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塑料的配色、著色原理和工藝

2015年07月30日

一、塑料配色的定義:
定義:配色就是在紅、黃、藍(三原色)三種基本顏色基礎上,配出令人喜愛、符合色卡色差要求、符合客戶希望得到的顏色、經濟并在加工、使用中不變色的色彩。另外塑料著色還可賦予塑料多種功能,如提高塑料耐光性和耐候性;賦予塑料某些特殊功能,如導電性、抗靜電性、抗菌性能等特殊材料;不同彩色農地膜具有除草或避蟲、育秧等作用。即通過配色著色還可達到某種應用上的要求。
 
二、著色劑:
顏料和染料
顏料特性:顏料是不能溶于普通溶劑的著色劑,故要獲得理想的著色性能,需要用機械加溫混練等方法將顏料均勻分散于塑料中。
顏料分類:按結構顏料可分為有機顏料和無機顏料。
 無機顏料:
優點:熱穩定性好、有非常好的耐候性能、光穩定性優良、價格低、分散性能優越。例如:鈦白粉、碳黑等。
 
鈦白粉系列:主要有鈦白粉、氧化鋅、鋅鋇白三種。鈦白粉分金紅石型和銳鈦型兩種結構,金紅石型鈦白粉折射率高、遮蓋力高、穩定、耐候性好。鈦白粉在原廠出廠時如果沒有進行分散加工,在配色過程中就會產生大量的黑點,屬于分散沒有打開狀態,所以需要用分散劑進行分散加工才可以使用,部分廠家的牌號在經過加工后進入市場,這樣的材料可以直接使用。主要用于遮蓋樹脂的透過率及增加白度的作用。
 
炭黑:是常用黑色顏料,價格便宜,另外還具有對塑料的紫外線保護(抗老化)作用和導電作用,不同生產工藝可以得到粒徑范圍極廣的各種不同炭黑,性質差別也很大。炭黑按用途分有色素炭黑和橡膠補強用炭黑,色素炭黑按其著色能力又分為高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。炭黑粒子易發生聚集,要提高炭黑的著色力,要解決炭黑的分散性就需要添加分散劑進行加工后才可以使用。
缺點:著色力相對差,相對密度大、添加量較大、顏色不鮮艷;
主要用于:用于增加顏色濃度(根據顏色的需要一般來說各種樹脂均可),尤其是在工程塑料方面有良好的優越性能,例如:PA、PC、PBT、POM、PPO、PPS等材料及非透明顏色、灰色等樹脂當中。
 
有機顏料:
優點:著色力較高、色澤鮮艷、色譜齊全、相對密度小、添加量小。
缺點:耐熱性、耐候性和遮蓋力方面不如無機顏料,分散效果差,透明性相對于染料較差,且價格較高。
主要用于:POM、PE、PP、TPU、TPE等結晶材料和部分鮮艷的(染料艷度不能達到的鮮艷色彩產品)產品中。
染料:
優點:染料是可用于大多數溶劑和被染色塑料的有機化合物、優點為密度小、著色力高、透明度好。
缺點:但其一般分子結構小,著色時易發生遷移(結晶材料)價格較無機貴,部分價格和有機顏料價格接近。
珠光顏料:又叫云母鈦珠光顏料,是一種二氧化鈦涂覆的云母晶片。根據色相不同,可分為銀白類珠光顏料、彩虹類珠光顏料、彩色類珠光顏料三類。
 
注意點:
購買顏料時,必須了解顏料的染料索引(C.I),C.I是由英國染色家協會和美國紡織化學家和染色家協會合編出版的國際性染料、顏料品種匯編,每一種顏料按應用和化學結構類別有兩個編號,避免采購時因對相同分子結構、不同叫法的顏料發生誤解,也有利于使用時對顏色的管理和使用正確的顏料方便在出現問題時查找原因。
 
三、配色著色工藝:
配色著色可采用色粉直接加入樹脂法、色粉混合樹脂擠出法和色母粒法。
 
色粉直接加入樹脂法:
色粉與塑料樹脂直接混合后,送入下一步制品成型工藝,工序短,成本低,但工作環境差,著色力差,著色均勻性和質量穩定性差。
色粉混合樹脂擠出法:
這種方法對樹脂和顏色的均勻程度效果最好,能夠使顏料充分分散在樹脂當中,顏色準確,品質干凈,易加工。
 

