Pigmenții perlescenți funcționează prin interferența luminii - straturi subțiri de dioxid de titan sau oxid de fier acoperite pe o mica sau un substrat sintetic interacționează cu lumina care intră, producând efectele de strălucire, adâncime și schimbare de culoare care fac aceste materiale atât de atrăgătoare. Dar acest mecanism optic este și motivul pentru care constrângerile de substrat contează atât de mult. Același lot de pigment poate arăta genial într-o aplicație și dezamăgitsau de plat în alta și, în majoritatea cazurilor, pigmentul în sine nu este de vină.
În calitate de producător cu peste un deceniu de experiență în producerea pigmenților cu efect cosmetic și industrial, vedem această problemă în mod constant în rândul noilor clienți. Capcanele tind să se grupeze în jurul a trei zone: constrângeri de substrat nepotrivite, cerințe de transparență neînțelese și o fereastră de proces care este fie prea îngustă, fie setată incorect. Înțelegerea fiecăruia înainte de a începe formularea va economisi timp de dezvoltare semnificativ și costuri materiale.
O constrângere de substrat este orice proprietate fizică sau chimică a materialului de bază care limitează modul în care un pigment sidefat se poate exprima. Constrângerile cel mai frecvent trecute cu vederea includ rugozitatea suprafeței, culoarea de bază, indicele de refracție și compatibilitatea chimică.
Trombocitele pigmentare perlate trebuie să se afle plane și paralele cu suprafața substratului pentru a genera o reflexie coerentă a luminii. Pe o suprafață aspră - cum ar fi lemnul negrumes, plasticul texturat sau hârtia grosieră - trombocitele se înclină aleatoriu și pierzi luciul specular care conferă materialului luciul caracteristic. Studiile asupra sistemelor de acoperire pentru autovehicule arată că trecerea de la o Ra (rugozitate medie) de 0,8 µm la 2,5 µm poate reduce intensitatea strălucirii măsurată cu 30–40%. În aplicațiile cosmetice, problema echivalentă apare în formulele de pulbere presată în care particulele grosiere de umplutură perturbă orientarea trombocitelor.
Remediere practică: aplicați un strat de etanșare sau grund pentru a reduce neregularitățile suprafeței înainte de a introduce stratul sidefat. În pulberile presate, evaluarea distribuției dimensiunii particulelor de umplutură și reducerea D90 la sub 20 µm restabilește de obicei orientarea.
Aceasta este cea mai comună sursă de schimbare neașteptată a culorii. Pigmenți de interferență — în special ai noștri Pigmenți perlați de interferență naturală — își produc culoarea reflectând lungimi de undă specifice de pe fața frontală a trombocitelor în timp ce transmit lungimi de undă complementare la substratul de dedesubt. Pe un substrat alb sau aproape alb, acele lungimi de undă transmise sunt reflectate înapoi și vedeți atât culoarea de interferență, cât și complementul acesteia simultan. Pe un substrat întunecat, lumina transmisă este absorbită și rămâne vizibilă doar culoarea de reflexie directă. Un pigment de interferență albastru aplicat peste negru poate părea aproape albastru pur; același pigment peste alb va prezenta un subton puternic portocaliu-auriu din complementul transmis. Niciun rezultat nu este greșit - sunt pur și simplu regimuri optice diferite și trebuie să alegeți în mod deliberat culoarea substratului.
Unele sisteme de substrat - în special mediile foarte acide sau alcaline, sau cele care conțin solvenți puternici - pot ataca straturile de acoperire de pe trombocitele pigmentare. Este mai probabil ca aceasta să fie o problemă cu materialele de calitate inferioară. Pigmenții noștri sidefați de calitate industrială sunt supuși testării stabilității pH-ului într-un interval de 4-10 , iar clasele funcționale specifice sunt proiectate pentru o rezistență chimică mai mare. Dacă substratul sau sistemul dvs. de liant se află în afara acestui interval, consultați-ne înainte de a formula, mai degrabă decât depanarea după producție.
Transparența - în special transparența liantului, purtătorului sau a matricei în care este suspendat pigmentul - nu este doar o preferință cosmetică. Este o cerință funcțională pentru ca efectele bazate pe interferențe să funcționeze.
