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在机器内如何正确配色

在机器内如何正确配色 2011年12月03日 来源： 与购买预着色树脂或者安装大容量中央混料机进行色母粒与树脂的预混相比，在机器内进行配色能够显著节约成本，包括降低原材料成本以及提高工艺过程的灵活性。虽然在机器内进行配色相对简单，效率更高，但是加工商在实际应用之前了解和懂得一些知识还是十分必要的。这些知识包括：在机器内配色的工艺过程、典型的配色问题和解决方法，以及配色对成本底线的影响。 在机器内配色需要面对3个基本问题，它们分别是提供着色剂与原始树脂的正确配比，计算和提供着色剂与原始树脂/回收料树脂的正确比率，以及颜色转换时的设备清洁。两种计量方法机器内配色需要把颜料进料器安装到主要物料料斗的底部。安装完毕并经过校准以后，经进料器计量的着色剂通过一个适配器与树脂流进行混合，之后进入机器料桶进行塑化。因为大多数机器内配色问题与着色剂产品质量和进料设备的精确性有关，所以在此假设着色剂的配比是正确的，且着色剂本身没有质量问题。着色剂的量能够通过体积或重量来控制。直到最近，大多数颜料进料器还是体积式的，着色剂通过一个螺杆进行进料，进料率根据着色剂通过螺杆的旋转体积来确定。为了确保螺杆下料的均一性和精确性，进料器必须经过校准，校准是进料器以一定的速度进行运转，输送并称量一系列样品，通过对样品重量的比较来完成的。尽管体积式进料器与重力进料器相比价格更低，而且在配色和添加剂的进料方面性能优良，但是体积进料器在进行设置、校准和再校准方面耗时且耗费人力。同时，体积进料器的运行成本高，计量不够精确，因此通常需要采用过量进料的方法进行补偿。使用重力式进料器可克服这些缺点，不过这种设备的价格相当昂贵，通常用于单台塑料加工设备的单进料器价格就超过了＄10000或者更多。这种进料器使用一个可连续记录着色剂料斗失重情况的测压元件，通过调整进料器控制单元来维持规定的进料率。与此同时，通过比较下料的设置（例如g/s）和料斗实际发生的重量变化，设备进行自我调节和自我校准。由于重量进料器比较精确，因而可提供高可预测性，同时节约了着色剂和其他添加剂的成本。最近市场上推出了起价＄3500的重量进料器（比传统的体积式进料器价格至少低了25％），从而使这种技术更加吸引普通加工商的目光。颜料加原始料将颜料添加到原始料中比添加到有色的回收料中更简单。着色剂/色母粒制造商会推荐一个着色剂/树脂的混合比率。例如，某一种颜料可能以25:1的比率与树脂混合，相当于占总原料量的4％。为了获得正确的配比，你需要校准进料器以确保颜料进料的准确性，并确保加工设备的平稳运行，维持在整个生产过程中正确的混合比率。

图1 很多机器内配色问题能够通过使用重力颜料进料器解决，如今重力进料器的价格不比体积进料器高很多

当你的产品配色不正确或者不充分时，着色剂的成本将比预期的更高，并且需要消耗大量的人力以进行进料器的校准，或者进行加工方式的改变。第一步，你需要看着色剂的进料速率的设置是否正确，如果不正确，加入到产品中的颜料偏少，那么简单地快速向上调整着色剂的进料率，如从4％调整到5％。也许这种方法能够解决眼前的问题，但是也将掩盖其他一些问题，因为色彩的一致性受多种因素影响，如材料的类型和本体密度、粒料的几何形状和流动性、进料器的运转（螺杆、马达、控制）以及测量和校准中的小错误。从上面所提到的可以看出，测量和校准错误最常见。校准需要耗费一定的时间，体积进料器要求采集12个样本的单次称重以预计设备的精确度级别。数据采集方法的变化、样本的数量、误差和色母粒本体的密度都能够带来其他的错误，从而影响到体积进料器精确度的预测。图2显示了典型的体积进料器所固有的可变性。为了保证着色剂一直保持必要的最小的给料量，加工商通常会提高设定点。这一做法增加了原材料的成本，见表1。

