監管問題正在改變人們在塑料中使用顏料的習慣。 就在不久前，選擇還很簡單：碳黑用于黑色，二氧化鈦 (TiO2) 用于白色。但今天，事情不再如此簡單。例如，炭黑面臨著是否符合回收行業目前使用的一些分類技術的問題，而歐洲監管機構則將目標對準了二氧化鈦。

選擇變得越來越困難。塑料包裝的大量回收開始于收集，然后在回收工廠中將混合塑料廢料分類為各個單一材料。該分選步驟經常使用近紅外 (NIR) 光學傳感器來區分不同的聚合物。然而，碳黑著色產品（如薄膜、托盤和瓶子）可能會產生問題，因為顏料不能反射足夠的信號。因此，這些未能分類的材料最終會進入殘留部分并通常最終會進入垃圾填埋場或焚化爐。

出于這個原因，許多生產顏料或色母粒的公司一直在開發不含炭黑的黑色顏料替代品。在大多數情況下，這些替代品做不到像碳黑那么黑，但對于需要提高其產品的可分類性——最終是可持續性——的客戶來說，它們通常是可以接受的折衷方案。

“通過我們最新的黑色顏料，我們可以幫助提高目前在世界范圍內仍然太低的塑料包裝回收率，”朗盛無機顏料 (IPG) 業務部門塑料全球市場經理Stefano Bartolucci說。幾個月前，該公司推出Bayferrox 303 T，這是一種用于塑料的鐵錳混合氧化物黑色顏料，可反射20%的NIR，顏色指數分類為 PBk 33。

炭黑是最常用于黑色包裝材料的顏料，因為它相對便宜且具有高顏色強度。 “復合無機有色顏料 (CICP) 和錳鐵氧體（后者的成本效益要高得多）是炭黑的優質替代品，這要歸功于它們的特性——因為它們會反射紅外光，”朗盛說。“Bayferrox 303 T還能提供比同類顏料高20%的顏色強度。

該公司表示，Bayferrox 303T更低的磁性也使其成為塑料包裝著色的理想選擇。例如，可磁化顏料會觸發用于食品行業產品質量控制過程中的金屬探測器的誤報，而這可能會中斷生產。

“我們已經成功地合成了一種磁性值極低的顏料，”Bar tolucci說。 “如果將我們的Bayferrox 303 T標準錳鐵黑顏料進行比較，磁性已經降低了50%以上。”

圖：朗盛的Bayferrox 303 T使塑料能夠被用來分選消費后廢料的NIR檢測器識別（圖片來源：LANXESS）

藍色到棕色

同樣也是針對分選做的改進，Ferro還推出Nubifer NB-803K錳鐵氧體黑色氧化物PBk 33顏料，據稱該顏料對可見光不透明，具有中等近紅外反射率，并具有藍黑色調。此外，該公司還有PBr 29等級的24-3950 FCP，顯示出淡淡的棕色和藍色。它被描述為具有高NIR反射率的鉻鐵棕色赤鐵礦。這兩種顏料去年都獲得了FDA食品接觸應用許可（它們已經獲得了歐盟的批準）。

兩年前，科萊恩（其顏料業務部正在被Heubach收購）推出了多種可以被各種可回收塑料的NIR檢測的黑色顏料和染料。這些產品包括兩種聚合物可溶性染料：用于PET、PS和PC包裝的Solvaperm Black PCR及用于PC、PMMA、ABS、PS、PBT、PET、PA包裝和 E&E 應用的Polysynthren Black H。該公司還推出了用于聚烯烴的Graphtol Black CLN顏料。

大約在同一時間，BASF Colors & Effects（現在是Sun Chemical的一部分）推出了Sicopal Black K 0098 FK。 該顏料也旨在簡化黑色塑料的回收利用，可用于多個地區的食品接觸應用。今年早些時候，FDA 食品接觸符合性擴展到涵蓋微波爐和烤箱速食的應用。Sicopal Black K 0098 FK略帶棕色（顏色指數 PBr 29）。

紅外反射

最近為紅外分選引入的另一個產品是Shepherd Color的北極黑10P925，它適用于食品接觸應用。它被描述為一種紅外反射墨黑鉻氧化鐵顏料，它的顏色指數為 PBr 29。據該公司稱，它適用于包裝以及其它更廣泛的塑料應用，如PVC建筑產品，其良好的太陽能反射率和低熱量積聚可能是一個好處。Shepherd Color 營銷經理Mark Ryan表示，這種顏料還能經受多次擠出。

西班牙公司Al-Farben開發了R-Black，據稱由于其反射率的特定調整，它在色調、不透明度、聚合物兼容性、無毒和近紅外 (NIR) 檢測之間達到了很好的平衡。該公司說： “R-Black的性能已經在歐洲的主要回收工廠中使用NIR光譜技術進行了測試。”

