Перламутровые пигменты работают за счет интерференции света — тонкие слои диоксида титана или оксида железа, нанесенные на слюду или синтетическую подложку, взаимодействуют с падающим светом, создавая эффекты мерцания, глубины и изменения цвета, которые делают эти материалы такими привлекательными. Но именно этот оптический механизм и является причиной того, почему ограничения подложки так важны. Одна и та же партия пигментов может выглядеть блестяще при одном нанесении и разочаровывающе плоско при другом, и в большинстве случаев сам пигмент не виноват.
Как производитель с более чем десятилетним опытом производства косметических и промышленных пигментов с эффектом, мы постоянно видим эту проблему среди новых клиентов. Ловушки, как правило, группируются вокруг трех областей: несоответствие ограничений подложки, неправильное понимание требований прозрачности и слишком узкое или неправильно установленное окно процесса. Понимание каждого из них перед тем, как приступить к формулированию, сэкономит значительное время разработки и материальные затраты.
Ограничением подложки является любое физическое или химическое свойство вашего основного материала, которое ограничивает проявление перламутрового пигмента. К наиболее часто упускаемым из виду ограничениям относятся шероховатость поверхности, основной цвет, показатель преломления и химическая совместимость.
Пластинки перламутрового пигмента должны лежать ровно и параллельно поверхности подложки, чтобы обеспечить когерентное отражение света. На шероховатой поверхности, такой как негрунтованное дерево, текстурированный пластик или грубая бумага, пластинки беспорядочно наклоняются, и вы теряете зеркальный блеск, который придает материалу характерный блеск. Исследования автомобильных систем верхнего покрытия показывают, что переход от Ra (средней шероховатости) с 0,8 мкм до 2,5 мкм может снизить измеренную интенсивность искрообразования на 30–40%. В косметических целях аналогичная проблема возникает в формулах прессованных порошков, где крупные частицы наполнителя нарушают ориентацию тромбоцитов.
Практическое решение: перед нанесением перламутрового слоя нанесите герметик или грунтовку, чтобы уменьшить неровности поверхности. В прессованных порошках оценка распределения частиц наполнителя по размерам и уменьшение D90 до уровня ниже 20 мкм обычно восстанавливают ориентацию.
Это единственный наиболее распространенный источник неожиданного изменения цвета. Интерференционные пигменты — особенно наши Натуральные интерференционные перламутровые пигменты - создают свой цвет, отражая волны определенной длины от передней поверхности тромбоцита и передавая дополнительные длины волн подложке под ней. На белой или почти белой подложке передаваемые длины волн отражаются обратно, и вы одновременно видите и интерференционный цвет, и его дополнение. На темной подложке проходящий свет поглощается, и видимым остается только цвет прямого отражения. Синий интерференционный пигмент, нанесенный поверх черного, может выглядеть почти чисто синим; тот же пигмент поверх белого покажет сильный оранжево-золотой оттенок передаваемого комплемента. Ни один из результатов не является ошибочным — это просто разные оптические режимы, и вы должны сознательно выбирать цвет подложки.
Некоторые системы субстратов — особенно сильнокислые или щелочные среды, а также те, которые содержат сильные растворители — могут разрушать слои покрытия на пигментных пластинках. Скорее всего, это проблема с материалами более низкого качества. Наши перламутровые пигменты промышленного класса проходят тестирование на стабильность pH в диапазоне 4–10. , а специальные функциональные классы разработаны для более высокой химической стойкости. Если ваша система субстрата или связующего выходит за пределы этого диапазона, проконсультируйтесь с нами перед составлением рецептуры, а не устраняйте неполадки после производства.
Прозрачность — особенно прозрачность связующего, носителя или матрицы, в которой суспендирован пигмент, — это не просто косметическое предпочтение. Это функциональное требование для того, чтобы эффекты, основанные на интерференции, вообще работали.