Trombocitele perlate au nevoie de două lucruri pentru a funcționa: o cale de intrare a luminii în strat și o cale de ieșire a luminii reflectate și transmise. Un liant alb opac împrăștie lumina care vine înainte de a putea interacționa coerent cu suprafața trombocitelor, distrugând efectiv efectul de interferență. Ceea ce rămâne este un aspect difuz, cretos, care nu seamănă deloc cu strălucirea vizibilă în pudra de pigment în sine.
În formulările de vopsea și acoperire, cel mai frecvent ucigaș de transparență este încărcarea excesivă de TiO₂ în stratul de bază sau în sistemul amestecat. TiO₂ este pigmentul alb cu cea mai mare dispersie în uz comercial. Chiar și la încărcări de până la 2-3% în același strat, TiO₂ poate reduce suficient de mult transparența efectivă a liantului pentru a reduce croma de interferență cu mai mult de jumătate. Dacă aveți nevoie atât de putere de ascundere, cât și de perlescență, abordarea corectă este să le aplicați în straturi separate: un strat de bază opac urmat de un strat superior transparent sidefat. Aceasta este o practică standard în refinisarea auto și este din ce în ce mai adoptată și în cosmetica decorativă.
Pentru aplicațiile în care o formulare fără TiO₂ este cu adevărat necesară - fie din motive de reglementare, estetice sau de procesare - oferim o formulă dedicată. Pigment perlat fără TiO₂ gama, inclusiv seria Snow Velvet Silver-White și mai multe opțiuni metalice și cameleon, concepute special pentru a oferi luciu și culoare fără dioxid de titan.
Transparența se referă și la concentrarea pigmentului în sine. Mulți formulatori presupun că creșterea încărcăturii de pigment va crește luminozitatea - până la un punct acest lucru este adevărat, dar peste o concentrație critică, trombocitele încep să se umbrească reciproc, reducând transmiterea luminii prin strat. Pentru majoritatea dimensiunilor standard de particule (10–60 µm), intervalul optim de încărcare tipic în sistemele lichide este de 1–5% în greutate . Împingeți dincolo de asta și veți vedea adesea platoul efectului sau chiar se va degrada. Clase mai grosiere cu strălucire mai mare, cum ar fi a noastră Pigment Star Diamond Pearlescent , poate avea o fereastră optimă și mai îngustă, deoarece trombocitele individuale ocupă mai multă zonă.
Chiar și o formulă bine concepută poate eșua dacă procesul de fabricație nu este potrivit cu ea. Fereastra procesului - intervalul de temperaturi, viteze de forfecare, timpi de amestecare și condiții de aplicare în care veți obține în mod constant aspectul țintă - trebuie definită și validată, nu presupusă.
Pigmenții trombocitar perlescenți sunt fragili din punct de vedere fizic. Echipamentele de amestecare cu forfecare înaltă - mori de granule, dispersoare de mare viteză care rulează peste 2.000 rpm sau cicluri de amestecare extinse - pot fractura structura trombocitelor, reducând dimensiunea medie a particulelor și distrugând raportul de aspect care creează luciu. O trombocită care începe la 50 µm diametrul mediu și este redusă la 15 µm prin procesare prin forfecare își va pierde cea mai mare parte din strălucire și va apărea mai satinată sau mată. Amestecarea cu palete cu forfecare scăzută sau amestecarea planetară blândă este în general preferată pentru încorporarea sidefată. Dacă linia dvs. de procesare necesită pași de forfecare mare pentru alte ingrediente, adăugați pigmentul sidefat cât mai târziu posibil în secvență.
Pentru clienții care au nevoie de o manipulare mai ușoară în timpul procesului, fără risc de forfecare, sistemul nostru Pigment perlat de dispersie gama este pre-tratată pentru a îmbunătăți umezirea și a reduce aglomerarea, permițând o dispersie acceptabilă la forfecare mai mică decât gradele netratate.
