Pigmentos con efecto metálico

Los pigmentos de efecto metálico , antes conocidos como bronces , son pigmentos que se utilizan para crear un efecto metálico óptico, comúnmente descrito como una apariencia metálica. Estos pigmentos suelen consistir en partículas en forma de plaquetas con diámetros que generalmente oscilan entre dos y tres dígitos de micrómetros, aunque también se han documentado geometrías de partículas tetraédricas, que ayudan a prevenir inhomogeneidades en el efecto metálico ( líneas de flujo ). ^{[ 1 ]} El efecto óptico de estos pigmentos se basa en la alineación de las superficies planas de las partículas paralelas a la superficie del medio circundante, donde se produce la reflexión direccional . Los pigmentos de efecto metálico se encuentran en el Índice de Color bajo CI Pigmento Metálico. ^{[ 2 ]}

Los pigmentos con efecto metálico se utilizan para lograr efectos de brillo en tintas de impresión , plásticos, cosméticos y pinturas (véase pintura metálica ). Los materiales más importantes económicamente son el aluminio (PIPG METAL 1, bronce plateado , véase pigmento con efecto alúmina ) y el latón (PIPG METAL 2, bronce dorado ). Según las estimaciones, el mercado mundial de pigmentos con efecto metálico asciende a 25 000 toneladas anuales. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Los pigmentos con efecto metálico, junto con los pigmentos de brillo nacarado , constituyen el subgrupo más antiguo de pigmentos de efecto. El concepto subyacente surgió entre los siglos IV y III a. C. a partir del comercio de oro en Egipto . Los residuos generados durante el martillado del oro en láminas extremadamente finas se mezclaban con precursores de los sistemas de laca modernos, lo que les confería un aspecto dorado. Desde el siglo XVIII d. C., el latón se ha utilizado como sustituto del costoso oro. Posteriormente, se desarrollaron finas escamas de aluminio para producir un efecto de color plateado. ^{[ 4 ]}

El primer proceso para la producción a gran escala de pigmentos de aluminio se desarrolló en 1910 en los Estados Unidos de América ( proceso de estampado ). Dado que este proceso implicaba molienda en seco, el riesgo de explosión era muy alto; por consiguiente, pronto fue reemplazado por un método de molienda húmeda conocido como el "proceso Hall", llamado así en honor a su inventor y titular de la patente. La molienda en seco todavía se utiliza comúnmente para los pigmentos de latón. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

El metal a procesar (aluminio o latón) se funde primero y, al alcanzar la temperatura de fusión, se atomiza. Esto produce partículas esféricas de forma irregular ( sémola ). Los polvos metálicos resultantes se transforman en escamas y se muelen en molinos de bolas . Para los pigmentos de aluminio, este proceso se lleva a cabo en aguarrás junto con un lubricante ( ácido oleico para pigmentos no laminares y ácido esteárico para pigmentos laminares), ya que de lo contrario existe riesgo de explosión de polvo . En cambio, para los pigmentos de latón, la molienda en seco se puede realizar de forma segura, ya que no se producen explosiones de polvo debido a su densidad significativamente mayor. Después de la molienda, el aguarrás se elimina de la mezcla resultante ( suspensión ) mediante una prensa de filtro . En el paso final, la torta de filtración se ajusta a la forma comercial deseada. ^{[ 4 ]}

Los pigmentos con efecto metálico tienen aproximadamente 20 micrómetros de longitud y hasta un micrómetro de espesor. Solo pueden desarrollar su efecto característico cuando se alinean paralelamente entre sí y tanto al sustrato como a la superficie del recubrimiento dentro de la película de recubrimiento. La luz incidente se refleja en la superficie del pigmento de efecto y se dispersa en sus bordes. En ángulos de visión pequeños, predomina la dispersión, lo que hace que el recubrimiento parezca oscuro. En ángulos de visión más pronunciados, predomina la reflexión, lo que hace que la pintura —y por lo tanto las regiones que contienen el pigmento de efecto— parezcan brillantes. La variación en el brillo con el ángulo de visión se denomina fluctuación de brillo . Si las partículas individuales del pigmento son visibles, esto se conoce como efecto de brillo . Este efecto se intensifica mediante el uso de partículas de pigmento más grandes. A diferencia de los pigmentos nacarados, las plaquetas de pigmento en sí mismas son opacas. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Debido a que su brillo depende del ángulo, la evaluación colorimétrica es compleja. Sin embargo, los avances en colorimetría han propiciado la disponibilidad de dispositivos de medición multiángulo que permiten la evaluación metrológica de estos efectos. La estandarización se publicó en 2000. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Una fuerza de cizallamiento excesiva durante la dispersión puede provocar la fractura de las plaquetas, impidiendo que alcancen el efecto óptico deseado. Por lo tanto, es fundamental un procesamiento delicado al incorporar pigmentos de efecto. En sistemas de baja viscosidad , también existe riesgo de sedimentación . ^{[ 9 ]} En este contexto, las preparaciones de pigmentos disponibles comercialmente son particularmente importantes, ya que requieren una dispersión menos intensiva.

El aluminio elemental reacciona con el agua para formar hidróxido de aluminio e hidrógeno . Debido a que la gran superficie específica de las partículas en forma de plaquetas intensifica este efecto, los pigmentos pueden desarrollar una apariencia grisácea. Mediante el uso de inhibidores o recubrimientos superficiales (comúnmente a base de dióxido de silicio , óxido de aluminio o poliacrilatos ), aplicados mediante modificaciones del proceso Hall, se pueden producir pigmentos de aluminio estables a la gasificación. ^{[ 4 ]}

Como alternativa al costoso dorado con polimentación , en el siglo XIX se utilizaron bronces para la producción industrial de marcos de fotos. La goma laca servía como aglutinante, y también se empleaba aceite de linaza . Para evitar la oxidación, generalmente se requería una capa adicional de barniz transparente. En el ámbito del bricolaje, los marcos históricos —incluso los auténticamente dorados— suelen ser restaurados con pigmentos metálicos, lo que puede dificultar su posterior restauración.

Los pigmentos con efecto metálico se han utilizado en pinturas, especialmente en recubrimientos para automóviles, desde la década de 1920. Otra aplicación importante son los recubrimientos en polvo , aunque existen ciertas limitaciones en este ámbito. Además de estos usos principales, los pigmentos también se emplean en plásticos, tintas de impresión y cosméticos. ^{[ 9 ]}

Todos los pigmentos con efecto metálico que figuran en el Índice de Color se presentan a continuación. Según las ediciones recientes del Índice de Color, los pigmentos CI Metal 3, 4 y 5 ya no están disponibles. ^{[ 11 ]}