董前年，武立新，徐曈曈，谷圣軍，朱勝利，朱雙單

(1.合肥旭陽鋁顏料有限公司，安徽合肥231131；2.安徽天易金屬新材料有限公司，安徽六安237200）

常見鋁顏料有鋁銀漿、鋁銀粉、片狀鋁粉，其具有平滑且極薄的鱗片狀結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用最多的金屬效應(yīng)顏料之一［1］，具有很好的銀白色金屬光澤，同時還具有保溫性能和延緩?fù)繉右约跋鹉z和塑料老化的作用，因此鋁顏料被廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、塑料等行業(yè)［2］。

塑料制品因具有質(zhì)輕、比強度高、耐化學(xué)腐蝕性好、易加工成型等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、家電、建筑等領(lǐng)域。然而，塑料制品受到紫外光照射和熱輻射，容易老化，同時塑料制品沒有金屬光澤。隨著人們對塑料制品外觀要求越來越高，以及延長塑料制品的使用壽命，所以鋁顏料在塑料行業(yè)中的應(yīng)用越來越受到推崇。傳統(tǒng)工藝是對塑料制品表面進(jìn)行噴涂處理，起到裝飾、遮蓋和保護(hù)等作用，但噴涂使用的溶劑危害人體健康及環(huán)境；另外，噴涂生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、綜合成本高、良品率低、效率低；噴涂后的塑料制品回收性能差，影響廢舊物資回收再利用[3-5]。因此，免噴涂塑料應(yīng)運而生[6]。

1 鋁顏料及其在免噴涂塑料中的應(yīng)用

1.1 鋁顏料的粒徑與免噴涂塑料性能的關(guān)系

不同用途的免噴涂塑料對鋁顏料的粒徑選擇也不同[3]。例如吹膜用的鋁顏料一般要求其遮蓋率好，同時具有一定的白亮度；吹塑用的鋁顏料一般要求有一定的白亮度，光澤細(xì)膩，一般選擇細(xì)白型鋁顏料；片材一般要求光澤度高，有一定的閃點；家電注塑用的鋁顏料一般要求鋁片粒徑不超過20 μm，光澤細(xì)膩，因此，一般選擇細(xì)閃型鋁顏料；汽車外飾件注塑用的鋁顏料一般要求光澤度高，閃爍感好，同時要求耐候性好，一般選擇閃光型鋁顏料。如果做純銀色效果，一般選擇6～30 μm之間的鋁顏料，因為此粒徑范圍的銀元型鋁顏料片有著更強的金屬感和白亮度；如果做彩色金屬效果，一般選擇30～100 μm的鋁顏料，因為此粒徑范圍的鋁顏料在制件表面起到星星點點的點綴效果；對于汽車外飾件材料，關(guān)注的是外飾件外觀金屬效果和表面流痕、麻點的控制，對整體效果要求較高，客戶一般選擇使用40 μm以上的鋁顏料，雖然制件表面細(xì)膩度沒有使用細(xì)粒徑鋁顏料那么好，但對流痕控制和金屬閃爍感有著比較好的效果。

1.2 免噴涂塑料中影響鋁顏料遮蓋力的因素

影響鋁顏料遮蓋力的因素有很多，例如，分散性不好的鋁顏料遮蓋力差；在高剪切力的作用下，加工的鋁顏料的遮蓋力也受到影響，這是因為鋁片發(fā)生徑向斷裂，縮小徑厚比；鋁顏料的粒徑大小對鋁顏料的遮蓋力也有著非常大的影響[7]，一般來說，鋁顏料的粒徑越細(xì)，遮蓋力越好；粒徑越粗，遮蓋力越差，也就是說隨著鋁顏料的粒徑增大，遮蓋力逐漸變差。因為細(xì)粒徑鋁顏料具有較低的顏料表面與邊的比率、較多的光散射，所以遮蓋力強，因此，細(xì)粒徑鋁顏料具有絲綢般的光澤效果，絕大部分色相是白相，但亮度、光澤度較低；粗粒徑的鋁顏料具有較高的顏料表面與邊的比率、較少的光散射，所以遮蓋力差，但亮度高，光澤度大，色彩飽合度較大，具有強閃爍效果。當(dāng)然鋁粒子的形狀也影響鋁顏料的白亮度和光澤度，銀圓型鋁顏料就具有較好的白亮度和光澤度。另外，免噴涂塑料加工成型條件也會影響鋁顏料的遮蓋力，例如在加工混合時，攪拌速度要低，擠出時螺桿剪切力盡量偏弱些，因為鋁粒子的徑厚比較大，在高剪切力的作用下，鋁粒子片狀結(jié)構(gòu)容易發(fā)生徑向彎曲和折斷，從而影響鋁顏料的遮蓋力和金屬效果。

