8/17/2019 Colouring plastics fundamentals and trends.pdf

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C o l o u r i n g p l a s t i c s

fu n d a m e n t a ls a n d t r e n d s

C o l o u r m a s t e r b a t c h e s o r c o l o u r c o n c e n t r a t e s f in d a p p li ca -

t io n s in man y a reas o f p las ti cs p ro cess in g . B lo w in jec t io n

a n d r o t a t i o n a l m o u l d i n g e x t r u s i o n c a l e n d e r i n g a n d w i r e

a n d c a b le m a n u f a c t u r i n g a ll d e p e n d o n t h e m . T h e m a s t e r -

b a t ch es co n t a in a h ig h lo ad in g o f co lo u ran t s a lso kn o w n as

p i g m e n t s o r d y e s in a c a r r i e r r e s in . R i c h a rd A b r a m s M i r A l i

P a u l D e n t o n J ua n I g u a l a d a M a r t i n G r o e n a n d E d d y

G s c h w i n d o f F e r r o p r e s e n t a n o v e r v i e w o f t h e s u b j e c t o f

c o l o u r w i th a v i e w t o u n d e r s t a n d in g t h e c o m p l e x t a s ks t h a t

c o l o u r e n g i n e e r s f a c e .

W h a t i s c o / o u r ?

Co l ou r i s a ll a r oun d u s . I t is i mpor t a n t i n

ou r da i l y li ve s a nd we l e a r n f r om b i r t h t o

r e a c t t o c o l ou r s l og i c a l l y o r e m o t i ona l l y .

C o l o u r s h a v e m e a n i n g , w h i c h v a r y f r o m

c u l t u r e t o c u l t u r e a nd c on t i ne n t t o c on t i -

nent . I n ma ny socie t ies , i t govern s and

c on t r o l s t r a f f ic : r e d me a n s s t op , g r e e n

me a ns go , o r a c t s as a wa r n i ng : b l ue

me a ns c o l d , r e d me a ns ho t . Co l ou r i s a ls o

us e d t o de s c r i be moods - green wi th envy

feeling blue

o r

seeing red.

Thr e e t h i ngs a r e r e qu i r e d f o r t he p r e s e nc e

o f c o l o ur . O n e m a y t h i n k o f c o l o u r a s t h e

p r o p e r t y o f a n o b j e c t o n ly , b u t w i t h o u t

t he p r e s e nc e o f l i gh t, t he r e i s no wa y o f

s e e i ng t he c o l ou r . Wi t h l i gh t a nd a n

objec t present , there i s s t i l l no colour

w i t h o u t s o m e o n e o r s o m e t h i n g t o d e t e c t

i t. The r e f o r e , c o l ou r i s de f i ne d b y t he

presence o f an objec t , a light source i llu-

mi na n t ) a nd a n obs e r ve r .

h e

I l l umi na n t : I n o r de r t o s e e c o l ou r s ,

e ne r gy t yp i c a l l y in t he f o r m o f l i gh t i s

r e qu i r e d . Co l ou r s e ns a t i on i s p r oduc e d by

physica l s t imul i associa ted wi th the var i -

ous wa ve l e ng t h s i n t he v i si b le po r t i on o f

t he e l e c t r oma gne t i c s pe c t r um. I n o r de r t o

unde r s t a nd c o l ou r be t t e r , we ne e d t o

a pp r e c i a te t he o r i g i n o f li gh t . L i gh t c ome s

f r om a w i de va r i e t y o f s ou r c e s a nd c ons i s t s

o f e l e c t r oma gne t i c r a d i a t i on , a f o r m o f

e ne r gy t ha t p r opa ga t e s i n a wa ve mo t i o n .

Th e be s t wa y t o c ha r a c t e r i z e l igh t s i s t o

s ee t he c om pos i t i o n o f the l i gh t . A l l

v is ib le l i gh t is ma de up o f a mi x t u r e o f t he

c o l o u rs o f t h e s p e c tr u m , w h i c h c o m b i n e

i n d i f f e r e n t p r opo r t i ons t o ma ke up e a c h

d i s t inc t i ve l igh t . Th e w a y we me a s u r e a nd

charac ter ize l ights i s by a

Spectral Pow er

Distribution. In Figure 1 , the v isual colour

s p e c t r u m s t a rt s a t 4 0 0 n m a n d e n d s a t

7 0 0 n m . E v e r y t h i n g b e lo w 4 0 0 n m is

c a l le d u l t r a v io l e t UV) a nd e ve r y t h i ng

a bove 70 0n m i s r e f e rr e d t o a s in f r a r e d

f I R ). T h e h u m a n e y e c a n n o t s e e u lt r a v io -

le t or inf rared l ight .

W hi t e l i gh t, a s we s ee i t, i s c ompo s e d o f a

se lec t gro up o f specia l colours ; each o ne

c ha r a c t e r i z e d by a s pe c i fi c r a nge o f wa ve -

l e ng t h s , wh i c h i t a b s o rbs . The s e a r e t he

c o l ou r s o f t he s pe c t r um - r ed , o r a nge ,

yellow, green, b lue and vio le t .

I nc a nde s c e nc e a nd l umi ne s c e nc e a r e t wo

c o m m on wa ys t o c re a t e li gh t. I nc a nde s -

cence i s l ight f rom he at energy. H eat in g

t he f i l a me n t o f a l igh t bu l b t o a h i gh

enough tempera ture wi l l cause i t to g low.

Th e s t ar s a nd s un g l ow by i nc a nde s c e nc e .

Lum i ne s c e nc e i s a l so know n a s

cold light.

I t i s l i ght f r om o t he r s ou r c e s o f e ne r gy

i n d e p e n d e n t o f h e a t in g a n d c a n b e g e n e r -

a t e d a t r oo m o r e ve n l owe r t e mpe r a t u r es .

Qua n t um phys i c s e xp l a i n s l umi ne s c e nc e

t h r o u g h m o v e m e n t s o f el e ct ro n s f r o m

thei r grou nd-s ta te lowest -energy level )

i n t o a n

excited

higher-energy) s ta te . Re-

t u r n i ng t o i ts g r ound - s t a t e , t he e l e c t r on

g ive s ba c k t he e ne r gy i n t he f o r m o f a pho -

t on o f l igh t . I f t he i n t e r val be t we e n t he

t wo s t e ps i s s ho r t s ome mi c r os e c onds ) ,

Plastics Additives CompoundingJu ly Augus t 2001

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  o l o u r

t h e p r o c e s s i s c a l le d f l u o r e s c e n c e ; i f t h e

i n t e r v a l i s l o n g ( s o m e h o u r s ) , t h e p r o c e s s

i s c a l l e d p h o s p h o r e s c e n c e .

