Почему светостойкость и атмосферостойкость пигментов так важны для наружного применения?

Через полгода после поставки партии пластиковых сидений для улицы заказчик прислал фотографии: прежде яркий оранжево-красный цвет выцвел до бледно-розового, а солнечная и теневая стороны выглядели как два разных изделия. Рецептура не менялась, и номер по колор-индексу у пигмента был точно тот же, что и в лабораторном образце. Проблема возникла на этапе подбора, когда никто не спросил, сколько этот пигмент выдержит под ультрафиолетом, дождем и жарой. Всю партию пришлось заменить, а заказчик потребовал протоколы испытаний на атмосферостойкость для всех последующих заказов.

Почему светостойкость и атмосферостойкость так важны для наружного применения? Светостойкость — это способность пигмента сохранять цвет под действием света; атмосферостойкость — способность сохранять цвет и свойства, когда свет, тепло, влага и кислород действуют одновременно. Срок жизни цвета наружного изделия определяют эти две характеристики, и ни одна из них не проявляется на лабораторной выкраске.

Цвет пигмента возникает из избирательного поглощения света его молекулярной структурой, а наружная среда разрушает эту структуру ежедневно: ультрафиолет разрывает химические связи органических пигментов, тепло ускоряет процесс, влага и кислород запускают гидролиз и окисление. Изменение не происходит за один день; за месяцы цвет выцветает, темнеет или уходит в сторону, пока заказчик не положит две пластины рядом и не увидит разницу. Энергии ультрафиолета достаточно, чтобы разрушить хромофорные группы многих органических пигментов, а после разрушения хромофора молекула перестает поглощать свою длину волны, и цвет слабеет. Органические пигменты разной структуры сильно различаются по стойкости к ультрафиолету, и в пределах одного оттенка дешевая марка и высокоэффективная марка могут отличаться по сроку службы на улице в несколько раз; неорганические пигменты не зависят от органических хромофоров и здесь имеют естественное преимущество. Многие закупщики смотрят только на балл светостойкости, но на улице есть еще температура, дождь, влажность и загрязнители воздуха. Тепло ускоряет все реакции деструкции; влага гидролизует некоторые пигменты и одновременно старит само покрытие или полимерную матрицу, обнажая больше поверхности пигмента; кислород и озон участвуют в окислении. Атмосферостойкость — это вопрос, который охватывает все эти факторы вместе, и пигмент с очень высокой светостойкостью, но недостаточной стойкостью к теплу или гидролизу, все равно откажет на улице во влажном и жарком регионе.

Для обеих характеристик существуют отработанные методы оценки, и при закупке у поставщика нужно требовать соответствующие данные, а не судить только по колор-индексу и цене. Светостойкость обычно оценивают по шкале синей шерсти от 1 до 8, где 8 — максимум: пластину с пигментом экспонируют вместе с эталонными шерстяными полосками, и балл соответствует той полоске, которая за то же время выцвела в той же степени. Каждый следующий балл примерно удваивает время экспозиции до выцветания, и для наружного применения обычно требуется балл 7 и выше, причем важно понимать, при какой концентрации этот балл получен. Атмосферостойкость оценивают в установках ускоренного старения, чаще всего в ксеноновых камерах и камерах с УФ-люминесцентными лампами, которые регулируют облученность, температуру, дождевание и влажность, имитируя наружные условия, и фиксируют цветовое различие и сохранение блеска за часы экспозиции. Данные ускоренного старения удобны для сравнения, но не заменяют полностью натурную экспозицию, особенно в долгосрочных проектах, поэтому для изделий с высокими требованиями к сроку службы на улице мы рекомендуем проводить и то, и другое. Чаще всего упускают из виду концентрацию: один и тот же пигмент в массовом тоне, без белого, и тот же пигмент, разбеленный диоксидом титана до светлого оттенка, нередко отличаются на один-два балла и более, потому что после разбеливания большая доля каждой частицы открыта свету и разрушается быстрее. Если наружное изделие выполнено в светлом тоне, у поставщика нужно запрашивать данные при реальном соотношении разбеливания; иначе высокий балл в массовом тоне остается цифрой на бумаге.