與此同時，色母粒專家Ampacet研發了Rec-NIR-Black色母粒系列。該公司表示，該系列中的一些產品已經收到了COTREP（法國家庭塑料包裝可回收性資源和專業知識中心）積極的技術建議。Gabriel-Chemie 還通過COTREP認證擴展了其 NIR 可檢測黑色母粒產品范圍。

圖：Gabriel-Chemie的無炭黑NIR可分選黑色母粒通過了CITREP認證（圖片來源：Gabriel-Chemie）

Sort是來自Holland Colors的新黑色母粒系列，其中包含與NIR分選兼容的顏料或染料。“它消除了回收難題，同時提供同樣的美感和顏色深度，”該公司表示。Holland Colour全球添加劑產品市場經理Mark Kalisvaart表示，該公司可以根據客戶需求開發不同色調的牌號。他補充說，Holland Colors正在繼續開發該系列，他將此描述為即將推出的一系列下一代產品。

Kafritis的CC 90778 LL黑色母粒是另一種非NIR吸收替代品。該公司表示，它具有很高的著色強度和不透明度，在任何濃度下都具有近紅外反射性，并且極其耐熱，這使其即使經過多個加工步驟仍然適用于所有塑料。該牌號于2019年推出，現已在美國、歐洲和日本獲得食品接觸許可。高萊（Colloids）還開發了兩種NIR可檢測黑色母粒產品：用于PET食品托盤的MPT9D2281和用于PP或PE托盤的MPE9D2282。

圖表顯示 Kafrit的CC 90778 LL黑色母料在NIR范圍內具有與炭黑相當的反射率（圖片來源：Kafrit）

碳影響

Ferro塑料全球營銷經理Daniel Lladó表示，這些替代顏料是否正在從炭黑蛋糕中切走一大塊尚不清楚。 “近紅外可分選黑色塑料市場目前尚未完全開發，但價值鏈上的許多項目正在開發中，”他說。

他還表示，提高炭黑替代品的性價比和顏色強度的發展正在不斷進行。“在配制黑色塑料部件時，通常藍相和黑度是要實現的非常重要的特性。在不損失黑度的情況下獲得藍黑色的可能策略之一是在配方中添加群青。”

卡博特公司的業務主要以碳黑為基礎，它當然也看到了炭黑產品的豐富生命力。“炭黑提供了有利于各種塑料應用的差異化性能屬性，包括卓越的不透明度、著色強度和黑色，”該公司表示。“我們沒有意識到回收生產中基于NIR的分揀系統會影響碳黑在塑料中的使用。”

對于需要母粒能通過標準NIR光譜檢測的客戶，卡博特提供了Plasblak PE8590NIR黑色母粒。據說它適用于聚烯烴包裝和消費品，包括與食物接觸的塑料，卡博特說這種顏料是近紅外可檢測的。

除了包裝市場，卡博特還推出了針對汽車應用的新母粒。它們包括Plasblak母粒XP6622A、XP6633A 和 XP6589B，據稱與競爭產品相比，它們具有卓越的氣味、更好或相同的顏色特性以及更低的VOC 排放量。

這些母粒與三種藍相黑色母粒Plasblak XP6621A、XP6623A和XP6632A黑色母粒于4月同時推出，這些母粒是應汽車、電子和消費品行業的要求而開發的，以減少材料中的藍色顏料并用黑色母粒代替。

“我們的新產品線具有低氣味、高機械強度和藍相特性，”卡博特歐洲、中東和非洲和美洲地區特種化合物高級產品經理Wentzel Coetzer說。據稱，與對標材料相比，新的母料還可以減少改性材料中顏料的使用。

Coetze說：“所用炭黑的形態，主要是其粒徑，會影響底色，作為一般準則，較大顆粒的炭黑將導致塑料部件的藍色調。

Plasblak XP6559A黑色母粒于1月推出，是一種PA6黑色母粒，適用于需要對堅固零件進行顏色改進的改性塑料公司。據卡博特稱，它在填充（玻璃纖維增強和阻燃）和非填充系統中都具有良好的性能，并且允許制造商使用少三倍的母料來達到與對標材料相同的黑度。

去年年底推出的Plasblak XP6801D黑色母料是一種基于苯乙烯丙烯腈的配方，Coetzer 表示，它滿足了苯乙烯市場的需求，無需在顏色和機械性能之間進行權衡。“制造商可以在不犧牲沖擊性能的情況下獲得更高的顏色，減少最終材料中的母料添加量，并減少與搬運和運輸相關的溫室氣體排放，”他說。