T h e c o m b i n a t i o n o f th e s e w a v e l e n g t h s in

l i g h t c a n c h a n g e d e p e n d i n g o n t h e l i gh t

s o u r c e . T h e r e f o r e , c o l o u r s l o o k d i f f e r e n t l y

w h e n c o m p a r e d u n d e r t h e i n f l u e n c e o f

d a y l i g h t , f l u o r e s c e n t l i g h t o r s o d i u m

l a m p s . N a t u r a l s u n l i g h t v a r i e s w i d e l y . T h e

c h a r a c t e r o f s u n l i g h t c a n b e v e r y b l u e , e s p -

e c i a l ly n e a r m i d d a y , l o o k i n g n o r t h . D i r e c t

s u n l i g h t u s u a l l y i s s e e n a s g o l d e n , b u t , n e a r

s u n s e t , i t c a n b e b r i g h t r e d . A r t i f i c i a l li g h t

c a n b e y e l lo w , f r o m s o d i u m v a p o u r , b l u e -

g r e e n f r o m m e r c u r y v a p o u r o r i t c a n b e

y e l l o w , f r o m a n i n c a n d e s c e n t l i g h t b u l b , o r

v a r y i n g c o l o u r s f r o m f l u o r e s c e n t l i g h t . T h e

g r a p h s i n F i g u r e 2 s h o w a v e r a g e n o r t h s k y

d a y l i g h t ( I l lu m i n a n t D 6 5 ) , a co o l w h i t e

f l u o r e s c e n t l i g h t ( I l l u m i n a n t F ) , a n d a n

i n c a n d e s c e n t l i g h t ( I l l u m i n a n t A ) .

W h e n l i g h t s t ri k e s a n o b j e c t , se v e r a l p h e -

n o m e n a c a n h a p p e n . T r a n s m i s s i o n o c c u r s

i f t h e l i g h t p a s s e s t h r o u g h t h e o b j e c t ,

w h i c h i s t h e c a s e w i t h t r a n s p a r e n t c o l o u r s .

I t i s r e fe r red to a s re f lec t ion i f , fo r example ,

a g r e e n o b j e c t r e f l ec t s t h e p a r t o f t h e c o l o u r

s p e c t r u m t h a t r e p r e s e n t s g r e e n a n d a l l

o t h e r l i g h t i s a b s o r b e d . T h e r e f l e c t i o n

c u r v e o f w h i t e w i l l s h o w r o u g h l y e q u a l i n -

tens i t ie s c lo se to 100 re f lec t ion in a l l

w a v e l e n g t h s o f t h e s p e c t r u m . R e f r a c t io n o r

s c a t t e r i n g i s w h e n l i g h t c h a n g e s d i r e c t i o n

a s i t p a s s e s f r o m o n e m e d i u m t o a n o t h e r ,

l i k e f r o m t h e p o l y m e r t o a p i g m e n t o r f i l l e r

pa r t ic le in a p la s t ic pa r t . Sca t te r ing i s in f lu -

e n c e d b y t h e d i f f e r en c e i n r e f r a c t i v e i n d e x

b e t w e e n a p a r t i c l e a n d i t s s u r r o u n d i n g s ,

p a r t i c l e s iz e , a n d w a v e l e n g t h o f li g h t . A n

o p a q u e c o l o u r s h o w s a h i g h l ev e l o f s c a t te r -

i n g . A t r a n s l u c e n t c o l o u r s h o w s a c o m b i n a -

t i o n o f t r a n s m i s s i o n a n d s c a t t e r i n g a t t h e

s a m e t i m e . A b s o r p t i o n e x is ts i f m o s t w a v e -

l e n g t h s o f t h e v i s i bl e s p e c t r u m a r e a b s o r b -

ed . Black su r faces abso rb nea r ly a l l l igh t .

C o m b i n a t i o n s o f o n e o r m o r e e f fe c ts ex is t.

T h e O b j e c t : A p r o d u c t a p p e a r s i n a s p e -

c i f i c c o l o u r b e c a u s e t h e l i g h t , w h i c h i s

r e f l e c t e d f r o m i t s s u r f a c e , i s m a d e u p

e x a c t ly o f w a v e l e n g th s , w h i c h c o m b i n e , t o

t h e c o l o u r o b s e r v e d . T h e o b j e c t a b s o r b s

a l l o t h e r w a v e l e n g t h s . A s a n e x a m p l e , a

b l u e o b j e c t r e f l e c t s t h e b l u e l i g h t s p e c -

t r u m , b u t a b s o r b s r e d , o r a n g e , y e l l o w ,

g r e e n a n d v i o l e t , w h i c h a r e m o s t o f t h e

o t h e r w a v e l e n g t h s . A r e d o b j e c t r e f l e c t s

t h e r e d s p e c t r u m b u t a b s o r b s m o s t o f th e

o r a n g e , y e l l o w , g r e e n , b l u e a n d v i o l e t . T h e

c o l o u r s b l a c k a n d w h i t e d i f f e r in t h e i r

a b s o r p t i o n b e h a v i o u r . S t r i c tl y f o l lo w i n g

t h e r u l e s t h e y a r e n o t r e a l l y c o l o u r s .

A w h i t e o b j e c t r e f l e ct s a ll ( o r n e a r l y a l l)

I

c o l o u r s w h i l e a b l a c k o b j e c t a b s o r b s m o s t

c o l o u r s c o m p l e t e l y . I n o t h e r w o r d s , w h i t e s

r e p r e s e n t a m i x t u r e o f th e c o l o u r s p e c -

t r u m a n d b l a c k t h e a b s e n c e o f t h e m .

M a t c h i n g t h e c o l o u r o f an o b j e c t is c o m -

p l ex a n d b e c o m e s m o r e d e m a n d i n g w i t h

i n c r e as e d n e e d s f o r a p p e a r a n c e a n d

e f f e c t s . A n o b j e c t c a n b e s p h e r i c a l o r

s q u a r e , g l o s s y o r d u l l , t r a n s p a r e n t o r

o p a q u e o r t ra n s l u c e n t . I t c a n a p p e a r

m e t a l l i c , f l u o r e s c e n t , p e a r l e s c e n t , o r p h o s -

p h o r e s c e n t . T h e t a r g e t c a n b e a c o m p l e t e -

l y d i f f e r e n t m a t e r i a l t h a n t h a t o f t h e c u r -

r e n t m a t c h , I t s c o l o u r c a n a p p e a r v e r y

d i f f e r en t a t v a r i o u s v i e w i n g a n g l e s. T h e

g l o s s o r t e x t u r e o f a s a m p l e c a n c h a n g e i t s

a p p e a r a n c e s i g n i f i c a n t ly . A g o o d d e a l o f a

c o l o u r e n g i n e e r ' s s k i l l l i e s i n g e t t i n g

a r o u n d t h e s e p r o b l e m s a n d t h e l i m i t a -

t i o n s i n m a t e r i a l s .

