مواد اولیه تولید رنگ چیست؟

رنگ فقط ترکیبی از یک ماده رنگی و یک حلال نیست. یک پوشش رنگی حاصل کنار هم قرار گرفتن چند گروه ماده اولیه است که هرکدام وظیفه مشخصی در فرمولاسیون دارند؛ از تشکیل فیلم و ایجاد چسبندگی گرفته تا تأمین رنگ و پوشانندگی، تنظیم ویسکوزیته، کنترل خشک شدن، جلوگیری از کف و بهبود دوام پوشش. در یک فرمولاسیون معمول رنگ، رزین یا بایندر، پیگمنت، فیلر، حلال یا آب و افزودنی ها اجزای اصلی را تشکیل می دهند. با این حال، همه رنگ ها دقیقاً از یک ترکیب ثابت پیروی نمی کنند.

 

انتخاب این مواد به نوع رنگ، سطح مورد نظر، روش اعمال، شرایط محیطی و خواص مورد انتظار بستگی دارد. رزین انتخاب شده می تواند روی چسبندگی و مقاومت شیمیایی اثر بگذارد، نوع پیگمنت میزان پوشانندگی و ظاهر رنگ را تغییر دهد و انتخاب نادرست افزودنی یا حلال نیز ممکن است مشکلاتی مانند ته نشینی، کف، شره، دیر خشک شدن یا افت کیفیت فیلم ایجاد کند. به همین دلیل، شناخت مواد اولیه تولید رنگ فقط به تهیه یک فهرست از مواد شیمیایی محدود نمی شود. برای هر ماده باید مشخص باشد چه نقشی دارد، در چه نوع سیستم رنگی استفاده می شود و انتخاب آن چه اثری بر عملکرد محصول نهایی می گذارد.

 

در این راهنما، مواد اولیه مورد استفاده در رنگسازی از رزین ها و پیگمنت ها تا فیلرها، حلال ها، افزودنی ها، خشک کننده ها و عوامل پخت دسته بندی می شوند و در هر گروه، مواد پرکاربرد و تخصصی تر معرفی خواهند شد.

 

 

مواد اولیه تولید رنگ شامل چه موادی هستند؟

 

فرمولاسیون رنگ از چند گروه ماده اولیه با وظایف متفاوت تشکیل می شود. در یک دسته بندی کاربردی، رزین ها و بایندرها، پیگمنت ها و رنگدانه ها، فیلرها و اکستندرها، حلال ها و افزودنی ها ستون های اصلی یک سیستم رنگ را تشکیل می دهند.

 

گروه ماده اولیه	مهمترین زیرگروه ها	نقش اصلی در رنگ
رزین و بایندر	اکریلیک، آلکید، اپوکسی، پلی یورتان، پلی استر، وینیل، سیلیکونی و سایر رزین ها	تشکیل فیلم، چسبندگی و تعیین بخش مهمی از خواص نهایی پوشش
پیگمنت و رنگدانه	سفید، مشکی، رنگی، متالیک، صدفی، ضدخوردگی و پیگمنت های ویژه	ایجاد رنگ، پوشانندگی، ظاهر و در برخی موارد عملکرد حفاظتی
فیلر و اکستندر	کربنات کلسیم، تالک، باریت، کائولن، سیلیکا، میکا و سایر مواد معدنی	تنظیم هزینه، حجم جامد، ظاهر، رئولوژی و برخی خواص مکانیکی
حلال ها و حامل ها	آب، هیدروکربن ها، الکل ها، کتون ها، استرها، گلیکول ها و گلیکول اترها	حل یا حمل اجزای فرمول، تنظیم ویسکوزیته و کمک به اعمال و تشکیل فیلم
دیسپرس کننده ها و خیس کننده ها	دیسپرس کننده های پلیمری، سورفکتانت ها و عوامل Wetting	بهبود خیس شدن و پراکنش پیگمنت و فیلر
اصلاح‌کننده‌های رئولوژی	HEC، HPMC، HASE، HEUR، بنتونیت، سیلیکا و سایر غلظت دهنده ها	کنترل ویسکوزیته، جریان، ته نشینی و رفتار رنگ هنگام اعمال
ضدکف ها	سیلیکونی، غیرسیلیکونی و انواع تخصصی	کنترل کف هنگام تولید، اختلاط و اعمال
کوالسنت ها	گلیکول اترها و سایر مواد هم جوش کننده	کمک به تشکیل فیلم در پوشش های به خصوص پایه آب
بایوسایدها و نگهدارنده ها	نگهدارنده داخل قوطی، محافظ فیلم خشک، ضدقارچ و ضدجلبک	جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها در محصول یا فیلم خشک
خشک کننده ها و سیکاتیوها	کبالت، منگنز، کلسیم، زیرکونیوم و ترکیبات ترکیبی	تسریع خشک شدن برخی سیستم های هوا خشک، به ویژه رنگ های آلکیدی
هاردنر و عوامل پخت	آمین ها، پلی آمین ها، پلی ایزوسیانات ها، کراس لینکرها و کاتالیست ها	ایجاد شبکه پلیمری و پخت در سیستم های واکنش پذیر
پلاستی سایزرها	فتالاتی و غیر فتالاتی	افزایش انعطاف پذیری و تغییر برخی ویژگی های فیلم
مواد ضدخوردگی	زینک فسفات، زینک مولیبدات و سایر بازدارنده ها	کاهش خوردگی زیرلایه، به خصوص در پوشش های محافظ فلز
افزودنی های سطحی	Leveling، Slip، Flow Modifier و مواد کنترل کشش سطحی	بهبود جریان، هم سطح شدن و کیفیت ظاهری فیلم
مواد محافظ در برابر UV و نور	جاذب های UV و HALS	کاهش تخریب ناشی از نور و افزایش دوام پوشش
مواد مات کننده	سیلیکا، واکس ها و مات کننده های تخصصی	کاهش براقیت و ایجاد ظاهر مات یا نیمه مات
افزودنی های چسبندگی	سیلان ها، تیتانات ها و Adhesion Promoter ها	بهبود اتصال پوشش به زیرلایه
واکس ها و مواد لغزش دهنده	پلی اتیلن واکس، پارافین و واکس های تخصصی	افزایش لغزش، مقاومت سایشی، ضدخش یا اصلاح سطح
مواد ویژه	ضدحریق، ضدالکتریسیته ساکن، ضدگرفتگی، ضدخش و ترکیبات عملکردی	ایجاد یک ویژگی خاص متناسب با کاربرد نهایی

 

رزین ها و بایندرهای مورد استفاده در تولید رنگ

 

رزین یا بایندر، بخش فیلم ساز رنگ است؛ یعنی پس از اعمال پوشش، اجزای جامد مانند پیگمنت و فیلر را در یک ساختار پیوسته کنار هم نگه می دارد و به سطح زیرکار متصل می کند. به همین دلیل، انتخاب رزین فقط تعیین کننده نوع رنگ نیست؛ بلکه بخش مهمی از ویژگی هایی مانند چسبندگی، سختی، انعطاف پذیری، مقاومت در برابر آب و مواد شیمیایی، دوام جوی و براقیت را نیز مشخص می کند. رزین های مورد استفاده در صنعت رنگ بسیار متنوع‌ اند و انتخاب میان آنها به نوع پوشش، روش خشک شدن یا پخت، سطح زیرکار و عملکرد مورد انتظار بستگی دارد.

 

• رزین های آلکیدی

رزین های آلکیدی از رزین های قدیمی و همچنان پرکاربرد در صنعت رنگ هستند. این رزین ها بر پایه پلی استرهای اصلاح شده با روغن یا اسیدهای چرب ساخته می شوند و در رنگ های هواخشک، پوشش های صنعتی و برخی رنگ های ساختمانی و عمومی کاربرد دارند. ویژگی هایی مانند قابلیت اعمال مناسب، براقیت مطلوب و هزینه نسبتاً مناسب باعث شده آلکیدها همچنان در بسیاری از فرمولاسیون ها مورد استفاده قرار گیرند. سرعت خشک شدن، سختی و مقاومت نهایی آنها نیز می تواند با نوع روغن، طول روغن و اصلاحات انجام شده روی رزین تغییر کند.

