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橡膠顏料選擇心得

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大多數橡膠產品都著色為黑色、灰色或是白色。這些都是非彩色顏色。此外,還有彩色顏色包括如紅色、藍色、黃色、綠色、棕色、粉紅色等彩色。橡膠產品不僅可以通過各色顏料混合物來進行著色,也可以使用一些非主流色的特定顏料如橘紅色、綠色和粉紅色來進行著色。本文將主要討論色素顏料及其匹配技術。

色彩

關于顏料色素的選擇問題,選用何種恰當合適的色彩顏料取決于先前描述過的加工要求和產品的最終用途,其中后者更為重要。必須考慮下列因素:
抗褪色能力(由陽光,受熱或天然時效等因素所引起);抗滲色性;以及對基本膠料的老化特性的有害影響(避免含銅或錳的色彩)。另外,因為有色橡膠產品必須參與市場競爭,為降低硫化橡膠產品的每磅色彩成本,就需要精挑細選出最經濟的色素,以達到所需要的結果。有兩種顏料色素可選無機顏料和有機顏料。

無機顏料

氧化鐵類、鉛顏料(比如鉻黃)、群青藍、氧化鉻和鎘類顏料都是通常使用的種類。氧化鐵類包括紅色、黃色、棕色和褐色,它們都會產生暗色光。建議使用合成氧化鐵。它們都可作為具比重大的相當不錯的粉末。在選擇氧化鐵時必須注意,因為有些等級的氧化鐵含有雜質,如銅會加速硫化橡膠產品的老化。
群青藍顏料可產生從帶綠光到帶紅光的一系列藍色。這些色素具有優越的熱穩定性和耐光性。但并不耐酸,因酸會限制它們的許多室外應用以及任何含有果汁等的室內應用。群青藍在橡膠中的最大用途就是給白色橡膠化合物調色,就如同清洗白色汗衫會用到發藍處理一樣。使用群青藍會產生完全色光,就可能會形成亮色。

氧化鉻綠能提供一種藍青色光,這種顏色具有良好的耐熱能力和耐光牢度。它的比重很大。

鉛顏料包括眾多鉻酸鹽黃顏料和鉬酸鹽橙顏料。它們都能形成具良好耐熱能力和耐光牢度的明亮色彩,但它們是含鉛化合物,且其中的粉塵能閃爍并燃燒。

在使用硫磺硫化的化合物中,任何濕氣都可能引起硫化鉛斑點?,F在大多數情況下已被有機顏料所取代。

鎘類顏料只是用于對牢度特性有特定要求的專業應用中。這種顏料通常被作為改良色散和手感的基礎。但它們比重大且價值昂貴,而且鎘也是一種重金屬,橡膠化合物應避免使用這種材料。

所有的無機顏料的著色能力都較弱。它們的使用量通常是化合物重量的2%到5%。正常情況下,無機物比有機物更容易色散且粉塵較少,這都是因為它們的粒徑更大且比重更大的緣故。盡管如此,所有顏色涂料還是有粉塵,生產前必須要注意預防。

有機顏料

使用有機顏料是因為它們可形成亮麗吸引人的顏色的色光,可以通過選擇合適的顏料或混合顏料即可達到對某些特定橡膠產品的技術要求。

從美學的角度看,同無機顏料可形成暗色相反的是,使用有機顏料可產生明亮色彩。這個原因帶動了在橡膠復合物中大量使用有機顏料。但大多數有機顏料所產生的抗熱性,耐光性和滲色等特性都不如無機顏料。實際上,它們的優越之處就在于生成產品更加漂亮的外觀。

有機顏料的單位成本比無機顏料貴重得多,但它們也更有效果。盡管如此,使用有機顏料自然很花費用。附表以化學種類和色彩指數值的方式列舉了橡膠化合物中通常使用的有機顏料的種類。這些數據顯示了包括熱穩定性、光穩定性、耐皂性和直接水蒸氣硫化能力等主要技術特性。

有機紅色顏料

紅色可能是最受歡迎的顏色。因為紅色有機顏料的化學特性,它也可能是最麻煩的顏色。在為橡膠產品著色時,通常使用的有機顏料有8種(見表)。它們分別是:永久紅2B;吡唑啉酮紅;硫紅;喹丫啶酮紅;萘酚紅;立索爾寶紅;淀紅C和立索爾大紅。

永久紅2B是使用最廣泛的一種,它包括鋇鹽和鈣鹽。鋇鹽可形成橙色紅,而鈣鹽可形成微粒藍色紅光。兩種鹽的混合可形成多種色光,它們都是很深的亮色且具有相當不錯的耐色滲能力。它們的熱穩定性和光穩定性也很不錯,實際上,在176℃溫度以上的時候,它們開始褪色。

吡唑啉酮紅可形成一種介于鋇鹽和鈣鹽的2種色光之間的色光。吡唑啉酮紅的不同類型會形成不同的色光,但這些色光之間又無明顯差異。吡唑啉酮紅明亮、干凈、透明,是一種純粹的有機顏料而不是鹽。它們的熱穩定性和光穩定性與2B紅大致相當。吡唑啉酮紅這種有機顏料可用于與食物有接觸的橡膠產品。這在Federal Register177.2600節,標題21的第一章中可重復使用的橡膠產品中有所記述。它比2B紅要貴重許多,但在對色光有特定要求,需要更好的抗滲色性或醫療用途中使用它則是有必要的。

