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塑料着色工艺

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目录

着色的基本概念

一、着色塑料的光学现象

当光作用于着色塑料的制品时,一部分光从表面反射,能引起光泽的感觉;另一部分光经过折射和透射进入塑料内部,光遇到颜料颗粒后会再次引起反射、折射和透射。图1-3示出某着色塑料中含有黄、蓝两种颜料。用光学分析,入射光可产生三种现象。  

(1)当光射入到黄色颜料上时,反射光是被黄色颜料吸收的蓝色之补色——黄色。

(2)当光射入到蓝色颜料上时,同理反射的为蓝光。

(3)光先后通过黄、蓝颜料上时,先被吸收了紫光和蓝色的光,而让蓝-绿、率、黄-绿、黄、橙和红色的光通过,然后通过蓝色颜料时,则黄、橙、红各色的光被吸收。最后仅剩蓝-绿、绿和黄-绿光被反射而出(相反,通过蓝、黄颜料时也相同)。

上述三种现象中(1)、(2)所反射的黄、蓝两色光,结果犹如黄、蓝两种颜色涂在一个迅速旋转的圆盘上,其色感为一个色叠在另一个色上,所以称之为色光的相加混合(Additive color mixing),本例为白色(因两者互为补色)。  

现象(3),通过黄、蓝颜料时,各自有部分光波被吸收,不能称之为光的混合,可以看成是光的部分去除,应称为色料相减混合(Subtractive color mixing)。

由此可见,当光作用于不透明着色塑料时,引起三种现象,最终对视觉引起颜色的感受是三种光混合现象。上述例子综合感受是绿色。

二、配色原理

在我们周围的大自然中,颜色种类非常繁多,同时,不同颜色会使人产生不同感觉和心情。一般讲,红、橙、黄会使人感到温暖与欢乐,故称之“暖色”;蓝、绿、紫会使人感到安静与清新,称之“冷色”。不仅如此,颜色还能引起人们的联想,如黄、绿色调显得温柔、欢乐、恬静而富有生命;红、黄色调显得高贵、热烈而富有理想;紫、青色调显得威严、深沉而颇神秘;白色象征纯洁、朴素;黑色象征庄重、肃穆。

从着色塑料制品的光学现象可知,颜色可以互相混合产生不同于原来颜料的新颜色,这种混合可以是颜色色光的混合(颜色色光的相加混合);也可以是颜色色料的混合(颜色色料的相减混合)。

另外,颜料大多不是单纯的一个色调,往往带有一定的色光,如耐晒大红带有紫光、酞菁红带蓝光等,因此拼色时带来一定困难,现就拼色的一些基本原理叙述如下。

1.颜料色料的混合——相减混合

颜色色料的混合为相减混合,一般仅用红、黄、蓝三种颜色色料混合。所谓红色是可透过红色波长(这样人们感受到红色),吸收绿色及其附近的颜色波长。黄、蓝色也是同样道理。当黄、蓝混合时,黄色颜料吸收段的波段,蓝色颜料吸收长的波段,只剩下中间绿色波段透过,则人们感受为绿色。同样,红、黄混合时剩下560nm以上较长的波段透过,成为橙色。同理,红、蓝色合在一起,成为紫色。

人们常把红、黄、蓝色称作三原色,两种原色相拼为间色。间色也有三种,如图1-4所示。红加蓝成紫色;黄加蓝成绿色;红加黄成橙色。两间色相混所产生的颜色叫“复色”,例如橄榄、棕色、蓝灰等。  
 

此外,在原色或间色的基础上,用白色冲淡,便可配出浅红、粉红、浅蓝、湖蓝等深浅不同的颜色;加不同量的黑色,又可调出棕、深棕、黑绿等明亮度不同的颜色。由此,常称白色和黑色为消失色。

现就上述原理简单介绍三角形拼色方法,见图1-5。图中,三角形的三个顶角分别为红、黄、蓝三原色,在其边上可以找到由两个原色颜料混合而得的一系列间色调。也可用三原色和间色拼成三角形中间区域的各种复色调,例如蓝灰、枣红等。  

