Новая технология сверхтонких пигментов

Адельберт Хьюбер, Фрэнк Д. Мэйл
13.12.2021 502

Новую технологию пигментов с использованием сверхтонких алюминиевых подложек можно применять для получения непрозрачных покрытий с цветными эффектами. Благодаря пигментам с различными эффектами можно получать оттенки, которые раньше были присущи только (полу)драгоценным металлам.

Золото всегда завораживало людей своим уникальным внешним видом.1 Желтоватый метал обладает высокой кроющей способностью и блеском даже при нанесении очень тонким слоем. Кроме того, он обладает сильным флоп-эффектом (изменение цвета от светлого к темному в зависимости от угла зрения). Смешивая медь и серебро, можно получить разные эффекты. Подобные оттенки цветов теперь можно имитировать в покрытиях, печатных красках и пластмассах с помощью новых сверхтонких эффектных пигментов.2

Для этого компания Schlenk при разработке своей трехкомпонентной системы Zenexo® Ternary System (ZTS) (YY-YS-OO) использовала трехкомпонентную систему, известную в металлургии и состоящую из золота, серебра и меди (Au-Ag-Cu).3 Благодаря отдельным эффектным пигментам GoldenShine (YY), GoldenWhite (YS) или CopperGlow (OO), можно получать различные оттенки цветов, ранее присущие только (полу)драгоценным металлам, в жидких и порошковых покрытиях, печатных красках, концентрированных красителях и пластмассах (рисунок 1). Новые эффектные пигменты обладают необычными свойствами, а профиль их применения позволяет расставлять новые акценты с точки зрения насыщенности цвета, кроющей способности и цветовой гаммы.3

Рисунок 1. Слева: схема трехкомпонентной система на основе металлического золота, серебра и меди.4 Справа: с помощью отдельных эффектных пигментов GoldenShine (YY), GoldenWhite (YS) или CopperGlow (OO) можно получать различные оттенки цветов, ранее присущие только (полу)драгоценным металлам, в жидких и порошковых покрытиях, печатных красках и пластмассах.

Свойства и преимущества частиц

В этом инновационном процессе мы сосредоточили внимание на разработке эффектных пигментов с оптимальной кроющей способностью, безопасностью и улучшенными цветовыми свойствами. Результатом этой работы стала технология сверхтонких пигментов (UTP).5 Новые пигменты обеспечивают отличную непрозрачность по сравнению с современными пигментами с сопоставимым размером частиц. Мы уменьшили толщину алюминиевой подложки с 200-500 нм (что характерно для пигментов «серебряный доллар») до 20 нм. Эти частицы обрабатывают по специальной технологии для получения среднего размера частиц около 21 мкм, в результате чего достигается недостижимое ранее соотношение сторон. Частицы сверхтонкого пигмента покрывают диоксидом кремния и оксидом железа. Толщина слоя оксида железа определяет цвет готового пигмента. Очень тонкий слой дает серебряный цвет с желтоватым оттенком, затем идет золотой цвет, а если еще больше увеличить толщину — цвет становится оранжевым.

При рассмотрении частиц под микроскопом видно, что геометрия частиц эффектных сверхтонких пигментов позволяет воспроизводить и регулировать толщину частиц, которые значительно тоньше, чем в традиционных металлических интерференционных пигментах (рисунок 2). Это приводит к существенному увеличению соотношения сторон, что крайне важно для выраженного флоп-эффекта.

Рисунок 2. Поперечное сечение традиционных металлических интерференционных пигментов (слева) и сверхтонких эффектных пигментов нового поколения (справа).

Оценка цвета

Оценка кроющей способности покрытия толщиной 14 мкм при различной массовой концентрации пигментов показывает, что сверхтонким пигментам достаточно массовой концентрации около 10,5%, в то время как при использовании традиционных технологий для получения медного цвета требуется 18% (рисунок 3). Еще два новых сверхтонких пигмента также обладают существенно улучшенной кроющей способностью по сравнению с другими современными пигментами. Таким образом, возможно более низкое содержание пигмента в покрытии или покрытие может быть тоньше при том же содержании пигмента.

