塑料的配色、着色原理和工艺

塑料的配色、着色原理和工艺

一、塑料配色的定义：

定义：配色就是在红、黄、蓝（三原色）三种基本颜色基础上，配出令人喜爱、符合色卡色差要求、符合客户希望得到的颜色、经济并在加工、使用中不变色的色彩。另外塑料着色还可赋予塑料多种功能，如提高塑料耐光性和耐候性；赋予塑料某些特殊功能，如导电性、抗静电性、抗菌性能等特殊材料；不同彩色农地膜具有除草或避虫、育秧等作用。即通过配色着色还可达到某种应用上的要求。

二、着色剂：

颜料和染料

颜料特性：颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得理想的着色性能，需要用机械加温混练等方法将颜料均匀分散于塑料中。

颜料分类：按结构颜料可分为有机颜料和无机颜料。

无机颜料：

优点：热稳定性好、有非常好的耐候性能、光稳定性优良、价格低、分散性能优越。例如：钛白粉、碳黑等。

钛白粉系列：主要有钛白粉、氧化锌、锌钡白三种。钛白粉分金红石型和锐钛型两种结构，金红石型钛白粉折射率高、遮盖力高、稳定、耐候性好。钛白粉在原厂出厂时如果没有进行分散加工，在配色过程中就会产生大量的黑点，属于分散没有打开状态，所以需要用分散剂进行分散加工才可以使用，部分厂家的牌号在经过加工后

进入市场，这样的材料可以直接使用。主要用于遮盖树脂的透过率及增加白度的作用。

炭黑：是常用黑色颜料，价格便宜，另外还具有对塑料的紫外线保护（抗老化）作用和导电作用，不同生产工艺可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑，性质差别也很大。炭黑按用途分有色素炭黑和橡胶补强用炭黑，色素炭黑按其着色能力又分为高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。炭黑粒子易发生聚集，要提高炭黑的着色力，要解决炭黑的分散性就需要添加分散剂进行加工后才可以使用。

缺点：着色力相对差，相对密度大、添加量较大、颜色不鲜艳；

主要用于：用于增加颜色浓度（根据颜色的需要一般来说各种树脂均可），尤其是在工程塑料方面有良好的优越性能，例如：PA、PC、PBT、POM、PPO、PPS等材料及非透明颜色、灰色等树脂当中。

有机颜料：

优点：着色力较高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小、添加量小。缺点：耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料，分散效果差，透明性相对于染料较差，且价格较高。

主要用于：POM、PE、PP、TPU、TPE等结晶材料和部分鲜艳的（染料艳度不能达到的鲜艳色彩产品）产品中。

染料：

优点：染料是可用于大多数溶剂和被染色塑料的有机化合物、优点为密度小、着色力高、透明度好。

缺点：但其一般分子结构小，着色时易发生迁移（结晶材料）价格较无机贵，部分价格和有机颜料价格接近。

珠光颜料：又叫云母钛珠光颜料，是一种二氧化钛涂覆的云母晶片。根据色相不同，可分为银白类珠光颜料、彩虹类珠光颜料、彩色类珠光颜料三类。

注意点：

购买颜料时，必须了解颜料的染料索引（C.I），C.I是由英国染色家协会和美国纺织化学家和染色家协会合编出版的国际性染料、颜料品种汇编，每一种颜料按应用和化学结构类别有两个编号，避免采购时因对相同分子结构、不同叫法的颜料发生误解，也有利于使用时对颜色的管理和使用正确的颜料方便在出现问题时查找原因。

