안료 색상에 영향을 미치는 요인

 

안료 색상에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있는데, 그 중 화학 구조, 결정 형태, 표면 처리는 색상과 이차적 특성에 영향을 미치는 결정적인 요소입니다. 안료의 색상은 주로 화학 구조에 의해 결정됩니다. 그러나 결정 형태, 모양, 입자 크기 및 표면 처리의 유형도 색상을 변경할 수 있습니다. 예를 들어 프탈로시아닌 블루 중 α 결정 형태는 붉은 색, β 결정 형태는 녹색, ε 결정 형태는 α 형태보다 더 붉은 색을 띠는 프탈로시아닌 블루 안료를 생산합니다. 결정 안정성, 내광성 및 내후성, 은폐력 및 투명성, 착색 강도, 광택, 유변학, 분산성, 내열성 및 내화학성 등 안료의 2차 특성은 시장 차별화 및 세분화에서 점점 더 중요해지고 있습니다.

 

 

화학 구조

 

안료는 일반적인 화학 구조에 따라 무기 안료, 유기 안료, 이펙트 안료로 분류할 수 있습니다.

 

1) 무기 안료:화학 구조에 따라 분류하면 이산화티타늄, 카본 블랙, 산화철 계열, 크롬산납 계열, 크롬 계열 및 카드뮴 계열 산화물, 군청색, 바나듐산 비스무트, 복합 무기 안료 등이 있습니다.

2) 유기 안료: 유기 안료는 화학 구조에 따라 크게 아조 안료, 다환 안료, 금속 복합 안료로 분류됩니다. 아조 안료는 주로 견뢰도가 낮은 전통적인 유기 안료이지만 벤지미다졸론과 같은 예외도 존재합니다. 그러나 디아조 축합 안료는 고성능 유기 안료의 범주에 속합니다. 다환 및 금속 복합 안료는 견뢰도와 저항성이 뛰어난 고성능 유기 안료를 나타냅니다.

 

3) 효과 안료: 알루미늄 분말, 구리 분말, 금속 알루미늄, 천연 운모, 합성 운모, 유리 조각, 옥시 염화 비스무트, 흑연 조각, 폴리머 구조 색상 및 색상 변경 안료 등이 있습니다.

크리스탈 및 표면 처리

 

안료 결정의 입자 크기, 크기 분포, 결정 모양, 결정 구조 및 결정성은 모두 색상 성능과 이차적 특성에 영향을 미칩니다. 분말은 결정성 또는 비정질 구조를 나타내지만 안료는 항상 결정 형태로 존재합니다. 안료 결정은 특정 패턴으로 배열되고 조립된 원자 또는 분자로 구성된 안료의 가장 작은 입자를 나타냅니다. 안료 결정의 뚜렷한 모양과 미세 구조는 전자 현미경을 사용하여 관찰할 수 있습니다.

안료 분산액에 존재하는 가장 작은 입자를 1차 입자라고 하며, 직경은 약 0.05~1μm입니다. 입방체, 구, 막대, 바늘 등 다양한 모양을 나타냅니다.

 

표면 에너지가 높기 때문에 1차 입자는 자발적으로 응집하여 표면 에너지를 감소시키는 경향이 강합니다. 이들은 일반적으로 임의의 가장자리 간 또는 면대면 결합을 통해 밀접한 구조의 응집체를 형성합니다. 이러한 응집체는 1차 입자보다 직경이 더 크며, 일반적으로 1~10μm 범위입니다. 안료 제조의 여과 및 건조 공정 중에 1차 입자와 응집체 또는 응집체 자체가 응집되어 입자 크기가 10μm를 초과하는 더 크고 느슨한 구조의 응집체를 형성합니다.

안료 결정 특성은 일반적으로 다음과 같은 특성을 통해 나타나며, 각 특성은 안료 성능에 다양한 정도의 영향을 미칩니다. 입자 크기, 모양, 크기 분포는 안료 특성에 특히 큰 영향을 미칩니다.

