A pigment színét befolyásoló tényezők

  A pigment színét számos tényező befolyásolja, amelyek közül a kémiai szerkezet, a kristályforma és a felületkezelés a színt és a másodlagos tulajdonságokat egyaránt meghatározó tényezők. Egy pigment színét elsősorban a kémiai szerkezete határozza meg. A kristályforma típusa, az alak, a részecskeméret és a felületkezelés azonban szintén megváltoztathatja a színt. Például a ftalocianin-kékek közül az α kristályforma vörös árnyalatot, a β kristályforma zöld árnyalatot mutat, az ε kristályforma pedig az α formánál vörösebb árnyalatú ftalocianin-kék pigmentet eredményez. A pigmentek másodlagos tulajdonságai - mint például a kristálystabilitás, fényállóság és időjárásállóság, fedőképesség és átlátszóság, színezőerő, fényesség, reológia, diszpergálhatóság, hőállóság és kémiai ellenállás - egyre nagyobb jelentőséggel bírnak a piaci megkülönböztetés és szegmentáció szempontjából.     Kémiai szerkezet   Általános kémiai szerkezete alapján a pigmentek szervetlen pigmentekre, szerves pigmentekre és hatáspigmentekre oszthatók.   1) Szervetlen pigmentek:Kémiai szerkezetük szerint osztályozva ezek közé tartozik a titán-dioxid, a korom, a vas-oxid sorozat, az ólom-kromát sorozat, a króm sorozat és a kadmium sorozat oxidjai, az ultramarin kék, a bizmut-vanadát és a kompozit szervetlen pigmentek. 2) Szerves pigmentek: A szerves pigmenteket kémiai szerkezetük alapján nagyjából azopigmentekre, policiklusos pigmentekre és fémkomplex pigmentekre osztják. Az azopigmentek túlnyomórészt hagyományos, gyenge színtartósságú szerves pigmentek, bár vannak kivételek, mint például a benzimidazolon. A diazo-kondenzációs pigmentek azonban a nagy teljesítményű szerves pigmentek kategóriájába tartoznak. A policiklusos és fémkomplex pigmentek kiváló színtartóssággal és ellenálló képességgel rendelkező, nagy teljesítményű szerves pigmentek.   3) Effekt pigmentek: Többek között alumíniumpor, rézpor, fémes alumínium, természetes csillám, szintetikus csillám, üvegpelyhek, bizmut-oxiklorid, grafitpelyhek, polimer szerkezeti színek és színváltoztató pigmentek. Kristály és felületkezelés   A pigmentkristályok részecskemérete, méreteloszlása, kristályformája, kristályszerkezete és kristályossága mind befolyásolja a színteljesítményt és a másodlagos tulajdonságokat. A porok kristályos vagy amorf szerkezetűek, míg a pigmentek mindig kristályos formában léteznek. A pigmentkristályok a pigment legkisebb részecskéit képviselik, amelyek atomokból vagy molekulákból állnak, és meghatározott mintázatokban vannak elrendezve és összeállítva. Különleges alakjuk és mikroszerkezetük elektronmikroszkópiával megfigyelhető. The smallest particles present in pigment dispersions are called primary particles, with diameters ranging from approximately 0.05 to 1 μm. They exhibit various shapes such as cubes, spheres, rods, and needles.   Due to their high surface energy, primary particles exhibit a strong tendency to spontaneously aggregate and reduce surface energy. They typically form tightly structured aggregates through random edge-to-edge or face-to-face bonding. These aggregates have larger diameters than primary particles, generally ranging from 1 to 10 μm. During filtration and drying processes in pigment manufacturing, primary particles and aggregates, or aggregates themselves, agglomerate to form larger, more loosely structured agglomerates with particle sizes exceeding 10μm. A pigmentkristályok jellemzői jellemzően a következő tulajdonságokon keresztül nyilvánulnak meg, amelyek mindegyike különböző mértékben befolyásolja a pigment teljesítményét. A részecskék mérete, alakja és méreteloszlása különösen jelentős hatást gyakorol a pigment tulajdonságaira.

• Részecskeméret Általában kicsi, mikrométerben (μm) mérve.
• Részecskeméret-eloszlás, amelyet általában olyan paraméterekkel mérnek, mint a D10, D50 és D90. Például a 20μm-es D50 azt jelzi, hogy a pigmentrészecskék 50% átlagos átmérője 20μm.
• Kristályszemcsék alakja, például makulátlan, gömb alakú, kocka alakú vagy más formák.
• Kristályszerkezet: Egyetlen pigment több kristályformát is mutathat. Például a ftalocianin kéknek van α, β és ε formája, míg a titán-dioxid anatáz, rutil és brookit formájában létezik. A különböző kristályszerkezetek eltérő színtulajdonságokat és másodlagos jellemzőket eredményeznek.
• A kristályosság elsősorban a színtartóságot befolyásolja. A kristályosság növelése javítja a pigment fényállóságát, időjárás- és hőállóságát, ugyanakkor javítja reológiai tulajdonságait, oldószerállóságát és a színkiütéssel szembeni ellenállását.