T h e O b s e r v e r : T h e d e f i ni n g o b s e r v e r i s

t h e h u m a n e y e. N o m a t t e r h o w c a r e f ul ly

o n e m a t c h e s a c o l o u r, a n o b s e r v e r n e a r l y

a l w a y s ba s e s a c c e p t a n c e o f a c o l o u r o n

v i s ua l j u d g e m e n t . M o s t o f t h e t im e , t h i s

m e a n s a c o l o u r m a t c h c a n b e c o m e h i g h ly

s u b j e c t i v e , s i n c e c o l o u r v i s i o n v a r i e s w i d e -

l y f r o m i n d i v i d u a l t o i n d i v i d u a l. A g e ,

g e n d e r , i n h e r i t e d t r a i t s, w a y o f v i e w i n g a

s a m p l e - a n d e v e n m o o d - c a n a ff e c t

c o l o u r v i s i o n .

P l a s ti c s A d d i t i v e s C o m p o u n d i n g u ly ~A u g u st 1

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o l o u r

C o o u r m e s u r e m e n t

[ ]onsequent ly , there i s a need for a less-

,~iasedobserver i n t he f o r m o f a c o l o u r -

me a s u r i ng de v i c e. Th i s i n s t r um e n t i s

: ] es i gne d t o p r ov i de a n ob j e c t ive me a n s o f

me a s u r i ng , e va l ua t i ng a nd a i d i ng i n

ma t c h i ng c o l ou r s . The s e i n s t r ume n t s

me a s u r e the a m oun t o f li gh t t ha t a n

~bjec t ref lec ts in each pa r t o f the wave-

i e ng t h s pe c t r um a nd de ve l ops a p ro f i l e t o

: : iescr ibe tha t colour . The informat ion

i bou t l i gh t s ou r c e a nd obs e r ve r c a n be

: t es c r ibe d m a t he m a t i c a l l y w i t h t h r e e va r i-

lb les , which descr ibe how we see a colour .

Fhe me a s u r e d va l ue s r e l a t e t o a moun t s o f

p r i ma r y c o l ou r s ne e de d f o r ma t c h i ng a

: : o lou r a ppe a r a nc e . I n f o r ma t i on on c ha r -

tc ter is t ics of the samp le can be u sed in

i d e n ti f y in g t y p e a n d a m o u n t o f c o l o u r

p i gm e n t n e e de d t o ma t c h i ts c o lou r . Two

t y p es o f c o m m o n l y u s e d c o l o u r m e a s u re -

m e n t e q u i p m e n t a r e a c o l o r i m e t e r a n d a

s p e c t r o p h o t o m e t e r. C o l o u r m e a s u r i n g

e qu i pm e n t he l p s u s to g i ve a n ob j e c t i ve

de f i n i t i on o f t he c o l ou r . Ea c h c o l ou r ha s a

f i n g e r p r i n t ref lec tance pa t tern in the spec-

t r um. W e l ook a t t he c ha r a c te r i s ti c s o f a

p i gme n t whe r e i t a b s o r bs l i gh t . The c o l -

o r i me t e r me a s u r e s c o l ou r t h r ough t h r e e

wi de - ba nd f i l t e r s c o r r e s pond i ng t o t he

spect ra l sens i t iv i ty curves and i s therefore

no t ve r y a c c u r a t e , s how i ng l a r ge d i ff e r -

e nc e s be t we e n t he va r i ous i n s t r ume n t

ma nuf a c t u r e r s . Howe v e r , c o lo r i me t e r s a r e

l es s e xpe ns ive t ha n s pe c t r opho t ome t e r s .

M o d e r n s p e c t r o p h o t o m e t e r s c o n t a i n

m o n o c h r o m a t o r s a n d p h o t o d i o d e s t h a t

me a s u r e t he r e f l e c ta nc e c u r ve o f a p r od -

uc t ' s c o l ou r e ve r y 10n m o r l e ss . Th e

analys is g enera tes typica l ly 30 or mo re

da t a - po i n t s , w i t h wh i c h a n e xa c t i ng

c o l ou r c ompos i t i on c a n be c a l c u l a t e d . The

s p e c t r o p h o t o m e t e r c a n d e t e c t

m e t a m e r i s m ( m a t c h i n g u n d e r o n e l i g ht

s ou r c e , bu t no t a no t he r ) , pe r f o r m c o l ou r

m a t c h i n g r e c o m m e n d a t i o n s a n d is o f t e n

also u t i l ized as a qual i ty cont ro l tool .

F o r th e m e a s u r e m e n t o f c o l o u r , s t a n d a rd

va l ues a r e u s e d wor l dw i de , f o r e xa m pl e a s

de t e r mi ne d by a n o r ga n i s a t i on c a l l e d CI E .

C I E w a s f o u n d e d i n 1 9 1 3 a n d s t a n d s f o r

Commiss ion In ternat ionale de l Ec la irage

( I n t e r n a t i o n a l C o m m i s s i o n o n

I l l umi na t i on ) . C I E ha s a t e c hn i c a l c on>

mi t t e e , V i s i on a nd Co l ou r , t ha t ha s be e n a

leading force in color imetry s ince i t f i r s t

me t t o s e t i ts s t a nda r ds i n Ca mbr i dg e ,

Eng l a nd , i n 1931 .

Th e va l ues u s e d by C I E a r e c a ll e d L* , a *

a n d b * a n d t h e c o l o u r m e a s u r e m e n t

me t hod i s c a l le d CI E LA B. L* r e p re s e n ts

t he d i f f e r e nc e be t we e n l i gh t ( whe r e

L*= 100) a nd dark (where L*= 0) , a* repre-

sents the d i f ference between green ( -a*)

and red (+a*) and b* represents the d i f fer -

ence be tween yel low (+b*) and blue ( -b*) .

Wi t h t he s e c o - o r d i na t e s , a ny c o l ou r c a n

be de f i ne d a s a p la c e on t he g r a ph s hown

in Figure 3 . Dif feren ces in L*, a* , b* or E*

are represente d as L*, °a* , -b* or E*,

where -E* = • (°L*2+°a*2+°b*2). I t repre-

s e n t s the m a gn i t ud e o f the d i f f e r e nc e i n

c o l ou r , bu t doe s no t i nd i c a t e t he d i r e c t i on

o f t he c o l ou r d i f fe r e nc e .

A n o t h e r c o l o u r m e a s u r e m e n t s y st em o f t e n

us e d i s t he Muns e l l Co l ou r Sys t e m de ve l-

ope d b y A . Muns e l l, a n Am e r i c a n a r t is t i n

1898. Munsel l des i red to crea te a ' ra t ional

wa y t o de s c r i be c o l ou r ' t ha t w ou l d u se

c l ea r de c ima l n o t a t i on i n s te a d o f c o l ou r

na me s . I n 1905 he pub l i s he d A Colour

Notation, which has been repr in ted severa l

t imes an d i s st il l a s tandard for color imetry .

Muns e l l m ode l l e d h i s s y s t e m a s a n o r b

a r o u n d w h o s e e q u a t o r r u n s a b a n d o f

colours . Th e axis of the orb i s a sca le of

neut ra l grey values wi th whi te as the

No r t h Po l e a nd b l a c k a s t he Sou t h Po le .

