塑料配色实用新技术
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第二节 颜料物理性能与检测指标

调色时,一切要以客户满意为基准,同时还要降低成本,为公司与客户创造价值。

在调配色之前,首先要明白塑料制品的用途、使用环境、成型工艺与环保方面的标准。比如塑料制品的用途,是电器、玩具还是食品包装等;是室内使用的,还是室外使用的;对耐候性、耐酸碱性有没有特殊要求。所选用塑料的成型工艺温度范围是中温还是高温。环保方面是符合ROHS、还是美国ASTM、欧洲EN71玩具电器标准。食品包装方面有美国FDA、欧洲EEC与日本食品JHPA等标准(主要是重金属的检测)。

然后根据要求选择颜料,尽量以几种较低价格颜料的组合来达到较高价格颜料的着色效果,调配出既要符合客户要求,又有竞争力的颜色配方来。所以针对被着色对象的要求,需要建立颜料产品的物理化学性能等质量指标。具体项目有:着色力、分散性、耐候(晒)性、耐热性、化学稳定性、耐迁移性、环保性能、遮盖力、透明性。这些指标在购买色粉原料时厂家一般可以提供。

一、着色力

着色力的大小决定着着色剂的用量。着色力愈大,颜料用量愈少,成本愈低。着色力与颜料本身特性相关,与其粒径大小也有关系。由于塑料制品着色是用机械的方法使颜料以高度分散的微粒状态均匀分布于制品内部和表面从而达到着色目的,所以一般来说,着色力随着颜料粒径的减小而增加。有机颜料的着色力比无机颜料的高。目前,超细有机颜料得到了广泛的应用。颜料的着色力与遮盖力无关,较为透明的(遮盖力低的)颜料也能有很高的着色力。

二、分散性

颜料的分散情况对着色影响甚大,分散不良可引起色调异常。颜料在树脂中必须以微粒子状态均匀分散,才有良好的着色效果。由于颜料含有很多聚集粒子,因此,必须用高剪切力打碎大聚集体,形成小的聚体,从而达到要求的粒子细度,获得理想的光学效果。一般色粉原料采购回来后,采用对颜料进行表面处理、添加其他助剂如扩散粉、扩散油、对原色粉进行打粉加工与过筛等方法,获得均匀的颜料聚集体,改善颜料的分散性。

三、耐候(晒)性

耐候性指颜料在大自然的条件下的颜色稳定性,也指日晒牢度,分为1~8级,8级最稳定。根据产品的使用环境与要求来选择色粉。一般来说,无机颜料光稳定性比较好,在有机着色剂中,酞菁系、喹吖啶酮系、异吲哚啉酮系颜料的耐晒性十分优异,可以与无机颜料相比。

四、耐热性

热稳定性能是塑料着色剂的重要指标。无机颜料的耐热性都比较好,基本能够满足塑料加工要求;有机颜料的耐热性比较差。由于各种树脂的化学结构不同,所以在加工成型过程中的加热温度(软化点以上)也不同,温度的高低影响着着色剂的选择。在选择色粉时要根据塑料原料的成型温度来选用。一般要求颜料的耐热时间为4~10min,通常使用温度越高,耐热时间越短。如酞菁蓝颜料耐温325℃,10min变色。

五、化学稳定性

由于塑料的使用环境不同,故要充分考虑着色剂的耐化学药品性能(耐酸、耐碱、耐油、耐溶剂)。PVC及其他含氯聚合物容易分解产生氯化氢,对着色剂的着色效果和耐色牢度可能产生较大的影响,因此,PVC及其他含氯聚合物制品必须使用耐酸型着色剂;某些塑料制品中的添加剂组分,如抗氧化剂、防紫外线剂、阻燃剂和分散剂等对颜料的影响也不容忽视。

六、耐迁移性

颜料的耐迁移性是指着色塑料制品与其他固、液、气等状态物质长期接触或者在某种特定环境下工作,有可能和上述物质发生物理和化学作用,表现为颜料从塑料内部迁移到制品的表面上,或迁移到相邻的塑料或溶剂中,主要有三种表现类型。

(1)溶剂渗出 制品着色后在水和有机溶剂中渗色。

(2)接触迁移 制品着色后与其他物体接触会造成相邻的物体污染。

(3)表面起霜 在着色加热时,着色颜料在树脂中的溶解度较大发生迁移而形成像霜一样的结晶。

一般来说,无机颜料在聚合物中的分散是非常均匀的,不会产生起霜现象,而有机颜料在聚合物和其他有机物中都有不同程度的溶解,比较容易发生迁移。有机颜料迁移的难易程度与聚合物和其他添加剂(尤其是增塑剂和软化剂)的种类有很大关系。

色粉耐迁移性评级标准:1级,严重迁移;2级,显著迁移;3级,有迁移;4级,轻微迁移;5级,无迁移。

七、环保性能

随着国内外环保法规日趋严格,许多制品对塑料着色剂的毒性提出严格要求,着色剂的毒性问题愈来愈引起人们关注。美国等国家已明确限制使用重金属,包括镉、铅、硒等着色剂。在选择颜料品种时,一定要注意重金属含量与安全毒性,要控制好符合环保标准的安全用量。

八、遮盖力

颜料的遮盖力指颜料遮盖光的透射能力的大小,也就是说当色粉的折射力强时,能够使光不透过被着色的物体的能力。颜料的遮盖力与折射率、结晶类型、粒径大小等有关。如在遮盖力差的原料中加入钛白粉或炭黑,会使遮盖力提高。

九、透明性

遮盖力强的色粉透明性肯定差,无机颜料一般不透明,染料一般是透明的。在调配全透明制品时要选用透明的色粉,其它制品可以根据透明程度来选择透明色粉与其它色粉组合。对于不透明的制品也可以选用透明色粉,只要考虑到色相与着色力,再与其它不透明的色粉组合即可。

十、新进色粉的检测方法

调色企业一般建有自己的色谱库,常用的方法有:①将各种原色粉按相同的质量打板,以观察色相、着色力;②用原色粉加入相同比例的钛白粉打板,来观察色相与着色力。一般测试软胶用色粉使用同一品牌的PP原料,测试硬胶用色粉使用同一牌号的ABS原料进行打板,并留底样保存。当新采购色粉原料回来时,用相同比例与质量的色粉和相同树脂、相同成型工艺温度进行打板,并与留底保存的旧样进行对比,观察新进色粉原料的着色力、色光、分散性等指标。如有差异,要加入少量其它色粉进行微调,再按微调好的配方按比例加入整批色粉中,从而保证新进色粉与原使用色粉性能的一致性,这样才能保证产品颜色的稳定。