聚氯乙烯(PVC)耐磨、阻燃、易加工、價格低廉,應用于工業、農業、建筑、電力、汽車、家電、包裝及公用事業等行業。PVC可以通過注塑、擠出、壓延、吹塑、搪塑、滾塑等方法成型,壓延制品約占PVC制品的20%左右,制品通常為膜、片、板、人造革、壁紙等。

一、PVC壓延膜及其特點

所謂PVC壓延膜,即用PVC樹脂粉、增塑劑、安定劑、加工助劑、潤滑劑、抗沖劑等混合后經過壓延生產工藝塑化、延展所得到的具有一定寬度、厚度、花紋,滿足一定的力學性能的薄膜。壓延工藝簡單描述如下:

PVC混合物→高速捏合→密煉→開煉→擠出過濾→四輥壓延→引離→軋花→冷卻→卷取→檢驗→包裝。

PVC壓延膜的特點和優點如下:

1、PVC壓延膜的規格多樣

其單層膜的厚度范圍為60~600μm,雙層或多層熱貼合或膠合后可以達到2.0cm;寬度(也稱封度),由壓延輪的有效寬度決定,單幅可達1.80m,雙封度生產時每卷的封度可以僅為20cm;同樣的,不同的壓花轆在不同的壓力下可以生產出深淺不同的各式花紋,例如平紋、花崗巖紋、仿木紋等等;厚度、寬度(封度)、花紋的自由組合可以生產出成千上萬種款式滿足不同行業不同用途的客戶的需求。

2、PVC壓延膜具有優良的透明性

PVC壓延膜具有優良的透明性,其透明性優于聚丙烯(PP),經過特殊工藝處理(如過水)后透明性更佳,可以制備對透明性要求很高的產品如書封、文具等。而PVC與不同比例的鈦白粉共用,PVC薄膜還可以具備高度遮蓋力(達到99%以上),適合用于裝飾或廣告等用途。

3、PVC壓延膜著色性好

常見的無機顏料、有機顏料、部分染料(如熒光染料)等都用于PVC薄膜的著色,可以制成色澤鮮艷的彩色薄膜產品,給人以強烈的視覺沖擊引人注意;同時還可以制備金屬色、珠光色、熒光色等特殊效果顏色;近年來推出的夜光效果顏料、長余輝效果顏料更會進一步拓寬PVC壓延膜在功能材料如公路標識等方面的用途。

其它方面,PVC壓延薄膜還具有力學強度高、絕緣性能好、阻燃性優良、耐腐蝕、易加工等優點。這些特點和優點也使得PVC彩色壓延膜成為戶外廣告膜的最適合材料之一,非常適合戶外廣告、車身廣告等使用,但也對其中所使用的著色劑的種類和形態的選擇具有較高的要求。

二、PVC壓延膜對著色劑的性能要求

著色劑即添加后可以是基材展現一定色彩的物質。著色劑主要分顏料和染料兩種。染料和顏料的著色機理不同,染料是溶解于基材中使基材顯示一定色彩;而顏料是不能溶于基材中,需要用機械方法將顏料均勻分散于塑料中才能取得令人滿意的著色效果。著色劑的形態有多種形式,大致總結為下面物質形式,如表1所示。

在表1中,除純色粉外,其它的色紗、色餅、色膏、色母粒都是顏料的預制物形式,即都是以純色粉為原料之一,按照一定的比例和載體、穩定劑、潤滑劑、助劑等復配后制備而得的可以直接上壓延機使用的顏料。一般來說,純色粉由于其分散性較差,不直接上機用于壓延工藝。

PVC壓延薄膜生產商必須滿足用戶對顏色效果及性能的要求,例如色相及其飽和度,顏色的耐光性、耐久性等等,PVC壓延薄膜生產商必須保證生產出的產品的顏色及性能與用戶提供的樣本及要求一致。