 

انواع مهم رزین آلکیدی در رنگسازی:

• آلکید کوتاه روغن (Short Oil Alkyd)
• آلکید متوسط روغن (Medium Oil Alkyd)
• آلکید بلند روغن (Long Oil Alkyd)
• آلکید هواخشک
• آلکید کوره ای
• آلکید اصلاح شده
• آلکید استایرن دار
• آلکید اورتان
• آلکید سیلیکونی

 

• رزین های اکریلیک

رزین های اکریلیک از خانواده مهم بایندرهای صنعت پوشش هستند و در رنگ های پایه آب، پایه حلال، پوشش های صنعتی، رنگ خودرو و بسیاری از سیستم های تزئینی استفاده می شوند. ساختار شیمیایی مونومرهای به کار رفته و نوع اصلاح پلیمر، ویژگی هایی مانند سختی، انعطاف پذیری، مقاومت جوی، براقیت و چسبندگی را تغییر می دهد. به همین دلیل عبارت «رزین اکریلیک» به تنهایی مشخص کننده عملکرد یک محصول نیست و گرید و ساختار دقیق رزین اهمیت زیادی دارد.

 

انواع مهم رزین های اکریلیک:

• اکریلیک ترموپلاست
• اکریلیک ترموست
• اکریلیک پایه حلال
• اکریلیک پایه آب
• امولسیون اکریلیک
• اکریلیک خالص
• استایرن-اکریلیک
• اکریلیک پلی اُل
• اکریلیک هیدروکسیله
• اکریلیک کربوکسیله

 

• رزین های اپوکسی

رزین های اپوکسی به دلیل چسبندگی بالا، مقاومت شیمیایی و مکانیکی مناسب و قابلیت ایجاد پوشش های بادوام، جایگاه مهمی در رنگ های صنعتی و محافظتی دارند. این رزین ها معمولاً در سیستم های دو جزئی همراه با هاردنر استفاده می شوند، هرچند انواع یک جزئی و سیستم های پخت حرارتی نیز وجود دارند. انتخاب نوع هاردنر در کنار نوع رزین، تأثیر زیادی بر سرعت پخت، انعطاف پذیری، مقاومت شیمیایی و خواص نهایی پوشش دارد.

 

انواع و مواد مرتبط با رزین های اپوکسی:

• رزین اپوکسی مایع
• رزین اپوکسی جامد
• رزین اپوکسی بر پایه بیسفنول A
• رزین اپوکسی بر پایه بیسفنول F
• رزین اپوکسی نوولاک
• رزین اپوکسی اصلاح شده
• رزین اپوکسی سیکلوآلیفاتیک
• رزین اپوکسی آب پایه

 

 

• رزین های پلی یورتان

رزین های پلی یورتان در پوشش هایی استفاده می شوند که ترکیبی از مقاومت سایشی، انعطاف پذیری، چسبندگی و دوام سطحی مورد نیاز است. این خانواده در پوشش های صنعتی، خودرویی، چوب، کفپوش و سیستم های محافظ کاربرد دارد. پلی یورتان ها را می توان بر اساس نوع پلی ال، ایزوسیانات، ساختار شبکه و روش پخت به سیستم های متفاوتی تقسیم کرد.

 

انواع مهم:

• پلی یورتان یک جزئی
• پلی یورتان دو جزئی
• پلی یورتان پایه آب
• پلی یورتان پایه حلال
• پلی اُل پلی استر
• پلی اُل پلی اتر
• پلی یورتان آکریلیک
• پلی یورتان آلیفاتیک
• پلی یورتان آروماتیک

 

• رزین های پلی استر

پلی استرها در پوشش های صنعتی و به خصوص رنگ های پودری اهمیت زیادی دارند. نوع گروه های عاملی و ساختار رزین تعیین می کند که رزین با چه عامل پختی و در چه شرایطی واکنش دهد.

 

انواع مهم:

• پلی استر اشباع
• پلی استر غیراشباع
• پلی استر هیدروکسیله
• پلی استر کربوکسیله
• پلی استر مخصوص رنگ پودری

 

• رزین های وینیل

رزین های وینیلی بر پایه پلیمرها و کوپلیمرهای وینیل ساخته می شوند و بسته به ساختارشان می توانند در پوشش های مختلف، چسب ها و برخی سیستم های صنعتی مورد استفاده قرار گیرند.

 

مواد و رزین های مهم این گروه:

• پلی وینیل استات (PVAc)
• وینیل استات-اتیلن (VAE)
• پلی وینیل کلراید (PVC)
• کوپلیمرهای وینیل
• وینیل کلراید-وینیل استات
• پلی وینیل بوتیرال (PVB)

 

• رزین های فنولیک

رزین های فنولیک از واکنش ترکیبات فنولی با فرمالدهید تولید می شوند و به دلیل مقاومت حرارتی، سختی و برخی ویژگی های شیمیایی در پوشش های تخصصی و صنعتی کاربرد دارند. کاربرد آنها معمولاً به اندازه رزین های اکریلیک، آلکیدی یا اپوکسی گسترده نیست و انتخابشان بیشتر به نیاز مشخص فرمولاسیون وابسته است.

 

• رزین های آمینو

رزین های آمینو به خصوص در پوشش هایی که نیاز به پخت حرارتی دارند اهمیت دارند و می توانند به عنوان عامل شبکه ای کننده یا بخشی از سیستم بایندر استفاده شوند. مهمترین انواع آن عبارتند از:

• رزین ملامین فرمالدهید
• رزین اوره فرمالدهید
• رزین بنزوگوانامین

 

• رزین های نیتروسلولزی

نیتروسلولز یکی از مواد فیلم ساز قدیمی در پوشش ها و به ویژه لاک ها، رنگ های چوب و برخی سیستم های سریع خشک است. سرعت خشک شدن بالا و ظاهر مناسب فیلم از دلایل استفاده از آن است. گرید نیتروسلولز بر اساس درجه نیتراسیون، ویسکوزیته و مشخصات محصول انتخاب می شود و نمی توان هر گریدی را بدون توجه به فرمولاسیون جایگزین دیگری کرد.

 

• رزین های هیدروکربنی

رزین های هیدروکربنی بیشتر به عنوان رزین های کمکی یا اصلاح کننده در برخی سیستم های پوششی، چسب ها و جوهرها مورد استفاده قرار می گیرند. گروه های مهم آن:

• رزین C5
• رزین C9
• رزین C5/C9
• رزین هیدروژنه
• رزین ترپن
• رزین کومارون ایندن

 

• رزین های روزین و رزین های طبیعی

رزین های طبیعی و مشتقات آنها نیز در برخی فرمولاسیون های پوششی کاربرد دارند. روزین (Rosin) و مشتقات اصلاح شده آن می توانند به عنوان رزین یا اصلاح کننده خواص در سیستم های خاص مورد استفاده قرار گیرند. مواد مهم این گروه:

• گام روزین (Gum Rosin)
• روزین استریفای شده
• روزین هیدروژنه
• روزین دیمرشده
• رزین های فنولیک اصلاح شده با روزین

 

• رزین های پلی آمیدی

رزین های پلی آمیدی در برخی پوشش ها، لاک ها و سیستم های صنعتی استفاده می شوند و همچنین بعضی ترکیبات پلی آمیدی به عنوان هاردنر رزین اپوکسی شناخته می شوند. بنابراین هنگام خرید یا انتخاب ماده باید مشخص شود منظور رزین پلی آمیدی فیلم ساز است یا پلی آمید مورد استفاده به عنوان عامل پخت اپوکسی؛ این دو از نظر نقش فرمولاسیونی یکسان نیستند.

 

• رزین های سیلیکونی

رزین های سیلیکونی به دلیل پایداری حرارتی و مقاومت مناسب در برابر شرایط محیطی، در پوشش های تخصصی به ویژه رنگ های مقاوم به حرارت کاربرد دارند. این رزین ها گاهی به صورت بایندر اصلی و گاهی برای اصلاح یک سیستم رزینی دیگر به کار می روند.

 

• رزین های فلوروپلیمری

رزین های فلوروپلیمری برای پوشش هایی استفاده می شوند که مقاومت بسیار بالا در برابر شرایط جوی، اشعه UV، مواد شیمیایی و آلودگی سطح مورد نیاز است. نمونه های مهم آن شامل:

• PVDF
• PTFE
• FEP
• ETFE

 

• رزین های کلردار

رزین ها و پلیمرهای کلردار مانند کلروکائوچو (Chlorinated Rubber) در برخی پوشش های صنعتی و محافظتی استفاده شده اند و می توانند مقاومت مناسبی در برابر آب و بعضی مواد شیمیایی ایجاد کنند. امروزه کاربرد آنها به نوع محصول، الزامات زیست محیطی و مقررات مربوط به ترکیبات کلردار وابسته است.

