真珠光沢のある顔料は光の干渉によって機能します。雲母または合成基材上にコーティングされた二酸化チタンまたは酸化鉄の薄い層が入射光と相互作用し、これらの素材を非常に魅力的なものにするきらめき、深み、カラーシフト効果を生み出します。しかし、その光学メカニズムこそが、基板の制約が非常に重要である理由でもあります。同じ顔料バッチでも、ある用途では鮮やかに見えても、別の用途では残念なほど平坦に見えることがありますが、ほとんどの場合、顔料自体には問題はありません。
化粧品および工業グレードの効果顔料を製造してきた 10 年以上の経験を持つメーカーとして、当社は新規顧客の間でこの問題を常に認識しています。落とし穴は 3 つの領域に集中する傾向があります。基板制約の不一致、透明性要件の誤解、プロセス ウィンドウが狭すぎるか不適切に設定されているということです。配合を開始する前にそれぞれを理解することで、開発時間と材料コストを大幅に節約できます。
基材の制約とは、真珠光沢のある顔料がそれ自体を表現できる方法を制限する、基材の物理的または化学的特性のことです。最も一般的に見落とされがちな制約には、表面粗さ、ベースカラー、屈折率、化学的適合性が含まれます。
真珠光沢のある顔料の小板は、コヒーレントな光の反射を生成するために、基材表面に対して平らかつ平行に存在する必要があります。下塗りされていない木材、テクスチャード加工されたプラスチック、目の粗い紙などの粗い表面では、プレートレットがランダムに傾き、素材に特有の光沢を与える鏡面光沢が失われます。 自動車トップコートシステムに関する研究では、Ra (平均粗さ) を 0.8 μm から 2.5 μm に変更すると、測定された輝きの強度が 30 ～ 40% 減少する可能性があることが示されています。 化粧品用途では、粗い充填剤粒子が小板の配向を乱すという同様の問題がプレストパウダー配合で発生します。
実際的な解決策: 真珠光沢のある層を導入する前に、シーラーまたはプライマー コートを塗布して表面の凹凸を減らします。プレストパウダーでは、フィラーの粒度分布を評価し、D90 を 20 μm 未満に下げると通常、配向が回復します。
これは予期せぬカラーシフトの最も一般的な原因です。干渉顔料、特に当社の 自然干渉パール顔料 — プレートレットの前面から特定の波長を反射し、その下の基材に相補的な波長を透過させることによって色を生成します。白または白に近い基材では、透過した波長が反射されて、干渉色とその補色が同時に見えます。暗い基板上では、透過光は吸収され、直接反射した色だけが目に見えます。 黒の上に青い干渉顔料を適用すると、ほぼ純粋な青に見えることがあります。同じ顔料を白の上に置くと、透過した補色から強いオレンジゴールドのアンダートーンが現れます。 どちらの結果も間違っているわけではありません。単に光学方式が異なるだけであり、基板の色は慎重に選択する必要があります。
一部の基材システム、特に酸性またはアルカリ性の高い環境、または強力な溶媒を含む環境では、顔料小板上のコーティング層を攻撃する可能性があります。これは、低グレードの素材で問題が発生する可能性が高くなります。 当社の工業グレードの真珠光沢のある顔料は、4 ～ 10 の範囲にわたる pH 安定性テストを受けています。 、特定の機能グレードは、より高い耐薬品性を実現するように設計されています。基材またはバインダー システムがその範囲外にある場合は、製造後のトラブルシューティングではなく、配合前にご相談ください。
透明性、特に顔料が懸濁されているバインダー、キャリア、またはマトリックスの透明性は、単なる見た目の好みではありません。干渉ベースのエフェクトが機能するためには、これが機能要件となります。
真珠光沢のある小板が機能するには、層に入る光の経路と、反射光と透過光が出射する経路の 2 つが必要です。不透明な白い結合剤は、入射光が血小板表面と干渉して相互作用する前に散乱させ、干渉効果を効果的に破壊します。残るのは、顔料パウダー自体に見られる輝きとは似ても似つかない、拡散した白亜のような外観です。
塗料およびコーティング配合物において、最も一般的な透明性を阻害する要因は、ベースコートまたはブレンド系に過剰な TiO₂ を配合することです。 TiO₂ は、商業的に使用されている白色顔料の中で最も散乱性が高いです。 同じ層内での添加量が 2 ～ 3% という低さであっても、TiO2 はバインダーの実効透明度を低下させ、干渉彩度を半分以上削減する可能性があります。 隠蔽力と真珠光沢の両方が必要な場合、正しいアプローチは、それらを別々の層で塗布することです。つまり、不透明なベースコートの後に透明な真珠光沢のあるトップコートを塗ります。これは自動車の再仕上げにおける標準的な手法であり、装飾化粧品にも採用されることが増えています。
規制上の理由、美観上の理由、または加工上の理由など、TiO₂ フリーの配合が真に必要な用途向けに、当社は専用の製品を提供しています。 TiO₂フリーの真珠光沢のある顔料 Snow Velvet Silver-White シリーズといくつかのメタリックおよびカメレオンのオプションを含む製品群は、二酸化チタンを使用せずに光沢と色を提供するように特別に設計されています。