三、配色着色工艺：

配色着色可采用色粉直接加入树脂法、色粉混合树脂挤出法和色母粒法。

色粉直接加入树脂法：

色粉与塑料树脂直接混合后，送入下一步制品成型工艺，工序短，成本低，但工作环境差，着色力差，着色均匀性和质量稳定性差。色粉混合树脂挤出法：

这种方法对树脂和颜色的均匀程度效果最好，能够使颜料充分分散在树脂当中，颜色准确，品质干净，易加工。

色母粒法：

是着色剂和载体树脂、分散剂、其他助剂配制成一定浓度着色剂的粒料，制品成型时根据着色要求，加入一定量色母粒，使制品含有要求的着色剂量，达到着色要求。

色母粒可以按欲着色树脂分类，如ABS色母粒，PC色母粒，PP色母粒等；也可按着色树脂加工艺分类，有注塑、吹膜、挤出级三大类母粒。色母粒由于对颜料先进行预处理，有较高的着色力，用量可降低且质量稳定，运输、贮存、使用方便、环境污染大为降低。分散剂通过对颜料的润湿、渗透来排除表面空气，将凝聚体、团聚体分散成细微、稳定和均匀的颗粒，并在加工过程中不再凝聚，常用分散剂为低分子量聚乙烯蜡，对于较难分散的有机颜料和炭黑采用EVA蜡或氧化聚乙烯蜡，合成低分子量聚乙烯蜡和聚乙烯裂解法制的低分子量聚乙烯蜡有很大差别。其他助剂有偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、填料等，视要求和品种而定加入量，称为多功能母粒，再如加入光亮剂，有利于模塑制品脱模和提高制品表面光亮度。

色母粒的性能指标有色差、白度、黄度、黄变度、热稳定性、氧指数、熔体流动速率等，当然颜料的细度、迁移性、耐化学性、毒性也与色母粒性能有关，有些指标在专门用途中十分重要，如纤维级母粒的压滤值（DF值）细度。

四、配色管理和仪器

配色管理的硬件有测色计及处理测得数据的计算机。测色计可分为分光光度计和色差计两种，代替人眼测定色彩，去除人为因素对测定结果的影响。

分光光度计用来测定各波长对完全漫反射面的反射系数，不能直接求得色度值或色差，但通过其对数据处理便可评价色度值及其他各种数值。分光光度计可分为采用衍射光栅分光和采用干涉滤光片分光两种类型。先进的带内装微处理器的分光光度计，具有0%、100% 的自动校正及倍率增加等功能，从而提高了精度。

色差计是一种简单的测试仪器，即制作一块具有与人眼感色灵敏度相等的分光特性的滤光片，用它对样板进行测光，关键是设计一种具有感光器分光灵敏度特性并能在某种光源下测定色差值的滤光片，色差计体积小、操作简便，较适宜对分光特性变化小的同一种产品作批量管理，带有小型微机的色差计，容易用标准样板进行校正和输出多个色差值。

配色管理软件有分光反向率曲线、色差公式、条件等色表示法、遮盖力表示法和雾度表示法。分光反射率曲线用于选择着色剂时的分析，不能用来判断颜色的一致度。色差值是色彩管理中最重要的指标之一，但不同的色差公式求得的色差各不相同，因此必须注明所用色度体系或色差公式。

五、电脑配色：

利用计算机进行调色配方及其管理已成功地用于塑料配色调色。电脑配色仪具有下列功能：

(1)配色根据要求建立常用颜（染）料数据库（制备基础色板并输入）。然后在软件菜单下把来料色板输入电脑，在键盘中点出数个候选颜料，立刻计算出一系列配方，并分别按色差和价格排序列出，供配色选择；

(2)配方修正修正电脑列出配方、其他来源配方，色差不合格时利用显示器显示的不一致的反射曲线直接通过键盘增减颜料量，直至两条曲线基本重合，得出修正后配方；

(3)颜色测量和色差控制测量着色剂的着色强度、产品的白度、产品颜色牢度、颜色色差。由于电脑能定量表述颜色的性能指标，有利于双方的信息沟通和传递；

(4)颜色管理日常工作中的色样、配方、工艺条件、生产日期和用户等信息均可存入计算机，便于检索、查找和作为修改时的参考，方便、快捷，提高工作效率，且便于保密