Ex t e nd i ng ho r i z on t a l l y f r om t he a x i s a t

e a c h g r e y val ue i s a g r a da t i on o f c o l ou r

p r og r e s s i ng f r om ne u t r a l g r e y t o f ul l

: :~ las tics A dd i t i ve s

Com poundingJuly August 2001

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8/17/2019 Colouring plastics fundamentals and trends.pdf

4/8

  o l o u r

T a b l e I : D i f f e r e n c e b e t w e e n v is u a l a n d

c o m p u t e r c o n t r o l l e d c o l o u r m a t c h i n g p r o c e d u r e .

V I S U L

C o l o u r i s t exper ience

C O M P U T E R

Prepa rat ion of ca l ibra t ion s tandards, reading and s torage o f the i r

re f lec tance curves

Visual assessment o f the sample

Se lec t ion o f a comb ina t i on o f p igmen ts

Des ign o f f o rmu la t i on , based on exper ience

and on a l i b ra ry o f p rev ious matches

Measur ing the samp le

Selection of poss ib le p igments

Da ta e n t r y and ca l cu la t ion o f po ss ib le fo rmu la t i ons .

Se lec ti on o f a fo rmu la t i on

Prepara t i on o f t he fo rmu la t i on

Preparat ion of the f o r m u l a t i o n

Visual assessment

Est imat ion o f necessa ry co r rec t i ons

Reading of the sample

Ca lcu la t i on o f t he co r rec t i on

Select ion o f a new c om b ina t i on o f p igmen ts

( i f necessary)

Se lec ti on o f a new com b ina t i on o f p igmen ts

( i f necessary)

s a t u r a t io n . W i t h t h e s e t h r e e d e f i n i n g a s p -

e c ts , a n y o f th o u s a n d s o f c o lo u r s c o u l d b e

f u l ly d e sc r i b e d . M u n s e l l n a m e d t h e s e a sp -

e c t s , o r q u a l i t i e s , h u e , v a l u e , a n d c h r o m a .

M u n s e l l d e f i n e d h u e a s

t he qual i~y by

w h i c h w e d i s t i n g u is h o n e c o l ou r f ? o m a n o t h

er.

H e s e l e c t e d f i v e p r i n c i p l e c o l o u r s : r e d ,

y e l l o w , g r e e n , b l u e , a n d p u r p l e ; a n d f i v e

i n t e r m e d i a t e c o l o u rs : y e l l o w - r e d , g r e e n -

y e l l o w , b l u e - g r e e n , p u r p l e - b l u e , a n d r e d -

p u r p l e . H e a r r a n g e d t h e s e in a w h e e l

m e a s u r e d o f f i n 1 0 0 c o m p a s s p o i n t s. T h e

c o l o u r s w e r e i d e n t i f i e d a s R f o r r e d , Y R

f o r r e d - y e l l o w , Y f o r y e l l o w e t c . E a c h p r i -

m a r y a n d i n t e r m e d i a t e c o l o u r w a s a l l o t t e d

t e n d e g r e e s a r o u n d t h e c o m p a s s a n d t h e n

f u r t h e r i d e n t i f i e d b y i t s p l a c e i n t h e s e g -

m e n t . M u n s e l l d e f i n e d v a l u e

as the qual i~y

by w hich we d i s t i ngui sh l i gh t co lours J~om

dark ones .

V a l u e i s a n e u t r a l a x i s t h a t r e f e rs

t o t h e g r e y l ev e l o f t h e c o l o u r . I t r a n g e s

f r o m w h i t e t o b l a c k . T h e v a l u e o f a p a r ti c -

u l a r h u e w o u l d b e n o t e d w i t h t h e v a l u e

a f t e r t h e h u e d e s i g n a t i o n . C h r o m a i s t h e

q u a l i t y t h a t d i s t i n g u i s h e s t h e d i f f e r e n c e

f r o m a p u r e h u e t o a g r e y s ha d e . T h e

c h r o m a a x i s e x te n d s f r o m t h e v a l u e a xi s a t

a ri g h t an g l e a n d t h e a m o u n t o f c h r o m a i s

n o t e d a f t e r t h e v a l u e d e s i g n a t io n .

T h e r e f o r e , 7 . 5 Y R 7 / 1 2 i n d i c at e s a y e l l o w -

r e d h u e t e n d i n g t o w a r d y e l l o w w i t h a

v a l u e o f 7 a n d a c h r o m a o f 1 2 . H o w e v e r ,

c h r o m a i s n o t u n i f o r m f o r e v e r y h u e a t

e v e r y v a l u e . M u n s e l l s a w t h a t f u ll c h r o m a

f o r i n d i v id u a l h u e s m i g h t b e a c h ie v e d a t

v e r y d i f f e r e n t p l a c e s i n t h e c o l o u r s p h e r e .

I n t h e M u n s e l l S y s t e m , r e d s , b l u e s , a n d

p u r p l e s t e n d t o b e s t r o n g e r h u e s t h a t a v e r -

a g e h i g h e r c h r o m a v a l u e s a t f u ll s a t u r a -

t i o n , w h i l e y e l lo w s a n d g r e e n s a r e w e a k e r

h u e s t h a t a v e r a g e f ul l es t c h r o m a s a t u r a -

t i o n r e l a t i v e l y c l o s e t o t h e n e u t r a l a x is .

C o / o u r

m t c h i n g n d

p p e r n c e

A c o l o u r m a t c h i s o f t e n a c o m b i n a t i o n o f

t h e c o l o u r e n g i n e e r s v is u a l p e r c e p t i o n

a n d t h e m e a s u r e m e n t r e s u lt s o f a P C - c o n -

t r o l l e d m e a s u r e m e n t t o o l . B o t h h a v e a d -

v a n t a g e s , b u t n e i t h e r o n e s h o u l d b e u s e d

a l o n e . T h e i n f o r m a t i o n a c o l o u r e n g i n e e r

r e c e i v es b e f o r e t h e e x p e r i m e n t i s c r i t i c a l

f o r t h e s u cc e s s fu l o u t c o m e o f t h e m a t c h .

T h e r e f o r e , i t i s i m p o r t a n t t o u n d e r s t a n d

t h e o b j e c t i v e a n d m e a n s o f t h e p l a st i c

m a n u f a c t u r e r . F o r e x a m p l e , t h e c h e m i c a l

n a t u r e o f t h e s p e c i f i c r e s i n t o b e c o l o u r e d

a n d t h e p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s w i ll d e t e r -

m i n e t h e c o r r e c t m a s t e r b a t c h f o r m u l a -

t i on . T h e m a i n p e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t s

t h a t a f f e c t t h e s e l e c t i o n p r o c e s s i n c l u d e :

1 O b t a i n i n g i n f o r m a t i o n o n r e s i n a n d

t y p e o f p r o c e s s i n g e q u i p m e n t . T h i s

i n c l u d e s w h a t t y p e o f p o l y m e r ( s ) a r e

I

u s e d a n d w h a t i s t h e e n d p r o d u c t . T h e

p r o c e s s th e c u s t o m e r i n t e n d s t o u s e is

a l so i m p o r t a n t , s u c h a s i n j e c t i o n o r

b l o w m o u l d i n g , s h e e t o r fi l m e x t r u s io n .