Неорганические пигменты — оксиды железа, рутильный диоксид титана с поверхностной обработкой, сложные неорганические цветные пигменты — как правило, дают очень высокую атмосферостойкость и стабильный цвет ценой ограниченной гаммы оттенков и меньшей насыщенности, чем у органических. Органические пигменты ярки и обладают высокой красящей способностью, но их атмосферостойкость варьируется в огромном диапазоне: высокоэффективные семейства — хинакридоны, дикетопирролопирролы, перилены — отвечают требованиям автомобильных покрытий для улицы, а некоторые дешевые азопигменты годятся только для интерьера. Распространенная ошибка закупки — покупать по номеру колор-индекса в расчете на то, что все продукты под этим номером ведут себя одинаково. В действительности продукты одного индекса от разных производителей и разных марок различаются по размеру частиц, кристаллической форме, поверхностной обработке и чистоте, и их поведение на улице может быть совершенно разным. Пигменты для наружного применения нужно подбирать по данным об атмосферостойкости и по результатам реальных испытаний, а не только по номеру индекса.

Порядок подбора должен быть таким: сначала определить условия, затем выбрать пигмент и в конце согласовать систему; в обратном порядке проблемы вскрываются уже после поставки. Начните с фиксации срока службы и условий экспозиции: сколько лет на улице и в каком регионе, поскольку влажное соленое побережье, высокогорье с интенсивным ультрафиолетом и загрязненная промышленная зона — совершенно разные случаи. Когда срок и регион определены, требования к баллу светостойкости и часам атмосферостойкости получают основание, и поставщик может рекомендовать подходящие марки. Рассматривайте пигмент вместе с системой: пластмассовым изделиям нужны согласованные УФ-абсорберы и светостабилизаторы на основе пространственно затрудненных аминов, защищающие матрицу и пигмент; в покрытиях система смолы определяет, сколько прослужит сама пленка, и если смола начнет мелить первой, обнажится даже лучший пигмент; диоксиду титана нужна подходящая поверхностная обработка, подавляющая фотокаталитическое меление. Рекомендуя пигменты для улицы, мы одновременно смотрим на матрицу, добавки и условия переработки заказчика. Окончательное суждение дают только пластины, изготовленные по реальной рецептуре, при реальной концентрации и в реальных условиях переработки, прошедшие ускоренное старение и при необходимости натурную экспозицию. Время и стоимость этого шага несопоставимо ниже цены переделки выцветшей партии наружного изделия.

Гарантирует ли пигмент с баллом 8 по шкале синей шерсти отсутствие проблем на улице? Не обязательно: 8 баллов обычно относятся к массовому тону, а после разбеливания до светлого оттенка показатель может упасть до 6 и ниже; кроме того, светостойкость отражает только влияние света, тогда как на улице действуют еще тепло, влага и кислород, поэтому нужны данные об атмосферостойкости при реальной концентрации. Всегда ли неорганические пигменты атмосферостойче органических? В большинстве случаев да, но не безусловно: высокоэффективные органические пигменты отвечают требованиям автомобильных покрытий для улицы, а некоторые неорганические пигменты без поверхностной обработки дают сбои во влажной среде, так что подбор должен опираться на данные конкретной марки. Нужно ли учитывать светостойкость для изделий, используемых в помещении? Нужно: место у окна или под ярким освещением торгового центра выцветит пигменты с низкой светостойкостью, только медленнее, чем на улице, и для интерьерных изделий обычно требуется балл 5–6 в зависимости от условий эксплуатации.

Hongda Group с 1992 года выпускает в Нинбо пигменты, диоксид титана и добавки, экспортирует продукцию более чем в тридцать стран, и значительная ее часть идет в наружные покрытия и пластмассовые изделия. Если ваше изделие предназначено для улицы, сообщите нам срок службы, регион и условия рецептуры — мы порекомендуем марки для вашего реального случая и предоставим данные об атмосферостойкости. Чтобы узнать больше о вариантах сотрудничества, зайдите на hongda-chem.com и нажмите "Become a strategic partner".