橡胶产品的配色分析

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橡胶产品的配色研究浅析西北橡胶塑料研究设计院雷海军翟广阳

橡胶着色的基本概念谈到橡胶的着色问题，首先要对颜色的基本概念加以阐述。

光的性质

颜色如同玫瑰的香味一样，不是花的物理性质，它和气味都是一种生理感觉。要证明他们的存在，必须通过观察者的亲身感受，但这两种感觉的起因都有其物理解释，如果各种光线都不存在，观察者当然感受不到颜色。因此，颜色是光和眼睛相互作用产生的。事实上，颜色是大脑对投射在视网膜上不同性质光线开展识别的结果。因此，要讨论颜色，必须从了解光的性质开始。光可用波长来表示，可见光的波长为400-800nm之间，当白光透过一个三棱镜时，会分解成按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫排列的彩色光带，这样的光带称为可见光谱。

颜色的感觉——三色感受概念

三色感受是假设人类眼睛有三种感受器，它能分别感受红、绿、蓝三种颜色的光，所有其他颜色的感受是由於同时感受两种和三种不同量的颜色。当同时感受同量的三种颜色时，即产生消失类颜色，也就是白色或中性灰色的感觉。当波长为400nm的波同时作用於蓝色和红色感受中心，它引起的感受为蓝色和红色的平均色感，也就是紫色。随波长的增加，对於蓝色中心的感受处於优越地位，而纯紫色的感受即转变为紫色逐渐被蓝色所占先的感受。当波长为480nm时，其波引起的为蓝色的感受，但是由於蓝色内含有某些数量的消色类颜色，所以这个蓝色的感觉为降低了纯度（饱和度）的蓝色。当波长继续增加到600nm以下，引起绿黄色的感受，因为红色和绿色中心感受最为强烈，而蓝色中心感受很弱。当光的波长为600nm时，几乎没有蓝色感受，仅有等量的绿色和红色而得到黄色的感受。当波长从600nm增加到700nm时，减弱了对红色、尤其是绿色的感受。当波长大於600nm时，颜色被感受为带有黄色的红色，而当继续增加波长时，被感受为橙色，并在最後感受为红色。不同颜色的各种物质，组成五彩缤纷的大千世界，而这些色彩是光作用於眼睛的结果。

颜色的三个特性

明度：指人们对明和暗的感觉，称为明度，即明暗的程度。当光线照射到物体表面时，反射的光量越多，它的颜色越亮；在拼色时，常常采用名度有差异的颜色适当配合，其色效果就越好。

色调：指用来区分色彩的特性。这是鉴别两个不同独立颜色最主要的指标和概念。色调可以用描述颜色最普通的词来表示，即红、橙、绿、蓝等等。

饱和度：指颜料的纯度、深浅的特性，饱和度没有上限，下限为零。

着色橡胶的光学现象

当光作用於橡胶制品时，发生下面几种现象：

反射：光从表面反射，如下表面平整如镜，反射的光给人有一种光泽性的感觉。

吸收：光进入橡胶内，如果所有光被吸收，则橡胶表现为黑色。如部分光被吸收，表现为透明。

透过：光部分透过橡胶制品，橡胶表现为透明的。

由於橡胶内部添加着色剂，当光照射後，如其表面反射光的数量很小，吸收一部分光，而大部分光通过橡胶内的颜料颗粒後再被透过，则该橡胶为有色透明（颜色由透过的波长来决定）；如果进入到橡胶内的光全部在橡胶内部反射而不透过，那麽此橡胶为有色不透明，其颜色取决於未被吸收光的波长。

如光线射入含有黄、蓝两种着色剂的橡胶制品，用光学现象分析，有如下三种现象（表面反射除外）：当光仅通过黄、蓝二种着色剂的任一种颜色颗粒，如黄色时，则最後反射光是被着色剂吸收的蓝色之补色光；当光首先通过黄色颜料颗粒，则吸收了紫色和蓝色的光，而让蓝-绿、绿-黄、绿、黄-绿、黄、橙和红色的光通过，然後再通过蓝色色剂，则黄、橙、红各色的光吸收，仅剩蓝、绿、绿和黄、绿各色的光被反射而出。由此可见，光各自通过了这两种颜色後，最後见到的是日光的绿色部分。