2 . U n d e r s t a n d i n g t h e c h e m i c a l r es i st a n c e

r e q u i r e m e n t s o f t h e p l a s ti c p r o d u c t .

F o r e x a m p l e , i f is it t o b e u s e d i n c o n -

t a c t w i t h a c i d s , b a s e s o r o r g a n i c s o l -

v e n t s , th e c o l o u r a n t o f ch o i c e m u s t b e

r e s i s t a n t t o t h e s e c h e m i c a l s .

3 . K n o w i n g t h e h e a t e x p o s u r e d u r i n g

e a c h p r o c e s s i n g s t e p . T h e d e g r e e o f

h e a t t h e c o l o u r a n t h a s to w i t h s t a n d i s

p r e d o m i n a n t l y d e t e r m i n e d b y t h e m a x i -

m u m p r o c e s s i n g t e m p e r a t u r e a n d d u r a -

t i o n o f e x p o s u r e .

4 . P r o t e c t i n g a g a i n s t

a m b i e n t c o n d i t io n s

T h e l o n g - t e r m r e s is t a n ce o f t h e f i na l

p r o d u c t a g a i n s t h u m i d i t y , l i gh t , t e m -

p e r a t u r e a n d c o m b i n a t i o n s o f t h e s e c a n

b e g r e a t l y in f l u e n c e d b y c h o o s i n g s u i t -

a b l e r aw m a t e r i a l s , w h i c h p r o t e c t t h e

p o l y m e r . F o r m e a s u r i n g t h e l i fe o f a c e r -

t a i n p r o d u c t w i t h r e g a r d to t h e c o l o u r ,

m o s t c o l o u r e n g i n e e r s u s e t h e g r e y

s c a le . T h e g r e y s c a l e is a t o o l f o r

d e s c r i b i n g t h e c o l o u r c h a n g e s o f a n

o b j e c t t h a t m i g h t o c c u r u n d e r t h e i n f l u -

e n c e o f t e m p e r a t u r e , l i g h t ( i n p a r t i c u l a r

U V r a d i a t i o n ) , a n d o t h e r w e a t h e r c o n -

d i t i o n s , d u r i n g a c e r t a i n p e r i o d o f t i m e .

T h i s s c a l e c o n t a i n s a r a n g e o f 1 t o 5 ,

w h e r e 5 m e a n s t h a t t h e c o l o u r o f t h e

Plastics Addi t ives Co mp oun ding July~August 2 1

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  o l o u r

Poorly Distributed

Pigment Dispersion

o b j e c t h as n o t c h a n g e d a n d 1 t h a t a

s e v er e c o l o u r c h a n g e h a s o c c u r r e d .

5 . E n a b l i n g u s a g e i n f o o d a p p r o v e d p r o d

ucts . T h e l e g i s l a t i o n i n m a n y c o u n t r i e s

b a n s s p e c i f ic r a w m a t e r ia l s i n p r o d u c t s

a n d r e q u i r e s s p e c i a l a p p r o v a l f o r p l a s t i c

i n g r e d i e n ts u s e d i n c o n t a c t w i t h f o o d o r

p h a r m a c e u t i c a l s . F o r e x a m p l e , m o s t

h e a v y m e t a l s a r e h i g h l y r e g u l a t e d i n

f o o d p a c k ag i n g. W h e n d e v e l o p in g m a s -

t e r b a t c h e s f o r f o o d p a c k a g i n g c o l o u r

e n g i n e e r s a r e n o t a l l o w e d t o u s e p i g -

m e n t s c o n t a i n i n g h e a v y m e t a l s . A c l o s e

c o - o p e r a t io n b e t w e e n c u s t o m e r a n d

c o l o u r e n g i n e e r i s i m p e r a t i v e t o e n s u r e

c o m p l i a n c e .

6 . O f f e r i n g t h e a b i l i t y t o r e d u c e w a s t e .

A n o t h e r l e g i s l a t iv e r e s t r i c t i o n f o u n d i n

m a n y c o u n t r i e s a i m s a t r e d u c i n g w a s t e .

R e d u c i n g t h e t h i c k n e s s o f t h e p l a s ti c

p a c k a g i n g a c h i ev e s t h is g o a l . T h e c o l o u r

e n g i n e e r h a s t o c r e a t e a c o n c e n t r a t e t h a t

c a n o b t a i n t h e s a m e l ev e l o f o p a c i t y

w i t h a t h i n n e r p r o d u c t , b y e i t h e r

a d d i n g m o r e p i g m e n t t o th e c o n c e n -

t r a t e o r b y u s i n g d i f f e r e n t t y p e s o f p i g -

m e n t s w i t h h i g h e r c o l o u r s t r e n g t h .

7 . P r o v i d i n g o p t i m a l c o l o u r q u a l i ty a n d

des ired e f fec t s . T h e s t a b i li t y o f t h e f i n a l

p r o d u c t d e p e n d s l a r g e l y o n t h e c o r r e c t

i n g r e d i e n t s w i t h i n t h e f o r m u l a t i o n ,

t h e i r d e g r e e o f d i s p e r s i o n , r e s i s t a n c e t o

m i g r a t i o n , b l e e d i n g , c r o c k i n g o r b r o n z -

i n g . E f f e c t s l i k e m e t a l l e s c e n t o r l u m i -

n e s c e n t l o o k s w i l l g i v e t h e p l a s t i c t h e

d e s i r e d a p p e a r a n c e . T h e m o r e c o m p l e x

t h e d e s i r e d e f f e c t b e c o m e s i n t h e p l a s t i c

gglomerated

Pigment

r l .

5 a

p r o d u c t , t h e h i g h e r t h e c o s t o f t h e r a w

m a t e r i a l s .

I f a n y o r al l) o f t h e a b o v e q u e s t i o n s c a n -

n o t b e a n s w e r e d p r o p e r l y , t h e c h a n c e s o f

g e t t i n g a c o r r e c t m a t c h d e c r e as e c o n s i d e r -

a b ly . F o r e x a m p l e , i f t h e c o l o u r e n g i n e e r i s

n o t i n f o r m e d t h a t t h e c u s to m e r w a n t s t o

u s e t h e e n d p r o d u c t i n w a r m c l i m a t e s f o r

t e n y e a r s , t h e n s u f f i c i e n t U V - s t a b i l i s a t i o n

w i l l n o t b e a d d e d t o t h e c o l o u r a n t .

A l t e r n a t i v e l y , i f t h e c o l o u r e n g i n e e r i s n o t

i n f o r m e d t h a t a p r o d u c t h a s a li fe c y cl e o f

o n l y s i x w e e k s , m o r e e x p e n s i v e , b u t h i g h l y

s t a b le p i g m e n t s m a y b e u s e d t o g e t t h e

r i g h t c o l o u r, a n d p r o t e c t a g a i n s t w e a t h e r -

a b il it y , w h i l e m a k i n g t h e f i n a l f o r m u l a t i o n

c o s t p r o h i b i t i v e .