第二,PVC壓延膜生產商自選顏料,根據配色原理配色。但不管選用那種配色途徑,對其中的著色劑的要求是相同的,由于染料的耐熱性低、遷移性差,很少用于PVC壓延膜中。

我們下面的討論只針對顏料進行。顏料的性能包括著色力、耐熱性、耐遷移性、耐光性、耐候性、耐化學藥品性和毒性。而PVC壓延薄膜厚度薄、加工溫度高、加工過程中剪切力大、摩擦產熱高,除了普通的塑料加工對顏料的性能要求外,PVC壓延膜中應用的顏料尤其要關注下面的性能:

1、顏料應具有較高的耐熱性

PVC混合料壓延工藝的加工溫度在180~200℃之間,且壓延輪的相對滾動造成高剪切力和高摩擦力,壓延過程中PVC混合料受熱極高,且易產生局部過熱情況,因此對顏料的耐熱性要求非常高,一般要求顏料的耐熱性至少在200℃/5min以上。

顏料的耐熱性主要是由著色劑的化學結構決定的,也與著色劑的顏料化處理過程有關,還與顏料復配物中所使用的載體或其它添加劑有關。一般來說,無機顏料、有機的縮合偶氮顏料、異喹哚啉(酮)顏料、喹吖啶酮、酞菁銅等含有多環結構的顏料的耐熱性較高;而單偶氮顏料、雙偶氮顏料及染料等的耐熱性較差。

如果顏料耐熱性不足,在PVC加工過程中顏料的色光或者色相改變會導致薄膜生產產生批內色差,嚴重的可能導致黑點等燒焦情況。

2、顏料應具有優異的分散性

PVC壓延薄膜的厚度一般僅60~600μm之間,要求所采用的顏料具有優異的易分散性,不僅顏料初級粒子的粒徑范圍要控制在遠小于薄膜的厚度,還要注意顏料的初級粒子之間不能在混合或者加工過程中發生團聚等情況;如果顏料在PVC混合物中不能良好分散,則容易出現批內色差、色點、色線等問題,當用于透光打燈廣告用途時這些缺陷會明顯顯現。

測量顏料的分散性可以參考DINEN13900-3-2003(顏料和稀釋劑.擴散方法和在塑料中可擴散性的評估.第3部分:用兩輥磨測定色彩特點和黑色及彩色顏料在聚乙烯中)。采用顏料預制物形態會提高顏料在PVC薄膜中的分散性。

3、顏料的微量使用

所謂顏料的微量使用,即指顏料在顏色配方中的用量低于千分之一(0.1%)時的應用。

一般來說,耐熱性好的顏料可以微量使用,耐熱性差的顏料很少用于微量使用以保證生產時的批內顏色穩定性,但一些顏料的耐熱性與其用量有關,例如紫色顏料P.V.23,在大量使用時候的耐熱性很好,可以達到300℃以上。但隨著其用量的降低,其耐熱性急劇下降,當用量低于萬分之一時,其耐熱性僅為200℃左右,生產白色等淺色薄膜時產品可能會出現批內色差等問題。因此我們要關注顏料的微量使用問題。

其它方面,用于PVC壓延膜的顏料要注意無輪面析出、無粘輪、無遷移等。所謂輪面析出,指在壓延生產過程中顏料從薄膜中向薄膜的表層遷移甚至遷移到輪面的現象,使用無色或白色的PVC混料清洗輪子會發現該混合料被染色。

一般中低端顏料在使用量較大時候可能發生輪面析出情況,輪面析出對PVC壓延膜的表面效果有較大的負面影響,容易出現麻面、表面光度做不上去的現象。實踐中發現加入ST600爽滑透明粉可以改善輪面析出現象,同時還可以提高膜材的吸墨性能，但要注意對薄膜透明性的影響。

來源：安米微納新材料

原文始發于微信公眾號（艾邦車衣膜論壇）：著色劑在PVC壓延膜中的應用