Для функционирования перламутровых тромбоцитов необходимы две вещи: путь для проникновения света в слой и путь для выхода отраженного и прошедшего света. Непрозрачное белое связующее рассеивает падающий свет до того, как он сможет когерентно взаимодействовать с поверхностью тромбоцитов, эффективно уничтожая эффект интерференции. То, что остается, — это рассеянный, меловой вид, который совсем не похож на блеск, видимый в самом пигментном порошке.
В составах красок и покрытий наиболее распространенным фактором, снижающим прозрачность, является чрезмерное содержание TiO₂ в базовом покрытии или смешанной системе. TiO₂ — это белый пигмент с самым высоким рассеиванием, используемый в коммерческих целях. Даже при таких низких нагрузках, как 2–3% в одном слое, TiO₂ может снизить эффективную прозрачность связующего настолько, что интерференционная цветность снижается более чем вдвое. Если вам нужны и укрывистость, и перламутровый блеск, правильный подход — наносить их отдельными слоями: непрозрачный базовый слой, а затем прозрачный перламутровый верхний слой. Это стандартная практика при ремонте автомобилей, которая все чаще применяется и в декоративной косметике.
Для применений, где действительно необходим состав без TiO₂ — по нормативным, эстетическим или технологическим причинам — мы предлагаем специальный вариант. Перламутровый пигмент, не содержащий TiO₂ Ассортимент, включая серию Snow Velvet Silver-White, а также несколько вариантов металлик и хамелеон, специально разработанных для обеспечения блеска и цвета без диоксида титана.
Прозрачность также связана с концентрацией пигмента. Многие разработчики рецептур предполагают, что увеличение содержания пигмента приведет к увеличению яркости — до определенного момента это правда, но выше критической концентрации тромбоциты начинают затенять друг друга, уменьшая пропускание света через слой. Для большинства стандартных размеров частиц (10–60 мкм) типичный оптимальный диапазон загрузки в жидких системах составляет 1–5% по весу. . Если вы выйдете за рамки этого, вы часто увидите, что эффект стабилизируется или даже ухудшается. Более грубые сорта с более высоким блеском, такие как наш Перламутровый пигмент Star Diamond , может иметь еще более узкое оптимальное окно, поскольку отдельные тромбоциты занимают большую площадь.
Даже хорошо разработанная формула может потерпеть неудачу, если производственный процесс не будет соответствовать ей. Технологическое окно — диапазон температур, скоростей сдвига, времени смешивания и условий нанесения, в которых вы последовательно достигнете желаемого внешнего вида — необходимо определить и проверить, а не предполагать.
Перламутровые пигменты тромбоцитов физически хрупкие. Оборудование для смешивания с высокими сдвиговыми усилиями — бисерные мельницы, высокоскоростные диспергаторы, работающие со скоростью более 2000 об/мин или расширенные циклы смешивания — может разрушить структуру пластинок, уменьшая средний размер частиц и разрушая соотношение сторон, которое создает блеск. Тромбоциты, средний диаметр которых начинается со среднего диаметра 50 мкм и уменьшается до 15 мкм в результате обработки сдвигом, теряют большую часть своего блеска и кажутся более атласными или матовыми. Для перламутрового включения обычно предпочитают лопастное перемешивание с низким усилием сдвига или осторожное планетарное перемешивание. Если ваша технологическая линия требует высоких сдвиговых усилий для других ингредиентов, добавляйте перламутровый пигмент как можно позже.
Для клиентов, которым требуется более простое обращение в процессе производства без риска сдвига, наша Дисперсионный перламутровый пигмент Диапазон предварительно обрабатывается для улучшения смачивания и уменьшения агломерации, что обеспечивает приемлемое диспергирование при более низком сдвиге, чем необработанные сорта.