 

• رزین های پلی وینیل بوتیرال

پلی وینیل بوتیرال یا PVB به دلیل چسبندگی مناسب به سطوح مختلف و تشکیل فیلم انعطاف پذیر، در برخی پوشش ها و پرایمرهای تخصصی کاربرد دارد. این رزین در مقایسه با خانواده های عمومی تر مانند اکریلیک یا آلکید، کاربرد محدودتری دارد و بیشتر در فرمولاسیون های هدفمند استفاده می شود.

 

• رزین های تخصصی و اصلاح کننده های بایندر

علاوه بر خانواده های اصلی، رزین ها و بایندرهای اصلاح شده دیگری نیز برای دستیابی به خواص ویژه مورد استفاده قرار می گیرند. برای نمونه، رزین های اصلاح شده با سیلیکون، اکریلیک-پلی یورتان، اپوکسی-اکریلیک یا سیستم های هیبریدی می توانند بخشی از محدودیت های یک رزین منفرد را کاهش دهند. در چنین سیستم هایی، هدف معمولاً رسیدن به یک ویژگی مشخص مانند افزایش مقاومت جوی، بهبود چسبندگی، افزایش انعطاف پذیری یا کنترل هزینه است؛ بنابراین انتخاب آنها باید بر اساس مشخصات فنی رزین و شرایط واقعی کاربرد انجام شود.

 

 

پیگمنت ها و رنگدانه های مورد استفاده در تولید رنگ

 

پیگمنت ها ذرات جامدی هستند که برای ایجاد رنگ، کدری، پوشانندگی یا بعضی ویژگی های عملکردی به فرمول رنگ اضافه می شوند. برخلاف بسیاری از رنگینه های محلول، پیگمنت معمولاً در محیط رنگ حل نمی شود و به صورت ذرات پراکنده در بایندر باقی می ماند. کیفیت پراکنش این ذرات روی قدرت رنگ دهی، یکنواختی، براقیت و ظاهر نهایی پوشش اثر مستقیم دارد. پیگمنت ها را می توان از چند دیدگاه مختلف دسته بندی کرد؛ از نظر منشأ و ساختار به معدنی و آلی، از نظر کاربرد به رنگی و عملکردی و از نظر ظاهر به گروه هایی مانند متالیک و صدفی تقسیم می شوند.

 

• پیگمنت های سفید

پیگمنت سفید یکی از پرمصرف ترین گروه های رنگدانه در صنعت پوشش است و علاوه بر ایجاد رنگ سفید، در بسیاری از فرمول ها برای افزایش کدری و پوشانندگی نیز به کار می رود. مواد مهم این گروه عبارتند از:

 

دی اکسید تیتانیوم (Titanium Dioxide / TiO₂)
مهمترین پیگمنت سفید در بسیاری از رنگ ها و پوشش ها است. نوع کریستالی روتایل معمولاً به دلیل ضریب شکست بالا و پایداری مناسب، کاربرد گسترده ای دارد.

دی اکسید تیتانیوم آناتاز (Anatase TiO₂)
نوع دیگری از TiO₂ است که در برخی کاربردها، به ویژه بسته به نیاز فرمولاسیون و ملاحظات اقتصادی، استفاده می شود.

اکسید روی (Zinc Oxide / ZnO)
علاوه بر ایجاد رنگ سفید، می تواند در برخی سیستم ها خواص عملکردی دیگری نیز ایجاد کند.

لیتوفون (Lithopone)
ترکیبی بر پایه سولفید روی و سولفات باریم است که در برخی کاربردهای رنگ و پوشش به عنوان پیگمنت سفید یا اکستندر استفاده شده است.

 

 

• پیگمنت های مشکی

پیگمنت های مشکی برای ایجاد رنگ سیاه و تنظیم طیف های تیره استفاده می شوند.

• کربن بلک (Carbon Black)
• اکسید آهن مشکی (Black Iron Oxide / Fe₃O₄)
• پیگمنت های مشکی آلی

 

کربن بلک معمولاً قدرت رنگ دهی بسیار بالایی دارد و علاوه بر رنگ، می تواند روی جذب نور، رسانایی الکتریکی و برخی خواص UV اثر بگذارد. اکسید آهن مشکی در گروه پیگمنت های معدنی قرار می گیرد و در کاربردهایی که پایداری و هزینه اهمیت دارد، گزینه متفاوتی محسوب می شود.

 

• پیگمنت های قرمز

پیگمنت های قرمز از نظر ساختار و عملکرد تنوع زیادی دارند.

پیگمنت های معدنی:

• اکسید آهن قرمز
• Red Iron Oxide
• پیگمنت های قرمز معدنی سنتزی

پیگمنت های آلی:

• پیگمنت های آزو قرمز
• DPP Red
• Quinacridone Red
• پیگمنت های قرمز پر قدرت آلی

 

اکسید آهن قرمز معمولاً از نظر پایداری نوری و حرارتی گزینه ای مقاوم است، در حالی که بسیاری از پیگمنت های آلی برای دستیابی به فام های روشن تر و شدت رنگ بالاتر انتخاب می شوند.

 

• پیگمنت های زرد

از مواد مهم این گروه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اکسید آهن زرد
• Yellow Iron Oxide
• پیگمنت های آزو زرد
• پیگمنت های آریلاید زرد
• پیگمنت های زرد آلی با مقاومت نوری بالا
• پیگمنت های زرد مرکب

 

کروم زرد (Lead Chromate) نیز از نظر تاریخی یکی از پیگمنت های زرد مهم بوده است، اما به دلیل سمیت سرب و الزامات زیست محیطی و ایمنی، استفاده از آن در بسیاری از کاربردها محدود شده و نمی توان آن را به عنوان انتخاب عمومی برای فرمولاسیون های امروزی معرفی کرد.

 

• پیگمنت های نارنجی

برای ایجاد فام های نارنجی از خانواده های مختلف رنگدانه استفاده می شود، از جمله:

• اکسید آهن نارنجی
• پیگمنت های آزو نارنجی
• پیگمنت های دی آریلاید نارنجی
• پیگمنت های نارنجی آلی با مقاومت نوری بالا

 

• پیگمنت های آبی

پیگمنت های آبی کاربرد گسترده ای در رنگ های ساختمانی، صنعتی و تزئینی دارند.

• فتالوسیانین بلو (Phthalocyanine Blue / PB15)
• اولترامارین بلو (Ultramarine Blue)
• Prussian Blue / آبی پروس
• پیگمنت های آبی معدنی
• پیگمنت های آبی آلی

 

• پیگمنت های سبز

فتالوسیانین گرین (Phthalocyanine Green)

اکسید کروم سبز (Chromium Oxide Green)

پیگمنت های سبز آلی

مخلوط های پیگمنت زرد و آبی برای تولید فام سبز

 

• پیگمنت های بنفش

پیگمنت های بنفش بیشتر از خانواده های آلی انتخاب می شوند و شامل مواردی مانند:

• Dioxazine Violet
• Quinacridone Violet
• پیگمنت های بنفش آلی
• برخی پیگمنت های معدنی بنفش

 

• پیگمنت های قهوه ای

رنگدانه های قهوه ای معمولاً از ترکیب یا استفاده از اکسیدهای آهن مختلف به دست می آیند. این گروه در رنگ های ساختمانی، پوشش های تزئینی و سیستم هایی که طیف های طبیعی مورد نیاز است کاربرد دارد.

• اکسید آهن قهوه ای
• مخلوط اکسیدهای آهن
• پیگمنت های قهوه‌ای آلی
• Burnt Umber
• Raw Umber

 

• پیگمنت های متالیک

پیگمنت های متالیک برای ایجاد ظاهر فلزی، درخشش یا جلوه های دکوراتیو در سطح پوشش استفاده می شوند.

• پودر آلومینیوم
• خمیر آلومینیوم
• پیگمنت آلومینیومی Leafing
• پیگمنت آلومینیومی Non-Leafing
• پودر برنز
• پیگمنت های مسی
• پیگمنت های برنجی

 

• پیگمنت های صدفی و افکت

این مواد برای ایجاد جلوه های نوری، درخشندگی و تغییر ظاهر سطح با زاویه دید متفاوت استفاده می شوند. این گروه در پوشش های دکوراتیو، خودرو، لوازم خانگی و محصولات با ظاهر ویژه کاربرد دارد.

