خواص عمومی پیگمنت ها

بازدید: ۱۱۱

خواص عمومی پیگمنت ها

رنگدانه های (پیگمنت های) آلی

رنگدانه ها ترکیباتی به شدت رنگی بوده که برخلاف مواد رنگزا در آب ویا محمل مورد استفاده نا محلول هستند. رنگدانه ها با جذب انتخابی یا انتشار نور و یا هردو آنها ظاهر اشیاء را تغییر می دهند. برای استفاده از پیگمنت ها لازم است که آنها را در یک فاز متحرک (محمل) پخش نمود. رنگدانه ها در تولید جوهر، پوشش ها، پلاستیک ها، و مواد پلیمری رنگی استفاده می شوند. پیگمنت ها به دو دسته آلی و معدنی تقسیم می شوند.ویژگی های عمومی رنگدانه های معدنی و آلی به شرح زیر است:

1-حلالیت : رنگدانه های معدنی در حلالهای آلی نا محلول هستند اما رنگدانه های آلی در این حلال ها کمی حل می شوند.

2-قدرت رنگ دهی : معمولا ً پیگمنت های آلی دارای قدرت رنگدهی بالاتری هستند.

3-ظاهر : معمولا ً پیگمنت های معدنی مات اما پیگمنت های آلی شفاف تر هستند.

4-گرانروی ویژه : پیگمنت های آلی دارای گرانروی ویژه پایین تری از پیگمنت های معدنی هستند.

5-مقاومت حرارتی : پیگمنت های آلی پایداری حرارتی کمتری از پیگمنت های معدنی دارند.

6-روشنایی : رنگدانه های آلی دارای روشنایی بیشتری هستند.

معمولا ً رنگدانه های آلی در کالرایندکس با نام تجاری و ساختار شیمیایی معرفی می شوند. برای مثال پیگمنت قرمز 49 با شماره ساختار1563:1 مشخص شده است. روش کمیته تجاری بین المللی آمریکا نوع دیگری از طبقه بندی رنگدانه ها بر اساس تونر یا لاک بودن آن ها است.

رنگدانه های آلی معمولا ً شفاف، پررنگ و بسیار گران تر از رنگدانه های معدنی هستند. آنها پایداری کمی در برابر نور، رطوبت و مواد شیمیایی دارند. رنگدانه های آلی در مجاورت اسیدها، قلیاها، نمک های معدنی و مواد خام نفتی حاوی بنزن، تولوئن و زایلن تخریب می شوند. امروزه پیگمنت های آلی به شش طبقه تقسیم می شوند که عبارتن از: پیگمنت های مونوآزو، پیگمنت های دیس آزو، پیگمنت های اسیدی، پیگمنت های فتالوسیانین، پیگمنت های کوئین آکریدون و پیگمنت های چند حلقه ای.

مصارف پیگمنت های آلی سنتزی

پیگمت ها در ترکیبات پوشاننده سطوح (خودرو، ساختمان، هواپیما و ...) کاربرد گسترده ای دارد. آنها همچنین در رنگهای پایه آبی و غیر آبی، مرکب های چاپ، تکمیل چرم و فرایندهای مشابه کاربرد دارند. رنگدانه های آلی را می توان به تنهایی و یا همراه با یک رنگدانه سفید نظیر اکسید روی، دی اکسید تیتان یا سرب برای کنترل پوشش و عمق رنگ مورد نظر به کار برد. اغلب مرکب های چاپ دارای رنگدانه های آلی هستند و باشیوه های مختلف برای چاپ زر ورق های فلزی، ورقه های قوطی فلزی، کاغذ، کارتن، مقوا و غیره بکار می روند. پیگمنت های آلی همچنین در تهیه برخی از خمیر های چاپ کالاهای نساجی مصرف می شوند.

از رنگدانه های آلی برای رنگ کردن کاغذ به روش های پوششی وبه هنگام مخلوط شدن با خمیر سلولز در حین کاغذ سازی استفاده میشود.رنگدانه های آلی همچنین برای رنگ کردن لوازم آرایشی، صابونها، ترکیبات موم، تولید گچ، مدادهای نقاشی، رنگ های نقاشی در تابلو ها وغیره مصرف می شوند. رنگ کردن انبوه لاستیک ها و بسیاری از انواع پلاستیک ها می تواند با استفاده از رنگدانه های آلی صورت می گیرد. یکی دیگر از کاربرد های مهم رنگدانه های آلی در تولید الیاف رنگی از قبیل ویسکوز ریون، استات های سلولز و سایر الیاف مصنوعی رنگی است. در این فرایند ها پیگمنت ها قبل از ریسیدن پلیمر به آن اضافه می شوند.

