滚塑工艺对颜料有苛刻的要求，导致调色比注塑成型和挤出成型二艺受到的限制要大得多。

在开始对滚塑成型着色的困难进行任何有意义的探讨之前，需要对滚塑成型工艺本身有所 了解。滚塑成型可被称为一种烧结和熔合工艺。先计取一定量的材料放人模腔内，材料的重量将决定制品的壁厚。模具以3—2rmp在双轴方向循环转动。热空气烘箱通常使用天然气进行加热。在成型周期的烧结阶段，初始时材料保持在模具的最低部位。树脂分布在模具表面上时离心力不起作用。树脂也不受剪切力的作用。

随着模具温度升高，粉末状树脂开始在模具表面沉积。因模具的角比表面吸热更快，材料首先在那里沉积。这可理解制品的角比其它部分更厚的原因。最细小的粒子首先粘附到模具上，次细小的粒子欢后，并以次类推。

在树脂完全沉积到模具表面上后，继续加热使树脂粒子适度熔合（或接合)，并消除粉末沉积阶段所可能夹带的空气气泡。由于通常的滚塑制品相当大，壁相当厚．熔合时间可能相当长，加热箱的温度相当高。常见的一个加工周的时间为l5—2O分钟不等，加热箱温度控在 300—325~C。在模具用水、空气或水与空气混合冷却后，取出制品，重新装填模具开始下一个加工周期。

很明显，该工艺下原料所处的环境是相当恶劣的。高的加热箱温度和长的加工周期，又有气存在，会导致树脂、颜料及其它添加剂降解。这就使滚塑工艺比其它加工工艺对愿材料的要求更高，配色要受限制。因为这些因，树脂生产商为开发适台该工艺的材料已作出很大的努力金属茂催化剂树脂是生产商最新向市场推出的。

树脂

尽管有许多种树脂用于滚塑工艺，但聚乙烯被最广泛地选用，其中尤以线性低密度聚乙烯(LLDPE)用得最多。LLDPE滚塑级树脂具有的密度为0.923—0．940g／m3、熔融指数为3～7g／10min(这类树脂经常被称为线形中密度聚乙烯，是因为其密度在常规的LLDPE和HDPE之间。不过，我们仍称其为LLDPE)。它们在几方面与常规LDPE树脂有明显区别，使得其着色更具挑战性。

比较重要的区别其一是各自的制造方法不同。LDPE树脂是采用高压聚合工艺生产的，不使用催化剂。而LLDPE树脂是在有特定的催化剂体系存在下采用低压工艺生产的。因为催化剂的作用仅仅是加速反应，而不是树脂本身所必需的，将有残留的催化剂存在于树脂中，能引起降解、颜色改变。催化剂也能与其它添加剂，如颜料反应，又引起色移、为消除催化剂的影响，树脂生产商在树脂中添加钝化剂，以减轻发生这些不良反应的可能性。但钝化剂本身也能与颜料反应，引起色移。表1列出了催化剂和钝化剂的组成元素和化合物以及列举了其它种类的添加剂。

表一.在LLDPE 滚塑树脂中可能存在的材料

    影响着色的另一个因素是在树脂中使用的共聚单体。尽管目前对有关机理还不太清楚．但当共聚单体从丁-烯变为己烯时。虽然LLDPE熔融指数和密度相同，可注意到主要在深色上出现明显的色移。

    树脂密度也增加着色的困难。如果相同的颜辩混合物被添加到具有不同密度的一系列树脂中。当树脂的密度增加时，颜色趋向于更淡、更易被冲刷掉。

    最后，在槽脂中还含有其它添加剂，如紫外光稳定剂、抗氧剂，将影响滚塑制品的最后的颜色。在滚塑用树脂中发现有比其它用途树脂更多的这类添加剂，因而滚塑加工的本色(基础)树脂的颜色比其它工艺用树脂更易受添加剂的影响。由于不同的树脂生产商不一定使用相同类型和数量的添加剂，来自一个公司的“五年期包装”的本色树脂与公司的另一种包装的颜色就可能不同。

    应当注意到．残留的催化剂和紫外光稳定剂的变化对树脂的颜色通常并不会产生明显的差别。不过．随着市场对颜色耐久性的要求正变得日益苛刻，这些区别也能使其它方面可以被接受的制品遭到拒绝。

