رنگدانه‌ها یا پیگمنت ها

بازدید: ۳۸۱

 

رنگدانه‌ها یا پیگمنت ها
مواد جامد تزئینی هستند که در شکل و اندازه‌های مختلف در حلالهای مربوط به حالت معلق تهیه و بکار می‌روند و مشتمل بر مواد سیاه – سفید و رنگی بوده ، موارد استفاده زیادی در رویه زدن ، رنگرزی انبوه و دیسپرسیون در هوا دارند پیگمنت در صنعت رنگسازی نقش مهمی از قبیل ایجاد رنگ پوشش براقیت سختی مقاومت حفاظت افزایش چسبندگی و غیره را ایفا می کند موارد استعمال عمده پیگمانها در لاکها ، رنگهای روغنی ، ورنی‌ها ، رنگهای سلولزی ، رنگهای پلاستیکی ، مرکبهای چاپ و رنگرزی کاغذ و تاسیسات آهنی می‌باشد. صنایع پوششی عمده‌ترین موارد استعمال پیگمنت ها می‌باشد. امروزه پوشش سطح وسایل فلزی و چوبی بناها ، وسایل نقلیه و … اهمیت فراوانی دارد زیرا این وسایل توسط رنگ از عوامل مختلف مثل هوا ،رطوبت و ترکیبات شیمیایی محافظت می‌شوند. وهمچنین در رنگ زدن اشیا به زیباتر شدن آنها کمک می‌کند.
پیگمنتها به دو صورت:

1- معدنی :

رنگدانه‌های معدنی طبیعی از پوسته زمین استخراج می‌شوند، خرد شده ، شسته شده ، از لحاظ اندازه درجه‌بندی می‌شوند. غالباً برای این رنگدانه‌های طبیعی ، معادل مصنوعی هم وجود دارد، یعنی رنگدانه از اجزاء دیگری در اثر یک فرایند شیمیایی ساخته می‌شود. ظاهراً از نظر شیمیایی با نمونه طبیعی یکسان است، ولی اغلب خواص متفاوتی دارد و معمولاً به خاطر شکل بلوری مطلوبتر ، خلوص بیشتر و دانه‌بندی مطلوبتر ، مرغوبتر از نوع طبیعی می باشد.


2- آلی :
امروزه رنگدانه‌های آلی به مراتب بیشتر از رنگدانه‌های معدنی می‌باشند. بعضی از جدیدترین رنگدانه‌ها ساختمان آلی فلزی دارند. بیشتر رنگدانه‌های آلی ،مواد شیمیایی آلی هستند که روی یک هسته معدنی هیدروکسید آلومینیوم رسوب داده شده‌اند. از مهمترین رنگدانه‌های آلی می‌توان به گروه فتالوسیانین‌ها اشاره کرد که طیف رنگهای آبی و سبز را در بر می‌گیرند و فتالوسیانین مس ، رنگدانه آبی می‌باشد که به علت خواص مقاومتی خوب در برابر عوامل مختلف ، یک رنگدانه با ارزش به شمار می‌رود . فتالوسیانین‌ها را از فتالیک و اوره سنتز می‌کنند. رنگدانه‌های آلی ، به صورتی که امروزه در صنعت استفاده می‌شوند، در طبیعت یافت نمی‌شوند و تقریباً همه آنها سنتزی می‌باشند.

و نیز پیگمنتهای غیر پوششی یا اکستندر مثل کربنات کلسیم و باریت و تالک و ... هم وجود دارد. پیگمنت سفید پیگمنت معدنی طبیعی است. پیگمنت رنگی معدنی مثل اکسید زرد آهن اکسید قرمز آهن اکسید سیاه آهن پیگمنت رنگی معدنی مصنوعی مثل کرم سبز و سرب قرمز اکسید مس پیگمنت های فلزی معدنی مصنوعی مثل پودر آلومینوم برنز وروی.