1.3 鋁顏料在免噴涂塑料中的應(yīng)用

隨著免噴涂塑料技術(shù)的提升，免噴涂優(yōu)勢越來越凸顯，免噴涂應(yīng)用范圍也越來越廣[8]。目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是小家電和化妝品容器、機油桶、食品包裝以及汽車內(nèi)外飾和冰箱、洗衣機和空調(diào)等家電領(lǐng)域。在汽車行業(yè)，主要用于汽車的大屏面、儀表板、保險杠、底護(hù)板、車門把手、出風(fēng)口飾條、網(wǎng)飾條、霧燈飾條、天線、后視鏡殼體等；在家電行業(yè)，主要用于電視機前框和底座上、空調(diào)面板和裝飾條、冰箱門體的門把手和端蓋等外觀塑料件、洗衣機控制面板、洗衣機門外圍等部件；在吸塵器、電吹風(fēng)、熱水器、凈水器、豆?jié){機、飲水機、電飯鍋等小家電行業(yè)也有廣泛應(yīng)用；此外，在快遞包裝、農(nóng)地膜、機油桶、化妝品包裝、化妝品瓶蓋、PC注塑箱包等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。目前市場接受度最高的還是小家電，因為小家電的開模費用低，外觀變換方便。

2 鋁顏料在免噴涂塑料應(yīng)用中存在的問題和解決辦法

由于鋁顏料是片狀結(jié)構(gòu)，跟其他染料和球形無機顏料不同，在塑料注塑時會在塑料制品中出現(xiàn)流痕和熔接線［8-11］。流痕形成的主要原因：含片狀鋁顏料的熔融塑料流在模腔內(nèi)流向突然發(fā)生變化時，導(dǎo)致片狀鋁顏料在排列上發(fā)生取向變化，破壞了片狀鋁顏料在塑料流表面的平行排列，從而在塑料制品表面形成流動痕跡，即流痕，常常發(fā)生于澆口、厚薄壁轉(zhuǎn)換的地方。熔接線形成的主要原因：當(dāng)兩股或多股熔融塑料流匯合時，由于片狀鋁顏料趨向于在塑料流表面平行排列，容易發(fā)生卷曲和翻轉(zhuǎn)，同時由于塑料熔體是非牛頓流體，有剪切變稀的特性，所以交匯處鋁顏料變稀，這兩者的共同作用使交匯處反射性急降，形成表觀上的暗線，即熔接線。

如果要解決或者減少鋁顏料在注塑制品中出現(xiàn)流痕和熔接線，可通過模具和注塑工藝來改進(jìn)，即通過工業(yè)設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)共同完成，可以將流痕調(diào)節(jié)到產(chǎn)品背面或不明顯處；或者從注塑工藝著手，例如提高注入速度和壓力，也可以通過減少鋁顏料用量，或者選擇大粒徑鋁顏料，或者其他顏料復(fù)配著色，都能夠有效降低流痕和熔接線。具體分析如下：

因為注塑時提高背壓，可以提高螺桿的混煉性，從而提高鋁顏料的分散性。注塑時的加工溫度一般選在樹脂推薦的溫度范圍的上限處，這樣能保證材料良好的流動性，熔體的流動帶動了鋁顏料片體的自動定向，從而取得良好的金屬效果。對于磨具表面，將根據(jù)不同產(chǎn)品的要求來選擇，如果是小制件或光面，盡量選擇高光模具，配合合適的模溫，制件表面的光澤度會大幅度提高；如果是大制件或者不要求光面，表面拉絲處理也是一個不錯的選擇，拉絲處理可以掩蓋流痕和分散的缺陷。如果產(chǎn)品的表面避免不了流痕和熔接線，不妨在流痕和熔接痕的地方增加一些設(shè)計元素，讓瑕疵變成一種裝飾；磨具澆口的設(shè)計也非常重要，單一澆口比多個澆口可以減少材料表面的熔接線，澆口的位置通常應(yīng)選擇在遠(yuǎn)離流動障礙的厚實處，澆口末端與流道系統(tǒng)之間距離盡可能小，以減少由于流體阻力的差異而引起的鋁顏料分布不均勻和雜亂無章的排列現(xiàn)象［5］。

