生任何NIAS的颜料用于回收。” Lazerme说。

他说，“为回收而设计”的加工工艺中选择的颜料已经进行过彻底分析非常重要，因为即使具有相同颜色指数的颜料也可能在组成和纯度上有所不同。Heubach的研究调查了在10个连续的回收循环中色素的稳定性，在这些循环中对有色改性材料进行了分析从而鉴定NIAS。

Heubach说，其PV Fast颜料在10个循环后没有显示出有任何NIAS，但是包含黄色颜料的另一种改性材料在第10个周期后在色谱图上显示出意外的峰值。Lazerme说：“这项测试强调了在设计要进行回收的新包装时选择合适的颜料的重要性。”

PCR树脂颜色变化相当大，需要强大的着色剂。

图片来源：HEUBACH

可堆肥解决方案

无论在工业堆肥还是家庭堆肥，可堆肥塑料的市场都正在增长，尤其是在包装细分市场中，在包装细分市场中，人们都希望可以将带食物残渣的包装放入有机垃圾回收物料流中一起处理。但是，要想标志为可堆肥，改性材料（以及其中使用的颜料）必须满足测试要求并符合法规限制。例如，欧洲标准EN 13432对可堆肥进行了定义并对重金属和颜料浓度进行了限制。

颜料供应商推出了一系列通过可堆肥认证（包括奥地利TUV的“ OK Compost”认证）的颜料。Lazerme说，Heubach有9种颜料通过了OK Compost认证，涵盖了全部色谱。

Dumont说，钛阳化学的一种新颜料将为蓝色空间可堆肥塑料提供一个不错的选择。他说：“我们即将推出的Microlen Blue 7460 ECO极大地拓展了可堆肥塑料的颜色空间。”

Vibrantz的Llado说：“必须避免（在可生物降解和可堆肥塑料中）使用锌、铜和铬等金属，” “由于其化学成分、法规符合性和颜色特性，群青和铁氧化物是在这些材料中使用的理想备选项。”

Grafe的颜色开发和材料科学负责人Lars Schulze表示，EN 13432规定了最终产品中的最大金属含量（锌为150 ppm，铜为50 ppm，镍为25 ppm）。可以根据单个元素在颜料中的预定比例来计算允许的着色剂量，但是实际金属含量必须通过测量进行检查。

Schulze说，在某些情况下，需要几次迭代才能找到符合规格的配方。“这些难以达到的（可堆肥）标准要求再加上聚合物本身具有的浓厚色彩，使得并非每种颜色都可以实现。尤其是一些明亮的色调很难实现。然而，我们仍处于大量学习阶段，在努力实现每种颜色。 我们看到对柔和色调的需求在增加，具有这些色调的最终产品能给客户一种基于自然资源的感觉。”他说。

Grafe与德国新型生物塑料供应商Golden Compound合作开发了色母，这些色母可以着色于家庭可堆肥咖啡胶囊材料配方中使用的深色聚合物。该生物塑料是基于葵花籽壳、玉米淀粉和矿物粉混合物的纤维，显现出深褐色。 Grafe创建了九种颜色，这些颜色已获得TUV奥地利的“ OK堆肥”认证。

Grafe为Golden Compound开发了一种强大且可堆肥的色母用于生产深色生物塑料咖啡胶囊。

图片来源：GRAFE

需要得到食品接触批准的要求限制了咖啡胶囊色母的开发，因为色母要能够克服材料的固有颜色。Schulze说，深色基色对着色剂有很高的要求，但可堆肥标准限制了可以使用的着色剂的浓度。另外，由于生物基塑料对温度和剪切敏感，加工窗口非常狭窄。Grafe进行了试验，希望能找到对材料的性能影响尽可能小同时又能达到这些要求的加工条件。

该公司表示，目前正在为家庭可堆肥PHBV聚合物（3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物）开发一系列色母。