Perleťové pigmenty pôsobia cez svetelnú interferenciu – tenké vrstvy oxidu titaničitého alebo oxidu železitého nanesené na sľudovom alebo syntetickom substráte interagujú s prichádzajúcim svetlom a vytvárajú efekty trblietania, hĺbky a farebného posunu, vďaka ktaleboým sú tieto materiály také príťažlivé. Ale práve tento optický mechanizmus je presne dôvod, prečo na obmedzeniach substrátu tak záleží. Tá istá šarža pigmentu môže vyzerať brilantne v jednej aplikácii a sklamane plochá v inej a vo väčšine prípadov nie je na vine samotný pigment.
Ako výrobca s viac ako desaťročnými skúsenosťami s výrobou kozmetických a priemyselných efektových pigmentov vidíme tento problém neustále medzi novými zákazníkmi. Úskalia sa zvyčajne sústreďujú okolo troch oblastí: nezhodné obmedzenia substrátu, nesprávne pochopené požiadavky na transparentnosť a okno procesu, ktoré je buď príliš úzke, alebo nesprávne nastavené. Pochopenie každého z nich pred začatím formulácie ušetrí značný čas na vývoj a náklady na materiál.
Obmedzenie substrátu je akákoľvek fyzikálna alebo chemická vlastnosť vášho základného materiálu, ktorá obmedzuje, ako sa môže perleťový pigment prejaviť. Medzi najčastejšie prehliadané obmedzenia patrí drsnosť povrchu, základná farba, index lomu a chemická kompatibilita.
Perleťové pigmentové doštičky musia ležať rovno a rovnobežne s povrchom substrátu, aby sa vytvoril koherentný odraz svetla. Na drsnom povrchu – ako je drevo bez základného náteru, textúrovaný plast alebo hrubý papier – sa doštičky náhodne nakláňajú a vy strácate zrkadlový lesk, ktorý dodáva materiálu jeho charakteristický lesk. Štúdie na automobilových vrchných náterových systémoch ukazujú, že prechod z Ra (priemerná drsnosť) 0,8 µm na 2,5 µm môže znížiť nameranú intenzitu iskrenia o 30–40 %. V kozmetických aplikáciách sa ekvivalentný problém objavuje pri zložení lisovaného prášku, kde hrubé častice plniva narúšajú orientáciu krvných doštičiek.
Praktická oprava: pred nanesením perleťovej vrstvy naneste tesniaci alebo základný náter na zníženie nerovností povrchu. V lisovaných práškoch vyhodnotenie distribúcie veľkosti častíc plniva a zníženie D90 pod 20 µm typicky obnoví orientáciu.
Toto je jediný najbežnejší zdroj neočakávaného posunu farieb. Rušivé pigmenty – najmä naše Perleťové pigmenty s prirodzeným rušením — vytvárajú svoju farbu odrazom špecifických vlnových dĺžok od prednej strany doštičky, pričom komplementárne vlnové dĺžky prenášajú na substrát pod ňou. Na bielom alebo takmer bielom substráte sa tieto prenášané vlnové dĺžky odrážajú späť a súčasne vidíte interferenčnú farbu aj jej doplnok. Na tmavom podklade sa prepustené svetlo pohltí a zostane viditeľná len farba priameho odrazu. Modrý interferenčný pigment aplikovaný na čiernu sa môže javiť ako takmer čisto modrý; rovnaký pigment nad bielou ukáže silný oranžovo-zlatý podtón z prenášaného doplnku. Ani jeden výsledok nie je nesprávny – sú to jednoducho odlišné optické režimy a farbu substrátu si musíte zvoliť zámerne.
Niektoré substrátové systémy – najmä vysoko kyslé alebo alkalické prostredia alebo tie, ktoré obsahujú silné rozpúšťadlá – môžu napadnúť povlakové vrstvy na pigmentových doštičkách. Toto je pravdepodobnejší problém s materiálmi nižšej kvality. Naše priemyselné perleťové pigmenty prechádzajú testovaním stability pH v rozsahu 4–10 a špecifické funkčné triedy sú navrhnuté pre vyššiu chemickú odolnosť. Ak je váš substrát alebo spojivový systém mimo tohto rozsahu, pred formulovaním sa s nami radšej poraďte ako s riešením problémov po výrobe.
Transparentnosť – konkrétne priehľadnosť spojiva, nosiča alebo matrice, v ktorej je pigment suspendovaný – nie je len kozmetickou preferenciou. Je to funkčná požiadavka, aby efekty založené na interferencii vôbec fungovali.