  A felületkezelés kritikus folyamat és technológia a pigmentfeldolgozásban. A felületkezelés elsődleges funkciója a részecskék felületi polaritásának megváltoztatása, ami biztosítja a pigment és az alkalmazási közeg közötti jó kompatibilitást. Ez javítja az alkalmazási tulajdonságokat, mint például a diszperzió, a reológia, az ellenállás és a diszperziós rendszer stabilitása. Ugyanazt a pigmentet különböző felületkezelésekkel lehet feldolgozni, hogy különleges alkalmazási tulajdonságokkal rendelkező terméktípusokat lehessen előállítani, mint például könnyű diszpergálás, habzásgátlás, magas fedőképesség vagy nagy átlátszóság, valamint oldószer- vagy vízbázisú alkalmazásokhoz való alkalmasság.   A részecskeméret hatása a pigmentekre   A különböző szerkezetű pigmentek részecskemérete is nagymértékben eltér. Általában a szervetlen pigmentek részecskemérete nagyobb, mint a szerves pigmenteké. A szervetlen pigmentek közül a korom nagyon kis szemcseméretű, még egyes szerves pigmenteknél is kisebb, míg a titán-dioxid és a vasoxidok nagyobb szemcsemérettel rendelkeznek. A vasoxid-vörös részecskemérete a titán-dioxid szemcseméretének több tucatszorosát is elérheti. A részecskeméret hatása a színárnyalatra Az azonos kémiai szerkezetű pigmentek színárnyalata a részecskeméret függvényében változik. Egy adott pigment esetében a színszög a részecskeméret csökkenésével nő, a részecskeméret növekedésével pedig csökken. Amikor egy adott pigment részecskemérete csökken, az árnyalata az óramutató járásával ellentétes irányba tolódik el a színkörön. Ezzel szemben, amikor a részecskeméret növekszik, a színárnyalat az óramutató járásával ellentétes irányban tolódik el a szomszédos színárnyalatok felé.   A részecskeméret hatása a felületre és a tulajdonságokra Minél kisebb a pigment részecskeméret, annál nagyobb a fajlagos felülete. A kisebb részecskék erősebb adszorpciós kapacitást és nagyobb viszkozitást mutatnak a közegben, így természetesen nagyobb mennyiségű diszpergálószerre van szükség a diszpergáláshoz és a viszkozitás csökkentéséhez. Ugyanazon pigment különböző részecskeméretei eltérő jellemzőket mutatnak a színtelítettség, a reológia, az átlátszóság vagy fedőképesség, a színezőerő és az időjárásállóság tekintetében.

Kis részecskeméret	Teljesítmény	Nagy részecskeméret
Nagyfokú átláthatóság	Átláthatóság/kapacitás	Nagy lefedettség
Magas	Színezés erőssége	Alacsony
Szegény	Reológia	Jó
Szegény	Időjárásállóság	Jó
Magas	Színtelítettség	Alacsony

  A részecskeméret-eloszlás hatása az őrlésre és a diszperzióra A pigmentek őrlése és diszpergálása során a nyíróerők segítségével az agglomerátumokat aggregátumokra, vagy ideális esetben elsődleges részecskékre bontják, ezáltal növelve a teljesítményt. Ezzel egyidejűleg a szűkebb szemcseméret-eloszlású pigmentek nagyobb színtelítettséget és színezőerősséget mutatnak. Az alábbi részecskeméret-eloszlási diagram, amely a β-fázisú ftalocianin-kéket mutatja vizes rendszerben, különböző diszpergálási idők után, világosan mutatja, hogy az őrlési idő növelése fokozatosan finomabb átlagos részecskeméretet és koncentráltabb eloszlást eredményez, megközelítve az ideális eloszlást. A túlzott őrlés azonban néha nemkívánatos hatásokhoz, például színárnyalat-eltolódásokhoz és csökkent teljesítményhez vezethet.   A fenti tényezőkön kívül a kristály alakja is jelentősen befolyásolja a pigmentek reológiai tulajdonságait. A lemezszerű vagy pálcika alakú kristályokkal rendelkező pigmentrészecskékből képződött aggregátumok nagyobb térfogatot mutatnak, mint a más kristályformájú részecskékből származó aggregátumok. Azonos körülmények között ezek az aggregátumok alacsonyabb viszkozitással rendelkeznek, és viszonylag jobb diszpergálhatóságot mutatnak a diszperziós közegben.  

Related product references: For formulation review or sourcing comparison, see CHLUMIUV 360 és CHLUMIUV UV-1577.