由此可见，光射入含有黄、蓝两种色剂的橡胶制品的光，具有三种组份。两种组份中各含有与被颜料所吸收的颜色为补色的色彩，即黄、蓝二色光，而这两种光引起的色感犹如黄、蓝两种颜色涂在一个迅速旋转的圆盘上，其色感为一个色加在另一个色上，所以称之为色光的相加组合；第三种组分白色，通过黄、蓝颜料时，各自有部分光被吸收，不能称之为混合，可以看成日光组成部分的去除，应称为相减混合。当光作用於橡胶材料时，颜色的感觉是由於这三种形式的光同时对眼睛起作用的结果，见到的光为三种光的混和结果—绿色。人眼对红、绿、蓝最为敏感，大多数颜色可通过这三种颜色按照不同的比例合成产生

橡胶着色、拼色原理

从橡胶制品配色的光学现象可知，颜色可以互相混合产生不同於原来颜色的新颜色，这种混合可以是颜色色光的混合（色光相加混合），也可以是颜色色料的混合（色料相减混合）。另外颜料大多不是单纯的一个色调，往往带有一定的色光，给拼色时带来一定困难，现就拼色的一些基本原理述如下。

颜色色料的混合—色料相减混合

颜色色料的混和为相减混合，一般仅用红、黄、蓝三种颜色色料来混合。所谓红色是透过红色波长，吸收中间绿色及附近的颜色波长。当黄、蓝混合时，黄色颜料吸收短的波段，蓝色颜料吸收长的波段，只剩下中间绿色波段透过，则人们感受为绿色。同样，红、黄混合时剩下560nm以上的波段透过，即为橙色。同理，红、蓝混合在一起，成为紫色。因为各种颜料对射入的光线总从原来色光中减去一些色光，所以这种混合称为相减混合。

颜色色光的混合—相加混合

·补色定律：若两个颜色相混合产生白色或灰色，则两个颜色为互补色。两个互补色以适当比例混合，产生白色或灰色。若按其他比例混合，便产生近似比重大的颜色成份的非饱和色。

·中间定律：若任何两个非补色相混合，便产生中间色，其色调决定於两个颜色的相对数量，而接近比例大的颜色。中间色的饱和度决定於两者在色调顺序上的距离，两者距离越近，饱和度越高，反之饱和度越低。

·代替律：相似色混合後仍相似，感觉上相似的颜色可以互相代替。

几个拼色问题

我们必须注意颜料在拼色时，除了在原色的拼合外，也还产生色光的拼合，这是因为每种颜料不止一个吸收率。例如，典型的孔雀绿在乙醇的吸收光谱中，它的两个吸收带是在可见光的红光区和紫外区。拼色的几个问题简述如下。

·消光原理

当要改变某些色光或白、黑色制品要求雪白或乌黑时，就要利用补色原理来改变色光或消除某些黄光。例如黄光蓝色加以微量紫色就变成红光的蓝，这是因为紫色是由红、蓝光组成，蓝光可以减去黄光，这样就增强了红光，变为红光蓝。红光蓝参加少量绿，可以变成黄光的蓝。

·色调

色调是用以区分各种颜色的根底，因颜料本身缺少纯色源，为了求得一种色调，往往需要用不同颜色来拼色成为纯正色调。橡胶材料色时，就是常常采取一种颜料为主要色料，再拼合少量其他色来使色调纯正。

·颜色深、浅控制

橡胶材料的色深、浅控制，通常认为要使颜色变深就加黑，颜色变浅就加白色，这样呈现色调变灰，明亮度和饱和度也受了影响，拼出的色彩不鲜艳。

颜色的深浅程度，主要是由色料吸收率所决定，也是原色光在三原色的光的总强度中所占比例的一种重度。例如主要的原色光全部是红光而没有绿光和蓝光时，则看到的非常饱和的红色，也就是较纯的红色。

试色样本

以试色样本为标色，若找到与标色相似的颜料之後，先要确认这种颜色商品的名称和牢度(耐晒性、耐热性、耐迁移性等)。由於颜料的坚牢度与价格有关，如果硫化胶对坚牢度没有具体规定，可酌情选择较低的级别。颜料商品名称因各生产厂有自己的商品命名，要与其他生产厂颜料作比照非常不便，所以应预先向厂家问清颜料的一般名称，将其记入试色样本。如果知道一般名称，就可以通过查阅一览表和颜料色彩、标记，从而知道这种颜料的名牌、颜料代号、构造式、色调、各种坚牢度、颜料特性，就能与其他厂家的产品作比较。

