Les pigments à propriétés optiques variables sont largement utilisés dans les fards à paupières à couleur changeante, les étiquettes anti-contrefaçon, les revêtements automobiles à couleur changeante et les emballages haut de gamme. Selon l'angle de vue, ces pigments présentent différentes couleurs. Par exemple, ils peuvent apparaître verts vus de face et virer progressivement au bleu ou au violet vus de côté.
Cette variation de couleur marquée confère aux pigments optiquement variables un fort attrait décoratif et une valeur anti-contrefaçon. Toutefois, le maintien d'une performance chromatique constante d'un lot à l'autre demeure l'un des principaux défis de la production de masse.
N°1 Comment est produite la couleur des pigments optiquement variables ?
Les pigments à propriétés optiques variables sont couramment utilisés dans les cosmétiques à couleur changeante, les étiquettes de sécurité, les revêtements automobiles et les emballages haut de gamme. Observés sous différents angles, ces pigments présentent des couleurs différentes. Un pigment peut apparaître vert en incidence normale et virer au bleu ou au violet sous un angle d'observation oblique.
Ce changement de couleur angulaire distinctif confère au pigment une grande valeur décorative et le rend adapté aux applications de sécurité et de lutte contre la contrefaçon. Toutefois, garantir une couleur et une évolution chromatique constantes d'un lot de production à l'autre est une exigence essentielle pour une fabrication à l'échelle industrielle.
Les pigments conventionnels produisent la couleur principalement par l'absorption et la réflexion sélectives de différentes longueurs d'onde de la lumière visible. Par exemple, un pigment rouge réfléchit davantage de lumière rouge vers l'observateur tout en absorbant une grande partie du reste du spectre visible, ce qui lui donne sa couleur rouge.
Les pigments à propriétés optiques variables fonctionnent différemment. Leur couleur est générée par la réflexion et l'interférence de la lumière au sein d'une structure multicouche. Lorsque la lumière incidente atteint les couches réfléchissantes, diélectriques et absorbantes, une réflexion partielle se produit aux interfaces entre les différentes couches. Ces ondes lumineuses réfléchies interfèrent entre elles, amplifiant certaines longueurs d'onde et en atténuant d'autres, produisant ainsi une couleur spécifique.
Lorsque l'angle de vue change, le trajet optique de la lumière réfléchie au sein de la structure multicouche se modifie également. Par conséquent, les longueurs d'onde atteignant l'observateur se décalent, ce qui entraîne le changement de couleur caractéristique dépendant de l'angle d'observation.
Cette structure multicouche en couches minces est généralement produite par un procédé de revêtement sous vide basé principalement sur l'évaporation par faisceau d'électrons. Sous vide, différents matériaux de revêtement sont successivement chauffés et évaporés selon la conception du revêtement optique spécifié. Les matériaux vaporisés sont ensuite déposés couche par couche sur le substrat pour former des films réfléchissants, diélectriques et absorbants.
Après dépôt, le film multicouche est détaché du substrat puis traité par décapage, broyage et classification pour produire des pigments optiquement variables en forme de flocons.
Étant donné que la composition, l'épaisseur et les caractéristiques de dépôt de chaque couche influent directement sur la réponse optique finale, le revêtement sous vide constitue l'étape clé en amont pour garantir l'homogénéité des couleurs. Des variations d'épaisseur du film, de vitesse de dépôt ou de conditions de vide peuvent entraîner des différences de couleur notables entre les lots de production.
N°2 Quels sont les facteurs qui provoquent des variations de couleur d'un lot à l'autre dans les pigments optiquement variables ?
1. Écart d'épaisseur du film
La couleur d'un pigment optiquement variable est très sensible à l'épaisseur de la couche mince. Dans la conception d'un revêtement optique, chaque couche possède une épaisseur cible spécifiée. La couche diélectrique est particulièrement importante car il s'agit d'un film optique transparent qui contrôle le trajet optique de la lumière au sein de la structure multicouche.
Lorsque l'épaisseur réelle du film s'écarte de la valeur cible, la longueur du trajet optique se modifie en conséquence. Ceci décale les longueurs d'onde qui subissent des interférences constructives ou destructives, entraînant des variations de la couleur apparente et de l'effet de variation de couleur.
Si le contrôle de l'épaisseur diffère d'un lot de production à l'autre, les pigments peuvent présenter des variations de teinte, de saturation, de luminosité ou de variation angulaire de couleur.
2. Stabilité du taux de dépôt
Même lorsque les épaisseurs de film mesurées pour différents lots sont similaires, des variations de couleur finale peuvent survenir. Une fluctuation du taux de dépôt est l'une des causes possibles.
Les variations de puissance du faisceau d'électrons, l'état de surface du matériau de revêtement, le comportement du bain de fusion ou la position du faisceau peuvent affecter les caractéristiques d'évaporation et la vitesse de dépôt du matériau. Une vitesse de dépôt instable complique non seulement le contrôle de l'épaisseur, mais peut également altérer la densité, l'indice de réfraction, la microstructure et les contraintes internes du film déposé.
Lors du dépôt de couches minces, le processus d'évaporation doit donc rester stable. Le taux de dépôt doit être surveillé en continu et régulé automatiquement afin de minimiser l'impact des fluctuations de ce taux sur les propriétés des couches minces et l'homogénéité de la couleur d'un lot à l'autre.
3. Conditions de vide et état du substrat
La couleur des pigments optiquement variables est déterminée non seulement par l'épaisseur de chaque film, mais aussi par l'état physique et optique réel de la couche déposée.
