Geliştirilmiş Boyalar ve Kaplamalar için Yüksek Performanslı İnorganik Pigmentler
Boya ve kaplama üreticileri; daha zorlu ürün spesifikasyonlarını karşılama, artan yasal gereklilikler, lojistik ve üretim sorunları ve sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşma konusunda zorluklarla karşı karşıya kalıyorlar.
Kompleks İnorganik Renk Pigmentleri (CICP) olarak bilinen pigment sınıfı bu sorunları ele alır, boya ve kaplama üreticilerinin özel uygulamalar için farklılaştırılmış ürünler geliştirmesine, üretmesine ve pazarlamasına olanak tanır.
Boyar madde kategori sistemleri birçok farklı şekilde sınıflandırılabilir. Pigmentler genel olarak iki sınıfa ayrılır; organik ve inorganik. Organik pigmentler, çeşitli parlak kromatik renkler sağlarlar ancak doğası gereği kısıtlı ısı stabilitesi, kimyasal direnç, örtücülük ve genel dayanıklılığa sahiptir. İnorganik pigmentler; daha yüksek stabilite, dayanıklılık ve örtücülük sağlar ancak organik pigmentlerden daha az kromatik renk çeşitliliğine sahiptir.
CICP’ler, organik pigmentlere rakip olan parlak renklerini ve standart inorganik pigmentlerin dayanıklılığını bir araya getirerek bu performans farkını ortadan kaldırır. CICP’lerin avantajları “CICP”deki terimlerle açıklanabilir.
Kompleks: Birden fazla metalin 800°C’den yüksek ısıda fırınlanıp tek oksit yapısı içinde var olmasından ibarettirler.
İnorganik: Bozunabilecek herhangi bir organik fonksiyonel gruba sahip olmayıp doğada bulunan bir ‘seramik’ olarak da düşünülebilirler.
Renk: Titanyum dioksit veya diğer dolgu maddeleri gibi beyaz değildirler. Renk izlenimi vermek için ışığın dalga boylarını seçici olarak emerler.
Pigment: Bir boyarmaddenin yapacağı gibi organik çözücüler veya reçineler içinde çözünmeyen ayrık, inert parçacıklardır.
Örneğin, demir oksit veya krom oksit gibi tek bir oksit yerine CICP’ler demir ve krom oksitlerin karıştırılması ve ardından bunları yaklaşık 1000°C’de kalsine edilmesiyle oluşturulur. Bu sıcaklıklarda metal iyonları rastgele hareket ederler, artık demir ve kromun fiziksel bir karışımı değildirler.
Farklı renk ve diğer özelliklere sahip yeni bir kimyasal bileşiktir. Bu durumda, rengi siyah olan ve CI Pigment Brown 29 olarak da bilinen bir Demir Krom(III) pigmentidir. Bu pigment sınıfı aynı zamanda başka özelliklere sahip bir renk pigmentinin de sınıfıdır. PBr29 pigmentleri koyu renklidir ancak güneş ışığının yakın kızılötesi dalga boylarını yansıtır.
Bu sayede güneşte kalan koyu renkli malzemeler daha serin kalır. Bu örnek, yüksek
performanslı pigmentlerde CICP’lerin rengi ve işlevinin nasıl bir araya getirildiğinin iyi bir örneğidir.
İnorganik kimya, yüksek sıcaklıkta kalsinasyon ve kontrollü işleme ile bu pigmentlere kimyagerlerin ve renk argenin bir pigmentte arzu ettikleri özelliklerin verilmesini
sağlar. Kalsinasyon adımı sırasında, pigmentler tamamen oksitlenir ve renk değiştirmemeleri veya bozulmamaları için inert hale getirilir.
Pigmentlerin yüksek sıcaklıklardaki ısı stabilitesi, onlara genel stabilite ile birlikte fırında kürlenen sistemler için iyi bir stabilite ve yüksek ısı kaplamalarında dayanıklılık sağlar. Bu stabilite pigmentlerin solvente, asitlere ve bazlara karşı inert olmasına kadar uzanır.
Ayrıca, FDA gıda ile temas uygulamaları gibi hassas uygulamalar için bir dizi regülasyonları geçmelerini de sağlar. Pigmentler, UV ışığına maruz kaldığında genellikle reçineyi ve alt tabakaları güneşin zararlı etkilerinden korumak için ışığı iyi bir şekilde absorbe etme
özelliğine sahiptirler. Soğurulan UV ışığı, reçinelere ve organik malzemelere saldırabilen yıkıcı serbest radikaller olarak değil, ısı olarak dağılır.