O v e r t h e p a s t d e c a d e c o n s u m e r s h a v e

b e c o m e m u c h m o r e d e m a n d i n g . F o r

e x a m p l e , i n t h e p a c k a g i n g i n d u s t r y

r e q u i r e m e n t s a r e l o n g e r s h e l f li f e , f r e s h e r

p r o d u c t s a n d p a c k a g i n g t h a t i s e a s ie r t o

h a n d l e a n d e a s i e r t o r e c o gn i z e . D e m a n d s

i n t h i s i n d u s t r y a r e h i g h U V - s t a b i l i t y ,

i m p r o v e d b a r r i e r p r o p e r t ie s , a n d

i m p r o v e d t e a r s t r e n g th , a n t i s t a t i c a n d

a n t i f o g g i n g p r o p e r t i e s a n d a c o l o u r t h a t

h e l p s d i f f er e n t i a te t h e i r p a c k a g i n g f r o m

t h e i r c o m p e t i t i o n . I n t h e a u t o m o t i v e

i n d u s t r y l o o k s , s c r a t c h r e s i s t a n c e a n d c o s t

r e d u c t i o n h a v e b e c o m e i m p o r t a n t i ss ue s,

w h i l e i n t h e a p p l i a n c e i n d u s t r y i t i s

a p p e a r a n c e , d e s i g n a n d a d v i c e a b o u t

c o l o u r t r e n d s .

T h e t o o l s i n o r g a n i c a n d

o r g a n i c

c o o u rs

C o l o u r i s t s w o r k w i t h a v a r i e t y o f p i g -

m e n t s t o r e a c h t h e d e s ir e d c o l o u r a n d

e f f e c t. T y p i c a l l y , t w o m a i n p i g m e n t c l a s s -

e s , i n o r g a n i c a n d o r g a n i c , e x i s t b e c a u s e o f

t h e i r c h e m i c a l d i f fe r e n ce s . A n o t h e r g r o u p

r e f e r r e d t o a s p o l y m e r - s o l u b l e d y e s a r e

o r g a n i c c o l o u r a n t s t h a t d i s s o l v e i n c e r t a i n

p o l y m e r s w h e n m e l t e d .

I n o r g a n i c c o l o u r s a r e b a s e d o n o x i d e s ,

s a l ts , o r c o m p l e x e s o f m e t a l s i n v a r i o u s

o x i d a t i o n s t a te s . M o s t i n o r g a n i c c o l o u r

p i g m e n t s h a v e a s i m p l e m o l e c u l e s t r u c -

t u r e , e x c e p t f o r s o m e m i x e d m e t a l o x i d e s,

w h i c h h a v e m o r e c o m p l e x s h a p e s . T h e

m e t a l s o f t e n r e q u i r e a s p e c i a l p r e - t r e a t -

m e n t t o m a k e t h e m s u i t a b l e f o r u s e i n

p l a s t i c s . O r g a n i c c o l o u r s a r e b a s e d o n

Plast ics Addi t ives C o m p o u n d i n g J u ly ~ A u g u s t 1

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6/8

  o l o u r

c a r b o n c h e m i s t r y a n d t y p i c a ll y d o n o t

c o n t a i n a n y m e t a l s. T h e s e c o l o u r s c a n

h a v e c o m p l e x m o l e c u l a r s t r u c tu r e s a r e

p r o d u c e d t h r o u g h m u l t i - s t a g e s y n t h e s i s

a n d a r e o f t e n e a s ie r t o m i x w i t h t h e p o l y -

m e r . B a s e d o n t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e

c u s t o m e r t h e p r o p e r p i g m e n t s a re c h o s e n

t o a c h i e v e t h e d e s i r e d p e r f o r m a n c e .

O f t e n a c o m b i n a t i o n o f o r g a n ic a n d i n o r -

g a n i c p i g m e n t s i s u s e d t o o b t a i n t h e

d e s i r e d c o l o u r a n d e f f e c t. T h e m a i n d i f f e r-

e n c e b e t w e e n b o t h c la ss es i s s u m m a r i z e d

i n T a b l e 2 .

i s p e rs i o n a n d

d i s t r ib u t i o n o f c o l o ra n t s

B e s id e s m a t c h i n g t h e c o l o u r t h e m a s t e r -

b a t c h n e e d s t o e n s u r e d i s p e r s i o n o f

p i g m e n t a n d f a c i l it a te th e d i s t r i b u t i o n o f

t h e c o l o u r i n t h e p l a s t i c . D i s p e r s i o n i s t h e

s e p a r a t i o n o f p a r ti c le s o f p i g m e n t f r o m

e a c h o t h e r t h r o u g h wett ing t h e s u r f a c e o f

t h e p i g m e n t w i t h t h e p o l y m e r c a r r i e r t o

f o r m t h e c o l o u r c o n c e n t r a t e . D i s t r i b u t io n

is th e s p r e a d i n g o f th i s c o n c e n t r a t e e v e n l y

t h r o u g h t h e p o l y m e r w i t h o u t s t re a k s .

D i s p e r s i o n

P i g m e n t p a r t ic l e s e a s il y f o r m

a g g r e g a t e s w h e r e t h e p a r t i c l e s a r e f i r m l y

a d h e r e d t o e a c h o t h e r . I t g e n e r a l l y r e q u i r-

e s a g g r e s s i v e g r i n d i n g t o b r e a k u p t h e s e

Tab l e 2 : D i f fe rences

I N O R G A N I C

L e s s e x p e n s i v e

High s tab i l i t y

H i g h o p a c i t y

L o w c o l o u r s t r e n g t h

D u l l c o l o u r s ( o f te n

n o n - t o x i c )

Br igh t colours ( lead, c a d m i u m

- m o r e t o x i c )

E a s y t o p r o c e s s

E a s y t o d i s p e r s e

S u i t a b le f o r a l l t h e r m o p l a s t i c s

a g g r e ga t es . A g g l o m e r a t e s o n t h e o t h e r

h a n d c a n b e b r o k e n f a i r l y e a si ly . F i g u r e 5

s h o w s t h e g e n e r a l p r o b l e m . T h e s t r e n g t h

o f a p i g m e n t d e p e n d s o n d i sp e r s i o n i n

p a r t ic u l a r . T h e n u m b e r o f c o l o u r s it es

l a r ge l y d e t e r m i n e s t h e s t r e n g t h o f a p ig -

m e n t . B r e a k i n g a g g lo m e r a t e s o f tw o p i g -

m e n t p a r t ic l e s d o u b l e s t h e s t r e n g t h o f th e

s y s te m . A 4 0 - m i c r o n a g g l o m e r at e o f o n e -

m i c r o n p a r t i c l e s c a n c o n t a i n u p t o 6 4 0 0 0

p a r t i c l e s . A d y e is u s u a l l y s t r o n g e r t h a n a

p i g m e n t s i n c e a d y e is d i s so l v e d a n d e a c h

m o l e c u l e b e c o m e s a c o l o u r s it e.