在这里应注意一般名称相同的颜料，也就是说即使有相同组成的颜料，但由於生产厂不同，色调会有不同程度的差异，这是由於生产工艺过程中的微小变化所引起的，一般认为是由颜料粒子形状和粒径大小不同所致。因而即使采用相同颜色的颜料，在使用不同生产厂的产品时也还必须注意。

橡胶着色用颜料

橡胶着色用颜料包括有机颜料和无机颜料两种。

有机颜料

有机颜料按它的化学构造分类可分为如下四大类：可溶性偶氮染料无机盐(偶氮基色淀)；不溶性偶氮基；酞青类；高级颜料（含缩合偶氮基、啶类和二恶类）。

·可溶性偶氮染料无机盐(偶氮基色淀)

偶氮基类颜料在它的分子链中包含偶氨基(-N-N-)，若将其色淀化便成为不溶於水的不溶性无机盐。用於色淀化的金属盐有氯化钡、氯化钙、氧化锶等，由於金属盐种类不同，色调和性质也发生变化。色淀颜料与其他颜料相比，也许算是稍低品级颜料，但这种认识并不完全正确，它作为橡胶用的颜料是很耐用的，虽然在耐晒性上比不溶性色淀稍差，但它具有优良的耐迁移性和耐热性。在偶氮基色淀中红色颜料占了主要部分。

·不溶性偶氮基类颜料

偶氮基类颜料还可通过耦合成为不溶性的颜料，作为橡胶用的品种其中还包括有联苯胺类、唑类颜料。在这类颜料中黄色、橙色、红色颜料占主要部分。一般不溶性偶氮基颜料色泽鲜艳、耐光性好，但有时耐迁移性不太理想。

·酞青类颜料

酞青类颜料具有蓝色或绿色等鲜艳的色调、浓度高、各种坚牢度优良，是一种理想的颜料，代表性颜料是铜青(酞青蓝)。因为橡胶用的颜料不希望含有游离铜离子，应想方法减少游离铜离子存在。酞青蓝颜料因生成时粒子粗大，着色力差，故须经过特殊处理，使粒子变得细小，已商业化的颜料产品有A型(略显红色)和B型(略显绿色)。青绿为高氯化青铜，其呈现鲜艳的绿色，各种坚牢度与酞青蓝相接近。

无机颜料

一般无机颜料有优良的耐晒性、耐热性、耐迁移性，但色调鲜明度都比有机颜料差，而且着色力低，比重大，不过可以利用它的特点(如各种坚牢度、价格低廉等)弥补有机颜料的缺陷之处，也是一种不可缺少的颜料。无机颜料有自己本身特有的色调，有些则是有机颜料所不具备的，所以不能轻视无机颜料。二氧化钛是二战後用量急增的白色颜料，它有比氧化锌大2-3倍的色力。它有金红石型和锐钛型两种，橡胶中多用锐钛型白粉。锌钡在二氧化钛未普及使用之前多用作白色颜料，目前橡胶用的需要量正趋向激减。炭黑随它的制造方法不同着色力颇有差异。与炉法炭黑相比，槽法炭黑、乙炔炭黑着色力强，用填充颜料或白色颜料稀释时，色调往往变成茶色或者兰色，在选择使用时要注意产品牌号。

氧化铁红历来是橡胶工业用的红色颜料，虽然价格低廉，但色力强，还有优良的耐晒性、耐热性、耐药品性。色调大体上是红色的，但也有黄色、褐色、黑色的颜料。

镉黄的组成是硫化镉，有优良的耐晒性、耐热性。由於镉黄有优异的耐晒性，往往被用於长期暴露在室外的橡胶制品中。群青过去是由阿富汗韵天青石经过粉碎加工而成，因此价格高昂。现在已能用人工合成方法制造出群青颜料，因其耐晒性、耐热性好，被广泛使用。其色调为稍微带红的蓝色，采用有机颜料不能得到这种色调。作为二次利用方法可作白色橡胶自提色剂，能消除白色胶料的黄色，同时，它添加到黑色橡胶中，可以调配色调。无机颜料里因有危害人体的镉、铅、汞一类化合物，在实际应用时应充分注意。