در تمامی موارد کاربرد، حالت فیزیکی، شکل و اندازه ذرات رنگدانه ها بسیارمهم است. هنگام تولید رنگدانه ها باید دقت زیادی به عمل آید تا عملیات بطور سازگار انجام شود زیرا کوچکترین انحراف در روش در روش تولید می تواند تغییراتی را در ساختار رنگدانه ها ایجاد کند و یا سبب تغییرات کاملا ض ناخواسته با آثار مخرب روی رنگ، قدرت پوشانندگی و سایر خواص شود.

ثبات رنگدانه ها

رنگدانه ها نیز مانند مواد رنگرزی باید دربرابر عوامل مختلفی که در فرایند ساخت و یا به هنگام مصرف با آن روبرو می شوند مقاوم باشند و این مسئله بسیار مهم است. معمولا ً پیگمنت ها انواع مختلفی دارند. نوع مصرف پیگمنت ها با توجه به درجه مقاومت آنها نسبت به عوال مختلف، متفاوت است. مهمترین معیارها برای ارزیابی رنگدانه ها عبارتند از: مقاومت در برابر نور، گرما، حلالهای آلی، روغن بزرک، اولئیک اسید، آب، قلیاها، اسیدها و لخته شدن.

*مقاومت در برابر نور

اگرچه تاکنون هیچ شرایط استاندارد بین المللی و هیچ نوع سیستم عددی استاندارد برای انجام آزمایش ثبات در برابر نور وجود ندارد، اما کارخانه های پیشرو، مقیاس پشم آبی را بکار می برند. پس از اینکه نمونه مورد آزمایش در معرض  روشنایی نور روز یا نور مصنوعی دستگته قرار گرفت، تغییر رنگ مشهود در نوار مورد آزمایش با نمونه های آبی رنگ استاندارد و به روش مقیاس خاکستری ارزیابی می شود. در مورد مواد رنگزا بالاترین ثبات نوری 8 و ضعیف ترین 1 درجه بندی شده است. سنجش ثبات نوری نه تنها در عمق اشباع بلکه در عمق های پایین نیز استفاده میشود.

*مقاومت در برابر گرما

در کاربردهای جدید، رنگدانه های پایدار در برابر حرارت با دماهای بالا بیشترین اهمیت را دارند. این کیفیت به ویژه در پوشش سطوح گرما نرم، فرایندب که ممکن است تا oC 300 گرما نیاز داشته باشد، مهم است. در مورد رنگدانه های ضعیف حرارت زیاد موجب تجزیه شیمیایی یا تغییر ساختار شیمیایی رنگدانه ها می گردد.

*مقاومت در برابر حلال ها

متداولترین حلالهایی که در لاکها، مرکب های چاپ، تکمیل کننده های اتومبیل و بسیاری از دیگر مصارف پیگمنت ها به کار می روند شامل اتانول، اتیل گلیکولمونو آلکیل اتر، هیدروکربن های آلیفاتیک و آروماتیک، کتون ها، استرها و مخلوطی از حلال های نیترو سلولزاست . مهمترین ویژگی یک پیگمنت نا محلول بودن آن در حلال مصرفی است یعنی پس ندادن رنگ و به عبارتی دیگر عدم رنگی کردن حلال. رنگ پس دادن در یک حلال یک نقص جدی برای پیگمنت ها است. زیرا هنگامی که رنگ دوم روی آن اعمال می شود اثرات نا مطلوبی را ایجاد می کند. محلول بودن رنگدانه در حلال موجب تغییر بلور و خواص رنگی آن می شود.

*مقاومت در برابر روغن بزرک و اولئیک اسید

درجه رنگ پس دادن رنگدانه ها در این دو محمل که کاربرد گسترده ای دارند مهم است. بالاترین درجه یعنی نا محلول به مواردی گفته می شود که رنگدانه به هیچ وجه رنگ پس نمی دهد و درجه خیلی خوب نشان دهنده رنگ پس دادن به مقدار جزئی است.

*مقاومت در برابر آب

به نا محلول بودن کامل پیگمنت در آب درجه عالی (درجه 5) داده می شود. بقیه درجات به ترتیب خیلی خوب، خوب، متوسط و ضعیف است. هنگامی که انحلال پیگمنت در آب و یا سایر محیط های مایع زیاد باشد گفته می شود که رنگ پس می دهد. در این زمینه عدم رنگ پس دهی مترادف با نا محلول بودن است.

*مقاومت در برابر قلیاها

واکنشگر متداول برای انجام آزمایش، محلول کربنات سدیم 5% در دمای اتاق است (در موارد خاص محلول هیدروکسید سدیم نیز استفاده می شود). بالاترین درجه در مقیاس معمول یعنی درجه 5 نشانگر آن است که رنگدانه نه رنگ پس می دهد و نه رنگ آن تغییر می کند. ثبات خوب پیگمنت در برابر قلیاها یک ویژگی مهم برای استفاده از آن در تولید لعاب و نقاشی سطوح گچی است.