D i s p e r s i o n i s g e n e r a l l y a t w o - s t e p p r o c e s s .

A p i g m e n t a g g l o m e r a te i s b r o k e n u p b y

p h y s i c a l f o r c e . T h e a g g l o m e r a t e c a n b e

c r u s h e d p u l l e d a p a r t o r s h a t t e r e d b y a n

i m p a c t . T h e p r e s s u r e o f c r u s h i n g c a n a l s o

c r e a t e n e w a g g l o m e r a t e s b y s q u e e z i n g p a r -

t ic l es t o g e th e r . M a n y o r g a n i c p i g m e n t s

s h o w t h is t e n d e n c y o f compact ion , w h i c h

c a n o c c u r a t d i f f e r e n t s ta g es o f t h e p r o -

d u c t i o n p r o c e s s . I n o r d e r t o p r e v e n t p a r t i -

c l es o f t h e s a m e c h e m i c a l m a k e a d h e r i n g

t o e a c h o t h e r t h e y h a v e t o b e c o a t e d wet -

ted)

b y a d i f f e r e n t su b s t a n c e . O n l y t h e n

w i ll t h e y h a v e a l o w e r t e n d e n c y t o s t i c k

t o g e t h e r . T h i s o t h e r s u b s t a n c e c a n b e a

w e t t i n g a g e n t o r p o l y m e r . T h e w e t t in g

m a t e r i a l c o a ts t h e p i g m e n t a n d a l lo w s p i g -

m e n t p a r t i c l es t o

sl ide

o v e r o n e a n o t h e r

i n s te a d o f s t i c k in g t o e a c h o t h e r .

b e t w e e n i n o r g a n ic a n d o r g a n i c p i g m e n t s a n d d y e s

O R G A N I C

M o d e r a t e t o e x p e n s i v e

L o w t o h i g h s t a b il it y

L o w t o m e d i u m o p a c i t y

H i g h c o l o u r s t reng th

Brigh t

c o l o u r s

Seldom f o u n d

D Y E

M o r e e x p e n s i v e

L o w stabi l i ty

L o w o p a c i t y

Very h i g h c o l o u r s t reng th

Br igh t c o l o u r s

Seldom

f o u n d

D i f f i c u l t t o p r o c e s s

D i f f i c u l t t o d i s p e r s e s m a l l p a r t i c l e s i z e )

M o r e o r l e s s s u i ta b l e , d e p e n d i n g

o n t h e p i g m e n t a n d p o l y m e r

3

D i f fi c u l t to m i x a t h i g h c o n c e n t r a t i o n

N o d i s p e r s io n r e q u i r e d d i s s o lv e in

p o l y m e r s )

N o t s u it a bl e fo r o le f ins - a t ve ry l ow

levels in PS, PA,

e t c .

Plastics Addi t ives CornpoundingJuly August 2001

8/17/2019 Colouring plastics fundamentals and trends.pdf

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8/17/2019 Colouring plastics fundamentals and trends.pdf

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  o l o u r

m o i e t y . S o m e m o l e c u l e s w i t h f l u o r e s c e n t

c a p a b i li ti e s a l so s h o w p h o s p h o r e s c e n t

b e h a v i o u r . T h e p i g m e n t i s u s u a l l y m i x e d

i n t o t h e p l a s t ic m a t r i x a n d s h o w s h i g h e s t

f l u o r e s c e n t in t e n s i t y w h e n a p p l i e d o v e r

w h i t e s u r f a c e s .

P h o s p h o r e s c e n t p l as ti c s: T h e s e c o n t a i n

p i g m e n t s t h a t h a v e t h e c a p a b i l it y o f

a b s o r b i n g l i g h t e n e r g y a t o n e w a v e l e n g t h

a n d r e l e a s i n g i t

inpacke ts

a t a l o w e r w a v e -

l e n g t h . T h e e n e r g y r e l e a se is d e l a y e d a n d

t h e r e - e m i s s i o n p r o c e s s v a ri e s b y p i g m e n t

t y p e a n d c a n l a s t f o r s e v e r a l h o u r s

d e p e n d i n g o n l e n g t h a n d s iz e o f t h e e x c i-

t a t io n p r o c e s s . M o s t c o m m o n a r e in o r -

g a n i c o x i d e s , l i k e doped z i n c s u l p h i d e

c o m p l e x e s . T h e Z n S c r y s ta l l a tt i ce c o n -

t a i n s i m p l a n t e d m e t a l - i o n s s u c h a s S r ÷ ,

C a 2+ , L i + , C d 2 + o r o t h e r m e t a l s i n l o w

c o n c e n t r a t i o n s . O r g a n i c p i g m e n t s a r e a ls o

k n o w n t o p r o v i d e s i m i l a r e ff e c ts . P r o d u c t s

c o n t a i n i n g t h e s e k in d s o f p i g m e n t s a r e

k n o w n f o r t h e i r s p e c i a l e f fe c t s l i k e g l o w -

i n - t h e - d a r k . R e d , g r e e n a n d y e l l o w a re t h e

m o s t c o m m o n c o l o ur s o b s e r ve d i n in d u s -

t r i e s f o c u s i n g o n t o y s , s a f e t y , h i g h w a y a n d

r o a d m a r k i n g s , a n d r e l a te d i n d u s t ri e s .