圖：卡博特最新黑色母粒的黑度和藍相特性與公司現有牌號及競爭對手產品相比（來源：卡博特公司）

導電選項
在Orion Engineered Carbons公司，美洲銷售和營銷總監Jennifer Stroh表示，最近智能手機、電動汽車 (EV) 和消費電子產品的增長增加了對用于靜電釋放 (ESD) 應用、電磁干擾 (EMI) 應用和射頻干擾 (RFI) 屏蔽的輕質熱塑性導電改性材料的需求 。

“Orion Engineered Carbons一直是開發導電炭黑顏料以滿足市場不斷增長需求的領導者，”她說。“我們在與電線電纜及導電聚合物應用相關的各個客戶處采取了多項導電聚合物計劃。”

Orion聚合物應用技術市場經理Vasanth Narayanan表示，雖然大多數炭黑顏料可提高熱塑性塑料的導電性，但“真正的導電炭黑顏料是一種在低添加量下賦予導電性，同時保持流動性和機械性能的材料。”

Narayanan補充說，Orion的技術團隊最近對PP和PC聚合物進行的研究表明，導電炭黑顏料如Orion Printex XE 2B和Printex kappa 70等的用量比傳統上用于著色和紫外線損傷保護應用的標準炭黑顏料低得多。“開發用于聚合物應用的真正導電炭黑顏料的關鍵是能夠設計具有非常高比表面積和結構/網絡的這些顏料，”他說。

最新開發的產品包括Printex Kappa 70。根據Orion NA聚合物技術經理Scott Brewer的說法，它提供了比用于相同最終用途應用的其他一些炭黑顏料更好的流動性能。他說：“選擇合適的導電炭黑顏料對于我們的客戶擠出沒有缺陷的最終產品至關重要。”

Orion 聲稱，Printex kappa 70也已經過測試，證明其在最大限度地減少對最終產品沖擊性能的負面影響方面優于其他一些炭黑顏料。

圖：Orion最新的 Printex kappa 70炭黑顏料與其他炭黑顏料的流動性能比較

（來源：Orion Engineered Carbons）

圖：不同炭黑和添加量對沖擊強度的影響比較（來源：Orion Engineered Carbons）

回收路線

通過舊輪胎熱解生產再生炭黑 (rCB) 也有動作。其中一些動作已經落下，如早期進入供應方的Pyrolyx于2020年底被宣布資不抵債，還有一些正在向前推進，如總部位于美國的Bolder Industries表示，盡管疫情帶來了物流和供應問題，但它在2021年一直在經歷“指數式”增長。 “這很大程度上是由于Bolder 服務的各個行業領域的需求增加，”公司發言人說。

Bolder目前在美國密蘇里州瑪麗維爾的工廠于2019年初投入商業運營。強勁的產品需求促使公司擴建了工廠。到2022年第一季度（主要是由于新冠疫情，比原計劃晚了大約一年）產能將增加兩倍以上。

該公司表示，其產品BolderBlack已被證明可以用于開發N300型炭黑的主色調和N700型的著色底色。 紫外線防護水平與原生炭黑處于同一水平。

Bolder Industries表示，“與vCB（原生炭黑）制造商和大型炭黑最終用戶的獨特合作伙伴關系加快了Bolder Industries即將在未來幾個月宣布的新綠地制造基地的建設規劃。” 該公司表示，它正在全世界范圍內尋找合適地點。10月初，該公司表示已籌集了8000萬美元的股權和另外1億美元的承諾項目資金，“以加快其商業可擴展性并提高其在全球的環境、社會和治理 (ESG) 方面的影響。”

圖：位于美國瑪麗維爾（ Maryville）的 Bolder Industries回收炭黑（rCB）工廠正在安裝新設備

（圖片來源；BOLDER）

自去年年底以來，Bolder一直與Continental Carbon Company (CCC) 合作，提供含各種比例Bolder Black的CCC炭黑混合物。產品也可從Tokai Carbon獲得。由于每個牌號都是作為定制解決方案生產的，因此目前沒有可用的數據表。

在瑞典，Scandinavian Enviro Systems 在其位于Åsensbruk的工廠從報廢汽車輪胎中回收的油和炭黑已通過國際可持續發展與碳認證 (ISCC) 計劃的認證。它是世界上第一家回收炭黑獲得的ISCC 認證的公司。
Scandinavian環境系統銷售經理Fredrik Olofsson表示，該公司的主要重點是在輪胎和其他橡膠制品中重復使用 rCB。“許多（母料）公司就塑料應用與我們聯系，并且我們在該行業中的 rCB 應用進行了多次評估，”他說。

“要我說，平均每年我們會與10-15家塑料生產商接觸。但是，我們從未簽訂任何商業合同。” 他說，原因之一是rCB中的灰分含量對于塑料來說可能太高了，還有顆粒大小——它目前可研磨至 30 微米。