Рисунок 3. Оценка кроющей способности оранжевых пигментов при различной массовой концентрации пигментов (PMK): зеленый — современные технологии; красный — технология сверхтонких пигментов. Синяя линия указывает на кроющую способность (dE110° ниже 1).

Одной из выдающихся особенностей именно металлических поверхностей и их имитаций является изменение цвета. Для сравнения мы испытали современные металлические интерференционные пигменты медного и золотого цвета. Из-за недостатка металлических интерференционных пигментов серебряного цвета использовался доступный на рынке алюминиевый пигмент. Все три пигмента сравнили с новой трехкомпонентной системой. Все пигменты напыляли толщиной 14 мкм с такой концентрацией, чтобы была достигнута достаточная укрывистость. Значение светлоты измеряли с помощью многоуглового спектрофотометра BYK-mac “i” для покрытий с металлическим эффектом. Показатель флоп-эффекта Альмана определяется следующим образом:

При расчете показателя флоп-эффекта Альмана для цветов, созданных с помощью трехкомпонентной системы ZTS, можно получить значительное улучшение до 6 единиц для золотых цветов с использованием (YY) (рисунок 4). Для медного пигмента (OO) разница по сравнению с современной технологией еще более выражена.

Рисунок 4. На диаграмме представлены показатели флоп-эффектов смесей пигментов, в которых используются основные пигменты YY-YS-OO в концентрации, обеспечивающей укрывистость (A — серебряный цвет, B — медный цвет, C — золотой цвет). Слева: современные пигменты; справа: новые сверхтонкие пигменты (ZTS).

Форма выпуска

Новые сверхтонкие пигменты на основе алюминия выпускаются в форме порошка, а не в виде пасты на основе растворителя, что имеет массу преимуществ. Например, больше не возникает проблем со временем высыхания растворителей, которые поставляются с пигментами и не соответствуют составу краски. Можно получить системы полностью на водной основе, а также современные, более простые составы со сверхвысоким содержанием твердых частиц. Отсутствие растворителя обеспечивает более точное дозирование. Форма выпуска без растворителя применима, поскольку пигменты не представляют опасности взрыва пыли и классифицируются как безвредная продукция.

Применение

Новую технологию пигментов можно использовать для нанесения покрытий на компоненты автомобилей и элементы архитектурных сооружений, например, фасады зданий (рисунок 5), на бытовую электронику и другие объекты. Хорошая новость для производителей порошковых покрытий, концентрированных красителей и пластмасс заключается в том, что им больше не придется сталкиваться с проблемой укрывистости (рисунок 6). Новые пигменты можно использовать в данных областях применения благодаря отсутствию растворителей.

Рисунок 5. Нанесение на фасад покрытия с новым золотым пигментом с выраженным изменением цвета/флоп-эффектом.

Рисунок 6. Нанесение порошкового покрытия. Слева: сравнение технологии сверхтонких пигментов (5%, сухая смесь, слева) и технологии пигментов с перламутровым эффектом на основе слюды (16%, связанные, справа). Справа: цветовые решения для дверных ручек, реализуемые с помощью сверхтонких пигментов.

Чтобы доказать, какого прогресса достигла технология пигментов, мы заменили одну полосу на чашке фирмы Rosenthal® с покрытием из настоящего золота на покрытие со сверхтонким пигментом с золотым эффектом (рисунок 7). Даже экспертам потребовалось время, чтобы обнаружить разницу.

Рисунок 7. Чашка Rosenthal® с полосами из чистого золота. Одна полоса заменена на покрытие с новым золотым сверхтонким эффектным пигментом (YY).