着色橡胶的调色

原材料的差异

一般标准色的样本是由用户或者经营部门提供，如提供的是橡胶样本，这样问题就不很大，若提供的是纺织、氯乙烯人造革、合成革、塑料板、涂装板或者印刷在纸张上的颜色样本，则在调色作业上就很困难。这是因为橡胶中含有填充剂，它是不透明物质，而织布用的纤维和塑料本身就是一种透明物质，所以说在橡中完全不可能调到与这种颜色样本相同的颜色。印刷在纸张上的或涂装在金属板上的颜色受底色影响很大，调色也是非常困难的。合成革或氯乙烯人造革与上述情况相比影响较少，很容易调色，但又受到表面光线反射不同的影响，调色也就困难了。总之以上这些物质因与橡胶的表面形状、光线反射率、折射率以及透明度不同，很难调成完全相同的颜色。这个问题也可以说是由於原材料差异引起色差，所以被提供的试色样本除了橡胶样本外，可以调成相似的颜色，但要调成完全相同的颜色是达不到的，必须预先与对方说明。橡胶材料色时，常常采取一种颜料为主要色料，再拼合少量其他色来使色调纯正。

颜料的特性及其使用方法

有机颜料在同类型颜色中常常有好几种商品，从这些颜料中挑选出与目标色一致的颜料时，首先要查阅它的耐晒性、耐迁移性、耐热性等方面的坚牢度。当这些特性满足要求时，研究它的色调，深色时相互间的色调差、浅色时相互间的色调差、以及深色和浅色的颜色变化情况都要观察。

在此以黄色的试色样本为例。若与某种颜料的颜色作比较时，发现在这些颜料中有的蓝色很强，有的红色很强；另外当颜料稀释成浅色时，蓝色增强，红色减弱。在这种情况下，前者颜料底色为蓝的，後者颜料底色为红的。过去所谓颜料底色是相对於表色而言，将颜料混入亚麻仁油之类的载色体里，再将其涂在物体的表面上，所得颜色即为表色，稀释成浅色的颜色就叫底色。一般讲颜料的底色(底彩)与表色是稍有差异的。有说法认为这与颜料粒子形状、粒径大小和透明度有关。为了与目标目色相适应，颜料底色是蓝的好还是红的好，这要根据以上观察结果选择後再决定取舍。

浅色色调的调配

因颜料本色浓度高，若将其用填充颜料或白色颜料稀释，便可得到浅色颜料，这在日常生活中经常会用到。若将其继续稀释下去，最终逐渐接近白色。例如，在红色的颜料里逐渐参加白色颜料，颜色常常会逐渐带有紫色。特别是用氧化锌时这种倾向更显着。其次在黑的情况下，粒子小黑度深的炭黑底彩一般是茶色，而作为黑色颜料用的希望底彩为蓝的，若配用价格高的调色剂时能消除茶色。因灯黑粒子比较大、浓度低、底彩保持蓝色，因此常被应用在涂料里。

群青与发蓝

在胶料里大量参加氧化锌和二氧化钛时胶料不能完全变白，一般还残留些黄色。若在这白色的胶料里参加少量群青颜料黄色就消失。这种黄色不是真正地消失，而是参加蓝色後起到白色胶料提蓝作用，使人既不会感到胶料泛黄又感到胶料增白的感觉。人们将这种现象称为发蓝。这种现象在工业上是很重要的，它不限於用在橡胶上，在纺织和造纸加工上也被采用。青蓝对白色胶料发蓝是不适用的，若要保持鲜艳的蓝色最适合用群青。

防止加工过程中色调的偏差

粉末颜料及其加工制品

颜料一般供给的都为粉末状，将其直接混入橡胶内硫化时，批量配料中间经常会有色调偏差，即使从混炼方面考虑想方法也不易解决。为了改善这种情况，市面上出现了一种湿润颜料。由於这种颜料是用表面活化剂处理过的，所以能有效地防止色调的偏差。用表面活性剂处理之後，接将粉末状颜料与粘结剂同时参加开炼机混合，待冷却後粉碎加工成薄片状粉末颜料。这种颜料由於在粘结剂中已含有分散剂，所以易於向橡胶中分散而又不污染开炼机。虽然这种薄片状粉末颜料分散性好，但在混炼刚开始参加时，应均匀加在辊筒