تفاوت پیگمنت آلی و معدنی در خواص زیر است :
یک فیلم براق و جذاب در فام های گوناگون با پیگمنت آلی بدست می آید تا با معدنی خالص ترین پیگمنت سفید دی اکسید تیتانیم و سیاه ترین پیگمنت سیاه کربن بلک است که هر دو جزء پیگمنت معدنی است و بدین ترتیب پیگمنت آلی به صورت سیاه و سفید موجود نمی باشد.
تعداد بسیار کمی از پیگمنت های آلی در بالاتر از 300 درجه سانتیگراد پایدار می باشندکه ممکن است متلاشی یا ذوب گردند در حالیکه پیگمنت معدنی بالعکس.

مهمترین ویژگی هایی که در انتخاب یک پیگمنت مورد توجه قرار میگیرند، عبارتند از :

طبیعت شیمیایی
ساختار کریستالی
شکل ذرات
ابعاد ذرات و توزیع آن
ضریب شکست
مشخصات پخش شدگی
رنگ بندی و سایر مشخصات فیلم رنگ
مقاومت دربرابر شرایط مختلف جوی و نوری
مقاومت در برابر اسیدها و بازها
مقاومت در برابر حرارت
و سایر فاکتورهای مهمی که در بخش ماندگاری و مقاومتی مد نظر هستند .


پیگمنتها سفید:
مواد معدنی فلزات سرب روی تیتانیوم می باشند. و وقتی کاملا سفید به نظر خواهند رسید که تمامی طول موجهای قابل دید تابش بر خود را منعکس نمایند. از میان پیگمنت های سفید فقط کربنات بازی سرب و اکسید روی هستند که خصلت واکنش پذیری با اسید های موجود در بعضی از رزینها را دارندو بقیه رنگدانه های سفید بی اثرند
فیلم حاصل از پیگمنت سفید به غیر از اکسید روی مصرفی بر سطوح بیرونی در دراز مدت حالت زردی یا یلوئینگ به خود میگیرند.بنابراین استفاده از حدود 10 درصد اکسید روی همراه دیگر پیگمنتهای سفید به علت جذب اشعه نور خورشید نه تنها زرد گرایی فیلم را به کلی از بین خواهد برد بلکه از فاسد شدن فیلم نیز جلوگیری میکند.از کربنات بازی سرب بعنوان استابلایزر استفاده می گردد.

اکسید روی:
از اکسید روی جهت جهت کنترل کپک زدگی یلویینگ ساییدگی گچ و خاک شوندگی فیلم استفاده می نمایند. از عیوب آن مصرف بیش از حد آن در ساخت یک رنگ مقاومت فیلم حاصل را در برابر آب کاهش می دهد و ثانیا در هوای در هوای رطوبتی وآغشته بهSO2 به سولفات روی تبدیل که این امر نه تنها باعث جوش زدگی فیلم بلکه رنگ رویه بعدی را بصورت لایه ای از خود جدا خواهد کرد.اکسید روی بر اثر گرما به رنگ زرد در می آید و سرد بلعکس.


لیتوپن:
مخلوط 29% سولفید روی و 71%سولفات باریم می باشد.در مقابل نور خورشید حساسیت دارد و به رنگ سیاه تبدیل میشود.این مشکل را می توان با افزایش حدود 15% نمک کبالت برطرف نمود. لیتوپن به همراه TiO2 علاوه بر ارزانی اثرات جانبی مفید دیگری از قبیل برس خوری بهتر،یکنواختی بهتر و براقیت عالی بر جای میگذارد.

 

اکسید آنتی موان:
امروزه ازآن بیشتر در ساخت رنگهای نسوز و یا تاخیر انداز حرارت استفاده می کنند.

 

دی اکسید تیتانیم:
در دو نوع روتایل و آناتاز موجود است. نوع روتایل 20 الی 30 درصد قدرت پوشش بیشتری از نوع آناتاز دارد نوع آناتاز با اینکه سفید تر است اما جهت ساخت مصارف بیرونی بعلت میل به گچی شدن توصیه نمی شود برای شناسایی مقداری از آن را با اسید سولفوریک مرطوب نموده سپس چند قطره پراکسید ئیروژن اضافه کرده ایجاد رنگ نارنجی یا زرد مایل به نارنجی می کند.