Fırından çıkan malzeme genellikle büyük parçacıklar halinde sinterlenirken, kaplamalar
için olan CICP’ler ortalama 0,5 ile 1,5 mikron arasında bir parçacık boyutuna sahip olacak şekilde işlenir. Bu kullanışlı ve kontrollü parçacık boyutlarının yanı sıra pigmentlerin yüzey alanı, düşük reçine talebi ve yüksek parlaklık için nispeten düşük ve yeterlidir.
Parlak, kromatik renkler CICP’lerin bir gücüyken, yakın kızılötesinde (700-2500 nm) görünür dalga boylarının (400-700 nm) ötesindeki ışıkla etkileşimleri onlara malzemelerin
sürdürülebilirliğini artıran özellikler kazandırır.
Güneş enerjisinin sadece yarısı spektrumun görünür kısmındadır. Son derece zararlı UV (295-400 nm) içindeki birkaç yüzde dışında, güneş enerjisinin diğer kabaca yarısı görünmez IR (Infrared Reflectance – Kızılötesi Yansıma) spektrumundadır. Estetik açıdan hoş koyu renkler için tüm siyah pigmentler görünürde ışığı soğurur ve standart pigmentler IR’de ışığı soğurmaya devam ederek siyah renklerin güneş altında ısınmasına neden olurlar.
Bazı CICP siyah pigmentler, özellikle Demir Krom(III) Oksit (CI Pigment Brown 29), siyah renk için görünür olanı soğururlar ancak görünmez olan IR’de güneş enerjisini yansıtırlar. Karbon siyahı gibi standart bir siyah, yalnızca %5’lik bir TSR (Total Solar Reflectance – Toplam Güneş Yansıması)’a sahipken bir CICP IR Siyahı, güneş enerjisinin %25-30’unu (TSR) yansıtacaktır.
Bu, IR Siyah malzemelerin standart siyah malzemelerden daha serin kalacağı anlamına gelir. Beyaz bir malzeme her zaman en serinlik veren olacaktır ancak birçok uygulama için daha koyu renkler tercih edilir. Çatı kaplamaları gibi yapı ürünlerinde kullanıldığında, IR Siyah pigmentler yönetmelikleri düzenleyenler ve enerji şirketleri tarafından yalnızca soğutma için kullanılan toplam enerjiyi azaltmakla kalmayıp aynı zamanda sıcak öğleden sonraları en yüksek enerji talebini azaltmak için de bir strateji olarak kabul edildi.
(Enerji kullanımını sabit tutmanın anahtarı) IR Siyah teknolojisinin temeli olan CI Pigment Brown 29, kimyasının yanı sıra titanyum, kobalt ve bir dizi başka metal oksit bazlı çok çeşitli CICP ürünlere sahiptir. Bu ürün, en bilinen ve en etkili ürünlerden biridir.
Kobalt Mavileri ve Yeşilleri
Kobalt Alüminat mavisi (CI Pigment Blue 28), sanatçıların renk paletlerinde iyi bilinen ancak bir dizi farklı kaplama sisteminde kullanımı bulunan parlak kırmızı gölgeli bir mavidir. Kobalt Krom(III) Alüminat (CI Pigment Blue 36), yüksek renk tonu mukavemeti ve mükemmel hava koşullarına dayanıklı yeşil gölgeli mavilerdir.
Lacivertten turkuaz tonlarına kadar geniş bir renk yelpazesine sahiptirler. Kobalt Titanat yeşilleri (CI Pigment 50), standart krom oksitler (CI Pigment Green 17) yeterince kromatik
olmadıklarında kullanılabilen parlak yeşil tonlardır. Kobalt yeşillerini bir miktar lityum ile karıştırarak turkuaz bir ton üretilebilinir.
Titanat Sarılar ve Kahverengiler
Bu pigmentler ‘katkılı’ veya modifiye titanyum dioksit olarak düşünülebilir. Kalsinasyon aşamasına farklı metallerin dahil edilmesi ile farklı renkler üretilebilir. Nikel Antimon
Titanat (CI Pigmenti Yellow 53), Bizmut Vanadat’tan (CI Pigment Sarı 184) daha az kromatik olan ancak daha yüksek ısı stabilitesine ve mükemmel bir hava koşulları dayanıklılığına sahip olan yeşil bir sarı tondur.
Chromium(III) Antimon Titanate (CI Brown 24 Pigmenti), hava koşullarına karşı mükemmel dayanıklılığa ve yüksek örtücülüğe sahip kırmızı tonlu bir sarıdır. Ve Manganez Antimon Titanat (CI Pigment Sarı 164) ısıya karşı dayanıklı ve demir içermeyen koyu kahverengi bir pigmenttir.