隨著鋁顏料粒徑增大，塑料制品流痕逐漸減小以致最后可能消失，熔接線也變得不明顯；另外，隨著鋁顏料添加量的減少，流痕和熔接線也逐漸減少，以致最后流痕和熔接線變得不明顯，也可以添加深色染料來掩蓋熔接線。選擇相應(yīng)有機顏料，也可減少流痕和熔接線，比如選擇相同量的有色有機顏料與鋁顏料復(fù)配，但綠色不透明度低，熔接線明顯；而紅色不透明度高，熔接線不明顯甚至消失；藍(lán)色不透明度居中，熔接線現(xiàn)象居中。

總之，從目前的技術(shù)來講，還不能完全解決注塑件的流痕和熔接線問題，只能是想辦法減弱流痕和熔接線，或者把流痕和熔接線放到可以隱藏的部位，也有用拉絲等技術(shù)來處理。目前很多案例表明，消費者可以接受輕微流痕和熔接線的制件，尤其是在小家電應(yīng)用上，一般是選用深色的金屬效果，就是染料加鋁顏料復(fù)配著色。對于一般消費者來說，都不會仔細(xì)去尋找流痕和熔接線的位置，國外甚至用流痕和熔接線來制造綠色環(huán)保的概念。

3 鋁顏料在免噴涂塑料中應(yīng)用的注意事項

鋁顏料的遮蓋率、金屬效果、光反射等性能與鋁顏料片狀結(jié)構(gòu)的保持度、排列平整度等因素有關(guān)，因此，在塑料加工過程中一般需要注意以下幾點：

（1）盡可能選擇透明性好的塑料，透明性好的材料對鋁顏料的反射光影響小，鋁顏料著色后金屬效果也較好。

（2）在配方中若是硬膠塑料，盡量選擇染色力強的染料與鋁顏料復(fù)配；若是軟膠塑料，則選擇透明性好的顏料與鋁顏料復(fù)配，否則，顏料的不透明性會影響光的反射，從而影響金屬效果。

（3）鋁顏料不能與鈦白粉復(fù)配。鈦白粉具有消光作用，鈦白粉和金屬粉在一起，由于鈦白粉的高遮蓋性導(dǎo)致金屬感損失較多，如果想達(dá)到較好的遮蓋力，可使用小粒徑的鋁顏料；如果想達(dá)到較好的白度，可適當(dāng)加一些銀白細(xì)珠光進(jìn)行復(fù)配，但珠光不要加太多，否則會導(dǎo)致鋁顏料返粗，分散性變差，導(dǎo)致制品金屬感下降，甚至可能會看到很多鋁片堆積在制品表面形成的麻點。

（4）鋁顏料加工以及使用過程要避免高剪切，因為高剪切會讓鋁粒子片狀結(jié)構(gòu)剪碎或彎折，導(dǎo)致銀色效果變差和發(fā)黑現(xiàn)象。在塑料加工過程中，如果是主喂料，在保證鋁顏料可以均勻分散的情況下，剪切越低越好；如果選擇側(cè)喂料，由于分散的距離變短，需要適當(dāng)提高螺桿的剪切力，避免出現(xiàn)麻點和分散不均的缺陷。

（5）塑料母粒的選擇也很重要，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，透明的塑料母粒加工的塑料制品銀色效果較好，比如同樣的添加量，用透明ABS成型的制品比不透明PP成型的制品銀色效果更加鮮艷；另外，流動性越好的塑料母粒，成型的制品銀色效果也越好。

（6）隨著農(nóng)地膜、快遞袋和其他銀色包裝袋的廣泛應(yīng)用，薄膜類銀灰色母粒的市場也越來越大?；诔杀究紤]，很多膜類銀灰色母粒會選擇使用漿狀鋁顏料，但需要注意的是漿狀鋁顏料含有30%～35%溶劑，如果溶劑選擇不當(dāng)，吹出來的膜會出現(xiàn)氣孔。如果加工無氣味的銀灰色母粒，需要選擇條狀鋁顏料或粉狀鋁顏料。

（7）隨著國家政策法規(guī)的規(guī)范，以及和國際市場接軌，目前很多塑料制品不僅要求符合RoHS、FDA和AP(89)1標(biāo)準(zhǔn),同時也要符合加州65、PAHs和REACH標(biāo)準(zhǔn)，因此，此類產(chǎn)品選擇使用的鋁顏料也要滿足以上環(huán)保要求。