 

اکستندرها:
پیگمنتهای سفید معدنی هستند که بعلت داشتن ضریب شکست بسیار پایین فاقد هرگونه پوششی بوده و بعلت پایین آوردن قیمت حفظ ماتی و جلوگیری از ته نشینی و تنظیم ویسکوزیته مصرف میشوند.اکستندرها (فیلر) هایی که قدرت جذب روغن بیشتری دارند ممکن است به جهت افزایش ویسکوزیته در رنگ مورد استفاده قرار گیرند مثل کربناتها و سیلیکات ها و سولفات ها.

 

کربنات کلسیم(گچ سفید:(
این فیلر از آنجاییکه اندکی بازی است، میبایستی با رزینهای اسیدی و با پیگمنتهای رنگی از قبیل کرم سبز و مولیبیدات نارنجی که با بازها حساسیت دارند بکار نرود.


سولفات باریم (باریت)(بلانک فیکس(
وزن ظاهری زیاد و دارای جذب روغن کم است و بنابراین در رنگ سریع تهنشین شده وجهت جلوگیری ازتهنشینی آن میبایستی از مواد ضد تهنشینی مثل استئارات آلومینیوم استفاده نمود.نوع طبیعی به باریت معروف است از آنجاییکه جذب روغن کمی دارد خاصیت پرکنندگی خوبی داشته جهت افزایش پیگمنت به بایندر در رنگهای مات و نیمه مات ترافیک استفاده میگردد .بدون اینکه باعث افزایش ویسکوزیته گردد.باریت حفظ براقیت سمباده خوری و استفاده در رنگ های مقاوم مواد شیمیایی است.نوع مصنوعی یا رسوبی آن به بلانک فیکس معروف است.یون باریم این فیلر در رزینهای وینیلی عمل تثبیت کنندگی را ایفا می کند.

 

تالک (سیلیکات منیزیم(

بیشتر در رنگهای رویه مصرف دارد و در مقابل اسید و باز خنثی است و در رزینها بسادگی خیس شده نیازی به آسیاب نمی باشد .از این فیلر بعنوان قابلیت سمباده خوری و همچنین یک عامل مات کننده بکار میرودذراتشان سوزنی شکل و به آسانی تهنشین میشوند و زود هم پخش می شوندسختی و چسبندگی خوبی به فیلم میدهند به همین دلیل در رنگهای ترافیک مصرف دارد.استفاده از آن در رنگهای سفید که باساچمه های استیلی پرمیل می شوند مناسب نبوده زیرا بعلت مقاومت در برابر سایش باعث تیرگی رنگ سفید می شوند.

 

سیلیکات آلومینوم(کائولین یا خاک چینی(
به علت خصلت میل مرطوب پذیری با آب در ساخت رنگهای امولسیونی و پلاستیک جهت ایجاد برس خوری و یکنواختی و افزایش مقاومت در مقابل آب و از لحاظ شیمیایی نیز خنثی هستند.در رنگ پلاستیک کائولین قابلیت پخشی در مدت انبار بودنو کنترل خوردگی قوطی و مقداری خاصیت پوششی دارد.که میتوان 10 الی 20 از حجم پیگمنت سفید رنگهای پلاستیک و اکرلیک و یا حتی آلکید رابا سیلیکات جایگزین کرد و جهت جلوگیری از حالت جدایی رزین پلی وینیل استات و پیگمنت ها در دراز مدت در رنگهای پلاستیک بکار میرود و گاهی از آن بعنوان ماده ضد سایش استفاده میکنند.