值得注意的是,避免使用红、黄、蓝三原色同时拼色,也就是避免拼成三角形中心区的颜色——黑色。同时,当需用复色时,也要尽量远离中心区,否则,所拼之色黯然失色。如用紫色和柠檬黄不能得到明亮的橄榄绿色,若改用柠檬黄与橙色则得到色调明快的橄榄绿色。

2.颜色色光的混合——相加混合

(1)颜色环法 颜色环法常用于某些颜色色光的混合。一般可见光谱可以分成9个宽而易区别的区域,它们可以用色环的形式来描述,如图1-6。图中每一扇形块代表一种颜色光,其对角处都有另一相应扇形颜色光。这一对色光,称为补色。例如蓝色光(450~480nm)的补色是黄色光(570~589nm)。互补的色光混合得到白光。



此外,颜色环上任何一种色光,都可用其相邻两侧的单色光,甚至可以从其邻近的两种单色光混合得到。

(2)颜色色光的混合定律 以下几个定律只适用于颜色色光相加混合,不适用于色料相减。

1)补色定律。若两个颜色以适当比例混合产生白色或灰色,则此两个颜色为互补色。若按其他比例混合,便产生接近比例大的颜色成分的非饱和色。

2)中间色律。任何两个非补色相混合,产生中间色,其颜色取决于两个颜色的相对数量,而结晶比例大的颜色。中间色的饱和度决定于两者在色调顺序上的距离。两者距离接近,饱和度愈高,反之饱和度愈低。  

3)代替律。相似色混合后仍相似,感觉上相似的颜色可以互相代替。

3.配色要点

为了更好的掌握拼色原理,必须注意颜料在拼色时,除了原色的拼合外,还产生色光的拼合。每一种颜(染)料有几个吸收率,例如图1-7是孔雀绿在乙醇中的吸收光谱,它的两个吸收光谱在可见光红光区和紫外区。两个吸收峰的强度不同,会影响绿色的色光,其中红光区的吸收峰(产生蓝绿光的光感)比紫外区的吸收峰(产生黄绿光的光感)强得多,两者色光相拼仍为绿色光。但是蓝光大于黄光,故最后观察到的是带蓝光的暗绿色。此外。类似的颜料还有很多,如酞菁红带黄光、溴靛蓝带红光、酞菁蓝带黄光、耐晒黄G带绿光、还原黄R带红光等。



(1)消光原理 利用消光原理可以改变某些制品的色光。例如,黄光蓝色加以微量紫色就变成红光蓝,这是因为紫色是由红。蓝光所组成,蓝光可以减去黄光(两者是互补入这样就增强了红光,变为红光蓝。红光蓝色加入少许绿,可以变成黄光的蓝色(红光和绿光相加混合成黄光)。同理,蓝光黄色加少许橙,可以得到红光黄色等。  
某些白、黑制品要求雪白或乌黑时,也要用消光原理来消除某些黄光。乳白色塑料制品常常用钛白粉加少量群青(约1%) 的办法消除黄光,使其更加雪白;黑色塑料制品中也有加人微量的酞菁蓝以消除黄光的方法,这些均是利用消光原理的实例。  
(2) 色调 色调是用以区分各种颜色的基础。因颜料本身缺少纯色源,为了求得一种色调,往往要求用不同颜色来拼成更为纯正的色调。例如欲得正红色,一般采用现有的红色、如立索尔宝红、耐晒大红等。但是这些颜色分别带有蓝、紫的色光。要抵消其干涉色相,拼色时常常有意识地加入白色。黄色颜料黪这样虽然提高了红色明(亮) 度,但是,却降低了饱和度纯度,所以添加量不宜过多。再如,为了得到纯紫色,可用红光蓝和蓝光红拼合,根据拼色三角形原理,得到紫色,若用颜色色光的颜色环法,得到紫光,由此得到更为纯正的紫色。同理,为了得到纯绿色,可用黄光蓝和蓝光黄拼色。据此,塑料制品着色时,常常采取以一种颜料为主,再拼合少量其他色来使其色调纯正。


(3)颜色深浅 塑料着色深、浅控制,通常错误地认为要使颜色变深就加黑色;颜色变浅就加白色。这样呈现色调变回,明(亮)度和饱和度也受到影响。也有人认为要求色泽变深沉,可以增加色料用量,但是其色量加到一定程度时,达到饱和点,再继续增加颜料仅起填充作用,不能加深颜色。这说明,提高色度靠增加颜料色料量是有限制的,含量过大不仅增加成本,且对塑料制品性能有影响。

