Özel Efektler
Pigment üreticilerinin faaliyetleri, boya endüstrilerinin pazar ihtiyaçlarına göre yönlendirilmektedir. Efekt pigmentleri alanındaki inovasyonun ana nedeni, endüstriyel boya tasarımcılarının ilgi çekici renk tasarımları için en iyi araçları elde etme isteğidir.
Sentetik mikaya dayanan inci pigmentleri ve ayrıca demir oksit kaplı alüminyum pigmentlerdeki inovasyon, boyalar için görsel olarak göz alıcı beyazlar ve diğer heyecan verici renkleri sağlamaktadır.
Bir ürünün dış tasarımı ağırlıklı olarak şekil, renk ve dokunuştaki izlenime göre belirlenmektedir. Müşteriler bir ürünü gördükleri ilk anda genellikle bu ürünle ilgilenip ilgilenmediklerine karar verirler. Bu nedenle, çoğunlukla özel efektlere sahip olan ilham verici renklere tüm alanlarda ihtiyaç duyulmaktadır.
Tasarımcılar, inci tonlarının transparanlığı, daha doğal floplar, daha derin siyahlar, daha temiz beyazlar, daha canlı ve temiz renkler gibi uç istekleri destekleyen efekt pigmentlerine sıklıkla ihtiyaç duymaktadır. Ayrıca direkt
ışık altında parıldayan, sıvı görünüme sahip efektleri de istemektedirler. Bu talepler optik olarak adeta civa gibi likit metal görünümler olarak tanımlanabilirler.
Bir mağazanın içerisindeki her şey yeni gözüküyorsa, bir ürün diğerlerinden tamamen farklı bir görünümle dikkat çekebilir. Örneğin; “vintage görünüm” kimi zaman ürünlerin değerini arttırmak üzere kullanılmaktadır.
Endüstriyel boya sektöründe, buna benzer etkiler çatlamış, patina veya paslı görünümlere sahip boyalarla elde edilmektedir.
Tasarımcıların ilgisini çeken bir başka konu ise açı, sıcaklık, ses, elektrik veya manyetik alanlar ile değişen renklerdir. Boya alanında, gonio-kromatik renkler ve termokromik renklere rastlanmaktadır.
Sadece kolaylıkla uygulanabilecek ilgi çekici bir renk, otomotiv sektörü gibi talepkar sektörlerce kabul edilebilir. Boya üretiminin teknik tarafından gelen ana talepler, efekt pigmentlerinin aşağıdaki özellikleri hakkındadır:
• Pigmentlerin örtücülüklerinin arttırılması,
• Daha düzenli partikül büyüklüğü dağılımı,
• Daha yüksek mekanik dayanım,
• Düşük aşındırıcılık,
• Daha yüksek parlaklık,
• Dış hava şartlarına dayanıklılık,
• Daha iyi nem direnci,
• Kalite tutarlılığı,
• Su bazlı ve solvent bazlı sistemlerde renk denkliği.
Yeni gelişmelerin son ve önemli bir faktörü de ürünlerin “çevreci” imajı ve ağır metallerin yasaklanması, uçucu organik bileşenlerin (VOC’lar) azaltılması ve sürdürülebilir üretim süreçleri ile sonuçlanan taleplerdir.
Efekt Pigmentlerin Üretimindeki Teknoloji Trendleri
Boya sektörünün yukarıda belirtilen gereksinimleri, yeni efekt pigmentlerinin geliştirilmesinde rol oynamaktadır. Ana geliştirme faaliyetleri üç kategori altında toplanmaktadır:
1. Yeni substratları / efekt pigmentleri üretme yolları:
Kristalleştirme
Doğal mikaya (muskovit) alternatif olarak, daha transparan olan sentetik mika (fluorophlogopite) pearl pigmentler için substrat olarak geliştirilmiştir [1]. Alternatif olarak, bir eritme ve kristalleştirme süreci kullanılarak oluşturulan alüminyum pulları, çekici parlaklığa sahip pigmentler için substratlar sağlamaktadır [2].