• پیگمنت های میکایی
• میکا پوشش داده شده با دی اکسید تیتانیوم
• پیگمنت های Pearl
• پیگمنت های Interference
• پیگمنت های افکت رنگی

 

• پیگمنت های ضدخوردگی

همه پیگمنت ها صرفاً برای ایجاد رنگ استفاده نمی شوند. بعضی رنگدانه ها با ایجاد یک اثر حفاظتی یا کنترل واکنش های خوردگی، بخشی از عملکرد ضدخوردگی پوشش را تأمین می کنند. مواد مهم این گروه عبارتند از:

• زینک فسفات (Zinc Phosphate)
• زینک فسفات اصلاح شده
• زینک فسفیت
• زینک مولیبدات
• کلسیم فسفات
• استرانسیم فسفات
• پیگمنت های ضدخوردگی بدون کرومات

 

• پیگمنت های رسانا

در پوشش هایی که کنترل مقاومت الکتریکی، تخلیه بار ساکن یا رسانایی سطح اهمیت دارد، از پیگمنت ها و پرکننده های رسانا استفاده می شود.

نمونه های این گروه شامل:

• کربن بلک رسانا
• گرافیت
• پودر گرافن
• پیگمنت های فلزی رسانا
• اکسیدهای فلزی رسانا

 

• پیگمنت های مقاوم به حرارت

برای پوشش هایی که در دمای بالا کار می کنند، پایداری حرارتی رنگدانه اهمیت ویژه ای دارد. مواد مورد استفاده بسته به کاربرد می توانند شامل موارد زیر باشند:

• اکسیدهای آهن
• اکسید کروم
• ترکیبات اکسیدی مختلط فلزی
• پیگمنت های سرامیکی
• Complex Inorganic Colored Pigments یا CICP

 

• پیگمنت های مقاوم در برابر UV و شرایط جوی

برخی پیگمنت ها به دلیل پایداری نوری بالا، برای پوشش هایی که در معرض تابش خورشید و شرایط محیطی قرار دارند مناسب ترند. از جمله:

• دی اکسید تیتانیوم
• اکسیدهای آهن
• فتالوسیانین ها
• کویناکریدون ها
• برخی پیگمنت های معدنی مختلط

 

نکته مهم: مقاومت UV فقط به نوع پیگمنت وابسته نیست و نوع رزین، افزودنی ها، ضخامت فیلم و شرایط محیطی نیز روی دوام رنگ اثر می گذارند.

 

پیگمنت های آلی در برابر پیگمنت های معدنی

یکی از انتخاب های مهم در فرمولاسیون رنگ، انتخاب میان پیگمنت آلی و معدنی است.

پیگمنت های معدنی معمولاً در زمینه هایی مانند پایداری حرارتی، دوام نوری و مقاومت محیطی مزیت دارند؛ اکسیدهای آهن و اکسید کروم نمونه های شناخته شده این گروه هستند.

پیگمنت‌های آلی معمولاً تنوع فام و قدرت رنگ دهی بالایی دارند و می توانند رنگ های بسیار زنده ای ایجاد کنند. با این حال، عملکرد آنها از نظر مقاومت نوری، حرارتی و شیمیایی به خانواده شیمیایی و گرید محصول وابسته است.

 

رنگینه ها و تفاوت آنها با پیگمنت ها

در صنعت رنگ، اصطلاح «رنگدانه» گاهی برای تمام مواد ایجاد کننده رنگ استفاده می شود، اما از نظر فنی باید میان Pigment و Dye تفاوت قائل شد. پیگمنت معمولاً به صورت ذرات نامحلول در محیط رنگ پراکنده می شود، در حالی که رنگینه یا Dye معمولاً در محیط مناسب حل می شود. به همین دلیل، رفتار این دو از نظر مهاجرت، شفافیت، مقاومت نوری و روش استفاده در فرمولاسیون یکسان نیست. برای بسیاری از رنگ ها و پوشش های صنعتی، پیگمنت ها انتخاب اصلی هستند؛ اما رنگینه ها در برخی سیستم های خاص، پوشش های شفاف و کاربردهای ویژه نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

 

چه عواملی در انتخاب پیگمنت برای رنگ مهم هستند؟

انتخاب پیگمنت فقط بر اساس فام انجام نمی شود. فرمولاتور باید چند ویژگی را در نظر بگیرد:

• قدرت رنگ دهی
• قدرت پوشانندگی
• اندازه و توزیع ذرات
• مقاومت نوری
• مقاومت حرارتی
• مقاومت شیمیایی
• پایداری در برابر شرایط جوی
• سازگاری با رزین
• قابلیت دیسپرس شدن
• تأثیر بر براقیت
• قیمت و ثبات تأمین
• الزامات ایمنی و زیست محیطی

 

فیلرها و اکستندرهای مورد استفاده در تولید رنگ

 

فیلرها یا پرکننده ها موادی هستند که برای اصلاح ساختار، حجم جامد، رئولوژی، ظاهر و هزینه فرمولاسیون وارد رنگ می شوند. برخلاف پیگمنت های اصلی، هدف آنها الزاماً ایجاد فام مشخص یا تأمین قدرت رنگ‌دهی نیست. با این حال، یک فیلر مناسب می تواند روی پوشانندگی، مات کنندگی، سختی، مقاومت سایشی، قابلیت سنباده خوری و رفتار مکانیکی فیلم اثر بگذارد.

 

اصطلاح Extender نیز برای موادی به کار می رود که با توجه به ویژگی هایشان بخشی از حجم جامد فرمول را تأمین می کنند و می توانند خواص پوشش را تنظیم کنند. مرز بین «فیلر» و «اکستندر» در منابع و کاربردهای مختلف همیشه کاملاً ثابت نیست.

 

• کربنات کلسیم:

کربنات کلسیم (Calcium Carbonate / CaCO₃) یکی از پرکاربردترین مواد معدنی در صنعت رنگ است. قیمت مناسب، دسترسی گسترده و قابلیت استفاده در طیف وسیعی از فرمولاسیون ها باعث شده در رنگ های ساختمانی، پوشش های صنعتی و برخی محصولات پایه آب کاربرد زیادی داشته باشد.

 

کربنات کلسیم می تواند به افزایش حجم جامد و کاهش هزینه فرمولاسیون کمک کند و بسته به اندازه ذرات و نوع سطح آن، روی سفیدی، براقیت، پوشانندگی و رئولوژی نیز اثر بگذارد.

 

انواع کربنات کلسیم:

• کربنات کلسیم طبیعی (GCC)
• کربنات کلسیم رسوبی (PCC)
• کربنات کلسیم پوشش داده شده
• کربنات کلسیم میکرونیزه

 

• تالک:

تالک (Talc) یک ماده معدنی لایه ای بر پایه سیلیکات منیزیم است که در برخی رنگ ها و پوشش ها به عنوان فیلر و اصلاح کننده خواص استفاده می شود. تالک می تواند به کنترل رئولوژی، بهبود سنباده خوری، اصلاح ظاهر سطح و افزایش حجم جامد کمک کند. گرید تالک از نظر اندازه ذرات، سفیدی و خلوص با یکدیگر تفاوت دارد و همین تفاوت ها می تواند نتیجه فرمولاسیون را تغییر دهد.

 

• باریت

باریت (Barytes / Barium Sulfate / BaSO₄) به دلیل چگالی بالا، مقاومت شیمیایی مناسب و خواص فیزیکی پایدار در برخی رنگ ها و پوشش های صنعتی استفاده می شود. باریت می تواند به افزایش دانسیته، حجم جامد و کنترل برخی ویژگی های مکانیکی پوشش کمک کند و در سیستم های خاص به عنوان اکستندر مناسب مورد استفاده قرار گیرد. انواع مورد استفاده آن شامل این موارد است:

• باریت طبیعی
• باریت میکرونیزه
• سولفات باریم رسوبی (Blanc Fixe)

 

• کائولن

کائولن (Kaolin) یک آلومینوسیلیکات معدنی است که در رنگ ها، پوشش ها و برخی سیستم های پایه آب کاربرد دارد. کائولن می تواند روی مات کنندگی، پوشانندگی، رئولوژی و ویژگی های مکانیکی اثر بگذارد. دو گروه مهم آن عبارتند از:

• کائولن طبیعی
• کائولن کلسینه (Calcined Kaolin)

 

• سیلیکا

سیلیکا در رنگسازی فقط یک فیلر ساده نیست و بسته به نوع آن می تواند نقش های متفاوتی داشته باشد. انواع مهم آن شامل این موارد است:

• سیلیکا رسوبی (Precipitated Silica)
• سیلیکا فومد (Fumed Silica)
• سیلیکا ژل
• سیلیکا آمورف
• سیلیکا میکرونیزه

 

• میکا

میکا (Mica) به دلیل ساختار ورقه ای، در برخی پوشش ها برای بهبود خواص سدکنندگی و افزایش مقاومت فیلم در برابر نفوذ آب و عوامل محیطی استفاده می شود. میکا در پرایمرهای ضدخوردگی و پوشش های صنعتی نیز کاربرد دارد و شکل ذرات آن می تواند روی عملکرد نهایی تأثیر بگذارد.

