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超薄颜料新技术

超薄颜料新技术

时 间: 2022-03-18

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摘 要: img{max-width:100%;} img{max-width:10…

用于超薄铝基材的新型颜料技术可用于生产高遮盖力、高着色效果的涂料。有了单独的这种效果颜料,就有可能实现以前只在(半)贵金属中才有的色调。

 

 

 

作者 Adalbert Huber、研究和质量控制副总裁;Frank J. Maile,全球技术总监,效果颜料商业部,Schlenk金属颜料公司,德国,Roth

 

 

 

黄金因其独特的外观一直使人们着迷。 1 这种淡黄色的金属即使是薄薄一层也能显示出很高的遮盖力和光泽度。此外,它还有一个出色的明暗随角异色效应。混合铜和银,还可以获得不同的颜色印象。现在,使用基于超薄颜料(UTP)的新型效果颜料,我们可以在涂料、印刷油墨和塑料中来模拟这些颜色 色 调 。为 此 , 随 着 Z e n e x o ®三 元 体 系 ( Z T S )(YY-YS-OO)的开发,Schlenk公司将已知的由金、银和铜(Au-Ag-Cu)组成的冶金三元体系转移到了效果颜料领域。 3 使用单独的效果颜料GoldenShine(YY),GoldenWhite(YS)或CopperGlow(OO),可以在液体和粉末涂料、印刷油墨、或色母粒和塑料中实现之前仅在(半)贵金属中才能实现的色调(图1)。新的效果颜料具有特殊的性能,其应用特点使其可以在上述应用中根据颜色饱和度、遮盖力和色域实现新的色调。

 

 

 

 

 

颗粒特性及优点

 

在我们的创新工艺中,我们专注于开发具有最佳遮盖力、安全性和改善着色性能的效果颜料。这项工作使UTP技术得以产生。 5 与具有相同粒径的先进颜料相比,新开发的颜料具有极好的遮盖力。我们将铝基板的厚度从200–500 nm(银元片的典型厚度)减小到20 nm。这些颗粒经过特定的技术处理后,获得约21µm的平均粒径,从而得到了以前无法实现的出色的长径比。UTP颗粒被二氧化硅和氧化铁包覆。氧化铁的厚度决定了最终颜料的颜色。超薄层会产生偏淡黄色的银色,接下来是金色,如果厚度进一步增加,颜色就会变成橙色。

 

通过对颜料颗粒的显微镜观察,我们发现基于UTP的效果颜料颗粒的几何结构显示出可复制且可控的颗粒厚度,明显要薄于传统的金属干涉颜料(图2)。这也使得长径比急剧增加,它对出色的随角异色效果十分重要。

 

 

 

 

 

色彩评估

 

对14-µm厚的涂层在不同颜料质量浓度下的遮盖力的评估表明,基于UTP的颜料只需要约10.5%的颜料质量浓度,而不是铜色颜料技术的18%(图3)。与目前最先进的技术相比,UTP产品组合中的另外两种新颜料也提供了显著提高的遮盖力。因此,它可以降低涂料中颜料的添加量,或者在相同的添加量下可以减少涂层的厚度。

 

 

 

 

金属表面及其仿制品的一个突出特性是颜色的随角异色效果。为了更好地进行比较,我们测试了最先进的金属干扰颜料的铜和金的颜色。由于缺乏银色的金属干扰颜料,因此使用了市售铝颜料。我们将这三种颜料与新的三元体系进行了比较。所有颜料均以14µm的膜厚和达到遮盖力的添加量进行喷涂。使用BYK-mac“i”金属色多角度分光光度计测量了亮度值。Alman动态色指数(FI)定义如下:

 

当计算三元体系ZTS中产生颜色的Alman指数时,使用(YY)可以显著改善多达六个单位的金色(图4)。对于铜颜料(OO),与最新技术的区别更为明显。

 

 

 

 

交付形式

 

铝基新型UTP颜料的交付形式是粉末,不再是含溶剂的浆料,使其具有许多优点。例如,与颜料一起交付且与油漆配方不匹配的溶剂的干燥时间不再是问题。可用于100%水性体系的配方,也更容易用于现代超高固体分的配方。由于没有溶剂,添加量也会更精准。因为颜料无粉尘爆炸风险,且被归类为非危险品,因此可以实现无溶剂交付形式。

 

 

 

应用

 

新的颜料技术可用于从汽车产品到建筑组成(如墙面(图5))、娱乐电子产品和日常用品等的涂料应用。对于粉末涂料和母料/塑料的生产商而言,好消息是他们不必再在无颜色遮盖效果的情况下进行涂敷了(图6)。由于不存在溶剂,新型颜料完全适用于这些应用。

 

 

 

 

 

 

为了证明颜料技术的进步,我们将Rosenthal®杯子上的一个真金条纹替换成了UTP技术的金色条纹(图7)。专家甚至也需要一些时间来找出“替代品”。

 

 

 

 

 

总结

 

基于新UTP技术的颜料的主要优点可总结如下:

 

• UTP可以生产超薄金属干扰颜料;
• 此类颜料目前是首次能以粉末形式供应的颜料类型,不需要贴上危险物质的标签;
• 新型颜料具有优异的遮盖力效果;
• 它们具有高光泽度,以及前所未有的随角异色效应特点;
• 三种颜料GoldenShine (YY)、GoldenWhite (YS)和CopperGlow (OO)具有广阔的色域;
• Zenexo三元体系(ZTS)可以很容易地模拟Au-Ag-Cu合金效果。

 

 

 

致谢

 

作者特别感谢Ralf Webler博士对其分析的支持。

 

 

 

参考资料

 

1 Magnus, A. De mineralibus. Cologne 1569.
2 Huber, A.; Maile, F.J.; European Coatings Journal, 03 2021.
3 Maile, F.J.; Schulze, J.; Lindner, J. Journal für Oberflächen-technik (JOT), 8 2021.
4 Degussa AG:Edelmetalltaschenbuch..Frankfurt 1967.
5 Shimizu, K.; Piech, F.; Huber A. Patent EP283280, 2013.

 

 

 

 

本文收录在《PCI中文版》杂志2021年12月刊中

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