Ağ Teknolojileri
Hareketli bir ağın silika katmanlar, alüminyum filmler veya çok katmanlı sistemler ile kaplanması ve ardından bu kaplama filminin pul şeklinde bölünmesi, pigmentler için ilgi çekici substratlar sağlamaktadır:
Silika pullar, gonio-kromatik renkler oluşturmak üzere, sonraki oksit kaplamalar için substratlar sağlar.
Benzer bir şekilde hazırlanan alüminyum filmler (ince Alpullar) kullanılarak, sıvı metal efektleri sağlayan vakumlu metalize pigmentler [3-5] üretilebilir.
Yarı şeffaf Al-filmler, şeffaf SiO2 filmler ve opak Alkatmanlarından oluşan ilk patentli, ağ sistemi ile üretilen çok katmanlı pigmentler, güçlü interference özelliklerine sahip efekt pigmentleri üretmeyi sağlamıştır [6]. Ancak bunlar asla ticari ölçekte üretilmemiştir.
Cr/MgF2/Al/MgF2/ Cr içeren çok katmanlı efekt pigmentler güvenlik amaçlı mürekkeplerde kullanılmaktadır [7].
Cam İşlemede Gelişen Prosesler
Cam işleme alanında kısa bir süre önce meydana gelen gelişmeler, pul kalınlığı < 1 μm olan borosilikat cam pullarına ulaşılmasını sağlamıştır.
İnce cam pullar daha önceleri kullanılan kırılabilir cam baloncukların yerine, erimiş camın enjekte edildiği bir eğirme kabı kullanılarak yapılmaktadır [8].
2. Yüksek renk parlaklığı, gonio-kromatiklik, ışıldama, sıvı metal görüntü ve yüksek transparanlık gibi daha iyi renk özellikleri, aşağıda belirtilenlerin kullanımıyla elde edilebilmektedir:
• Daha dar partikül büyüklüğü dağılımına sahip daha ince pullar,
• Daha düzgün pigment tanecikleri,
• Daha pürüzsüz pul yüzeyleri,
• Çok katmanlı sistemlerin kullanımı (kimyasal sentez [9] veya fiziksel buharlaştırma [7]).
3. Su bazlı sistemlerde kullanılmak amacıyla ağır metallerin efekt pigmentlerinden, krom içermeyen yüzey işlemli alüminyumdan ve mikalardan çıkartılmasına yarayan yeni yüzey işlemleri geliştirilmektedir.
Cr-yüzey işlemleri yerine kullanılan ana teknolojiler silika/silan yüzey işlemleridir.
Sonuçlar
• Tasarımcıların ana taleplerinden bir tanesi; renk canlılığı, rengin aydınlık olması, daha temiz beyazlar ve daha koyu, daha derin siyahlar başta olmak üzere renk konularında “uç noktalara” gitme isteğini destekleyen efekt pigmentleridir.
• Boya sektörünün gereksinimleri, üç ana alana giren gelişmelerle yeni efekt pigmentlerinin geliştirilmesini sağlamaktadır: Kristalleştirme, Ağ teknolojileri veya İyileştirilmiş cam işleme aracılığıyla yeni substratlar / efekt pigmentleri.
Daha iyi renk özellikleri, daha düzgün biçimli pigment partiküllerinin, daha pürüzsüz pul yüzeylerinin veya su bazlı sistemlerde kullanıma yönelik yeni yüzey işlemlerinin kullanımıyla elde edilmektedir.
• Sentetik mika substratlara dayanan bir dizi mavimsi beyaz inci pigment, temiz beyaz inci tonları ve karbon siyahı ile kombinlendiğinde çekici griler ve ipeğimsi veya parıldayan kurşuni siyahlar sağlamaktadır.