 

• ولاستونیت

ولاستونیت (Wollastonite) یک سیلیکات کلسیم با ساختار سوزنی شکل است که می تواند در پوشش های صنعتی و برخی رنگ ها به عنوان فیلر عملکردی استفاده شود. ویژگی های ذرات ولاستونیت می تواند به بهبود سختی، مقاومت مکانیکی، پایداری ابعادی و برخی ویژگی های سطحی کمک کند.

 

• دولومیت

دولومیت (Dolomite) یک ماده معدنی بر پایه کربنات کلسیم و منیزیم است که در برخی رنگ ها و پوشش های ساختمانی به عنوان فیلر مورد استفاده قرار می گیرد. میزان خلوص، سفیدی، اندازه ذرات و ترکیب معدنی آن در انتخاب گرید مناسب اهمیت دارد.

 

• بنتونیت

بنتونیت (Bentonite) به دلیل توانایی جذب مایعات و ساختار لایه ای، بیشتر به عنوان اصلاح کننده رئولوژی و عامل ضد ته نشینی شناخته می شود، اما در برخی فرمولاسیون ها می تواند بخشی از مواد معدنی جامد نیز باشد. بنتونیت سدیمی، کلسیمی و انواع اصلاح شده آن رفتار یکسانی ندارند و انتخاب گرید باید بر اساس محیط رنگ و هدف فرمولاسیون انجام شود.

 

• سپیولیت

سپیولیت (Sepiolite) یک ماده معدنی با ساختار الیافی است که می تواند برای کنترل رئولوژی و تعلیق ذرات در برخی پوشش ها مورد استفاده قرار گیرد. کاربرد آن بیشتر در فرمولاسیون هایی مطرح است که کنترل ته نشینی و پایداری سیستم اهمیت دارد.

 

• آتاپولژیت

آتاپولژیت (Attapulgite) یا Palygorskite نیز یک ماده معدنی با ساختار الیافی است که می تواند در کنترل ویسکوزیته، تعلیق ذرات و پایداری فرمولاسیون نقش داشته باشد. این ماده بیشتر به عنوان یک اصلاح کننده عملکردی شناخته می شود تا یک پرکننده صرف.

 

• دیاتومیت

دیاتومیت (Diatomite) از بقایای سیلیسی دیاتوم ها تشکیل شده و ساختار متخلخل آن باعث می شود در برخی پوشش ها برای ایجاد بافت، کنترل براقیت و تنظیم خواص سطحی مورد استفاده قرار گیرد.

 

• فلدسپات

فلدسپات (Feldspar) از جمله فیلرهای معدنی است که در برخی پوشش ها و رنگ های ساختمانی به کار می رود. خواص آن به ترکیب معدنی و اندازه ذرات وابسته است.

 

• نفلین سینیت

نفلین سینیت (Nepheline Syenite) یک ماده معدنی آلومینوسیلیکاتی است که در برخی پوشش ها به عنوان اکستندر استفاده می شود و می تواند به سختی، مقاومت سایشی و برخی خواص سطحی کمک کند.

 

• آلومینا

آلومینا (Aluminum Oxide / Al₂O₃) در مقایسه با فیلرهای اقتصادی مانند کربنات کلسیم، بیشتر در کاربردهای تخصصی استفاده می شود. سختی بالا و مقاومت سایشی آن باعث شده در برخی پوشش های مقاوم به سایش و سیستم های عملکردی مورد توجه قرار گیرد.

 

• هیدروکسید آلومینیوم

هیدروکسید آلومینیوم (Aluminum Hydroxide / ATH) علاوه بر کاربرد به عنوان فیلر، می تواند در برخی فرمولاسیون ها به عنوان ماده کندسوز کننده نیز مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین نقش آن بسته به نوع پوشش می تواند صرفاً پرکنندگی نباشد.

 

• کربنات منیزیم

کربنات منیزیم در برخی فرمولاسیون های خاص به عنوان ماده معدنی پرکننده یا اصلاح کننده استفاده می شود، هرچند کاربرد آن در صنعت رنگ به اندازه کربنات کلسیم گسترده نیست.

 

• اکسید منیزیم

اکسید منیزیم (Magnesium Oxide / MgO) در بعضی سیستم های تخصصی می تواند به عنوان ماده معدنی عملکردی استفاده شود. انتخاب آن به سازگاری با رزین و هدف مشخص فرمولاسیون وابسته است.

 

• گچ و سولفات کلسیم

سولفات کلسیم (Calcium Sulfate) و انواع مواد معدنی مبتنی بر گچ در برخی رنگ ها و پوشش های ساختمانی می توانند به عنوان فیلر مورد استفاده قرار گیرند.

 

• آزبست

آزبست از نظر تاریخی در برخی محصولات پوششی و ساختمانی استفاده شده است، اما به دلیل خطرات جدی سلامت، استفاده از الیاف آزبست در بسیاری از کشورها ممنوع یا به شدت محدود شده است. بنابراین نباید آزبست را به عنوان یک ماده اولیه قابل توصیه برای تولید رنگ معرفی کرد.

 

• فیلرهای آلی

تمام پرکننده ها معدنی نیستند. در برخی پوشش های تخصصی می توان از مواد آلی برای ایجاد ویژگی هایی مانند کاهش چگالی، کنترل بافت یا ایجاد ساختار خاص استفاده کرد. این مواد معمولاً برای دستیابی به یک ویژگی مشخص وارد فرمول می‌شوند و کاربردشان با فیلرهای معدنی عمومی متفاوت است. نمونه هایی از این گروه عبارتند از:

• میکروسفرهای پلیمری
• میکروسفرهای تو خالی
• پلیمرهای جامد ذره ای
• میکروسفرهای شیشه ای

 

• میکروسفرهای شیشه ای

میکروسفرهای شیشه ای در برخی پوشش های تخصصی برای کاهش وزن، اصلاح بافت یا ایجاد ویژگی های خاص مورد استفاده قرار می گیرند. اندازه ذرات، توزیع اندازه و استحکام دیواره این ذرات در انتخاب گرید اهمیت دارد.

 

تفاوت فیلر و پیگمنت چیست؟

 

تفاوت این دو فقط در «رنگ دادن یا ندادن» خلاصه نمی شود. پیگمنت معمولاً برای ایجاد فام، کدری و قدرت رنگ دهی انتخاب می شود، در حالی که فیلر و اکستندر بیشتر برای تنظیم حجم جامد، هزینه، رئولوژی، بافت، سختی، مقاومت و سایر ویژگی های فیزیکی وارد فرمول می شوند.

 

با این حال، مرز عملکردی آنها همیشه مطلق نیست. برخی مواد معدنی می توانند هم روی ظاهر و پوشانندگی اثر بگذارند و هم نقش پرکننده داشته باشند. بنابراین در طراحی فرمولاسیون باید مشخصات واقعی ماده و گرید تجاری آن بررسی شود، نه فقط نام گروه شیمیایی.

 

برای انتخاب یک فیلر نمی توان فقط قیمت هر کیلوگرم را مقایسه کرد. پارامترهایی مانند موارد زیر اهمیت دارند:

• اندازه و توزیع ذرات
• سفیدی
• خلوص
• سطح ویژه
• شکل ذرات
• جذب روغن
• pH
• رطوبت
• سازگاری با رزین
• تأثیر بر ویسکوزیته
• اثر بر براقیت
• قابلیت پراکنش
• مقاومت شیمیایی
• اثر بر پوشانندگی
• قیمت تمام شده فرمول

 

 

حلال های مورد استفاده در تولید رنگ

 

حلال ها در بسیاری از رنگ های مایع برای ایجاد محیط مناسب جهت اختلاط و اعمال اجزای فرمولاسیون استفاده می شوند. انتخاب حلال فقط با هدف «رقیق کردن رنگ» انجام نمی شود؛ سرعت تبخیر، قدرت حلالیت، قطبیت، سازگاری با رزین، نقطه جوش و اثر آن بر تشکیل فیلم می تواند نتیجه نهایی را تغییر دهد.

