Новая технология сверхтонких пигментов

Адельберт Хьюбер, Фрэнк Д. Мэйл
13.12.2021 379

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

Химстойкие лакокрасочные покрытия
Химстойкие лакокрасочные покрытия
Рассмотрены лакокрасочные покрытия, которые эксплуатируются в условиях воздействия химически агрессивных сред, технологии их получения.
Бабкин О.Э. д.т.н.
12.07.2018
9810
Новые огнестойкие прозрачные покрытия для древесины
Новые огнестойкие прозрачные покрытия для древесины
Исследователи представили гибридные полиуретановые/акриловые дисперсии, содержащие реакционноспособные фосфорные антипирены, которые можно использовать в качестве прозрачных…
14.09.2022
63
EcoProBooth: гибкость и энергоэффективность в одной системе
EcoProBooth: гибкость и энергоэффективность в одной системе
Новая конструкция покрасочной камеры Дюрр (Dürr) позволяет наращивать и модернизировать производство без остановок
Алёна Моршинина
25.01.2022
403
Составы на водной основе: решение проблем микробного загрязнения на рынке красок и покрытий
Составы на водной основе: решение проблем микробного загрязнения на рынке красок и покрытий
Для каждой проблемы есть свои решения. А каждое решение может быть сопряжено с трудностями. По…
Джуди Бетанкур
23.06.2021
238
Инновации в сфере умных, высокоэффективных ингибиторов коррозии
Инновации в сфере умных, высокоэффективных ингибиторов коррозии
По имеющимся оценкам, на данный момент в странах ЕС 786 000 рабочих подвергается воздействию токсичного,…
Джорджия Какасе
18.05.2021
203
«Интерлакокраска-2022»: новые идеи и эффективные решения
«Интерлакокраска-2022»: новые идеи и эффективные решения
Ключевым событием в России в области производства лакокрасочных материалов и покрытий станет 26-я международная специализированная…
13.02.2022
389
WESP мокрый электростатический фильтр нового поколенияя
WESP мокрый электростатический фильтр нового поколенияя
Dürr вывел на рынок мокрый электростатический фильтр нового поколения
Алёна Моршинина, Dürr Systems RUS
22.03.2021
305
Контроль температуры воздуха для улучшения качества отделки
Контроль температуры воздуха для улучшения качества отделки
Долгое время считалось, что температура воздуха оказывает существенное влияние на качество покрытий, наносимых методом распыления,…
Майкл Р. Боннер
16.08.2021
185
Химия 2022 — новости второго дня выставки
Химия 2022 — новости второго дня выставки
Новости 2-ого дня выставки «Химия-2022», которая проходит с 31 октября по 3 ноября в Экспоцентре…
02.11.2022
61