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色母粒法:
是著色劑和載體樹脂、分散劑、其他助劑配制成一定濃度著色劑的粒料,制品成型時根據著色要求,加入一定量色母粒,使制品含有要求的著色劑量,達到著色要求。
 
色母粒可以按欲著色樹脂分類,如ABS色母粒,PC色母粒,PP色母粒等;也可按著色樹脂加工藝分類,有注塑、吹膜、擠出級三大類母粒。色母粒由于對顏料先進行預處理,有較高的著色力,用量可降低且質量穩定,運輸、貯存、使用方便、環境污染大為降低。
 
分散劑通過對顏料的潤濕、滲透來排除表面空氣,將凝聚體、團聚體分散成細微、穩定和均勻的顆粒,并在加工過程中不再凝聚,常用分散劑為低分子量聚乙烯蠟,對于較難分散的有機顏料和炭黑采用EVA蠟或氧化聚乙烯蠟,合成低分子量聚乙烯蠟和聚乙烯裂解法制的低分子量聚乙烯蠟有很大差別。其他助劑有偶聯劑、抗氧劑、光穩定劑、抗靜電劑、填料等,視要求和品種而定加入量,稱為多功能母粒,再如加入光亮劑,有利于模塑制品脫模和提高制品表面光亮度。
 
色母粒的性能指標有色差、白度、黃度、黃變度、熱穩定性、氧指數、熔體流動速率等,當然顏料的細度、遷移性、耐化學性、毒性也與色母粒性能有關,有些指標在專門用途中十分重要,如纖維級母粒的壓濾值(DF值)細度。 

 四、配色管理和儀器
配色管理的硬件有測色計及處理測得數據的計算機。測色計可分為分光光度計和色差計兩種,代替人眼測定色彩,去除人為因素對測定結果的影響。
 
分光光度計用來測定各波長對完全漫反射面的反射系數,不能直接求得色度值或色差,但通過其對數據處理便可評價色度值及其他各種數值。分光光度計可分為采用衍射光柵分光和采用干涉濾光片分光兩種類型。先進的帶內裝微處理器的分光光度計,具有0%、100% 的自動校正及倍率增加等功能,從而提高了精度。
 
色差計是一種簡單的測試儀器,即制作一塊具有與人眼感色靈敏度相等的分光特性的濾光片,用它對樣板進行測光,關鍵是設計一種具有感光器分光靈敏度特性并能在某種光源下測定色差值的濾光片,色差計體積小、操作簡便,較適宜對分光特性變化小的同一種產品作批量管理,帶有小型微機的色差計,容易用標準樣板進行校正和輸出多個色差值。
 
配色管理軟件有分光反向率曲線、色差公式、條件等色表示法、遮蓋力表示法和霧度表示法。分光反射率曲線用于選擇著色劑時的分析,不能用來判斷顏色的一致度。色差值是色彩管理中最重要的指標之一,但不同的色差公式求得的色差各不相同,因此必須注明所用色度體系或色差公式。
 
五、電腦配色:
利用計算機進行調色配方及其管理已成功地用于塑料配色調色。
 
電腦配色儀具有下列功能:
(1)配色根據要求建立常用顏(染)料數據庫(制備基礎色板并輸入)。然后在軟件菜單下把來料色板輸入電腦,在鍵盤中點出數個候選顏料,立刻計算出一系列配方,并分別按色差和價格排序列出,供配色選擇;

(2)配方修正修正電腦列出配方、其他來源配方,色差不合格時利用顯示器顯示的不一致的反射曲線直接通過鍵盤增減顏料量,直至兩條曲線基本重合,得出修正后配方;

(3)顏色測量和色差控制測量著色劑的著色強度、產品的白度、產品顏色牢度、顏色色差。由于電腦能定量表述顏色的性能指標,有利于雙方的信息溝通和傳遞;

(4)顏色管理日常工作中的色樣、配方、工藝條件、生產日期和用戶等信息均可存入計算機,便于檢索、查找和作為修改時的參考,方便、快捷,提高工作效率,且便于保密 
來源:佛山市榮彩塑膠顏料有限公司
佛山市榮彩塑膠顏料有限公司
榮平
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