Эффектные ЛКП: «перламутр» и «ксираллик». Принцип действия, компоненты

Перламутр — внутренний слой известковых раковин пресноводных и морских моллюсков. Еще с древних времен люди использовали его для декорации различных предметов обихода и изготовления украшений. Неподражаемая чистота и нежность красок перламутра, его редкий блеск и восхитительная игра оттенков во все времена притягивали внимание человека.

Своими уникальными цветовыми переливами перламутр обязан вовсе не какому-то красящему веществу. Все дело в строении самой раковины, которая состоит из мельчайших пластинок арагонита, расположенных параллельными слоями и разделенных преломляющими световые потоки тончайшими прослойками органических веществ.

Неудивительно, что люди все время пытались найти способ искусственного создания покрытий, которые напоминали бы по виду природный перламутр и жемчуг. Например, некий француз по имени Jaquin еще в 1655 году занялся производством фальшивых жемчугов из стекла, для изготовления которых ему приходилось добывать около 120 грамм жемчужной эссенции из килограмма чешуи рыбы уклейки (от 8000 рыб).

Вполне возможно, что именно благодаря этому человеку мы сегодня имеем возможность любоваться красотой многочисленных перламутровых покрытий, встречающихся где угодно — от лака на ногтях прекрасных дам, до лакокрасочного покрытия на кузовах автомобилей.

Попробуем разобраться, почему перламутровые покрытия намного приятнее и привлекательнее тех же «металликов» или монохромных цветов.

Интерференция света как принцип достижения перламутрового эффекта

В основе перламутрового эффекта лежит физическое понятие интерференции света.

Интерференция — интересное и красивое явление. Если не вдаваться в детали, то его смысл заключается в отражении лучей света от прозрачных параллельных плоскостей, которые находятся друг от друга на микроскопическом расстоянии, сопоставимом с длинной волны того или иного участка цветового спектра.

Расстояние между этими плоскостями настолько мало, что наш глаз не способен увидеть его и воспринимает два отраженных от нижней и верхней плоскости луча как один.

Расстояние между первой и второй плоскостями влияет на то, какой участок цветового спектра будет отражаться и какой оттенок перламутра будет улавливать наш глаз. Иными словами, если расстояние между плоскостями пропорционально волне из синего участка спектра, то мы будем воспринимать синий цвет, красного — красный.

При изменении угла обзора эти цвета меняются. Так, если смотреть на интерферирующую плоскость под прямым углом, то расстояние между отражающими поверхностями визуально кажется меньше, и мы видим один цвет, соответствующий длине волны данного отраженного участка спектра (с уменьшением расстояния оттенок смещается в фиолетовую область спектра).

Если мы смотрим на плоскость под более острым углом, то расстояние между отражающими поверхностями визуально увеличивается, и мы видим другой оттенок (с увеличением расстояния оттенок отклоняется в сторону красного).

Вот это изменение интенсивности лучей при малейших движениях глаза, этот цветовой перелив и воспринимается глазом как «жемчужный» эффект.

В жизни полно примеров интерференции света. Например, лужа в которую пролили бензин — она будет переливаться всеми цветами радуги, пока волнение воды не успокоится и прозрачная пленка бензина не ляжет на воде слоем одной толщины.

Или мыльный пузырь. Свет отражается от обеих стенок пузыря и где стенка тоньше, цвета уходят в фиолетовый, где толще — мы наблюдаем красноватое пятно.

Общее условие для повторения этого эффекта — две или несколько отражающих плоскостей, размещенных параллельно и на очень малом расстоянии друг от друга.

Компоненты перламутровых красок изготовлены именно по такому принципу.

По сути, каждая перламутровая частичка — это миниатюрная призма, с помощью которой Ньютон в свое время разложил свет на семь его составляющих. Только перламутровый пигмент не полностью раскладывает свет на его составные цвета, а делает это выборочно.

Благодаря этому мы видим не просто цвет перламутровых пигментов, а свет определенного цветового диапазона, который преломляется в частичках перламутра и воспринимается нашим глазом.

Структура компонентов перламутровых красок

Учитывая темпы роста объемов производства красок с перламутровым эффектом, что-то подсказывает, что если бы компоненты для этих красок добывали из чешуи рыб и морских раковин, то от этих источников давно не осталось бы и следа.

На самом деле основным сырьем для промышленного производства перламутров является природная слюда (минерал мусковит). Это так называемые «минеральные перламутры».

Тончайшие (не более 0,15 мкм) листочки такой слюды покрывают слоем прозрачного и способного к интерференции вещества, в качестве которого обычно выступает оксид какого-либо металла. Например, диоксид титана используется для синтеза белых оттенков, оксиды железа позволяют получать красные цвета, оксиды хрома — желтые.

На рисунке ниже схематично показано, как световой поток, попадая на перламутровые частицы, проникает через покрытие оксида, наталкивается на поверхность слюды и отражается от множества ее граней. Лучи разного цвета иллюстрируют явление интерференции света.

Частица минерального перламутра прозрачна, из-за чего краска на его основе имеет низкую укрывающую способность. Поэтому такие перламутры являются трехслойными (подложка + краска + лак). Первым слоем на поверхность наносится цветная базовая подложка, далее следует слой полупрозрачного «перламутра» и завершает данный «бутерброд» — прозрачный лак.

Частицы природной слюды имеют грубую форму и их сложный рельеф не может полностью отразить световой поток. На множестве граней свет частично рассеивается и немного мешает проявиться интерференции.

Этого недостатка лишено следующее поколение перламутровых компонентов — «ксираллики».

Ксираллик (xirallic)

«Ксираллики» или, как их еще любят называть, «ксералики» — представляют собой частицы полученного синтетическим путем оксида алюминия, которые также покрывают оксидами металлов. В силу своего искусственного происхождения частицы «ксираллика» имеют правильную форму, в отличие от частиц слюды, что дает больше возможностей для получения визуальных эффектов в красках.

Почему? Потому что свет отражается от гладкой пластинки, как от зеркала — не рассеиваясь. А это способствует лучшему проявлению интерференции света.

Если взглянуть на эти компоненты при сильном увеличении, то мы хорошо увидим разницу в структуре «классического» перламутра (слева) и «ксираллика».

Размер частиц у них примерно одинаков, а вот результат отражения света существенно отличается. В минеральном перламутре свет, отражаясь от частиц, рассеивается в разные стороны, в результате чего общий оттенок получается мутноватым. А вот в «ксералике» свет практически зеркально, не рассеиваясь, отражается от ровных частиц. Благодаря этому достигается более насыщенный и яркий общий оттенок.

Схема компонентов «перламутр» и «ксираллик»

Современная лакокрасочная промышленность не останавливается на достигнутом и предлагает новые, все более сложные и фантастические компоненты, относящиеся к линиям эксклюзивных или «экстрим»-цветов. Подобные оттенки в народе давно прозвали «хамелеонами», за их способность кардинально менять оттенок несколько раз в зависимости от угла наблюдения и условий освещения. Об этих цветах мы поговорим в следующий раз.