    另一个困难是颜料的添加。通常滚塑工艺成型比其它工艺颜料的添加量更低。由催化剂、钝化剂或其它添加剂引起的树脂颜色的任何漂移将影响制品最终的颜色，因为并无足够品种的颜料能够避免这种变化。

    为了在生产所需颜色的制品时，最大程度地减小困难．特提供两个建议。第一，如果生产人员在改变所用的树脂时，要进行新树脂的颜色检验．以观察树脂着色后的颜色是否与以前的一致。如果不同，应与配色人员联系，结合新树脂重新凋配颜色。第二，调配新颜色时，生产人员应该提供树脂样品给配色人员用于配色，以最大程度地减少前面讨论过的某些变化因素的影响。

        颜料

    颜料是最广泛用于滚塑成型的添加剂。专两种方法将颜料加人树脂中。在干颜料或干混着方法中，配色人员向生产人员提供原颜料的棍舍物，在预着色混合物或热熔混合方法中，配色人员将混合原颜料混人树脂．然后通过挤出机挤出造粒，再将这种粒料粉碎成细掰．以备用。两种方法不论优劣，颜料(的配方)都保持一样。

     文章前面已提到．滚塑成型加工的颜色配制是相当受限制的。约有200种可用于对聚乙烯进行通常的注塑成型或挤出加工工艺。但仅有30种可用于滚塑加工工艺。在某些特定的应用场合，交联聚乙烯滚塑成型，可供使用的颜料则更少。颜料选择受限制的主要原因是滚塑工艺比其它加工工艺的加工周期时间通常要长得多，而温度则通常要高得多。

人们通常基于颜斟的化学组成将其分为无机颜斟和有机颜料。表2对两类颜料进行了比较。

                                 表二 无机颜料与有机颜料的比较

    在滚塑工艺中使用无机颜料遇到下列困难。由于其着色力较有机颜料小得多，在彩色配方中又常常要求好的着色力。而且，按照制品厚度的不同，可能需要较高的添加量．以实现所需的不透明度。高添加量会恶化树脂的物理性能，特别是低温冲击性能。用二氧化钛——一种白色颜料时尤其是如此，在白色、灰色和绝大部分淡色中都可发现它的含量相当高。高添加量还常常(但并非总是)包括需要增加加工周期的时间和／或提高温度这样的问题。白色比其它颜色制品加工周期的时间可能需要延长20％左右。生产人员应对材料进行试验以确定对给定生产制品的合适加工时间和温度。袁3显示对高填充TiO2树脂的冲击强度保留率与加工时间的关系。另一个困难是在交联PE加工时所遇到的，颜料中某些金属自由离子将与过氧化物化应，从而抑制交联过程。结果是制品几乎无冲击强度。

                        表3．TiO2填充树脂的冲击强度保留率与加工时间的关系

注：1)树脂密度为0.935g/m³，熔融指数为5.5g/10min；

2)加热箱温度为313℃ ，加热周期时间改变：

3)冲击试验按ARM法进行，样品厚度为0.317cm，温度为-40℃ ；

4) TiO2填充量为90g／45kg树脂；

*基础树脂在给定条件下，处理17min后具有100％的冲击强度。

    使用有机颜料会碰到更多的困难。由于受到法律的限制，许多滚塑制品生产商正摈弃使用重金属颜料，尤其是铬酸铅类和硫化镉粪。有机颜料正得到更广泛的使用。那些重金属颜料主要用于黄、橙和红色。虽然．它们也作为其它颜色配制的成分。无机颜料不透明、相对便宜、易于分散，并具有优良的热光稳定性。

    用于替代无机颜料的有机颜料并不具备上述提到的特性。首先，有机颜料透明(至少半透明)，如果制品需要不透明，其中则通常含有无机颜料。因为无机颜料通常消光，需加入更多的有机颜料以保持颜色色度，因而增加最终成本。