При нанесении покрытий и красок температура сушки влияет на ориентацию пластинок. Принудительная сушка воздухом при температуре выше 80°C может привести к образованию турбулентной конвекции, из-за которой тромбоциты становятся плохо выровненными. , а очень медленная сушка при окружающей среде обеспечивает лучшее самовыравнивание и ориентацию. Системы, отверждаемые УФ-излучением, представляют собой особую проблему: фронт быстрого отверждения может заморозить тромбоциты в средней ориентации до того, как они осядут. Предварительное гелеобразование или двухэтапное отверждение (частичное УФ-облучение с последующим полным отверждением) часто эффективно улучшает ориентацию в УФ-системах.
Способ применения напрямую определяет правильность ориентации тромбоцитов. Нанесение распылением обычно обеспечивает лучшую ориентацию, чем нанесение кистью или валиком для марок с крупными пластинками или блестками, поскольку распыление распылением и последующее осаждение позволяют пластинкам выравниваться горизонтально. Целевая толщина сухой пленки для большинства перламутровых покрытий составляет 15–30 мкм. ; значительно ниже этого диапазона, и у вас может быть недостаточная плотность пигмента; выше него вы рискуете провиснуть и получить дефекты текстуры, которые нарушат гладкую поверхность, необходимую для блеска.
| Параметр | Рекомендуемый диапазон | Последствия превышения |
|---|---|---|
| Скорость сдвига смешивания | < 500 об/мин (лопастная/планетарная передача) | Разрушение тромбоцитов, потеря блеска |
| Загрузка пигмента (жидкость) | 1–5% масс. | Самозатенение, пониженная яркость |
| Температура сушки | 40–80°C (принудительная вентиляция) | Плохая ориентация тромбоцитов, помутнение |
| Толщина сухой пленки | 15–30 мкм | Недостаточная плотность или провисание/текстура |
| Загрузка связующего TiO₂ (тот же слой) | < 1% масс. | Потеря прозрачности, плоский вид |
Пигменты со сдвигом цвета, часто называемые пигментами-хамелеонами, имеют те же ограничения, что и стандартные перламутровые материалы, но с более высокой чувствительностью к каждому из них. Поскольку их визуальный эффект зависит от отображения совершенно разных оттенков под разными углами обзора, любой фактор, снижающий четкость отраженного сигнала, также уменьшает расстояние, на которое воспринимается цвет.
Цвет подложки имеет огромный эффект: Пигменты-хамелеоны обычно нуждаются в подложке от нейтрального до темного цвета, чтобы показать полный диапазон сдвига. . На белой или светлой подложке вторичный отраженный цвет разбавляется отражением подложки, и сдвиг может выглядеть приглушенным. Мы производим широкий ассортимент меняющие цвет пигменты-хамелеоны различных кристаллических структур и размеров частиц. В нашем техническом руководстве мы указываем рекомендуемую темноту подложки для каждой серии, чтобы помочь клиентам правильно спроектировать свою систему с самого начала.
Технологическое окно для пигментов-хамелеонов также ужесточено. Частичное выравнивание тромбоцитов приводит к более слабому и менее направленному сдвигу цвета; даже небольшое повреждение от сдвига или плохая ориентация уменьшат угловую разницу, скажем, с 60° до 30°, что может означать разницу между драматической историей продукта и эффектом, который едва заметен в готовой продукции.
Самый практический совет, который мы можем предложить, — это включить проверку субстрата и процесса в график разработки, а не рассматривать ее как заключительный этап контроля качества. В частности:
Наша техническая команда работает напрямую с клиентами для поддержки такого рода структурированной разработки, особенно для клиентов, работающих с более сложными оценками, такими как наша Магнитный перламутровый пигмент Ray-3D или функциональные классы устойчивости к атмосферным воздействиям где чувствительность процесса выше. Если вы работаете над какими-либо проблемами, связанными с подложкой, прозрачностью или окном процесса, описанными здесь, мы рекомендуем вам обратиться к нам заранее — зачастую мы можем выявить ограничение быстрее, чем долгий метод проб и ошибок в вашей лаборатории.
