Özel efektli pigmentlerin tarihi 17. yüzyıla kadar uzanmaktadır. Sedefli görünümün özünü (guanin taneciklerini) ayırt etmek ve sedef etkisini anlamak, 250 yılı aşkın bir süre sürmüştür. Sentetik inci (sedef, parlak, sedefli) renkleri, kristalin tanecikler olarak; organik veya inorganik, şeffaf, yüksek derecede regragtif kaplamalar ve inci pigmentleri olarak yaratma girişimlerinde bulunulmuştur. 1920’den itibaren bu amaçla; çinko, kalsiyum, baryum, civa, bizmut, kurşun ve diğer katyonların hidroksitleri, halojenürleri, fosfatları, karbonatları ve arsenatları üretilmiştir. 1956 yılında, Fransız bir boncuk ustası olan Jakuin, balıkları yıkamak için kullanılan sudaki parlak, ipeksi akış modellerini görmüştür ve parlak parçacıklar çökelme ile geri kazanılmıştır. Kapların, mumların veya camın küçük kürelerine uygulandığında, inci görünümü kazandığı görülmüştür. Bu durum inci özünün kökeni olarak düşünülmektedir. Bilim adamları son yarım yüzyılda çeşitli sentetik inci görünümleri elde etmek için bu maddenin özelliğini kullanmıştır. Sadece geleneksel, doğal inci özü, bazik kurşun karbonat ve bizmut oksiklorür hala önem taşımaktadır (Pfaff ve Becker, 2012; Junnakar, 2008:117-126; Mirhabibi, 2012:237-255).
Doğal veya sentetik olabilen özel efekt pigmentler, optik olarak ince tabakalara dayanan, parlaklık, olağan üstü parlaklık ve yanardöner renk efekti kalitesini gösterir. Yani efekt pigmentler bir çalışma ortamına uygulandığında inci parlaklığı, çoklu yansıma ya da göz alıcı etkiler gibi açıya bağlı optik özellikleri veren pigmentlerin önemli bir sınıfıdır. Bu görsel izlenim, ışığın çoklu ince katmanlara yansıması ve saçılmasıyla gelişmektedir. Doğada bu durum sadece inci ve midye kabuğu ile sınırlı değildir. Bu parıltı etkisini sergileyen çok sayıda taş, mineral, kuş, balık ve böcek gibi doğal canlı ve cansız varlıklar mevcuttur. Metalik veya şeffaf görünümü kazandıran özel efekt pigmentleri levhamsı ve yapraksı taneciklerdir. Bunlar yüksek kırınım indisi olan şeffaf plakalardır. Bu kristaller şekillerinden dolayı, kolayca paralel katmanlara yönlendirilirler. Böylece ışık radyasyonu kısmen yansır. İletilen ışık tekrar aynı olaya maruz kalır ve çoklu film yansımasına neden olur. Bu parlaklığın belirli bir çeşidini üreten, birçok sayıda mikroskobik katmandan gelen ışığın eş zamanlı olarak yanmasıdır ve buna ışık girişimi denir.
Doğal inci parlaklığının, optik prensiplerini anlamak için yapılan deneyler, parlak renklerin yapılandırılmış polimerler üzerine ve biyomineralizasyonla geliştirilen tabakalı yapılara dayandığını göstermektedir. Şekil 1.16‘da geleneksel efekt pigmentlerinin en önemli grubu olan geleneksel pigmentlerin çeşitli optik prensipleri görülmektedir. Efekt pigmentlerin
en önemli iki sınıfı sedefli pigmentler ve metal etki pigmentleridir. Tipik optik metal oksit tabakaları TiO2, Fe2O3, karışık titanyum demir oksitler ve krom oksitten oluşur. Tüm etki
pigmentlerin, altlık (plaka, yapraksı) yapısı bir geometriyle karakterize edilir. Bunların çapı genellikle 5 µm ila 200 µm arasındadır ve kalınlık 1 µm‘nin altındaki bir boyutu göstermektedir. Bu nedenle en/boy oranı 200 µm kadar olan değerlere erişebilir.
A) Geleneksel pigment B) Metal efektli pigment C) Doğal inci D) Lüster pigment Şekil 1.16. Absorpsiyon pigmentlerinin, efekt pigmentlerinin ve doğal sedeflerin optik
özellikleri (Mirhabibi, 2012:237-255).