Заключение

Основные преимущества новых сверхтонких пигментов:

  • данная технология позволяет получать сверхтонкие металлические интерференционные пигменты;
  • данный класс пигментов впервые стал доступен в форме порошка и не требует маркировки как опасное вещество;
  • новые пигменты обладают выдающейся кроющей способностью;
  • они отличаются высокой степенью блеска и не имеющим аналогов флоп-эффектом;
  • три пигмента (GoldenShine (YY), GoldenWhite (YS) и CopperGlow (OO)) позволяют получить широкую палитру цветов;
  • трехкомпонентная система Zenexo Ternary System (ZTS) позволяет успешно имитировать сплавы золота, серебра и меди.

Адельберт Хьюбер, вице-президент по исследованиям и контролю качества, и Фрэнк Д. Мэйл, технический директор, подразделение эффектных пигментов, компания Schlenk Metallic Pigments GmbH, Рот, Германия.

Благодарность

Авторы статьи выражают признательность доктору Ральфу Уеблеру за аналитическую поддержку.

Список использованных источников

  1. А. Мангус, «De mineralibus». Кельн, 1569 г.
  2. А. Хьюбер, Ф.Д. Мэйл; журнал European Coatings, выпуск 3, 2021 г.
  3. Ф.Д. Мэйл; Д. Шульц; Д. Линднер. Журнал Journal für Oberflächentechnik (JOT), выпуск 8, 2021 г.
  4. Компания Degussa AG: Edelmetalltaschenbuch. Франкфурт, 1967 г.
  5. К. Шимицу; Ф. Пич; А. Хьюбер. Патент EP283280, 2013 г.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Олифы в самовосстанавливающихся умных покрытиях
Олифы в самовосстанавливающихся умных покрытиях
В новой обзорной статье описывается перспективное применение олиф в самовосстанавливающихся умных покрытиях для защиты от…
02.11.2022
82
Покрытие для возвращения космических кораблей на Землю
Покрытие для возвращения космических кораблей на Землю
Одним из ключевых аспектов программы НАСА "Артемида" является восстановление капсулы "Орион" после приводнения. Океаническая среда…
Скотт Фрэнсис
15.09.2022
160
Новое покрытие для верхнего слоя на водной основе с высокой степенью блеска
Новое покрытие для верхнего слоя на водной основе с высокой степенью блеска
В лаборатории компании Inver, которая занимается производством красок и теперь входит в состав международной компании…
Маурицио Маньяни
28.02.2022
335
Поддержание сохранности отслуживших сооружений – краткосрочные решения вопросов нанесения покрытий
Поддержание сохранности отслуживших сооружений – краткосрочные решения вопросов нанесения покрытий
Существует множество отслуживших объектов, особенно у компании N Sea, которые, скорее всего, в ближайшее время…
Саймон Хоуп
17.03.2021
330
Akzo Nobel ожидает, что ее Российские заводы обанкротятся
Akzo Nobel ожидает, что ее Российские заводы обанкротятся
Голландский производитель красок и покрытий Akzo Nobel (AKZO.AS) ожидает, что его четыре завода в России…
14.03.2022
669
Axalta официальный спонсор Yamaha Factory Racing MotoGP в сезоне 2022
Axalta официальный спонсор Yamaha Factory Racing MotoGP в сезоне 2022
Компания Axalta (NYSE: AXTA), ведущий мировой производитель жидких и порошковых покрытий, укрепила свои партнерские отношения…
04.04.2022
502
Компенсация в размере 600 миллионов долларов за дефекты поверхности самолетов
Компенсация в размере 600 миллионов долларов за дефекты поверхности самолетов
Компания Qatar Airways требует компенсацию в размере 600 миллионов долларов от авиастроительной компании Airbus за…
25.01.2022
506
Любопытная связь между акулой и автомобилем Формулы-1
Любопытная связь между акулой и автомобилем Формулы-1
Поработав в мире Формулы-1, художник Аластар Гибсон начал создавать скульптуры морских обитателей из углеродного волокна…
25.10.2022
115
Коллоидное серебро как инновационный многофункциональный пигмент
Коллоидное серебро как инновационный многофункциональный пигмент
Новое исследование направлено на оценку влияния двух различных количеств коллоидного серебра на долговечность и биоцидные…
02.03.2023
59