Boya Tasarımında Yenilikçi Efekt Pigmentleri
Lüks ürünler için, boyalarda inci efekt pigmentlerin parıltılı ve asil parlaklığı son derece popülerdir. Titanyum dioksit kaplı doğal mika pullara dayanan geleneksel inci pigmentler, doğal mikadaki demir safsızlıkları nedeniyle tipik olarak sarımsı bir renk tonu göstermektedir.
Marka sahipleri genellikle beyaz renklerde sarımsı görünümden kaçmak istemekte ve daha mavimsi “buz” beyazlarını tercih etmektedir. Kısa bir süre önce sunulan ve sentetik mikaya dayanan saf, hafif mavimsi inci pigmentler serisi artık mevcuttur. Doğal mikaların aksine, sentetik mika substratlar
Şekil 1’de gösterildiği şekilde kesinlikle şeffaftır ve renk safsızlıkları içermemektedir. Bu ince pigmentler, nötr ile hafif mavimsi beyaz inci tonlarının formülasyonuna izin vermektedir. Optimize edilmiş üç katmandan oluşan formülasyonlar, tüm açılardan bakıldığında daha belirgin beyazlar sağlar.
Karbon siyahla kombine kullanıldıklarında, hafif mavilik içeren kurşuni gri ve asil siyahlar elde etmek mümkündür. Partikül büyüklüğü dağılımına bağlı olarak, bu yeni inci pigmentlerle ipeğimsi, parlak ve hatta parıltılı efektler elde etmek mümkündür.
“Silk white” pürüzsüz, kadife görünüme sahip mavimsi inci pigmenttir. 12 μm’lik küçük partikül büyüklüğüne rağmen açıklık flopu belirgindir. “Frost white” pigment, parlak görünüme sahip mavimsi bir inci pigmenttir.
Yaklaşık 19 μm’lik orta seviye partikül büyüklüğü ile “Frost white” açıklık flopu ve parlaklık arasında iyi bir denge sağlayarak otomotiv astar boyaları gibi talepkar endüstrilere uygunluk sağlamaktadır.
“Crystal white” pigment sadece parlama açısında değil, daha dik görüntüleme açılarında da güçlü parıltı efektleri sağlamak üzere tasarlanmıştır. Bu 30 μm’lik büyük, parlak pigmentlerin tipik uygulama alanı, güçlü parıltı ve teknik uygunluk arasında iyi bir dengenin talep edildiği endüstriyel kaplamalardır.
Daha büyük pullar genellikle güçlü efektler sağlamaktadır, ancak bazı uygulamalarda teknik uygunluk daha düşüktür.
Sıvı metal faktörüyle inci tonlarının görünümünün ölçümü
Flop endeksi (Fi) ve likit metal faktörü (LMF), modern inci tonlarını nitelendirmede kullanılan araçlardır. Açıya bağlı açıklığı “Flop endeksi” olarak adlandırılan sayıyla ölçmeye yönelik formül, 1992 yılında Dupont tarafından yayınlanmıştır [10].
“Clacier Silk White” boya tasarımcıları tarafından açıklık flopu ile birlikte pürüzsüz bir inci görünümü talep edildiğinde güçlü bir araçtır. Yüz açısından yüksek açıklık istenirken, aşağı flopta maksimum koyu görünüm hedeflenmektedir. Dağılarak yansıyan ışıkta genellikle renk tasarımında en pürüzsüz görünüm gereklidir.
Renk ölçümü açısından pürüzlülüğün (G) düşük değeri hedeflenmektedir. Civa gibi sıvı metal yüzeyi dağılarak yansıyan ışıkta, son derece düşük pürüze ve yöneltilen ışıkta güçlü bir açıklık flopuna sahiptir. LMF, bu efekti sayıya döker.