Efekt pigmentin görünümünü; renk, kaplama kalınlığı, kırılma indisi ve aydınlatma açısı belirler. Şekil 1.17’de, pigment ile efekt oluşumuna örnek gösterilmiştir. Pigmentin geometrisi, yani kaplama kalınlığı ve parçacık boyutu dağılımı efekt üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Örneğin; metal oksit kaplamanın kalınlığı pigmentin rengini ve renk yoğunluğunu kuvvetli bir biçimde etkiler. Efekti etkileyen en önemli parametrelerden bir diğeri de yassı taneciklerin tane boyut dağılımıdır. İnce parçacık boyutu, dağılıma saten etkisi ve daha fazla örtücülük gücü verirken, partikül boyutunun artmasıyla beraber örtücülük gücü azalır ve parlaklık artar (Şekil 1.18 ve Şekil 1.19 ) (Pfaff ve Becker, 2012; Junnakar, 2008:117-126; Mirhabibi, 2012:237-255; sandreamimpact.com, 2018; Topuz, 2010).
Şekil 1.17. Metal oksit-mika pigmentin faz sınırlarından ışığın yansıması (sandreamimpact.com, 2018).
Renk efektleri ışığın geliş açısına bağlıdır. Lüster pigment tanecikleri beyaz ışığı, tanecik kalınlığına bağlı olan iki tamamlayıcı renge ayırır. Nesne üzerinden yansıyan rengin, normal yansıma açısı ile elde edilen renk ile düzenli yansıma altından yansıyan renk ile aynı olduğu gözlemlenmiştir. İzleme açısının değişmesi bu nedenle keskin bir parlaklık (yansıtma) zirve noktası oluşturur ve renk iki aşırı tamamlayıcı renk arasında değişir. Oluşan parıltı ve rengin karmaşık etkileşimi goniofotometrik olarak yansıma ve farklı açılarda ölçülür. Bir lüster pigment, farklı koşullar altında ölçülen asgari üç L*a*b* veri setiyle karakterize edilir. Bu verilerin analizi saklama gücünü, parlaklığı ve renk tonunu temel alan bir pigmenti belirtir (sandreamimpact.com, 2018).
Şekil 1.19. Parçacık boyutu etkisi.
Lüster pigmentler, farklı kırılma indislerine sahip olan en az iki materyalin birleşmesiyle ve en az üç tabakadan oluşur. Bazı lüster pigmentler için en önemli malzemelerin kırılma indisleri Çizelge 1.8’de verilmektedir (Mirhabibi, 2012:237-255).
Çizelge 1.8. Reaktif indeksler (Mirhabibi, 2012:237-255).
Malzeme Kırılma İndisi
Vakum/ Hava 1.0
Su 1.33
Proteinler 1.4
Organik polimerler
(plastik, parlak boya vb.) 1.4-1.7
Mika 1.5 CaCO3(aragonit) 1.68 Doğal sedef (guanin, hipoksantin) 1.85 Pb(OH)2.2PbCO3 2.0 BiOCl 2.15 TiO2(anatas) 2.5 TiO2(rutil) 2.7 Fe2O3(hematit) 2.9
Lüster pigmentlerin karakteristik özellikleri: Yarı saydam
Metal oksit tabakasının ışık girişiminin ve emilim renginin bileşimine dayanan renkler Birden fazla yansıma yüzeyinin ‘inci parlaklığı’ vermesi (sandreamimpact.com, 2018).
Neden özel pigment kullanılır:
Tüketici dikkatini çekmek ve ürün farklılaştırması sağlamak için Kalite, dayanıklılık, lüks için
Malzemeye sofistike, süslü veya çekici bir görünüm kazandırmak için Kaplama performansını arttırmak için
Lüster pigmentin bazı uygulama alanları:
Sedefli pigmentler görsel, fiziksel ve kimyasal avantajlara sahiptir. Bu pigmentlerin uygulamaları sadece iç ve dış mekanlar için mimari yüzeyleri değil, aynı zamanda aşağıda verilen uygulama alanlarında da yoğun bir şekilde kullanımı mevcuttur.
Boyalar ve Otomotiv boyaları Kaplamalar Tekstil baskı Kağıt yazdırma Kozmetik Plastikler ve termoplastikler Gıda ambalajı
Çocuk oyuncakları (Junnakar, 2008:117-126).
Lüster pigmentler, sanatçılara ve tasarımcılara doğada bulunanlara benzer yeni görsel efektler yaratmalarına izin verir. Sedefli görünümlü pigmentlerdeki en büyük ilerleme metal oksitlerle kaplamada gözlemlenmiştir. Mika bazlı lüster pigmentler dünya pazarının neredeyse %90’ını oluşturur (Topuz, 2010).