Perleťové doštičky potrebujú na svoje fungovanie dve veci: cestu pre svetlo, ktoré vstúpi do vrstvy, a cestu pre výstup odrazeného a prepusteného svetla. Nepriehľadné biele spojivo rozptyľuje prichádzajúce svetlo skôr, ako môže koherentne interagovať s povrchom krvných doštičiek, čím sa účinne ničí interferenčný efekt. Čo zostáva, je difúzny, kriedový vzhľad, ktorý nevyzerá ako iskra viditeľná v samotnom pigmentovom prášku.
Vo formuláciách farieb a náterov je najbežnejším ničiteľom priehľadnosti nadmerné množstvo TiO₂ v základnom nátere alebo v zmiešanom systéme. TiO₂ je biely pigment s najvyšším rozptylom pri komerčnom použití. Dokonca aj pri naplnení tak nízkych ako 2–3 % v tej istej vrstve môže TiO₂ znížiť efektívnu priehľadnosť spojiva natoľko, že zníži interferenčnú sýtosť o viac ako polovicu. Ak potrebujete kryciu schopnosť aj perleť, správnym prístupom je aplikovať ich v samostatných vrstvách: nepriehľadný základný náter a následne transparentný perleťový vrchný náter. Toto je štandardná prax pri opravách automobilov a čoraz častejšie sa používa aj v dekoratívnej kozmetike.
Pre aplikácie, kde sa skutočne vyžaduje formulácia bez obsahu TiO₂ – či už z regulačných, estetických alebo spracovateľských dôvodov – ponúkame špeciálne Perleťový pigment bez obsahu TiO₂ rad, vrátane série Snow Velvet Silver-White a niekoľkých metalických a chameleónových možností, špeciálne navrhnutých tak, aby poskytovali lesk a farbu bez oxidu titaničitého.
Transparentnosť sa týka aj samotnej koncentrácie pigmentu. Mnoho formulátorov predpokladá, že zvýšenie obsahu pigmentu zvýši jas – do určitej miery je to pravda, ale nad kritickou koncentráciou sa krvné doštičky začnú navzájom tieniť, čím sa zníži prenos svetla cez vrstvu. Pre väčšinu štandardných veľkostí častíc (10–60 µm), typický optimálny rozsah zaťaženia v kvapalných systémoch je 1–5 % hmotnosti . Zatlačte ďalej a často uvidíte, že efekt sa ustáli alebo dokonca zhorší. Hrubšie triedy s vyššou iskrou, ako je naša Hviezdny diamantový perleťový pigment , môže mať ešte užšie optimálne okno, pretože jednotlivé krvné doštičky zaberajú väčšiu plochu.
Dokonca aj dobre navrhnutá receptúra môže zlyhať, ak jej výrobný proces nie je prispôsobený. Procesné okno – rozsah teplôt, šmykových rýchlostí, časov miešania a podmienok aplikácie, v rámci ktorých konzistentne dosiahnete cieľový vzhľad – je potrebné definovať a overiť, nie predpokladať.
Perleťové doštičkové pigmenty sú fyzicky krehké. Miešacie zariadenia s vysokým strihom – guľôčkové mlyny, vysokorýchlostné dispergátory s rýchlosťou nad 2 000 ot./min. alebo predĺžené miešacie cykly – môžu narušiť štruktúru doštičiek, znížiť priemernú veľkosť častíc a zničiť pomer strán, ktorý vytvára lesk. Krvná doštička, ktorá začína pri priemernom priemere 50 µm a zmenšuje sa na 15 µm šmykovým spracovaním, stratí väčšinu svojho lesku a bude vyzerať viac saténovo alebo matne. Pre perleťové začlenenie sa všeobecne uprednostňuje lopatkové miešanie s nízkym strihom alebo jemné planetárne miešanie. Ak vaša výrobná linka vyžaduje kroky s vysokým strihom pre iné zložky, pridajte perleťový pigment čo najneskôr v poradí.
Pre zákazníkov, ktorí potrebujú jednoduchšiu manipuláciu počas procesu bez rizika strihu, naše Disperzný perleťový pigment Sortiment sa vopred upraví, aby sa zlepšilo zmáčanie a znížilo sa zhlukovanie, čo umožňuje prijateľnú disperziu pri nižšom strihu ako neošetrené druhy.