 

سیلیکات مضاعف آلومینوم و پتاسیم(میکا(
به رنگ طوسی و مغز پسته ای بوده در رنگهای پلاستیک باعث چسبندگی و برس خوری بهتر و در رنگهای روغنی باعث کنترل گچ و خاک شوندگی میشود. رل اصلی میکا در اصل بر اثر میکس باعث سهولت پخش سریعتر پیگمنت تهنشین شده در هنگام مصرف میگردد همچنین از آن میتوان در صورت خراب نکردن حالت لیفینگ جهت کاهش قیمت رنگهای آلومینیومی نوع لیفینگ استفاده نمود. اما در مقابل رنگی که حرارت و آتش مد نظر باشدحضور میکا واقعا لازم و کارش بسیار مفید است.

سیلیس یا سیلیک:
در رنگهای ترافیک و اپوکسی کف و مقاوم در مقابل سایش مصرف میگرد.
سیلیس طبیعی :
بعلت بد پخش شدن مصرف کم دارد و جذب روغن بسیار کم داردو در ساخت پولیشها ورنگهای مصرفی بر کف منازل و عرشه کشتیها (بعلت مقاومت سایشی استفاده میگردد(


نوع دیاتومه :
قدرت جذب روغن زیاد بهمین خاطر در رنگهای مات و نیمه مات مصرف میگردد.در رنگهای پلاستیک و عایق حرارت نیز استفاده میگردد. بخاطر نوع شکل جهت مصرف در رنگهای مقاوم در مقابل آب و مواد شیمیایی مناسب نبوده و بعکس جهت ساخت رنگهای نفوذ پذیری و نشری مناسبند و از ایجاد کراکینگ در فیلم نیز جلوگیری بعمل می آورند.


سلیس طبیعی :
غیر قابل حل درآب و مقاوم در مقابل بسیاری از مواد شیمیایی میباشد. قدرت مات کنندگی و قدرت جذب روغن بالایی دارد و در رنگهای پلی استر غیر اشباع مانع از شره شدن رنگ میگردد از این فیلر در لاک ها و وارنیش ها ی مات مخصوص چوب و ترکیبات پولیش کننده استفاده فراوان می گردد.


پنبه نسوز (آزبست(
این فیلر سیلیکات های معدنی هستندکه ترکیب آنان از سیلیکات های منیزیم ساده گرفته تا کمپلکسهای سیلیسی منیزیم و آهن و سدیم متغیر است .که بصورت الیافهای پشمی با قدرت جذب روغن بسیار زیاد بیشتر در رنگهای عایق حرارتی و رنگهای آسفالت پشت بام ها مصرف میگردد.

 

استئارات آلومینوم:
بعنوان یک ماده روان سازنده و پخش کننده مصرف میگردد واز آنجاییکه تمایل زیادی به ژل کردن رزینها دارد و باید به مقدار کم مصرف شود. مقدار مصرفی آن حدود 25% کل وزن پیگمنت مصرفی نتایج رضایت مندی دارددر ساختمان بتونه ها از حالت بلیدینگ و جدا شدن رزین از پیگمنت جلوگیری بعمل می آورد. از دیگر خواص آن دفع آب و افزایش ویسکوزیته و ضد تهنشینی خصوصا در بتونه ها می باشد و از آن بعنوان ضد کف در حفاری چاه ها نفتی نیز استفاده می شود.


سیلیکات کلسیم:
قدرت جذب روغن متوسط از آن میتوان بعنوان بافر در ساخت رنگهای لاتکس استفاده نمود باعث افزایش پوشش در بیشتر رنگهای محلول در آب میگردد. از نوع مصنوعی ان می توان بعنوان یک ماده مات کننده نیز استفاده کرد.