CICP Siyah Pigmentler
IR Siyah pigmentlerin yanı sıra, birçok siyah CICP pigment mevcuttur. Bakır Kromit (CI Pigment Siyah 28) pigmentleri, yüksek performanslı yüksek sıcaklık standardı ve yüksek dayanıklılığa sahip kaplamalarda son noktadır.
Manganez Ferrit (CI Pigment Black 26) pigmentleri, 600°C’ye kadar stabildirler ve krom içermezler. Krom(III) Demir Nikel (CI Pigment Black 30) pigmenleriyse cam emaye uygulamaları için çok yüksek sıcaklığa dayanıklı siyahlardır.
NTP Sarı ve RTZ Turuncu
İki yeni CICP sınıfı olan, NTP (Niobium Tin Pyrochlore) sarıları ve RTZ (Rutile Tin Zinc) turuncuları yüksek performanslı pigmentlerdir. NTP Sarıları (CI Pigment Yellow 227) ve RTZ Turuncuları (CI Pigment Yellow 216), titanat sarıları gibi standart CICP’lerden daha parlak ve daha kromatiktirler. Yüksek performanslı organik sarı pigmentlerin tonlarına yaklaşırlar ve Krom Sarıları (CI Pigment Yellow 34) yerine kullanılabilirler.
CICP’lerin Kaplamalarda Kullanımları
CICP’ler renkleri, örtücülükleri ve inertlikleri nedeniyle çok çeşitli kaplama sistemlerinde kullanılabilirler. Özellikleri, onları çok çeşitli uygulamalarda kullanımları için ayrıca uygun hale getirir.
Endüstriyel ve otomotiv uygulamalar gibi yüksek sıcaklığa dayanıklı kaplamalarda kullanılabilirler. Genel olarak CI Black 28 ve CI Black 26 pigmentleri, formülasyonların
hiçbir şekilde krom içermediği otomotiv uygulamalarında kullanılır.
Kobalt mavileri ve yeşilleri, titanat sarılarıyla birlikte diğer organik veya inorganik pigmentler başarısız olduğunda hayatta kalan kromatik renkler sağlarlar.
Alüminyum/çelik bobin ve ekstrüzyon kaplamalar, özellikle beyazlı organik pigment tonlarıyla karşılaştırıldığında hem proses sırasındaki problemler hem de hava koşullarına karşı renk stabiliteleri nedeniyle CICP’lerin önemli bir kullanım alanıdır. CICP’ler ayrıca 40 yıl garantili floropolimer reçine bazlı boya sistemleri için renkler sağlarlar.
Anahtar pigmentlerse şunlardır:
• CI Pigment Black 28 - Renk tonlarındaki iyi renk kontrolü ile son derece dayanıklı,
• CI Pigment Brown 29 - Yapı ürünlerinde kullanım için CICP IR Siyahı,
• CI Pigment Blue 28 & Blue 36 - Uzun süreli kararlılığa sahip parlak, kromatik maviler,
• CI Pigment Brown 24 ve Yellow 53 - Stabil sarı pastel tonlar için kullanılan Titanat sarılar,
• CI Pigment Green 50 - Krom oksit yeşilinden daha parlak ve daha kromatik olan eşsiz pigmentlerdir.
Ntp Sarısı Ve Rtz Turuncusu - İmza Binalar ve Vurgular için Parlak Renkler
Toz boyalarda; alüminyum/çelik bobin ve ekstrüzyon kaplamalarındaki gibi yüksek ısıya dayanıklı pigmentler kullanılabilir. CICP’ler; en son nesil, çok dayanıklı, AAMA 2605 sertifikalı kaplamalarda uzun ömürlü renkler için kullanılabilir. Organik sarı pigmentler bozulduğu ve renk değiştirdiği halde CI Brown 24 ve CI Yellow 53 Pigmentleri ısıya dayanıklı kırmızı tonlu ve yeşil tonlu sarılar sağlar.
CICP pigment sınıfının performansını genişletmek için yapılan araştırmalar devam etmektedir. Yönetmeliklerdeki kaygıları gidermek, sürdürülebilirliği artırmak ve genel olarak yüksek dayanıklılığa sahip renk alanını artırarak renkleri iyileştirmek için yeni sürümler geliştirilmektedir.
CICP’ler her uygulama için en uygun pigment olmayabilir ancak diğer tüm seçenekler başarısız olduğunda, pigment performansında veya ek işlevsellik en üst düzeyde gerekli olduğunda, boya ve kaplama kimyagerleri ve renk argenin tezgahlarında bulundurmaları gereken kritik ürünlerdir.
Mark Ryan Pazar ve Ürün Müdürü
The Shepherd Color Company
Sena Şahin
Satış Sorumlusu
Color & More Kimyasal Hammaddler
Satış ve Pazarlama A.Ş.