Les variations de pression de base, de composition des gaz résiduels, de dégazage ou de propreté de la chambre entre les lots peuvent affecter la composition, la pureté, la densité et l'indice de réfraction du film. Ceci est particulièrement important pour les films diélectriques. Même à épaisseur physique identique, une variation de l'indice de réfraction peut modifier la longueur d'onde réfléchie et entraîner une différence de couleur perceptible.
La température du substrat et les conditions de fonctionnement doivent rester stables. Des variations de température initiale du substrat, de durée de dépôt ou de charge thermique cumulée peuvent influencer la densité du film, les contraintes, l'adhérence et les propriétés optiques.
De plus, des mouvements ou une rotation irréguliers du substrat peuvent entraîner une répartition inégale du flux de matière entre ses différentes zones, ce qui se traduit par une épaisseur de film non uniforme. Un système de vide stable, un système de déplacement du substrat performant et un système de gestion thermique efficace sont donc indispensables pour améliorer la reproductibilité d'un lot à l'autre.
4. Traitement des pigments en aval
Les variations de couleur d'un lot à l'autre ne sont pas uniquement dues au procédé de revêtement sous vide. Elles peuvent également être influencées par les étapes ultérieures de décapage, de broyage, de classification et d'application du film.
Après application, l'efficacité du décapage, l'intensité du broyage, l'intégrité des paillettes, le rapport d'aspect et la distribution granulométrique peuvent tous influencer la luminosité, le pouvoir couvrant, l'éclat et la performance de changement de couleur angulaire du pigment.
Lors de l'application pratique, des facteurs tels que la concentration du pigment, la transparence du liant ou de l'encre, la couleur du substrat, l'épaisseur du revêtement et l'orientation des paillettes de pigment peuvent également modifier l'aspect visuel final.
Néanmoins, le dépôt sous vide détermine la structure optique multicouche fondamentale du pigment. Un contrôle précis de l'épaisseur de chaque couche, de son uniformité, de la vitesse de dépôt, des conditions de vide et de la répétabilité du procédé garantit une base optique stable pour le décapage ultérieur du film, la transformation du pigment et les applications finales.
Solution de revêtement sous vide Zhenhua n° 3 pour pigments optiquement variables : production de masse stable avec un rendement journalier supérieur à 2 000 g
Le système de revêtement optique Zhenhua Vacuum GX2350 est spécialement conçu pour la production d'encres et de pigments optiquement variables utilisés dans les cosmétiques, les étiquettes anti-contrefaçon et d'autres applications décoratives ou de sécurité.
Ce système repose sur l'évaporation par faisceau d'électrons de haute énergie et permet d'évaporer des matériaux de revêtement dont le point de fusion atteint 3 000 °C. L'évaporation par faisceau d'électrons offre une densité d'énergie élevée, un rendement thermique élevé et une grande pureté du film, ce qui la rend adaptée au dépôt de revêtements optiques multicouches de précision.
Le GX2350 assure un dépôt uniforme sur de grandes surfaces et augmente la capacité de chargement par lot pour la production industrielle de pigments. Son porte-substrat en forme de dôme à forte courbure accroît la surface de revêtement effective et la capacité de traitement par lot, tout en améliorant l'uniformité d'épaisseur des films multicouches.
Le système intègre l'évaporation par résistance alimentée par fil d'aluminium, plusieurs sources d'évaporation par résistance pour le dépôt d'agent de démoulage, un creuset annulaire de grande capacité et un creuset à faisceau d'électrons multi-poches. Cette configuration permet de réaliser plusieurs séquences de revêtement sans avoir à purger et ouvrir fréquemment la chambre, ce qui contribue à optimiser l'uniformité du dépôt, la capacité de production et l'efficacité opérationnelle.
Un ordinateur industriel, un automate programmable et un système de contrôle automatique de l'épaisseur du film constituent une plateforme de contrôle de revêtement entièrement automatisée. Ceci améliore la stabilité du processus et la reproductibilité d'une production à l'autre, permet un fonctionnement continu prolongé et réduit la dépendance à l'intervention manuelle.
Avec des configurations de processus optimisées, le GX2350 peut atteindre une capacité de production quotidienne de plus de 2 000 grammes de pigment optiquement variable.
N° 4 Conclusion
La constance d'un lot à l'autre dans la production de pigments optiquement variables est étroitement liée à l'épaisseur du film, au taux de dépôt, aux conditions de vide, au mouvement du substrat, à la stabilité thermique et au traitement des pigments en aval.
Parmi ces facteurs, le procédé de revêtement sous vide détermine la structure optique multicouche fondamentale du pigment. Un contrôle précis de l'épaisseur du film, de son uniformité, de la vitesse de dépôt, de l'environnement sous vide et de la reproductibilité du procédé est essentiel pour obtenir des performances colorimétriques stables et une production de masse fiable.
Zhenhua Vacuum se concentre sur les exigences clés de production des pigments à propriétés optiques variables, notamment la précision de l'épaisseur du film, la constance de la couleur et l'efficacité de la production. Nous fournissons des équipements de revêtement sous vide, des solutions de procédés personnalisées et un support technique pour aider nos clients à atteindre une production stable, efficace et évolutive de pigments à propriétés optiques variables.
Cet article a été publié parfabricant d'équipements de revêtement sous videZhenhua Vacuum
Date de publication : 16 juillet 2026