 

در رنگ های پایه حلال، حلال باید بتواند رزین و سایر اجزای محلول فرمول را در شرایط مناسب نگه دارد. در سیستم های پایه آب، آب محیط اصلی است و ممکن است در کنار آن از کمک حلال ها یا کوالسنت ها برای دستیابی به تشکیل فیلم و عملکرد مطلوب استفاده شود. به همین دلیل، انتخاب حلال باید بر اساس نوع رزین، روش اعمال، سرعت خشک شدن مورد انتظار و مشخصات فیلم نهایی انجام شود و یک حلال مناسب برای تمام رنگ ها وجود ندارد.

 

• آب

آب (Water) مهمترین محیط حامل در بسیاری از رنگ های پایه آب است. در این سیستم ها، رزین ممکن است به شکل امولسیون یا دیسپرسیون پلیمری در آب حضور داشته باشد و سایر مواد جامد نیز در همین محیط پراکنده شوند. آب مزیت هایی مانند فراریت نسبتاً مناسب، هزینه پایین و کاهش استفاده از حلال های آلی فرار دارد، اما وجود آن به این معنا نیست که تمام اجزای فرمول در آب حل می شوند. بسیاری از رزین ها و مواد افزودنی به صورت محلول واقعی نیستند و به شکل دیسپرسیون، امولسیون یا ذرات معلق در سیستم قرار دارند.

 

• حلال های هیدروکربنی آروماتیک

این گروه در بسیاری از رنگ ها و پوشش های پایه حلال کاربرد دارد و قدرت حلالیت آنها برای برخی رزین ها مناسب است.

 

تولوئن

تولوئن (Toluene) یک حلال آروماتیک فرار است که در برخی رنگ ها، لاک ها و پوشش های پایه حلال استفاده می شود. سرعت تبخیر نسبتاً بالا و توانایی حل کنندگی مناسب برای برخی رزین ها از ویژگی های آن است. با این حال، مقدار مصرف و انتخاب آن باید با توجه به الزامات ایمنی، انتشار VOC و سازگاری فرمولاسیون انجام شود.

 

زایلن

زایلن (Xylene) معمولاً به صورت مخلوط ایزومرهای زایلن یا گریدهای مشخص مورد استفاده قرار می گیرد. نقطه جوش بالاتر نسبت به تولوئن باعث می شود در بعضی سیستم ها تبخیر آهسته تر و زمان باز بیشتری ایجاد کند. زایلن در رنگ های آلکیدی، پوشش های صنعتی و برخی سیستم های رزینی کاربرد دارد.

 

• حلال های آروماتیک نفتی

حلال هایی مانند Solvent Naphtha و گریدهای مختلف حلال آروماتیک نیز در صنعت پوشش استفاده می شوند. از جمله گریدهایی که در بازار مواد اولیه دیده می شوند:

• Solvent Naphtha 100
• Solvent Naphtha 150
• Solvent Naphtha 200
• Aromatic Solvent 100
• Aromatic Solvent 150

 

حلال های هیدروکربنی آلیفاتیک

حلال های آلیفاتیک بیشتر در سیستم هایی استفاده می شوند که رزین مورد نظر با این خانواده سازگاری دارد.

 

وایت اسپریت

وایت اسپریت (White Spirit / Mineral Spirits) یکی از حلال های شناخته شده در رنگ های روغنی و آلکیدی است. این ماده معمولاً ترکیبی از هیدروکربن ها است و مشخصات دقیق آن به گرید و استاندارد محصول بستگی دارد.

 

هگزان

هگزان (Hexane) یک هیدروکربن آلیفاتیک با فراریت بالا است که در برخی کاربردهای تخصصی به عنوان حلال استفاده می شود. کاربرد آن در همه فرمول های رنگ مناسب نیست و به دلیل فراریت و ملاحظات ایمنی باید با دقت انتخاب شود.

 

هپتان

هپتان (Heptane) نیز یک حلال آلیفاتیک است که در برخی فرمولاسیون ها و کاربردهای تخصصی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

• الکل ها

الکل ها به دلیل قطبیت متفاوت نسبت به هیدروکربن ها، در سیستم های خاص کاربرد دارند و انتخاب آنها به ساختار رزین و سایر اجزای فرمول وابسته است.

 

اتانول:

اتانول (Ethanol) در برخی لاک ها، پوشش ها و سیستم های خاص به عنوان حلال یا جزء فرمول استفاده می شود.

 

ایزوپروپیل الکل:

ایزوپروپیل الکل (Isopropyl Alcohol / IPA) در برخی پوشش ها و سیستم های پاک کننده و آماده سازی سطح کاربرد دارد و می تواند در فرمول های خاص نقش حلال داشته باشد.

 

نرمال بوتانول:

نرمال بوتانول (n-Butanol) حلالی با سرعت تبخیر پایین تر از الکل های سبک تر است و در برخی سیستم های پوششی به عنوان حلال یا کمک حلال استفاده می شود.

 

ایزوبوتانول:

ایزوبوتانول (Isobutanol) نیز در برخی فرمول های حلالی به عنوان جزء حلال مورد استفاده قرار می گیرد.

 

• کتون ها

کتون ها معمولاً قدرت حلالیت خوبی برای طیف مشخصی از رزین ها دارند و در سیستم های سریع خشک کاربرد پیدا می کنند.

 

استون

استون (Acetone) حلالی بسیار فرار است و می تواند برای برخی رزین ها و پلیمرها قدرت حلالیت مناسبی داشته باشد. سرعت تبخیر بالای آن می تواند خشک شدن سریع ایجاد کند، اما در صورت انتخاب نامناسب ممکن است زمان کار، Leveling یا تشکیل فیلم را تحت تأثیر قرار دهد.

 

متیل اتیل کتون

متیل اتیل کتون (MEK) از حلال های مهم در برخی رنگ ها، پوشش ها و لاک های صنعتی است. قدرت حلالیت و سرعت تبخیر آن باعث شده در سیستم هایی که خشک شدن سریع اهمیت دارد مورد توجه قرار گیرد.

 

متیل ایزوبوتیل کتون

متیل ایزوبوتیل کتون (MIBK) نسبت به استون و MEK فراریت پایین تری دارد و در برخی پوشش های صنعتی، لاک ها و سیستم های رزینی استفاده می شود.

 

سیکلوهگزانون

سیکلوهگزانون (Cyclohexanone) حلالی با نقطه جوش نسبتاً بالا و قدرت حلالیت مناسب برای برخی پلیمرها و رزین ها است و در سیستم های تخصصی تر کاربرد دارد.

 

• استرها

استرها یکی از گروه های مهم حلال در صنعت پوشش هستند و بسته به ساختار، سرعت تبخیر و قدرت حلالیت متفاوتی دارند.

 

اتیل استات

اتیل استات (Ethyl Acetate) حلالی نسبتاً سریع تبخیر است که در برخی لاک ها، پوشش ها و سیستم های رزینی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

بوتیل استات

نرمال بوتیل استات (n-Butyl Acetate) از حلال های متداول صنعت رنگ و پوشش است و نسبت به اتیل استات تبخیر آهسته تری دارد. این ویژگی می تواند در کنترل زمان خشک شدن و Leveling برخی سیستم ها مفید باشد.

 

ایزوبوتیل استات

ایزوبوتیل استات (Isobutyl Acetate) نیز در برخی فرمولاسیون های پوششی و لاک ها به عنوان حلال استفاده می شود.

 

بوتیل استات ثانویه

Sec-Butyl Acetate یکی دیگر از استرهای مورد استفاده در برخی سیستم های پوششی است که از نظر فراریت و قدرت حلالیت با n-Butyl Acetate یکسان نیست.

 

پروپیل استات

Propyl Acetate و ایزومرهای آن نیز می توانند در برخی سیستم های حلالی مورد استفاده قرار گیرند.

 

• گلیکول ها

گلیکول ها در صنعت رنگ همیشه صرفاً به عنوان «حلال اصلی» استفاده نمی شوند و بسته به فرمول ممکن است نقش کمک حلال، مرطوب کننده یا تنظیم کننده زمان تبخیر داشته باشند.

