Effektpigment

Pigment är ämnen som består av partiklar som praktiskt sett är olösliga i bärmediet. De används främst för färgsättning, men kan dessutom ge skyddande, magnetiska, elektriska eller elektromagnetiska egenskaper. Användningsområdena varierar, från målar- och tryckfärger, lacker, plaster, byggmaterial, keramiska produkter, glas och emalj till kosmetik.

Olika pigment särskiljs och klassificeras efter de sätt som de interagerar med ljus. De viktigaste pigmentklasserna är:

• vita pigment,
• färgpigment,
• svarta pigment, och
• effektpigment.

I grund och botten används alla dessa pigment på grund av deras förmåga att återge färg.

Effektpigment är färgmedel som ger ytterligare färgeffekter när de appliceras, som vinkelberoende nyanser (iridescens, färgvandring, glans) eller textur. De kallas helt enkelt metallglanspigment eller pärlemorpigment. Begreppet ”glanspigment” används ofta i stället för effektpigment, eftersom nästan alla effektpigment ger en glanseffekt. Glanspigment i allmänhet sammansatta av plättliknande partiklar som lägger sig parallellt med ytan de appliceras på. När det infallande ljuset reflekteras på pigmentplattornas släta yta fås den karaktäristiska glanseffekten.

Metallpigment är pigment som består av metallpartiklar. När de appliceras och partiklarna orienteras parallellt i bärmediet uppstår en metall-liknande glanseffekt då ljus reflekteras på ytan av de små metallflarnen. Pärlemorpigment, å andra sidan, är pigment bestående av transparenta eller semitransparenta flarn av metalloxider eller andra material med högt brytningsindex. När de appliceras parallellt fås en karaktäristisk pärlemorglans. Hos vissa pärlemorpigment, så kallade interferenspigment, ger interferens av vitt ljus upphov till en mängd färger. Interferenspigment är per definition effektpigment vars färger skapas helt eller största delen med hjälp av ljusets interferens.

Flera nya effektpigment som består av små plattor eller flarn av genomskinliga material har utvecklats de senaste åren. Effekterna som fås från dessa pigment uppstår när ljuset reflekteras flera gånger, men å andra sidan saknas den typiska pärlemorglansen. Dessutom har mängden effektpigment utökats efterhand som interferenspigment baserade på flarn av icke-transparenta material har utvecklats. Det har gjort klassificeringen mer komplex, och därför skapades termen ”specialeffektpigment”. Hit räknas alla flarn-liknande effektpigment som inte kan kategoriseras som metallglanspigment. Enligt denna uppdelning utgörs specialeffektpigment av pärlemorpigment, transparenta samt icke-transparenta interferenspigment vilka oberoende av sammansättning och struktur ger pärlemorglans (eller inte) kombinerat med ett interferens-fenomen i applikationsmediet.

Specialeffektpigment är naturliga eller syntetiska pigment som kännetecknas av hög lyster, glans och regnbågsskimrande färgfenomen från optiskt tunna lager. De visuella fenomenen beror på ljusets reflektion och refraktion i de tunna lagren. I naturen finns det inte bara hos pärlor och musslor, utan det finns många fascinerande exempel på fåglar, fiskar, ädelstenar, mineraler och insekter som visar upp samma effekter. Vetenskapliga undersökningar av de optiska principerna för glansen hos naturliga pärlor visar exempelvis att de vackra färgerna kommer från ordnade biopolymerer i flera lager, skapade av bio-mineralisering.

Partiklarna i vita, färgade och svarta pigment har i allmänhet en diameter på mellan 0,1 till 1 μm, vilket täcker in våglängderna för synligt ljus. Vissa svarta pigment har dock ännu mindre partikeldiametrar. Partikelstorleken i effektpigment, å andra sidan, ligger till största delen mellan 5 och 100 μm – och är ibland ännu större. De har därför en genomsnittlig flarndiameter som är avsevärt större än våglängden för synligt ljus. Tjockleken på flarnen är, med få undantag, mindre än 1 μm och därmed i samma storleksordning som ljusets våglängd. Det gör att kvoten mellan diameter och tjocklek på flarnen hos effektpigment blir höga, med värden upp till 200. Vita, färgade och svarta pigment är mestadels oregelbundet formade och interagerar vanligtvis med ljus på följande sätt:

Vita pigment: pigmentpartiklarna sprider allt det infallande ljuset jämnt åt alla håll.

Färgade pigment: pigmentpartiklarna absorberar vissa våglängder av det synliga ljuset och sprider de resterande våglängderna vilket ger en viss färg.

Svarta pigment: pigmentpartiklarna absorberar alla våglängder av det synliga ljuset.

Metallglanspigment består av tunna metallflarn, vanligtvis av aluminium. De är inte transparenta och reflekterar allt infallande ljus i en riktning. Pigmentpartiklarna fungerar som små speglar, vilket ger en metallisk glans när de orienteras parallellt vid appliceringen.

Transparenta pärlemor-interferenspigment reflekterar den del av ljuset som faller direkt på flata flarnytor. Övrigt ljus passerar genom de transparenta partiklarna och reflekteras delvis antingen i gränser mellan pigmentlager eller vid botten av flarnen. Det delvis reflekterade ljuset interagerar med intilliggande pigmentpartiklar och reflekteras ytterligare och det uppstår överlagring och interferensfenomen som tillsammans med de många interna reflektionerna skapar det karaktäristiska utseendet hos pärlemorpigment.

Pärlemorpigment kan efterlikna glansen hos naturliga pärlor om strukturen på pigmentlager och färglager väljs rätt. Pärlor och pärlemor består av många alternerande transparenta lager med olika brytningsindex. De har i de flesta fall mycket större horisontella dimensioner än flarnen i pärlemorpigment. Lagren består av kalciumkarbonat (CaCO3) med ett relativt högt brytningsindex och proteiner med ett relativt lågt brytningsindex. De optiska effekter som ses i pärlor, pärlemor och pärlemorpigment skapas på liknande sätt genom interferens av ljusstrålar som delvis reflekteras vid olika gränssnitt

Skillnad i brytningsindex hos intilliggande tunna lager, särskilt mellan pigmentlager och det omgivande mediet, är en förutsättning för att regnbågsskimrande färger ska uppstå av på grund av interferens. Dessa effekter är välkända exempelvis i skillnader mellan luft och oljefilm (såpbubblor), eller mellan oljefilm och en vattenyta. Liknande skillnader i brytningsindex uppstår vid användning av specialeffektspigment, där flarn med ett högt brytningsindex gränsar till ett applikationsmedium (exempelvis lack, skrivarbläck eller plast) med lägre brytningsindex. Vid applicering kan flarnen orienteras parallellt i mediet och genom ett noga urval av optiska principer som styrs av bland annat tillverkningsmetod, effektpigmentens speciella egenskaper och typer samt tjockleken på pigmentlagren kan skimrets färg och effekt kontrolleras så att det passar våglängden hos det infallande ljuset.

I Algol Chemicals pigmentportfölj finns förutom Carbon Black, TiO2 och ett brett urval av järnoxider även pärlemorskimrande pigment och pigment med metalleffekt. Alla produkter håller högsta kvalitet och utvinns av ansvarsfulla och pålitliga partners över hela världen.