颜色的深浅程度,也就是原色光在三原色的总强度中所占比例的一种量度。例如,色光全都是红光而没有绿光和蓝光时,则看到非常饱和的红色,也就是纯正的红色。如果三原色中的绿色光和蓝色光的强度相对于红色逐渐地增强,总的效果是中和彩色,得到的色感是由红、绿、蓝产生的白色,冲淡了红色,形成了粉红色。因此,粉红色可以看成是饱和度较低的红色,但它的色调并没有变化。

(4)配色的注意事项 国内大部分工厂采用电脑配色,但也有工厂基本上一老经验确定配方方法,现就配色注意事项简述如下。

1.着色塑料的基本特征。首先要了解着色塑料本身的颜色。即便同一种品种的塑料,也会因厂家、牌号不同或其他原因,产生色泽差异,配色时要加以消除。另外,塑料中往往有添加剂,如紫外线吸收剂、抗氧剂等也会与颜料发生反应而使制品变色。

2.颜料的性能。各种塑料的加工温度不同,因此选择颜料时必须注意其耐热性能,否则颜料在高温下会分解、变色。

3.使用条件。表1-3为常用塑料在配制和成型时的情况和对色料的要求。

4.配色设计步骤

a.寻找参照着色物。从已知配比的有色塑料样品(样板)中,找出相似颜色的样品为参照物。

b.拟定试验配方。认真比较参照物和配色样品之间的颜色、色光等方面的异同,并以参照物来拟出配色样品内大致含有的颜色。

c.配色试验。按照拟定配方进行配色,直至配色准为止。


为了保证配色的准确性,配色工作应在晴天或大太阳底下进行,切记持续观察,以免由于研究的疲劳而产生误差。



塑料着色各论

一、聚烯烃着色


聚烯烃着色时,应重点考虑所以颜料对加工温度的耐热性以及其对加工制品收缩变形的影响,也应考虑所用颜料与聚烯烃其他助剂(如受阻胺类稳定剂)的相容性。

1.颜料对热氧化的影响

颜料对聚丙烯热氧稳定性试验可采用诱导期对比法。此法是以加有2%颜料的聚丙烯和不加颜料之聚丙烯用布拉班德塑化仪在氮保护下,混料10min,然后将其模压成10μm薄膜试样,直接在0.1MPa150℃测其氧吸收速度。表5-1为各颜色对聚丙烯的热氧老化性。但仅用颜料作为聚丙烯的热氧化稳定剂,其稳定效果是很差的,尚需添加酚类抗氧剂。  

 

2.颜料和抗氧剂的匹配

塑料制品易遇氧老化,故在加工过程中常常加入抗氧剂。按抗氧化机理,它可分为主抗氧剂,主要是游离基抑制剂——胺类和酚类抗氧剂,例如2642,6-二叔丁基对甲苯酚)、2246[2,2’-亚甲基双(4-甲基-6叔丁基苯酚)]CA[1,1,3-三(2-甲基-4羟基-5-叔丁基苯基)丁烷]1010[β-3,5-二叔丁基-4羟基(苯基)丙酸]季戊四醇酯;辅助抗氧剂(又称重金属钝化剂),例如DLTP(硫代二丙酸二月硅脂)、DSTP(硫代二丙酸双十八酯或流贷二丙酸双硬脂醇)、亚磷酸三苯酯等。

加有抗氧剂的聚丙烯中,某些颜料和抗氧剂会发生反应,因为减弱了抗氧剂的功能,使聚丙烯的热氧稳定性变劣。例如酚类抗氧剂易被炭黑吸收或(和)其反应,因而活性。所以,在着色制品中应选用适宜的抗氧剂,颜料对加有抗氧剂(酚类)聚丙烯的影响大小如表5-2所示,它可分为三类。其中:  

1)严重降解,槽法炭黑、单偶氮红3B、喹吖啶酮品红、酚酞菁蓝,氧化铁黄棕色;  

2)中等程度降解,酞菁绿、炉法炭黑群青、氧化铬绿;

3)稍有降解,镉黄、(硫化)泵镉红、金红石型二氧化钛。  

 
  

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