    第二，有机物颜料的热稳定性通常较无机颜料差。许多有机颜料在一定温度范围之上产生色移。解决这个问题的简单办法是避免与已确定的加工周期和温度控制的偏差。然而，许多滚塑生产商在同一时间和同一台机器生产几种不同规格制品，制品的形状、尺寸均有所不同。生产人员经常不得不牺牲理想的加工时间和温度，以使某些制品不因“过火”降级，但因“欠火”而损害冲击强度或导致内表面粗糙而且，如果加工周期的时间和温度不一致，最终制品可能出现颜色漂移。

    第三，有机颜料的户外光稳定性要小于无机颜料，这是颜料所固有的性质。不能通过添加紫外光稳定剂加以改善。而且，有机颜料更不易于分散。分散程度不同将导致颜色和不透明度改变。此外，分散不好会导致在最终制品中出现斑点或颜料聚集。

    在滚塑工艺中使用有机颜料会出现其它问题。酞菁类颜料(兰色和绿色)和喹吖酮类颜料有时会引起制品翘曲。这在窄长的制品如皮划舟(或Kayak)生产中最为常见。其它因素，如脱模剂、排气不当或冷却不均匀，也能引起制品翘曲，但有机颜料能加重这种影响。

    有机颜料与元机颜料不同，会产生渗料或渗移。有些颜料会渗移到制品的表面例如，在运动场的滑道上的颜料能被儿童的衣服擦掉。即使制品被擦净，颜料也会不断渗出。渗料可能是由于在混合时颜料的润湿不良、颜料添加量过大或分散措施不当所造成的。应当指出，实际上在制品内部总能发现某些颜料不会渗移。与渗料的主要区别在于旦表面被擦净就不再出现渗出颜料。了解何种魏料会渗移并尽可能避免使用它们是配色人员的职责。

    使用交联PE为原料时，在有机颜料与无机颜料方面所担忧的同题相类似。某些金属自由离子将防碍交联过程进行，引起冲击强度问题。酞菁类颜料由于含有铜，已知对交联过程有影响。困为有机颜料通常比无机颜料化学性质更活泼，过氧化物可与颜料反应。引起大的色移，甚至使颜色消去。颜料与过氧化物的反应也能妨碍交联过程的进行，导致制品冲击强度低劣。同样，了解何种颜料在此可以使用，也是配色人员的职责。

其它因素

    混合、模塑修饰和静电学同题也是滚塑工艺着色需要加以考虑的其它因素。

1．尽管有许多品牌和型号的混台机，它们分为高强度和低强度两种。高强度类型混合机通常优先选用，由于它能保证颜料均匀性和生产具有更好的不透明性与物理性能的制品。配色人员在配色时要将这一因索考虑进来。

2．模塑修饰不改变制品的颜色，但的确改变制品的外观。因光的反射差异，用高光泽表面的模具生产的制品与用表面修饰无光泽的模具就有所差别，相应地使制品外观表现为较光亮或暗淡。装在杜邦Teflon模具表面的外壳与外壳牌号也影响制品外观。配色人员应弄清楚他的用户正使用何种类型的模具修饰，并有办法复制这种修饰。

3．在滚塑加工中，因粉末树脂与颜料混合物在滚塑模具表面移动而产生静电问题。在粉化、混合及物料输送阶段也产生静电。如果静电量足够大，而且树脂的静电投性与模具的静电极性相反，将会产生一种被称之为涡旋的现象。在此情况下，一种深暗色涡旋或条坟在每个制品的相同地方出现。涡旋或条纹也会在颜料与树脂混合不充分时产生。但在此情况下，涡旋的位置是随机出现的。

       结论

本文旨在对滚塑成型工艺提供一种客观的综述。并提出配色人员在这种工艺配色中所会遇到的某些难题。这些问题难以进行定量描述，因此解决的办法并非总是一目了然的。人们期望配色人员是一个多面手，他应懂得加工工艺、模具设计、颜料、添加剂、树脂化学性质、混合工艺、静电学等方面的知识，但实际上有许多信息或被垄断或尚未进行深入的研究。因此要求所有与滚塑着色有关的行业和人员进行更加密切的联系。这样既可应付当前所面临的挑战。也能为将来生产出更好的产品做准备。

Scott Dority  Harry Howard

(Teknor 着色公司，俄亥俄)

孙彤彤译 刘国海校

（译自Plasti Engineering，54，2(1998)）

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