• 입자 크기 일반적으로 마이크로미터(μm) 단위로 측정되는 작은 입자입니다.
• 입자 크기 분포는 일반적으로 D10, D50, D90과 같은 파라미터로 측정합니다. 예를 들어 D50이 20μm이면 안료 입자의 평균 직경이 20μm인 50%임을 나타냅니다.
• 결정 입자 모양(예: 침상, 구형, 입방체 또는 기타 형태).
• 결정 구조: 단일 안료는 여러 가지 결정 형태를 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 프탈로시아닌 블루는 α, β, ε 형태가 있고 이산화티타늄은 아나타제, 루틸, 브루카이트로 존재합니다. 결정 구조가 다르면 색상 특성과 이차적 특성도 달라집니다.
• 결정도는 주로 견뢰도에 영향을 미칩니다. 결정도를 높이면 안료의 내광성, 내후성 및 내열성이 향상되는 동시에 유변학적 특성, 용제 저항성 및 색상 번짐에 대한 저항성도 향상됩니다.

 

표면 처리는 안료 가공에서 매우 중요한 공정이자 기술입니다. 표면 처리의 주요 기능은 입자 표면 극성을 변경하여 안료와 적용 매체 간의 우수한 호환성을 보장하는 것입니다. 이를 통해 분산, 유변학, 저항 및 분산 시스템의 안정성과 같은 도포 특성을 개선합니다. 동일한 안료를 다양한 표면 처리를 통해 처리하여 용제 기반 또는 수성 용도에 대한 적합성뿐만 아니라 쉬운 분산, 응집 방지, 높은 은폐력 또는 높은 투명성과 같은 특정 적용 특성을 가진 제품 유형을 생산할 수 있습니다.

 

입자 크기가 안료에 미치는 영향

 

구조가 다른 안료의 입자 크기도 매우 다양합니다. 일반적으로 무기 안료는 유기 안료보다 입자 크기가 더 큽니다. 무기 안료 중 카본 블랙은 입자 크기가 매우 작고 일부 유기 안료보다 작은 반면 이산화티타늄과 산화철은 입자 크기가 더 큽니다. 산화철 적색의 입자 크기는 이산화티타늄의 수십 배에 달할 수 있습니다.

입자 크기가 색조에 미치는 영향

동일한 화학 구조를 가진 안료의 색조는 입자 크기에 따라 달라집니다. 주어진 안료의 경우 입자 크기가 작아지면 색각이 증가하고 입자 크기가 커지면 색각이 감소합니다. 특정 안료의 입자 크기가 감소하면 색상환에서 색조가 시계 반대 방향으로 이동합니다. 반대로 입자 크기가 증가하면 색조는 시계 반대 방향으로 인접한 색조로 이동합니다.

 

입자 크기가 표면적 및 특성에 미치는 영향

안료 입자 크기가 작을수록 비표면적이 커집니다. 입자가 작을수록 매체에서 흡착력이 강하고 점도가 높아지므로 분산 및 점도 감소를 위해 더 많은 양의 분산제가 자연스럽게 필요합니다. 동일한 안료의 입자 크기에 따라 채도, 유변학, 투명도 또는 은폐력, 착색 강도 및 내후성에서 뚜렷한 특징이 나타납니다.

작은 입자 크기	성능	큰 입자 크기
높은 투명성	투명도/불투명도	높은 커버리지
높음	착색 강도	낮음
Poor	유변학	Good
Poor	내후성	Good
높음	채도	낮음

 

입자 크기 분포가 분쇄 및 분산에 미치는 영향

안료의 분쇄 및 분산에는 전단력을 사용하여 응집체를 응집체 또는 이상적으로는 기본 입자로 분해하여 성능을 향상시키는 과정이 포함됩니다. 동시에 입자 크기 분포가 좁은 안료는 더 높은 채도와 착색 강도를 나타냅니다. 다양한 분산 시간 후 수성 시스템에서 β상 프탈로시아닌 블루의 입자 크기 분포도를 보여주는 아래 그림은 분쇄 시간을 늘리면 평균 입자 크기가 점점 더 미세해지고 농축된 분포가 이상적인 분포에 가까워진다는 것을 명확하게 보여줍니다. 그러나 과도한 분쇄는 때때로 색조 변화 및 성능 저하와 같은 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있습니다.

 

위의 요인 외에도 결정의 모양도 안료의 유변학적 특성에 큰 영향을 미칩니다. 판 모양 또는 막대 모양의 결정을 가진 안료 입자로 형성된 응집체는 다른 결정 모양을 가진 입자의 응집체에 비해 더 큰 부피를 나타냅니다. 동일한 조건에서 이러한 응집체는 점도가 낮고 분산 매체 내에서 상대적으로 우수한 분산성을 보여줍니다.