Красители для филамента кажутся мелочью: добавил немного пигмента — получил цветную нить. На практике цвет вмешивается в процесс гораздо глубже. Краситель меняет текучесть расплава, может нести с собой влагу и частицы, которые забивают сопло, а иногда заметно сдвигает оптимальную температуру печати. Поэтому две катушки одного PETG разного цвета нередко ведут себя в принтере по-разному.
В статье разберём, какими бывают красители для пластиковой нити, чем мастербатч отличается от порошковых пигментов, как цвет влияет на экструзию и что меняется в печати. Материал пригодится тем, кто делает филамент сам, и тем, кто просто хочет понять, почему чёрный и белый пластик одной марки требуют немного разных настроек.
Технологию дозирования и смешивания гранул с красителем мы разбирали в статье о том, как делают филамент из гранул, здесь — о выборе красителя и его влиянии на материал.
Какие бывают красители для филамента
Мастербатч
Мастербатч — концентрат пигментов, заранее распределённых в полимере-носителе и сгранулированных. Выглядит как обычные гранулы, только ярко окрашенные. На линии его смешивают с основным полимером в небольшой доле, обычно в пределах единиц процентов: точную дозировку задаёт производитель мастербатча и нужная насыщенность цвета.
Главное преимущество — пигмент в мастербатче уже хорошо диспергирован, то есть разбит на мелкие частицы и равномерно распределён. Экструдеру остаётся только перемешать его с основным расплавом. Работать с гранулами удобно: они не пылят, легко дозируются и не пачкают оборудование.
Порошковые пигменты
Сухие пигменты дешевле в пересчёте на количество красящего вещества, но работать с ними сложнее. Порошок пылит, неравномерно распределяется по гранулам, склонен к агломерации — слипанию в комки. Одношнековый экструдер для нити обычно плохо разбивает такие агломераты, и они выходят в нить точками и полосами, а в принтере — частичными пробками сопла.
Жидкие красители
Жидкие концентраты дают хорошее распределение цвета и точную дозировку, но требуют специального дозирующего насоса. Кроме того, носитель жидкого красителя должен быть совместим с полимером и не должен вносить влагу или летучие вещества, которые дадут пузыри.
Готовый окрашенный компаунд
Можно купить сырьё, окрашенное уже на стадии компаундирования, — гранулы нужного цвета. Цвет у такого сырья самый стабильный, но палитра ограничена предложением поставщика, а переход между цветами требует хранить отдельные запасы сырья.
| Способ окрашивания | Плюсы | Минусы |
|---|---|---|
| Мастербатч | хорошая дисперсия, удобная дозировка, гибкость по цветам | нужно подобрать совместимый носитель и дозировку |
| Порошковый пигмент | низкая стоимость красящего вещества | пыль, агломераты, неравномерный цвет, риск пробок сопла |
| Жидкий краситель | равномерный цвет, точная дозировка | нужен насос, риск летучих веществ |
| Окрашенный компаунд | максимально стабильный цвет | ограниченная палитра, отдельные запасы на каждый цвет |
Для производства филамента на одношнековой линии мастербатч — самый распространённый компромисс между гибкостью, удобством и качеством нити.
Носитель мастербатча: совместимость с PETG
Мастербатч — это не только пигмент, но и полимер-носитель, в котором он распределён. Если носитель плохо совмещается с основным полимером, он образует в нити отдельную фазу. Последствия — полосы, неоднородный блеск, снижение прочности и, что особенно неприятно для 3D-печати, ухудшение сцепления слоёв.
Для PETG обычно выбирают мастербатч на полиэфирном или специально подобранном универсальном носителе, рассчитанном на температуры переработки полиэфиров. При выборе стоит уточнить у поставщика, для каких полимеров предназначен конкретный мастербатч и какую долю ввода он рекомендует. Особенности самого PETG как сырья описаны в статье о выборе PETG-гранул.
Как краситель влияет на производство нити
Текучесть и диаметр
Добавка мастербатча немного меняет вязкость расплава: всё зависит от носителя, типа пигмента и его доли. При переходе с одного цвета на другой производительность экструдера может сдвинуться, а вместе с ней и диаметр. Если линия работает с обратной связью по лазерному датчику, она частично компенсирует сдвиг, но режим всё равно стоит перепроверить.