 

پروپیلن گلیکول

پروپیلن گلیکول (Propylene Glycol) در برخی رنگ های پایه آب و فرمولاسیون های آبی می تواند به عنوان کمک حلال و ماده کنترل کننده رفتار آب و تبخیر استفاده شود. به دلیل نقطه جوش بالا و سرعت تبخیر پایین، ممکن است روی زمان باز و رفتار اعمال رنگ اثر بگذارد.

 

مونو اتیلن گلیکول

مونو اتیلن گلیکول (MEG) در برخی سیستم های صنعتی و فرمولاسیون های خاص استفاده می شود، اما کاربرد آن باید بر اساس نیاز واقعی فرمول و الزامات ایمنی انتخاب شود.

 

دی اتیلن گلیکول

دی اتیلن گلیکول (DEG) نیز می تواند در بعضی سیستم های پوششی به عنوان جزء حلال یا کمک حلال حضور داشته باشد.

 

• گلیکول اترها

گلیکول اترها به دلیل داشتن بخش های اتر و الکلی، می توانند تعادل مناسبی میان حلالیت مواد قطبی و غیرقطبی ایجاد کنند و به همین دلیل در بسیاری از پوشش های پایه آب و برخی سیستم های حلالی استفاده می شوند.

 

2-بوتوکسی اتانول

2-Butoxyethanol / Butyl Glycol یکی از گلیکول اترهای شناخته شده در صنعت رنگ است. این ماده می تواند به عنوان کمک حلال در رنگ های پایه آب، پوشش ها و محصولات تمیزکننده استفاده شود.

 

دی اتیلن گلیکول مونو بوتیل اتر

DEGBE / Butyl Carbitol در برخی سیستم های پایه آب و پوشش ها به عنوان کمک حلال با تبخیر نسبتاً آهسته کاربرد دارد.

 

پروپیلن گلیکول مونو متیل اتر

PGME در برخی پوشش ها، جوهرها و فرمولاسیون های حلالی استفاده می شود.

 

پروپیلن گلیکول مونو متیل اتر استات

PGMEA یک گلیکول اتر استر مهم در برخی پوشش های صنعتی و فرمولاسیون های تخصصی محسوب می شود.

 

• حلال های ویژه و قطبی

برخی فرمولاسیون های تخصصی به حلال هایی با قدرت حلالیت یا قطبیت ویژه نیاز دارند. نمونه هایی از این گروه عبارتند از:

• N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)
• دی متیل سولفوکساید (DMSO)
• دی متیل فرمامید (DMF)
• دی متیل استامید (DMAc)
• پروپیلن کربنات
• دی اتیلن کربنات

 

 

نقش سرعت تبخیر حلال در رنگ

انتخاب حلال فقط به قدرت حل کنندگی آن محدود نمی شود. سرعت تبخیر نیز یکی از پارامترهای مهم فرمولاسیون است. اگر حلال بیش از حد سریع تبخیر شود، ممکن است رنگ پیش از آنکه فرصت کافی برای Leveling داشته باشد، خشک شود و مشکلاتی مانند پوست پرتقالی شدن، کاهش براقیت یا ضعف در هم سطح شدن ایجاد شود. از طرف دیگر، حلال بسیار کند تبخیر می تواند زمان خشک شدن را افزایش دهد و در بعضی شرایط باعث باقی ماندن حلال در فیلم یا ایجاد مشکلات سطحی شود. به همین دلیل، فرمولاتورها گاهی از ترکیب چند حلال با سرعت تبخیر متفاوت استفاده می کنند تا رفتار رنگ در زمان اعمال و تشکیل فیلم کنترل شود.

 

حلال، تینر و کمک حلال چه تفاوتی دارند؟

این سه اصطلاح در بازار گاهی به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما از نظر کاربرد یکسان نیستند. حلال (Solvent) ماده ای است که می تواند یک یا چند جزء فرمول را حل کند یا محیط مناسبی برای آنها ایجاد کند. کمک حلال (Co-solvent) معمولاً در کنار حلال اصلی برای اصلاح حلالیت، زمان تبخیر یا رفتار فرمول استفاده می شود. تینر (Thinner) بیشتر به مخلوطی از حلال ها گفته می شود که برای رقیق کردن یک محصول رنگی تا ویسکوزیته مناسب اعمال به کار می رود. ترکیب تینر باید با سیستم رزینی سازگار باشد؛ بنابراین تینر یک محصول عمومی و قابل استفاده برای تمام رنگ ها نیست.

 

افزودنی های مورد استفاده در تولید رنگ

 

افزودنی ها معمولاً سهم کوچکی از فرمولاسیون رنگ را تشکیل می دهند، اما مقدار مصرف پایین به معنای نقش کم اهمیت آنها نیست. بسیاری از مشکلاتی که در تولید یا مصرف رنگ دیده می شود، مانند کف، ته نشینی، پخش نامناسب پیگمنت، شره، افت براقیت، ضعف Leveling، ناپایداری ویسکوزیته یا رشد میکروبی، با انتخاب صحیح افزودنی کنترل می شوند.

 

برخلاف رزین و پیگمنت که بخش اصلی ساختار و ظاهر پوشش را می سازند، افزودنی ها معمولاً برای اصلاح یک ویژگی مشخص به فرمول اضافه می شوند. بنابراین انتخاب آنها باید با توجه به نوع رنگ، محیط آبی یا حلالی، نوع رزین و سایر اجزای فرمول انجام شود.

 

• دیسپرس کننده ها

دیسپرس کننده ها به پراکنش بهتر ذرات پیگمنت و فیلر در محیط رنگ کمک می کنند. این مواد با کاهش تمایل ذرات به تجمع، می توانند روی قدرت رنگ دهی، پایداری، ویسکوزیته و یکنواختی محصول اثر بگذارند.

از خانواده های مهم آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دیسپرس کننده های پلیمری
• پلی آکریلات ها
• پلی کربوکسیلات ها
• پلی یورتان های دیسپرس کننده
• نمک های پلی کربوکسیلیک اسید
• دیسپرس کننده های غیر یونی
• دیسپرس کننده های مخصوص پیگمنت های آلی
• دیسپرس کننده های مخصوص پیگمنت های معدنی

 

• عوامل خیس کننده

Wetting Agent ها کمک می کنند محیط مایع بهتر سطح ذرات جامد را خیس کند. این مرحله برای شروع صحیح فرآیند پراکنش اهمیت دارد. مواد متداول این گروه شامل:

• سورفکتانت های غیر یونی
• سورفکتانت های آنیونی
• سورفکتانت های آمفوتریک
• عوامل خیس کننده سیلیکونی
• پلی اترهای اصلاح شده
• Wetting Agent های پلیمری

 

• ضدکف ها

در زمان اختلاط و دیسپرس مواد، ورود هوا به رنگ می تواند باعث تشکیل کف شود. Defoamer و Antifoam برای کنترل این مشکل استفاده می شوند. گروه های مهم آن شامل:

• ضدکف های سیلیکونی
• ضدکف های غیرسیلیکونی
• ضدکف های معدنی
• ضدکف های پلیمری
• روغن های اصلاح شده
• ضدکف های مخصوص رنگ های پایه آب
• ضدکف های مخصوص سیستم های حلالی

 

 

• غلظت دهنده ها

غلظت دهنده ها برای تنظیم ویسکوزیته و رفتار جریان رنگ استفاده می شوند. در رنگ های پایه آب، این گروه اهمیت ویژه ای دارد.