图2 在着色剂的进料上，体积式进料器存在着相当大的可变性

极高或者极低的着色剂进料率将使配色过程复杂化。甚至进料螺杆经过恰当的校准后，基于旋转速度、着色剂粒子大小和几何形状以及设备的振动等因素的进料率也会发生变化。这些变化平均起来虽然不会影响常规产品的产品质量，但是由于不具备重力技术所具有的连续自动监控和自动校准功能，它们还是很难被控制的。因此与重力进料器相比，体积进料器在给料均一性及每批次的进料方面呈现较高的变化也就不足为奇了。另外，进料器的运行特征也受到其计量技术的影响。一个简单的螺杆虽可保持着色剂的流动，不过其旋转的前半周可能比后半周进料更多。尽管这种脉冲式进料不会影响到长时间内进料器的进料，但是进料器的这一特点使样本的采集更加复杂，精确校准更加困难。计量技术是可以选择的，如旋转计量管能够无振荡地进行着色剂的稳定供料。图3比较了螺杆和计量管在保证最小0.40 g/次时的物料流动，从中可看出，螺杆在着色剂发生了不稳定的流动之后留下了少量的着色剂，而采用进料管计量着色剂不但连续性好，而且从进料器计量到下游的混合和熔融的可预测性更强、更易控制。

图3 同样的0.40 g/次的分散率下，计量管进料器比螺杆式进料器的进料更均匀，从而节约了着色剂的使用量

虽然提高着色剂的添加量直到产品的颜色均匀一致是解决配色问题的一个方法，但是无法精确确定着色剂需要过量多少来弥补颜色的这种差别。另外，额外的着色剂会造成成本的快速增加，依照上面的例子，推荐着色剂的使用比例从4％增至5％，这意味着着色剂的使用成本增加了25％。回收料+原始料的配色在改变原始料和回收料比例的情况下保持产品的色彩的连续性是一个很大的挑战。通常我们假设回收料中所含颜料的比例是恒定的，与预着色材料类似，不必添加其他的色母粒。图4显示了原始料与回收料在进行不同配比混合时相应所需的色母粒添加量。如图4所示，如果你使用了10％的回收料，那么你只需用90％的颜料进行配色。如果你通常将3％的色母粒添加到100％的原始料中，那么当你对10％回收料/90％原始料的混合树脂进行配色时，只需添加1.7％的色母粒。

图4 根据配方中使用了多少有色的回收料，色母粒的使用量也要相应的减少

使用双重量喂料器能够通过自动控制按比例供料，从而将回收料和颜料两种物质予以精确混合以达到所需的颜色。清洁和生产转换加工设备的停工时间和劳动力成本与进料器的清洁和生产工艺转换密切相关，它们能够通过进料器的类型而改变。简化清洁过程，将劳动力成本和停工时间成本降至最小是人们对进料器的要求。这种进料器应易于拆卸、安装并易于除去残余的着色剂或者易于进行着色剂料斗的转换。如果你的工厂经常进行着色剂或者其他添加剂的转换，那么易于清洁和工艺转换对于进料器的选择是十分重要的。清洁需要多久？是5min、8min还是15min？。最新的技术发展，使进料器的拆卸和清洁只需1min就可以完成。进料器经过清洁以后，设置和校准需要多长时间？着色剂的进料达到稳定均匀需要经过多少次调节？再次校准的频率是多少？表2 显示自动校准能够节省可观的时间和金钱。

你自己的生产状况将帮助你决定是否购买和使用重量喂料器。一台具有微处理器控制的喂料器能够根据以前的颜色和工作记录进行快速设置。但是设置的速度与进料器的类型有关——是体积式还是重量式。假定两种进料器所需要的设置时间相同，那么关键的不同就在于操作过程中校准它们需要耗费多少时间。不同的体积进料器的校准时间有所不同，但是从本质上说，重量进料器的人工校准时间为零。 作者介绍Gary Hovis是Conair公司混料机和进料器的产品经理。Hovis从1986年开始在Conair工作，先后供职于产品管理、销售和工程生产部门，涉及Conair公司生产的所有类型的辅助设备。(end)

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