透明度は顔料の濃度そのものにも関係します。多くの配合者は、顔料の配合量を増やすと明るさが増すと想定しています。これはある程度までは真実ですが、臨界濃度を超えると血小板が互いに影を作り始め、層を通る光の透過が減少します。ほとんどの標準粒子サイズ (10 ～ 60 µm) の場合、 液体システムにおける典型的な最適負荷範囲は 1 ～ 5 重量% 。それを超えると、効果が頭打ちになったり、低下したりすることがよくあります。当社のような、より光沢のある粗いグレード スターダイヤモンドパールピグメント 、個々の血小板がより多くの領域を占めるため、最適ウィンドウがさらに狭くなる可能性があります。
適切に設計された配合であっても、製造プロセスがそれに適合していなければ失敗する可能性があります。プロセスウィンドウ (目標の外観を一貫して達成できる温度、せん断速度、混合時間、塗布条件の範囲) は、仮定するのではなく、定義して検証する必要があります。
真珠光沢のある小板顔料は物理的に壊れやすいです。高せん断混合装置（ビーズミル、2,000 rpm 以上で動作する高速分散機、または長時間の混合サイクル）は、小板構造を破壊し、平均粒子サイズを小さくし、光沢を生み出すアスペクト比を破壊する可能性があります。 平均直径 50 μm で始まり、せん断加工によって 15 μm まで小さくなった小板は、その輝きのほとんどを失い、よりサテンまたはマットに見えます。 真珠光沢のあるものを組み込むには、低剪断パドル混合または穏やかなプラネタリー混合が一般に好まれます。プロセスラインで他の成分に対して高せん断ステップが必要な場合は、真珠光沢のある顔料をシーケンスのできるだけ最後に追加します。
せん断のリスクがなく、より簡単な工程内ハンドリングを必要とするお客様のために、 分散パール顔料 この範囲は、濡れを改善し、凝集を軽減するために前処理されており、未処理グレードよりも低いせん断力で許容可能な分散を可能にします。
コーティングやペイントの用途では、乾燥温度がプレートレットの配向に影響します。 80℃を超える強制空気乾燥では、乱流の対流パターンが固定され、血小板の整列が不十分になる可能性があります。 一方、非常にゆっくりとした周囲乾燥により、セルフレベリングと配向が向上します。 UV 硬化システムには特有の課題があります。急速硬化フロントにより、血小板が定着する前に配向途中で凝固してしまう可能性があります。プレゲル化または 2 段階硬化 (部分的な UV 露光とそれに続く完全な硬化) の使用は、UV システムでの配向を改善するのに効果的なことがよくあります。
適用方法は、血小板が正しく配向しているかどうかを直接決定します。一般に、スプレー塗布は、大小板または高光沢グレードの場合、ブラシまたはローラー塗布よりも優れた配向性をもたらします。これは、スプレーの噴霧とその後の沈降によって小板が水平に整列するためです。 ほとんどの真珠光沢のあるコーティングの目標乾燥膜厚は 15 ～ 30 µm です。 ;この範囲を大幅に下回ると、顔料濃度が不十分になる可能性があります。それを超えると、たるみや質感の欠陥が生じ、光沢に必要な滑らかな表面が損なわれる危険があります。
| パラメータ | 推奨範囲 | 超過の結果 |
|---|---|---|
| 混合せん断速度 | < 500 rpm (パドル/プラネタリー) | 血小板の破壊、輝きの喪失 |
| 顔料充填（液体） | 1～5重量% | セルフシャドウイング、明るさの低下 |
| 乾燥温度 | 40～80℃（強制空冷） | 血小板の配向不良、曇り |
| 乾燥膜厚 | 15～30μm | 不十分な密度またはたるみ/質感 |
| バインダー TiO₂ 充填 (同層) | < 1 wt% | 透明度が失われ、平坦な外観になる |
カラー シフト顔料 (カメレオン顔料とも呼ばれます) には、標準の真珠光沢のある材料と同じ制約がすべて含まれますが、それぞれの制約に対する感度が高くなります。視覚効果は、異なる視野角で明らかに異なる色相を示すことに依存するため、反射信号の明瞭度を低下させる要因は、知覚される色の移動距離も減少させます。
基材の色は非常に大きな影響を及ぼします。 カメレオン顔料は通常、その完全なシフト範囲を示すために中性から暗色の基質を必要とします。 。白または明るい色の下地では、二次反射色が下地の反射によって薄められ、シフトが鈍く見えることがあります。幅広い製品を生産しています 色が変化するカメレオン顔料 当社の技術ガイダンスでは、お客様が最初からシステムを正しく設計できるよう、各シリーズの推奨基板濃度を指定しています。
カメレオン顔料のプロセスウィンドウも厳しくなります。部分的な血小板の整列により、より弱く、方向性の低いカラーシフトが生成されます。たとえ軽度のせん断損傷や配向不良であっても、角度の差はたとえば 60° から 30° に減少します。これは、劇的な製品ストーリーと完成品ではほとんど目に見えない効果との間の違いを意味する可能性があります。
私たちが提供できる最も実践的なアドバイスは、基板とプロセスの検証を最終的な QC ステップとして扱うのではなく、開発タイムラインに組み込むことです。具体的には:
当社の技術チームはお客様と直接連携して、この種の構造化された開発をサポートします。特に、当社のようなより複雑なグレードを扱うアカウントの場合はそうです。 Ray-3D 磁気真珠光沢顔料 または 耐候性機能グレード プロセス感度が高い場合。ここで説明する基板、透明度、またはプロセス ウィンドウの課題のいずれかに取り組んでいる場合は、早めに連絡することをお勧めします。多くの場合、ラボで試行錯誤するよりも早く制約を特定できます。