În aplicațiile de acoperire și vopsea, temperatura de uscare afectează orientarea trombocitelor. Uscarea forțată cu aer peste 80°C poate bloca modele de convecție turbulente care lasă trombocitele prost aliniate , în timp ce uscarea ambientală foarte lentă permite o mai bună autonivelare și orientare. Sistemele de vindecare UV prezintă o provocare specifică: frontul de întărire rapidă poate îngheța trombocitele la mijloc, înainte ca acestea să se stabilească. Pre-gelificarea sau utilizarea unei întăriri în două etape (expunerea parțială la UV urmată de întărire completă) este adesea eficientă în îmbunătățirea orientării în sistemele UV.
Metoda de aplicare determină direct dacă trombocitele se orientează corect. Aplicarea prin pulverizare produce, în general, o orientare mai bună decât aplicarea cu pensula sau cu role pentru clasele cu trombocite mari sau cu strălucire mare, deoarece atomizarea prin pulverizare și decantarea ulterioară permit alinierea orizontală a trombocitelor. Grosimea țintă a peliculei uscate pentru majoritatea straturilor sidefate este de 15-30 µm ; semnificativ sub acest interval și este posibil să aveți o densitate insuficientă a pigmentului; deasupra ei și riscați să ai defecte de textură care să perturbe suprafața netedă necesară pentru strălucire.
| Parametru | Interval recomandat | Consecința depășirii |
|---|---|---|
| Rata de forfecare de amestecare | < 500 rpm (padel/planetar) | Fractură de trombocite, pierderea strălucirii |
| Incarcarea pigmentului (lichid) | 1-5% în greutate | Auto-umbrire, luminozitate redusă |
| Temperatura de uscare | 40–80°C (aer forțat) | Orientare slabă a trombocitelor, ceață |
| Grosimea peliculei uscate | 15–30 µm | Densitate insuficientă sau lăsare/textură |
| Încărcarea liantului TiO₂ (același strat) | < 1% în greutate | Pierderea transparenței, aspect plat |
Pigmenții de schimbare a culorii - adesea numiți pigmenți cameleoni - implică toate aceleași constrângeri ca materialele sidefate standard, dar cu o sensibilitate mai mare la fiecare. Deoarece efectul lor vizual depinde de afișarea de nuanțe distinct diferite la unghiuri de vizualizare diferite, orice factor care reduce claritatea semnalului reflectat reduce, de asemenea, distanța de parcurs de culoare percepută.
Culoarea substratului are un efect exagerat: Pigmenții cameleon au nevoie de obicei de un substrat neutru spre întunecat pentru a-și arăta întreaga gamă de schimbare . Pe un substrat alb sau de culoare deschisă, culoarea reflectată secundară este diluată de reflexia substratului, iar deplasarea poate apărea dezactivată. Producem o gama larga de pigmenți cameleon care schimbă culoarea în diferite structuri de cristal și grade de dimensiune a particulelor, iar în ghidul nostru tehnic specificăm întunericul recomandat al substratului pentru fiecare serie, pentru a ajuta clienții să-și proiecteze corect sistemul de la început.
Fereastra de proces pentru pigmenții cameleon este, de asemenea, mai strânsă. Alinierea parțială a trombocitelor produce o schimbare de culoare mai slabă, mai puțin direcțională; chiar și deteriorarea modestă prin forfecare sau orientarea slabă vor reduce diferența unghiulară de la, să zicem, 60° la 30°, ceea ce poate însemna diferența dintre o poveste dramatică a produsului și un efect care abia este vizibil în produsele finite.
Cel mai practic sfat pe care îl putem oferi este să construiți validarea substratului și a procesului în cronologia dvs. de dezvoltare, mai degrabă decât să o tratați ca un pas final de QC. Mai exact:
Echipa noastră tehnică lucrează direct cu clienții pentru a sprijini acest tip de dezvoltare structurată, în special pentru conturile care lucrează cu clase mai complexe, cum ar fi Pigment perlat magnetic Ray-3D or grade funcționale de rezistență la intemperii unde sensibilitatea procesului este mai mare. Dacă lucrați la oricare dintre provocările legate de substrat, transparență sau fereastră de proces descrise aici, vă încurajăm să contactați mai devreme - putem identifica adesea constrângerea mai repede decât încercarea și eroarea extinsă în laboratorul dvs..