M e t a l l e s c e n t p la s t ic s : M a n u f a c t u r e r s o f t e n

h a v e t o u s e m e t a l o r f o l l o w a t w o s t e p

p a i n t p r o c e s s , a p p l y i n g a p r i m e r a n d a l i q -

u i d c o a t i n g i n a p o s t f a b r i c a t i o n p r o c e s s t o

g e n e r a t e a m e t a l l i c l o o k . O v e r t h e p a s t

d e c a d e t h e a u t o m o t i v e , h o u s e h o l d g o o d s

a n d e l e c t r o n i c i n d u s t r i e s h a v e l o o k e d a t a

n u m b e r o f w a y s t o r e p la c e m e t a l o r p a i n t

i n a n a t t e m p t t o r e d u c e w e i g h t a n d o r g a n -

i c s o l v e n t s , w h i l e m a i n t a i n i n g a m e t a l l i c

a p p e a r a n c e . P o l y m e r s c o n t a i n i n g m e t a ll ic

f la k e s a re d e s i g n e d t o m i m i c m e t a l . A

m e t a l l i c l o o k i s t y p i c a l l y g e n e r a t e d t h r o u g h

t h e u se o f a l u m i n i u m , c o p p e r o r m i x tu r e s

o f t h e s e m e t a l s . T h e a c t u a l s iz e o f t h e

f la k e s w i l l v a ry , b u t t y p i c a l l y r a n g e f r o m

0 . 1 p m t o 2 .0 1 am i n th i c k n e ss a n d 0 . 5 p m

t o 2 0 0 p m i n d ia m e t er . W h e n i n c o r p o r a te d

i n t o a r e s i n , t h e f la k e s h a v e a t e n d e n c y t o

o r i e n t t h e m s e l v e s i n a m u l t i - l a y e r e d p o s i -

t io n . T h e m e t a l li c e f f e c t v a r ie s d e p e n d i n g

o n h o w p a r a l l e l t h e f la k e s a r e to t h e s u r -

f a ce , f l a k e s iz e , a n d s h a p e . T h e c h a r a c t e r i s -

t i c c o l o u r c a n b e d e s c r i b e d a s w h i t e r ,

b r i g h t e r o r g r ey e r, a n d d a r k e r , a n d i s a g a i n

r e l a t e d t o p a r t i c l e si ze d i s t r i b u t i o n . T h e

l i g h tn e s s o r g r e y n e s s is p r o v i d e d b y t h e

a m o u n t o f li g h t r e f le c t e d f r o m t h e s u r f a ce

of t he f l ake . G enera l l y , as t he par t i c l e s i ze

d i s t r ib u t i o n b e c o m e s f in e r , th e c o l o u r

b e c o m e s d a r k er . H o w e v e r , th r o u g h p a r t ic l e

s i z e s e p a r a t i o n t e c h n i q u e s , i t h a s b e c o m e

p o s s i b l e t o p r o v i d e g r a d e s w i t h a v e r y s m a l l

a v e r a g e p a r t ic l e s iz e w h i le m a i n t a i n i n g a

h i g h d e g r e e o f b r i g h t n e s s . S m a l l e r p a r t ic l e s

p r o v i d e m o r e o p a c i t y a n d h i d i n g p o w e r ,

w h i l e l a r g e r p a r t ic l e s c a u s e h i g h e r r e f l e c t i v -

i t y a n d t h e r e f o r e b r i g h t n e s s o f t h e o b j e c t .

C o l o u r s t h a t v a r y w i t h a n g l e a r e p a r t i c u l a r -

l y d i f f i c u l t t o m a t c h . A m e t a l l o o k s l i g h t i n

c o l o u r w h e n v i e w e d h e a d - o n

(face

angle) ,

b u t d a r k e r a t a n a n g l e

(flop

angle) .

S o l v in g t h e f o r m u l a t i o n p u z z l e a n d c o m -

p l y i n g w i t h t h e p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s

w i l l n o t b e s u f f i c i e n t i n d e l i v e r i n g t h e

d e s i r e d c o l o u r a n d e f f e c t . M e t a l l ic ,

p e a r l e s c e n t a n d i r i d e s c e n t f o r m u l a t i o n s ,

f o r e x a m p l e , h a v e a t e n d e n c y t o c r e a t e

f l o w l in e s i n t h e p l a s ti c p r o d u c t . T h e s e

streaks

o r l in e s a r e o f t e n c a u s e d b y a c o m -

b i n a t i o n o f p r o c e s s in g e q u i p m e n t a n d

m e t a l l i c p i g m e n t . I n p a r t i c u la r , a t t h e

i n j e c ti o n p o i n t o f a n i n j e c t i o n - m o u l d i n g

m a c h i n e , t h e f l o w l i n es a r e v e r y d if f i c u l t

t o e l im i n a t e . T h e s h e a r d u r i n g t h e p r o -

d u c t i o n p r o c e s s c a u s e s th e m e t a l l ic p i g -

m e n t s t o b r e a k , f o l d , b e n d , o r d i s t o r t

f r o m t h e o r i g i n a l s h a p e a n d s i z e , e v e n t u -

a l ly c r e a t i n g a f l o w l i n e . T h e f l o w l in e

c a n e a s i ly b e s e e n i n t h e f i n a l p r o d u c t

b e c a u s e t h e l i g h t t h a t f a l l s o n t h e d i s t o r t -

e d p i g m e n t a r e a is r e f le c t e d in d i f f e r e n t

w a y s d e p e n d i n g o n t h e v e r t i c a l o r i e n t a -

t i o n o f t h e e d g e s o f t h e p i g m e n t s , c a u s -

i n g t h e k n i t , w e l d o r f l o w l i n e e f f e c t s e e

F i g u r e 8 ) . T h e c h a l l e n g e f o r c o l o u r e n g i-

n e e r s i s n o w b e y o n d c h e m i s t r y . S u c c e s s

r e q u ir e s a g o o d u n d e r s t a n d i n g a n d c l o s e

c o - o p e r a t i o n w i t h p r o c e s s e n g in e e r s a n d

m o u l d d e s i g n e r s t o o f f e r th e e l e c t r o n i c ,

t e l e c o m m u n i c a t i o n , a u t o m o t i v e , a p p l i -

a n c es , f u r n it u r e , c o n s u m e r g o o d s a n d

r e l a t e d in d u s t r i e s w i t h t h e d e s i r e d m e t a l -

l ic lo o k . R e c e n t ly , n e w g e n e r a t i o n s o f

m e t a l l i c m a s t e r b a t c h e s h a v e b e e n i n t r o -

d u c e d t h a t h a v e t h e a b i l i t y to r e d u c e s ig -

n i f i c a n t l y t h e f l o w l i n e s i n a p l a s t i c . I n

s o m e c a s e s th e s e f l o w l in e s c a n b e a l m o s t

c o m p l e t e l y e l im i n a t e d b y a c o m b i n a t i o n

o f p ro c e s s a n d n o - k n i t m e t a l li c p i g m e n t

t e c h n o lo g y . T h i s t e c h n o l o g y l o o k s p r o m -

i s i n g a n d s h o u l d b e t r a n s f e r a b l e t o m a n y

o t h e r p o l y m e r f a m i l i e s , i n c l u d i n g p o l y -

o l e f i n s , e n g i n e e r e d t h e r m o p l a s t i c s , P V C ,

T P E , T P O , p o l y u r e th a n e a n d o th e r c o m -

m o n l y u s e d r e s in s , m a d e b y v a r io u s m a n -

u f a c t u r i n g t e c h n o l o g i e s l i k e e x t r u s i o n ,

b l o w o r i n j e c ti o n m o u l d i n g a n d r e l at e d

processes

Contacts

Richard Abraros, Ph .D. , R D Sc ient ist ,

Ferro Corp., Tech. Center, Independence,

OH , US A; t e k + 1 ( 2 1 6 ) 7 5 0 6 6 3 8 .

M ir All, R D Scientist, Ferro Corp.,

S tryker, OH , U SA; tel: +1 (419) 68 23 31 1.

Pa ul Denton, Technical Mana ger, Ferro

Corp., Stryker, OH, USA; tek +1 (419)

6 8 2 3 3 1 1 .

Juan A. Igualada, Ph.D. , Technical

Manager , Ferro Enam el Espa~ola S .A.,

Cas tel l6n , Spain; tek +34 (96 4) 5 04 450.

M ar t in Groen, Technical Manager , Ferro

(Holland) B. V. , Rotterdam, Netherlands;

t e l: + 31 ( 1 0 ) 4 7 8 4 7 2 9

Eddy Gschwind, Lab Manager , PT Ferro

Mas Dinaroika, Bekasi, Indonesia; tek +62

( 2 ) 1 8 9 3 4 8 5 O

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