Влага
Мастербатч тоже может впитывать влагу — особенно если его носитель гигроскопичен. Сухой основной полимер в сочетании с влажным красителем даст те же пузыри и потерю вязкости, что и влажное сырьё целиком. Поэтому мастербатч нужно хранить закрытым и при необходимости сушить по рекомендации поставщика.
Термостабильность пигмента
Не все пигменты одинаково выдерживают температуры переработки PETG. Часть органических пигментов при перегреве или долгом пребывании в экструдере меняет оттенок или тускнеет. Неорганические пигменты, как правило, устойчивее к нагреву, но могут быть более абразивными. Этот вопрос тоже стоит обсудить с поставщиком красителя.
Частицы и фильтрация
Плохо диспергированный пигмент задерживается на сетке фильтра расплава. Сетки забиваются быстрее, давление растёт, и это само по себе влияет на стабильность процесса. Если после смены красителя фильтр забивается заметно чаще, это повод проверить дисперсию и дозировку.
Смена цвета
Переход с тёмного цвета на светлый требует продувки линии: остатки прежнего красителя долго выходят из шнека и фильеры. Часть нити при смене цвета неизбежно уходит в отход, поэтому цвета обычно планируют в порядке от светлых к тёмным.
Почему разные цвета одного PETG печатаются по-разному
Производитель может взять одну марку сырья и один режим экструзии, но на печати цвета всё равно будут немного различаться. Причины — доля и тип пигмента, его влияние на текучесть и теплопередачу. Общие закономерности такие, хотя многое зависит от конкретного красителя:
- Чёрный. Обычно окрашивается небольшой долей пигмента и печатается близко к неокрашенному материалу. На чёрном хорошо скрываются мелкие дефекты поверхности, поэтому его часто выбирают для технических деталей.
- Белый. Для плотного укрывистого белого нужна заметная доля пигмента. Белый пластик иногда ведёт себя чуть иначе по текучести и может потребовать небольшой корректировки температуры.
- Яркие и насыщенные цвета. Красные, оранжевые и подобные оттенки часто получают органическими пигментами. Их поведение сильно зависит от конкретного красителя.
- Цвета с эффектами. Блёстки, металлик и подобные добавки содержат относительно крупные частицы и могут потребовать сопла большего диаметра.
На практике разница обычно укладывается в несколько градусов и небольшие правки потока. При смене цвета полезно напечатать короткую температурную башню или хотя бы тестовую деталь, а не переносить профиль вслепую. Подробнее о подборе температуры — в статье о температуре печати PETG.
Стабильность цвета от партии к партии
Для покупателя важно, чтобы новая катушка того же цвета совпадала со старой. Для производителя это означает дисциплину:
- работать с одним поставщиком и по возможности одной партией мастербатча для конкретного цвета;
- записывать дозировку и режимы для каждого цвета;
- хранить эталонный образец нити или напечатанной пластины и сверять с ним новые партии;
- учитывать, что основа тоже влияет на цвет: на неоднородном вторичном сырье один и тот же краситель даёт разный оттенок. Почему это так, мы разбирали в статье о первичном и вторичном сырье.
Цвета PETG ARCTIC и мастербатч для производителей
Arctic3D выпускает PETG-филамент в Тольятти в пяти цветах: оранжевом, красном, зелёном хаки, чёрном и белом. Рекомендуемые параметры для PETG ARCTIC — сопло 230–250 °C, стол 70–90 °C, а точную температуру внутри диапазона удобно уточнить на тестовой модели под свой принтер. Например, белый PETG часто берут для корпусов и бытовых изделий.
Для тех, кто производит нить сам, мы продаём мастербатч и PETG-гранулы. Доступные цвета мастербатча, наличие и условия уточняйте у отдела продаж, а новый цвет перед серийным выпуском лучше отработать на небольшой партии.
Вывод
Краситель — полноценный компонент филамента, а не косметическая добавка. Для производства нити на одношнековой линии удобнее всего мастербатч на носителе, совместимом с основным полимером, с дозировкой по рекомендации поставщика. Сушите краситель вместе с сырьём, планируйте смену цветов, храните эталоны. А при печати не переносите профиль с одного цвета на другой без короткой проверки: несколько минут на тест экономят часы на разбор неудачной печати.