技術上而言,硫紅是一種性能優越,價格昂貴的顏料。多用于混合顏料中,只是為了求得特殊色光時才使用它。

喹丫啶酮紅的技術特性相當優越。實際上,它們的價格大致是每磅20美元以上。此種顏料可用于與食物產生接觸的橡膠產品。這在Federal Register1772600節,標題21的第一章中可重復使用的橡膠產品中有所記述。
色酚紅的不同鹽可形成橙色紅、藍色紅等不同色光。和永久紅2B類似,它是一種昂貴的顏料。
實際上,它們的技術特性相對較差,隨著人們越來越強調注重橡膠產品的質量和使用壽命,這3種顏料用得越來越少了。

生產擠壓式、模制及壓延式有色橡膠產品的生產商們首選用橡膠色彩母體混合料的形式。多數情況下,這些母體混合料在一個高分子粘合劑中以近似50%的色彩顏料用量下產生。它們的用量大致上是化合物總重量的1%3%。吡唑啉酮紅和永久紅2B顏料很難分散,因此強力推薦使用這兩種顏料的橡膠彩色母體混合料。

有機橙色顏料

有機橙色顏料中有2種主要的類型:聯茴香胺和聯苯胺橙。聯茴香胺可形成干凈的略帶紅色的色光,而聯苯胺橙可形成的色光則是黃色。它們都具有很好的不褪色特性,其中聯苯胺橙的耐光牢度更出色些。表中有它們的相關數據,這2種顏料和之前討論過的紅色顏料比,分散更為容易,但橡膠色彩母體混合料的使用更為普遍。其濃度和用法同紅色母體混合料相同。

聯苯胺黃

這些顏料可形成明亮的、干凈的黃色色光。依分子的取代程度不同,有4種主要的等級。它們是:AAA、AAOT、AAMXAAOA。它們是以不褪色性從低到高的順序排列的,如表所示。這些顏料被認為是有機色彩顏料中最容易分散的。實際上,母體混合料法被廣泛使用,其特性與前所述顏色的特性相同。

酞菁藍

它是藍色橡膠產品的首選色素。有多種色光,其中紅色色光(RS)在橡膠中應用最多。同時,它的熱穩定性也是最差的,因此在使用這種酞菁藍時必須考慮硫化溫度。非結晶等級的色光紅色不明顯,但熱穩定性更好。綠色光酞菁藍的強度相當弱,但熱穩定性很好,且比其它等級都昂貴。酞菁藍顏料很難分散,應該用于橡膠色彩母體混合料形式或是色彩膏劑形式。其橡膠色彩母體混合料的特性同其它顏色類似。

酞菁綠

這種顏料可產生幾種色光,有略帶黃色的綠色光,略帶藍色的綠色光。雖然許多綠色橡膠產品是以黃、藍或綠的混合方法制成,但酞菁綠是綠色產品中用最廣泛的單品種色彩顏料。酞菁綠的所有色光都具有良好的技術特性且難以分散。同樣地,建議使用母體混合料法,其特性與其它顏色的特性類似。

色彩匹配

實際上,很少有橡膠產品是由一種顏料制得,無論是無機顏料或是有機顏料。橡膠制品的最終顏色是由產品的買家或銷售者認可的特定色彩匹配而成的。因此,色彩匹配成為成功的橡膠產品生產中的主要要求。而且有色產品都和時尚有關,商家或買家總是要求有新色彩。

對于色彩的混合,混合體中會有無機顏料和有機顏料。必須在人工光源下和日光源下評估匹配的效果。新技術甚至能提供幾種不同的人工光。這種匹配由一位技巧熟練的實驗室工作人員操作,用他的雙眼和知識技能以達到最佳的匹配效果。

如今,色彩計算機已發展到可由圖示來決定橡膠化合物的色彩的程度了。其實,在合適的程序下,一臺色彩計算機甚至能協助色彩師選擇恰當的顏料及其使用量。實際上,至少在作者的經歷中,仍然是以肉眼方式做出最后的決定。

在橡膠產品必須匹配完全不同物品的情況下,有可能會得到某種匹配,其特點是:在一種光源下,外觀完美;而在另一種光源下,則顯得完全不同。此種匹配能否被接受取決于應用場合的光源了,尤其是顧客所用的特定測試程序。

當某項匹配在技術上不可能實現時,色彩師必須調整工作及原材料以盡可能在不同的測試條件下達成匹配任務,這通常需要3種或更多的色素,并要仔細調整其中混合物的成分。調整二氧化鈦的種類和用量是很重要的。

結論和總括:總之,概括以上所言:無機顏料以低成本可為橡膠化合物提供不錯的耐熱性,耐光性和抗滲色性等。這些著色劑多作為粉末顏料,用量是化合物總重的2%到5%。所產生的色光不太明亮和干凈。

要得到更明亮、更干凈的色彩,就必須使用有機顏料。它們著色能力更強,單位成本也更昂貴。有機顏料的熱穩定性,耐光性及抗滲色性等都不如無機顏料,而且它們使用起來費用較貴。

一般而言,有機顏料在橡膠化合物中難以分散,應用起來粉塵較多,實際上通常作為橡膠色彩母體混合料。這種提前分散的形式解決了粉塵問題,極大地改善了最終產品的色彩統一性,使著色劑稱重和處理起來更為容易。

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