اگر به محیط اطراف خود بنگرید، ترکیبی از رنگ‌های زیبا و دلنشین را در قالب‌های طبیعی و مصنوعی خواهید دید. رنگ‌های طبیعی از دل طبیعت و گیاهان گرفته می‌شود. در حالی که رنگ‌های مصنوعی در آزمایشگاه‌ها، با فراهم کردن مواد اولیه و امکانات لازم ساخته می‌شود. یکی از این رنگ‌ها پیگمنت است که به صورت پودرهای نامحلول در آب و روغن است و به مایع رنگ اصلی اضافه می‌شود. در این مقاله به موضوع پیگمنت رنگ، انواع پیگمنت، ویژگی و کاربردهای آن پرداخته می‌شود.
تاریخچه پیگمنت
اولین پیگمنت‌های آلی یا طبیعی در قرن نوزدهم میلادی همزمان با توسعه رنگ‌های نساجی به وجود آمده است. قبل از آن، از لیک‌ها به عنوان رنگ‌های نساجی و رنگرزی استفاده می‌شده است. لیک‌ها از رسوب رنگ‌های نساجی محلول در آب، مانند کربنات کلسیم تهیه می‌شود.
بعد از آن، پیگمنت‌های آزو وارد بازار رنگ شد که تا به امروز نیز این نوع پیگمنت کاربرد دارد. این پیگمنت‌ها در قالب رنگ‌های زرد، نارنجی و قرمز وجود دارند که دارای درخشندگی بالا و خواص مقاومتی خوبی هستند. بعدها پیگمنت‌ها در رنگ‌های بیشتری به وجود آمدند و روز به روز شاهد افزایش مصرف و گسترش کاربرد پیگمنت هستیم.
پیگمنت چیست؟
در صنایع رنگرزی، رنگ‌ها به دو دسته رنگدانه‌ها و رنگ‌ها دسته‌بندی می‌شوند. رنگ‌ها توسط جسم قابل رنگرزی به خوبی جذب می‌شوند، در حالی که رنگدانه فقط سطح خارجی جسم را رنگی می‌کند. در واقع پیگمنت رنگ یا رنگدانه، مواد پودری شکلی است که در رنگ‌های مختلفی تولید می‌شود.
این پیگمنت‌های رنگی برای دادن یک سری خواص به رنگ مورد نظر افزوده می‌شود. این خواص شامل کنترل براقیت، رنگ، تیرگی، کنترل رئولوژیکی، مهار خوردگی و گشتاور مغناطیسی است. ریز دانه‌های پیگمنت در اندازه‌های ۰.۱ تا ۱۰۰ میکرومتر وجود دارند. این رنگدانه‌ها در جذب بالای طول موج‌های خاص و انتقال طول موج‌های دیگر، با قدرت خاصی عمل می‌کنند. پیگمنت یکی از اجزای سازنده رنگ پودری نیز است.
انواع پیگمنت
پیگمنت‌ها با توجه به نوع خواص شیمیایی، فرمولاسیون، کاربرد پیگمنت و روش تولیدی که دارند، به دو نوع آلی و معدنی تقسيم می‌شوند. در زیر به طور خلاصه به تشریح هر یک از آن‌ها می‌پردازیم.
پیگمنت آلی
پیگمنت رنگ آلی، به صورت طبیعی و دارای رنگ ذاتی است. یعنی این رنگدانه‌ها به خودی خود رنگی هستند و از لحاظ فرمولاسیون شیمیایی ترکیبی ساده دارند. در پیوند شیمیایی ایجاد شده در ساختار فرمولی این نوع پیگمنت، زنجیره و حلقه‌هایی از کربن وجود دارد. در حالی که در بعضی از انواع پیگمنت آلی، ساختمان فلزی آلی وجود دارد.
فرآیند تولید این رنگدانه‌های آلی به این صورت است که ابتدا آن‌ها را شست‌وشو داده سپس خشک می‌کنند. در مرحله بعد به صورت پودر درآورده، با فرمولاسیون ترکیب شده و در نهایت وارد بازار مصرفی می‌شود. این پیگمنت‌ها از قدرت حلالیت بسیار کمی در آب، حلال‌های آلی و دیگر محیط‌ها برخوردار هستند. ذرات پیگمنت‌های آلی، اندازه کوچک‌تری نسبت به پیگمنت معدنی دارند.
انواع پیگمنت آلی
پیگمنت‌های آلی شامل چندین گروه از جمله پیگمنت آزو، پلی سیلیک، فتالوسیانین‌ها و آنتراکینونی هستند. هر کدام از انواع پیگمنت آلی، رنگ‌های متفاوت و طیف رنگی خاصی دارند. پیگمنت آزو شامل یک گروه ازت است که طیف رنگی آن، از زرد، نارنجی و قرمز تشکیل شده است. پیگمنت رنگ پلی سیلیک، از بخش‌هاي هتروسیکلیک و آروماتیک آنیل شده، تشکیل شده است.
پیگمنت فتالوسیانین‌ها شامل طیف رنگی سبز و آبی هستند. به عنوان نمونه فتالوسیانین مس با خواص مقاومتی زیاد، جزء رنگدانه‌های عالی محسوب می‌شود. پیگمنت آنتراکینونی بر اساس ساختار مولکولی آنتراکینون تشکیل می‌شود. کاربرد پیگمنت آنتراکینونی بیشتر در رنگرزی پشم و ابریشم است. این نوع از پیگمنت رنگ، شامل پیگمنت آنتراپیریمیدین زرد و آنتراکینویید قرمز است.