Şekil 6. Turuncu / kırmızı metalik pigmentlerin demir oksit kaplı alüminyum pigmentlerle karşılaştırmalı renk performansı,
full shade ve transparan organik pigmentlerle kombinasyonları
Flop endeksi ne kadar yüksekse ve pürüzlülük ne kadar düşükse, bir tasarımın sıvı metal karakteri o kadar iyi olacaktır. Sadece benzer tanecik boyutuna sahip pigmentlerin LMF değerlerinin karşılaştırılması önemlidir.
Birbirinden çok farklı partikül büyüklüklerine (Örneğin; d50 = 12 μm ve d50 = 25 μm) sahip efekt pigmentlerinin karşılaştırılması durumunda, LMF değerlerinin bir anlamı yoktur. “Glacier Silk White” pigmenti, optimize edilmiş bir LMF ile mavimsi bir inci pigment olarak tasarlanmıştır (Tablo 1’e bakınız).
İnce boyuta sahip inci pigmentlerin tipik uygulamaları, Şekil 2’de gösterildiği şekilde örtücü beyaz bir baz katın inci pigmenti içeren ikinci bir katmanla ve ardından konvansiyonel transparan son katla kaplandığı üç kat boya sistemleridir.
Tasarıma bağlı olarak, mavimsi beyaz tonlar veya sarımsı beyaz inci tonlar oluşturmak mümkündür. Doğal mika bazlı incilerin ve sentetik mika bazlı incilerin karışımları, bunların arasındaki tonlara erişim sağlar.
İnci pigmentlerinin daha büyük tipleri, bir tasarımda göz alıcı parlaklığa sahip görünüm gerekli olduğunda kullanılmaktadır. Genellikle yüz açısında bu boyalar güçlü parıltı efektleri sergiler. Daha dik açılarda parıltı etkisi çoğunlukla daha azdır.
Yüksek Parlaklığa Sahip Demir Oksit Kaplı Pul Alüminyumlar
20 yıldan daha uzun bir süre önce demir oksit kaplı klasik alüminyum pigmentler, Şekil 4’te gösterildiği şekilde boya pazarına giriş yaptı. Alüminyum yüzey üzerindeki demir oksit filmin kalınlığına bağlı olarak altın, turuncu ve kırmızı renkleri mümkündür [11-13].
Yüksek renk şiddeti, parlaklık ve demir oksitlerin sağladığı örtücülük gücünün eşsiz kombinasyonu, bugüne kadar benzersiz olan örtücü otomotiv efekt tonlarına imkan sağlamıştır [14].
Otomotiv boyalarının performansını daha da arttırmak üzere, kısa bir süre önce pul tipi demir oksit kaplı alüminyum pigmentler sunulmuştur [15]. Demir oksit kaplı pul tipi substratların mükemmel ışık yansıtıcı yüzeyleri, Şekil 5’te gösterildiği gibi metalik kırmızı rengin parlaklığını daha da arttırmıştır.
Demir oksit kaplı alüminyum pulların renk potansiyeli, Şekil 6’da gösterildiği şekilde bunların şeffaf perilen veya DPP pigmentleri (diketopirolo-pirol) ile birleştirilmesiyle arttırılabilir.
Özet
Boya sektörünün ana gereksinimleri, daha canlı renkler, güçlü parıltı, temiz beyaz ve siyah tonlar sağlayan efekt pigmentleridir. İyileştirilmiş renk özelliklerinin yanı sıra, özellikle daha örtücü baz katlara yönelik devam eden talepler bulunmaktadır.
Kısa bir süre önce sunulan yenilikçi pigmentler, sentetik mika bazlı mavimsi inci pigmentler ve demir oksit kaplı alüminyum pullardan oluşan pigmentlerdir.
Bu makale boya sektörünün gereksinimlerini, efekt pigmenti sentezindeki teknoloji trendlerini ve sentetik mika ve demir oksit kaplı alüminyuma dayanan efekt pigmenti inovasyonlarını vurgulamaktadır.
