使用色母料碰到最大的困難是如何把它適當地添加到材料中?
兩個主要因素分別是用於生產色母的載體樹脂及其分子量, 而它們往往是不能由購買色母料的公司所能決定的. 除了一些有特別要求的顏色之外, 一般不會使用那些對聚合物性能產生潛在破壞性的原料, 顆粒狀色母料通常含有30%-50%的著色劑, 其餘的聚合物體系如載體樹脂, 其本質上是作為著色劑的粘合體.
色母料最終樹脂中的添加量一般為2%-5%
如果正確地混合添加色母, 在最終的混合物中載體樹脂的含量佔1%-3%或以上.
這樣一來就使它成為了添加劑系列中含量最大的一種添加劑, 因此在選擇載體樹脂時應該注意一些細節.
具體來說, 載體樹脂和基體樹脂應該是具有化學相容性.
而最好的辦法就是選擇與被填充的基體樹脂是相同類型的聚合物.
在這些規則中存在一定的適用範圍.
例如, 可把尼龍6作為載體樹脂應用在尼龍66或尼龍46的著色上. 這些尼龍都是相容的, 並且尼龍6的熔點較低, 可以促進良好的混合.
同樣, 聚甲醛共聚物可作為載體樹脂用在聚甲醛均聚物上, SAN也可作為ABS的相容載體(但聚苯乙烯不可以). 此外對於某一種塑料合金而言, 可採用合金當中二種聚合物之一作為色母料的載體樹脂.
在生產過程中若使用不相容樹脂作為載體則本質上就是刻意引入汙染物, 為了避免造成汙染, 一般推薦母料加工廠使用一些與最終樹脂產品相容性較好的載體. 然而多數廠家關心的是如何以最低成本來滿足顧客指定所需的顏色.
其中的一個辦法, 就是使用廉價聚合物如乙烯或乙烯共聚物如EVA.
這種決定可能是因為色母料製造者沒有深入了解顧客者或材料成型者對產品的使用感受. 一些色母料供應商過去常通過在色母料配方設計時加入相容性載體的辦法來使自己區別於這些競爭對手. 但是更多的供應商則是致力於打價格戰, 在所謂的 '通用載體' 的基礎上提供了低成本的方案.
注塑生產塑料桶的廠家如果在ABS或 PC的桶裡面發現聚乙烯顆粒, 很可能就會丟棄它或者挑揀出不合格的材料. 但是下遊加工廠家由於加入色母料所給基體樹脂帶來的汙染, 這種汙染仍會對最終產品性能有所影響.
那些提供所謂 '鹽和胡椒' 混合物的供應商 也把一些不相容材料添加到它們自己的產品中.
一個主要供應尼龍66化合物的供應商, 它會在一些混合物中使用尼龍6作為載體, 但大多數情況下還是會採用EVA. 在尼龍66正常加工溫度下, EVA中的乙烯醋酸醋開始發生熱降解, 產生的副產物會引起螺杆的磨損和導致產品外觀問題, 尤其是靠近澆日和熔接線的地方更加明顯.
有些材料如聚丙烯, 會因為使用不相容的載體樹脂著色劑而受到不利影響. 有一個例子顯示, 用多個活動鉸鏈來給香料容器裝上蓋子. 有一些顏色, 部件運行起來沒有任何問題, 鉸鏈外觀也表現很正常. 而另外其他顏色的鉸鏈, 外觀上其顏色有從製品向外緩慢釋放出來的趨勢, 並且經過幾次彎曲以後會發生破壞性斷裂. 這種性能上的差別並不是因為著色劑而是因為色母料中的載體樹脂與基礎樹脂的不相容造成的, 經過對色母料載體樹脂的糾正以後這種過程和現象就會消失.
假設載體樹脂和基體樹脂是相容的, 那麼第二個重要的屬性就是載體的分子量大小, 通常用熔體流動速率(MFR)來表示. 通常來說, 色母料配方設計時為了促進更好的混合, 一般都會選擇一種比將要被著色的基體樹脂有著更高熔體流動速率的樹脂作為載體. 例如, 一種MFR為10g/10min的聚碳酸酯 , 可採用MFR為20-30g/ 10min的色母. 高融指的色母料在螺杆中發生理想流動更加容易, 而且在大量的原色材料中更容易分散.
但這種方法往往也存在弊端.
有時候MFR和分子量之間的聯繫被忽視了, 分子量會更直接影響後續的性能. 而對高MFR的載體樹脂, 在最後成型部分會使產品性能有所下降的可能性會大大增加.
在聚烯烴產品的色母料使用中, 廣泛使用高熔指LLDPE樹脂作為載體樹脂, 根據不同的製品需求, 選擇不同熔融指數的LLDPE牌號用做載體樹脂. 色母粒生產廠家可根據製品的加工過程是注塑還是擠出, 基礎樹脂的流動情況, 產品的最終使用力學條件等來設計不同的色母粒配方.