Pri nanášaní náterov a farieb ovplyvňuje teplota sušenia orientáciu doštičiek. Sušenie núteným vzduchom nad 80 °C môže zablokovať turbulentné konvekčné vzory, ktoré zanechávajú krvné doštičky zle zarovnané , pričom veľmi pomalé schnutie v okolí umožňuje lepšiu samoniveláciu a orientáciu. Systémy vytvrditeľné UV žiarením predstavujú špecifickú výzvu: predná časť rýchleho vytvrdzovania môže zmraziť krvné doštičky v strednej orientácii skôr, ako sa usadia. Pre-gélovanie alebo použitie dvojstupňového vytvrdzovania (čiastočná UV expozícia nasledovaná úplným vytvrdnutím) je často účinná pri zlepšovaní orientácie v UV systémoch.
Aplikačná metóda priamo určuje, či sa krvné doštičky orientujú správne. Aplikácia sprejom vo všeobecnosti poskytuje lepšiu orientáciu ako aplikácia štetcom alebo valčekom pre druhy s veľkými doštičkami alebo s vysokým leskom, pretože sprejová atomizácia a následné usadzovanie umožňujú doštičkám horizontálne zarovnanie. Cieľová hrúbka suchého filmu pre väčšinu perleťových náterov je 15-30 µm ; výrazne pod týmto rozsahom a môžete mať nedostatočnú hustotu pigmentu; nad ním a riskujete ochabnutie a defekty textúry, ktoré narušia hladký povrch potrebný pre lesk.
| Parameter | Odporúčaný rozsah | Dôsledok prekročenia |
|---|---|---|
| Rýchlosť miešania | < 500 ot./min (pádlo/planetárne) | Zlomenina krvných doštičiek, strata iskry |
| Plnenie pigmentu (tekutina) | 1 – 5 % hmotn. | Samozatieňovanie, znížený jas |
| Teplota sušenia | 40–80 °C (stlačený vzduch) | Zlá orientácia krvných doštičiek, zákal |
| Hrúbka suchého filmu | 15–30 µm | Nedostatočná hustota alebo ochabnutie/štruktúra |
| Nanášanie spojiva TiO₂ (rovnaká vrstva) | < 1 % hmotn. | Strata transparentnosti, plochý vzhľad |
Pigmenty s farebným posunom – často nazývané chameleónové pigmenty – zahŕňajú všetky rovnaké obmedzenia ako štandardné perleťové materiály, ale s vyššou citlivosťou na každý z nich. Pretože ich vizuálny efekt závisí od zobrazenia zreteľne odlišných odtieňov pri rôznych uhloch pohľadu, akýkoľvek faktor, ktorý znižuje jasnosť odrazeného signálu, znižuje aj vnímanú vzdialenosť prechodu farieb.
Farba podkladu má výrazný efekt: chameleónové pigmenty zvyčajne potrebujú neutrálny až tmavý substrát, aby ukázali svoj plný rozsah posunu . Na bielom alebo svetlom substráte sa sekundárna odrazená farba zriedi odrazom substrátu a posun sa môže javiť ako tlmený. Vyrábame široký sortiment farebné chameleónové pigmenty naprieč rôznymi kryštálovými štruktúrami a triedami veľkosti častíc a v našom technickom návode špecifikujeme odporúčanú tmavosť substrátu pre každú sériu, aby sme zákazníkom pomohli správne navrhnúť ich systém od začiatku.
Procesné okno pre chameleónové pigmenty je tiež prísnejšie. Čiastočné zarovnanie krvných doštičiek vytvára slabší, menej smerový farebný posun; aj mierne poškodenie strihom alebo zlá orientácia zníži uhlový rozdiel napríklad zo 60° na 30°, čo môže znamenať rozdiel medzi dramatickým príbehom produktu a efektom, ktorý je sotva viditeľný na hotových výrobkoch.
Najpraktickejšou radou, ktorú môžeme ponúknuť, je začleniť validáciu substrátu a procesu do vašej časovej osi vývoja, a nie považovať to za posledný krok kontroly kvality. Konkrétne:
Náš technický tím spolupracuje priamo so zákazníkmi na podpore tohto druhu štruktúrovaného vývoja, najmä v prípade účtov pracujúcich so zložitejšími triedami, ako sú naše Ray-3D magnetický perleťový pigment or funkčné triedy odolnosti voči poveternostným vplyvom kde je procesná citlivosť vyššia. Ak sa zaoberáte niektorým z tu opísaných problémov týkajúcich sa substrátu, priehľadnosti alebo procesného okna, odporúčame vám, aby ste sa na to obrátili včas – často dokážeme identifikovať obmedzenie rýchlejšie ako dlhé pokusy a omyly vo vašom laboratóriu.