*مقاومت در برابر اسیدها

واکنشگر متداول برای انجام آزمایش، محلول اسید کلریدریک 5% در دمای اتاق است. بالاترین درجه در مقیاس معمول یعنی درجه 5 نشانگر آن است که رنگدانه نه رنگ پس می دهد ونه رنگ تغییر می کند.

*مقاومت در برابر لخته شدن

برخی پیگمنت ها مانند فتالوسیانین مس وقتی با دی اکسید تیتانیوم در رنگ نقاشی مخلوط می شوند، خواص نا مطلوبی بوجود می آید. بطوریکه هنگام افشاندن یا اعمال رنگ نایکنواختی هایی بدلیل جمع شدن رنگدانه ها دور یکدیگر مشاهده می شود. هنگامیکه اندازه ذرات با استفاده از آسیاب کردن کوچکتر شوند این نقص بر طرف می شود.

استاندارد کردن رنگدانه ها

پیگمنت ها بر اساس کارایی، فام، پایداری، خواص فنی و گاهی اوقات بر اساس کاربردهای خاص یا سیستم های محمل استاندارد سازی می گردند. یک نوع پیگمنت ممکن است در یک محمل به راحتی دیسپرس شده اما در محمل دیگر کلوخه شود. بسیاری اوقات فام و پایداری پیگمنت ها از یک سیستم به سیستم دیگر متفاوت است. بنابراین یک نوع رنگدانه با ساختار شیمیایی معین به شکل های متنوع فروخته می شود که هر یک از آنها برای یک نوع محمل یا کاربرد مشخص مناسب است. کارخانه های تولید کننده رنگدانه ها استانداردهای مرسوم برای هر نوع رنگدانه را اعمال می کنند اما همواره در مقادیر بالای تولید، کمی انحراف از این استانداردها دیده می شود. مقدار این انحراف باید برای مصرف کننده قابل قبول باشد. به هر حال تعریف محدوده قابل قبول برای اختلاف بین رنگدانه استاندارد و رنگدانه تولیدی بخصوص در مورد ویژگی پایداری و کارایی ساده نیست. بنابراین این محدوده به دقت توسط متخصصان بررسی و محاسبه شده و تفاوتهای چشم گیر در خط تولید رفع می شود تا محصول مطلوب تری بدست آید.

دیسپرسیدن پیگمنت ها

پیگمنت ها به صورت جامد بلوری  به شکل ذرات بسیار ریز تولید می شوند. توزیع اندازه ذره رنگدانه ها از ویژگی های مهمی بوده که در خواص فنی آنها تأثیر زیادی دارد. پخش یا دیسپرس نمودن رنگدانه ها در محمل از نکات مهم در ایجاد یک رنگ یکنواخت است. پودر رنگدانه از دسته های به هم چسبیده ذرات رنگدانه تشکیل شده که برای بدست آوردن خواص رنگ دهی مطلوب باید یه ذرات ریز شکسته شوند. ویژگی پخش شدن پیگمنت ها به میزان راحتی پخش ذرات در محمل مورد استفاده اطلاق می گردد. از آنجا که دیسپرس شدن راحت پیگمنت ها در محمل به مصرف انرژی و در نتیجه به اقتصاد ارتباط دارد، بنابراین این ویژگی بسیار مورد توجه مصرف کنندگان است. در اثر عدم دیسپرسیون مناسب پیگمنت ها در محمل، درخشندگی فیلم تشکیل شده به شدت کاهش می یابد. بنابراین لازم است که ذرات پیگمنت به طور کامل در محمل پخش شده و به صورت موازی در توده ماتریس محمل قرار گیرد. هر فرایند پخش شدن شامل چهار مرحله است که عبارتند از: تر کردن (Wetting)، جداسازی(Separation)، پخش کردن(Dispersion)، پایدار سازی(Stabilising). این مراحل برای اطمینان از عملکرد پیگمنت ها و در نتیجه موفق بودن بخش اقتصادی رنگدانه ها ضروری است. ابتدا تجمعات رنگدانه ها در تماس با محمل تر شده و سپس در اثر نیروهای برشی اعمال شده از طرف محمل این تجمعات جدا می شوند. با گذشت زمان پخش سدن کامل اتفاق می افتد. باید توجه نمود که از وارد ساختن نیروی برشی به مقدار غیر لازم خود داری شود زیرا سبب تخریب پیگمنت ها می گردد.مرحله آخر پایدار نمودن پیگمنت ها در محمل است که معمولا ً با افزایش سریع ویسکوزیته در زمان سرد شدن محمل بدست می آید.

خواص عمومی پیگمنت ها

محصولات