ویژگی پیگمنت آلی
از ویژگی‌های مشترک پیگمنت آلی می‌توان به شفافیت فوق‌العاده آن‌ها اشاره کرد. این نوع پیگمنت، بیشتر دارای رنگ‌های روشن است. با این وجود از قدرت رنگ‌آمیزی بالایی برخوردار است و تناژ رنگی آن بی‌مانند است. پیگمنت آلی همچنین از ثبات بالایی در برابر نور خورشید برخوردار است. به این معنی که با قرار گرفتن در معرض نور خورشید بی‌رنگ نمی‌شود و هم‌چنان کیفیت و ثبات رنگ خود را دارد. پیگمنت‌های آلی به دلیل فرآیند شیمیایی پیچیده‌ای که دارند از قیمت بالاتری نیز برخوردارند. این نوع رنگدانه‌ها دارای قدرت رنگ‌آمیزی بالا، پراکندگی عالی، جذب روغن کمتر و قدرت پنهان‌سازی هستند.
کاربرد پیگمنت آلی
پیگمنت رنگ آلی با توجه به خواص و ساختاری که دارد، دارای کاربردهای متفاوتی است. بعضی از انواع کاربرد پیگمنت آلی به صورت زیر است.
- ساخت جوهر با نسبت 50 درصدی به عنوان عامل گرانروی
- تولید رنگ‌ها با نسبت 25 درصدی
- به عنوان پایدارکننده در رنگ آمیزی انواع وسایل پلاستیکی
- به عنوان پرکننده و تقویت کننده در صنعت لاستیک
- کاربرد پیگمنت به عنوان دیسپرسیون در هوا
- کاربرد در ساخت انواع لاک، ورنی، رنگ‌های روغنی، سلولزی و پلاستیکی
- کاربرد در صنایع پوششی مانند پوشش سطح وسایل چوبی و وسایل نقلیه
پیگمنت معدنی
پیگمنت رنگ معدنی کاملاً متفاوت از پیگمنت آلی است و از آن به عنوان پیگمنت مصنوعی نام برده می‌شود. این پیگمنت با فرمولاسیون شیمیایی خاص، به صورت آزمایشگاهی، تحت کنترل و شرایط ایده‌آل ساخته می‌شود. پیگمنت معدنی با فرآیندهای شیمیایی ساده‌ای مثل اکسیداسیون تولید می‌شود.
پیوندهای زنجیره‌ای موجود در پیگمنت‌های معدنی از حلقه‌های کربنی تشکیل نشده است و شامل فلزات و نمک‌های فلزی مانند یون‌های زینک، تیتانیوم، نیکل، منگنز و … است.
کاربرد پیگمنت معدنی بیشتر در صنعت است و به دلیل دارا بودن ثبات نوری و به صرفه بودن، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. طیف رنگی پیگمنت رنگ معدنی، از روشن‌ترین رنگ تا تیره‌ترین یعنی تیتان سفید تا کربن سیاه است. پیگمنت سفید جهت کاهش هزینه و بهبود عملکرد دیگر رنگدانه‌ها افزوده می‌شود.
مزایای پیگمنت معدنی
از مهم‌ترین ویژگی‌های پیگمنت رنگ معدنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- دارای مقاومت بالا در برابر محو شدن
- مقاومت در برابر حرارت و شرایط نامساعد جوی و نوری
- دارا بودن واکنش‌های شیمیایی ساده، تولید آسان و مقرون به صرفه
- دارای تناژ رنگی ضعیف و روشن
- مقاومت در برابر اسیدها و بازها
- دارا بودن ساختار کریستالی
- در صورت ترکیب شدن با پیگمنت‌های آلی، تناژ رنگی خوبی به دست می‌دهد.
معایب پیگمنت معدنی
پیگمنت معدنی با تمام خواص و ویژگی‌های کاربردی که دارد، به دلیل وجود نمک‌های سرب موجود در ترکیبات آن‌ها، برای محیط زیست مضر است. بر این اساس می‌تواند به محیط اطراف آسیب برساند. بعضی از انواع پیگمنت معدنی به طور کامل سمی و خطرناک هستند. بنابراین توصیه می‌شود هنگام استفاده از این نوع پیگمنت رنگ، حتماً از ماسک و دستکش استفاده شود.
کاربرد پیگمنت معدنی
کاربرد پیگمنت معدنی بر اساس خواص آن متفاوت است. از پیگمنت معدنی در ساخت جوهرهای چاپ سیاه‌رنگ، مرکب‌های چاپ و رنگرزی کاغذ و تأسیسات آهنی استفاده می‌شود. پیگمنت‌های خاکی اکسید آهن در تولید بخار زرد و نارنجی، سینا (نارنجی و قهوه‌ای) و عنبر قهوه‌ای کاربرد دارد. از ترکیبات خاص کرومی در تهیه رنگ‌های زرد، نارنجی و سبز استفاده می‌شود. ترکیبات مختلف کادیوم برای تهیه رنگ‌های زرد روشن، نارنجی و قرمز درخشان کاربرد دارد.
جمع بندی
پیگمنت، رنگدانه‌های جامد پودری شکل است که در آب به صورت نامحلول باقی می‌ماند و شامل انواع رنگ‌های سیاه، سفید و رنگی است. به طور کلی پیگمنت رنگ، شامل دو نوع آلی و معدنی است.
در این مقاله به معرفی انواع پیگمنت و کاربردهای آن پرداختیم. همان‌طور که گفته شد پیگمنت آلی در طبیعت یافت می‌شود، در حالی که پیگمنت معدنی، نیاز به تولید در شرایط ویژه دارد. بنابراین پیگمنت به دو صورت طبیعی یا سنتزی به وجود می‌آید. هر کدام از انواع پیگمنت‌های آلی و معدنی خواص ویژه‌ای دارند. عمده کاربرد پیگمنت در صنایع رنگرزی و رویه زدن است.
پلی‌تیز