 

اساس فیزیکی

پیگمنت‌ها رنگی را ایجاد می‌کنند که خودشان نیز به همان رنگ هستند چرا که آنها بصورت انتخابی طول موجهای معینی از نور مرئی را جذب و منعکس می‌نمایند. ترکیب طیف کامل نور مرئی با طول موجی متغیر از ۳۷۵ یا ۴۰۰ نانومتر الی ۷۶۰ یا ۷۸۰ نانومتر، با نور سفید تقریباً برابری می‌کند. وقتی که این نور با یک پیگمنت برخورد می‌کند، قسمت‌هایی از طیف توسط پیوندهای شیمیایی سیستم‌های کونژوگه و دیگر اجزای پیگمنت جذب می‌شود. برخی دیگر از طول موج‌ها یا قسمتهایی از طیف، منعکس و یا پخش می‌شود. بیشتر پیگمنت‌ها، کمپلکس انتقال بار محسوب می‌شوند. مثل کامپاندهای فلز واسطه با باند جذب وسیعی که بیشتر رنگ‌های نور سفید تابشی را کسر می‌کنند. طیف جدید منعکس شده ظاهر یک رنگ را بوجود می‌آورد. پیگمنت‌ها بر خلاف مواد فلورسنت یا فسفورسنت، می‌توانند فقط طول موجها را از نور منبع کسر نموده و هرگز مورد دیگری به آن اضافه نکنند.

ظاهر پیگمنت‌ها نزدیک به رنگ نور منبع می‌باشد. نور خورشید از دمای رنگ بالا و یک طیف نسبتاً یکدستی برخوردار بوده و معیار استانداردی برای نور سفید محسوب می‌شود. منابع نور مصنوعی تمایل زیادی برای دستیابی به پیک عالی در برخی قسمتهای طیف خود و همچنین شیاری عمیق دارند. با مشاهده این شرایط، پیگمنت‌ها در رنگ‌های متفاوتی ظاهر می‌گردند.

فضاهای رنگی که برای نمایش رنگها از حیث عدد مورد استفاده قرار می‌گیرد باید منبع نوری خود را تعیین نمایند. درسنجش مدل رنگ ال ای بی، فرض بر این است که اندازه‌گیری‌ها زیر منبع نوری D65 یا "روشنی روز ۶۵۰۰ کلوین انجام شده است که تقریباً همان دمای رنگ نور خورشید می‌باشد، مگر آنکه خلاف آن قید شود.

دیگر ویژگی‌های یک رنگ همچون اشباع بودن یا سبکی آن، ممکن است توسط دیگر مواد همراه با پیگمنت، تخمین زده شود. رنگپایه و فیلرهایی که به مواد شیمیایی پیگمنت‌ها افزوده می‌شود نیز الگوهای بازتاب و جذب خاص خود را دارند که می‌توانند بر طیف نهایی تأثیر گذار باشند. به همین ترتیب، درمخلوطهای پیگمنت/رنگپایه، امکان برخورد مولکول‌های پیگمنت با اشعه‌های مجزای نوری وجود ندارد و ممکن است به همان صورت که وجود دارند، منعکس گردند. این اشعه‌های پراکنده نور منبع با یک رنگ کمتر اشباع شده، سهیم می‌شوند. پیگمنت خالص به نور سفید خیلی کوچک اجازه فرار را داده و بدین ترتیب یک رنگ بسیار اشباع شده تولید می‌کند. مقدار کمی از پیگمنت با مقدار زیادی از رنگپایه سفید مخلوط می‌شود، ولی به دلیل فرار مقدار زیادی نور سفید ،نتیجه حاصله، اشباع نشده و رنگ پریده می‌گردد.

http://ranginfo.com/uploaded_files/DCMS/wysiwyg/images/pigment1.jpg

تعداد زیادی از طول موج‌ها (رنگها) با یک پیگمنت برخورد می‌کنند. این پیگمنت نور قرمز و سبز را به خود جذب کرده ولی نور آبی را منعکس می‌کند و سبب ایجاد رنگ آبی می‌شود نور خورشید با پیگمنت ” آبی بنیادی” Rosco R80 برخورد می‌کند. محصول طیف منبع و طیف بازتاب پیگمنت، نهایتاً به طیف نهایی و ظاهر آبی منجر می‌شود.

محصولات