 

غلظت دهنده های سلولزی	HEC، HPMC، HEMC، HPC، CMC
غلظت دهنده های اکریلیکی	ASE، HASE، کربومر و پلیمرهای کربوکسی وینیل در کاربردهای مناسب
غلظت دهنده های پلی یورتانی	HEUR، HMHEC، پلی یورتان های اصلاح شده
غلظت دهنده های معدنی و غیرآلی	بنتونیت،هکتوریت،سپیولیت، آتاپولژیت، فومد سیلیکا

 

• اصلاح کننده های رئولوژی

اصلاح کننده رئولوژی الزاماً فقط برای «غلیظ کردن» رنگ نیست. هدف می تواند کنترل رفتار محصول هنگام هم زدن، پمپاژ، اعمال با قلم مو یا غلتک و همچنین جلوگیری از شره و ته نشینی باشد. از مواد مورد استفاده می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پلیمرهای HEUR
• HASE
• ASE
• سلولز اترها
• ارگانوکلی ها
• بنتونیت اصلاح شده
• فومد سیلیکا
• پلی آمیدهای رئولوژیک
• واکس های رئولوژیک

 

• کوالسنت ها

کوالسنت ها در برخی پوشش های پایه آب برای کمک به تشکیل فیلم پلیمری استفاده می شوند. این مواد می توانند دمای تشکیل فیلم را کاهش دهند و به ایجاد فیلم یکنواخت تر کمک کنند. نمونه های رایج آن شامل:

• Texanol و خانواده استرهای مشابه
• Butyl Carbitol
• Butyl Glycol
• Dipropylene Glycol
• Propylene Glycol
• برخی گلیکول اترها و استرهای آنها

 

• لولینگ و Flow Agent ها

افزودنی های Leveling و Flow برای بهبود هم سطح شدن فیلم و کاهش برخی عیوب سطحی استفاده می شوند. مواد مورد استفاده می توانند شامل:

• پلی آکریلات ها
• پلی سیلوکسان های اصلاح شده
• سیلیکون پلی اترها
• افزودنی های سطحی پلیمری
• Flow Modifier های مخصوص رنگ پودری

 

• افزودنی های ضد ته نشینی

در رنگ هایی که حاوی مقدار قابل توجهی مواد جامد هستند، ته نشینی می تواند در زمان انبارداری مشکل ایجاد کند. برای کنترل این پدیده از چنین مواذی استفاده می شود.

• بنتونیت
• ارگانوکلی
• فومد سیلیکا
• پلی آمیدهای اصلاح شده
• روغن کرچک هیدروژنه
• مشتقات اوره اصلاح شده

 

• بایوسایدها و نگهدارنده ها

رنگ های پایه آب به دلیل داشتن آب و مواد آلی می توانند مستعد رشد باکتری، قارچ و مخمر باشند. نگهدارنده ها برای کنترل این آلودگی ها استفاده می شوند. دو کاربرد مهم باید از هم جدا شوند:

Preservative داخل قوطی: برای جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها در محصول درون بسته بندی.

Dry-Film Preservative: برای محافظت فیلم خشک شده در برابر قارچ و جلبک.

 

مواد مورد استفاده بسته به مقررات و نوع محصول:

• ایزوتیازولین ها
• BIT
• MIT
• CMIT/MIT
• OIT
• IPBC
• ترکیبات ضدقارچ و ضدجلبک تخصصی

 

 

• تنظیم کننده های pH

در سیستم های پایه آب، pH روی پایداری رزین، رفتار غلظت دهنده ها، عملکرد برخی افزودنی ها و پایداری کلی فرمول اثر می گذارد. مواد مورد استفاده:

• آمونیاک
• آمین های آلی
• AMP
• AMP-95
• سدیم هیدروکسید
• پتاسیم هیدروکسید
• تری اتانول آمین
• 2-Amino-2-methyl-1-propanol

 

 

• ضد پوسته ها

در برخی رنگ های هواخشک، به خصوص سیستم های آلکیدی، تماس سطح محصول با اکسیژن می تواند باعث تشکیل پوسته در بسته بندی شود. مواد Anti-Skinning برای کاهش این پدیده استفاده می شوند. نمونه های شناخته شده آن Methyl Ethyl Ketoxime (MEKO)، اکسیم های جایگزین MEKO و برخی ترکیبات ضد پوسته تخصصی است.

 

• خشک کننده ها و سیکاتیوها

خشک کننده ها یا Driers / S påند Driers در برخی سیستم های اکسیداتیو، به خصوص رنگ های آلکیدی، برای تسریع فرآیند خشک شدن اکسیداتیو استفاده می شوند. ترکیبات مهم این گروه:

• کبالت اکتوات
• منگنز اکتوات
• کلسیم اکتوات
• زیرکونیوم اکتوات
• روی اکتوات
• ترکیبات آهن
• سیکاتیوهای ترکیبی

 

• هاردنرها و عوامل پخت

در پوشش های واکنش پذیر، تشکیل فیلم صرفاً با تبخیر حلال اتفاق نمی افتد و یک واکنش شیمیایی نیز برای ایجاد شبکه پلیمری لازم است.

 

هاردنرهای اپوکسی	پلی آمین ها، پلی آمیدها، آمین های سیکلوآلیفاتیک، آمین های آروماتیک، آمین اداکت ها، Mannich Base ها
عوامل پخت پلی یورتان	پلی ایزوسیانات های آلیفاتیک، پلی ایزوسیانات های آروماتیک، HDI-based Isocyanates، IPDI-based Isocyanates، TDI-based Isocyanates، MDI-based Isocyanates
عوامل پخت رنگ پودری	TGIC، HAA، DICY، آمین های بلوکه شده، پلی استرهای کربوکسیله

 

• کاتالیست ها و شتاب دهنده های پخت

برخی سیستم های پوششی برای افزایش سرعت یا کنترل واکنش پخت به کاتالیست نیاز دارند.

• ترکیبات قلع
• ترکیبات بیسموت
• ترکیبات روی
• ترکیبات زیرکونیوم
• آمین های کاتالیستی
• کاتالیست های آلی فلزی

 

• پلاستی سایزرها

پلاستی سایزرها برای افزایش انعطاف پذیری و کاهش شکنندگی بعضی فیلم های پلیمری استفاده می شوند.

• DINP
• DIDP
• DOTP
• DEHP
• DBP
• بنزیل بوتیل فتالات
• پلاستی سایزرهای غیر فتالاتی

 

• مواد ضدخوردگی

در پرایمرها و پوشش های محافظ فلز، افزودنی ها و پیگمنت های ضدخوردگی می توانند برای کاهش خوردگی زیرلایه مورد استفاده قرار گیرند. این گروه:

• بازدارنده های آلی خوردگی
• آمین های خنثی شده
• ترکیبات فسفاتی
• ترکیبات مولیبداتی
• بازدارنده های خوردگی فرمولی

 

• جاذب های UV

جاذب های UV با جذب بخشی از تابش فرابنفش می توانند از تخریب برخی اجزای پوشش جلوگیری کنند. گروه های مهم آن:

• Benzotriazoles
• Benzophenones
• Triazines
• Hydroxyphenyl Triazines

 

• پایدار کننده های نوری HALS

HALS یا Hindered Amine Light Stabilizers با مکانیزم متفاوتی از جاذب های UV عمل می کنند و برای افزایش مقاومت پوشش در برابر تخریب نوری استفاده می شوند. در بسیاری از پوشش های بادوام، استفاده ترکیبی از UV Absorber و HALS می تواند نسبت به استفاده از یکی از آنها به تنهایی عملکرد مناسب تری ایجاد کند؛ البته نتیجه به رزین و فرمولاسیون وابسته است.

 

 

• آنتی اکسیدان ها

آنتی اکسیدان ها برای کاهش تخریب اکسیداتیو بعضی پلیمرها و مواد آلی استفاده می شوند. گروه های مهم عبارتند از:

• آنتی اکسیدان های فنولی
• فسفیت‌ها
• فسفونیت ها
• آنتی اکسیدان های آمینی

 

• مواد مات کننده

برای کاهش براقیت پوشش از مواد مات کننده استفاده می شود. یکی از مهمترین گروه ها سیلیکاهای مات کننده است. اندازه ذرات، تخلخل و سطح ویژه سیلیکا روی میزان مات کنندگی اثر دارند. در برخی سیستم ها نیز از واکس ها، مواد آلی مات کننده، ذرات پلیمری برای اصلاح ظاهر سطح استفاده می شود.

 

• Slip Agent ها و اصلاح کننده های اصطکاک

این مواد برای کاهش اصطکاک سطح و بهبود لغزش یا حس سطح استفاده می شوند. نمونه هاِ آن واکس پلی اتیلن، واکس پلی پروپیلن، واکس PTFE، سیلیکون های اصلاح شده، آمید واکس ها است. کاربرد آنها در پوشش های صنعتی، کفپوش، چوب، چاپ و سیستم های مقاوم به خراش اهمیت بیشتری دارد.

 

• واکس ها

واکس ها علاوه بر Slip می توانند مقاومت سایشی، ضدخش، مقاومت در برابر آب و ویژگی های سطحی را تغییر دهند. انواع مورد استفاده آن پلی اتیلن واکس، پلی پروپیلن واکس، پارافین واکس، کارنوبا واکس، PTFE Wax، Fischer-Tropsch Wax، واکس های اصلاح شده است. نوع واکس و اندازه ذرات آن باید با نوع پوشش و روش اعمال سازگار باشد.

 

 

• Adhesion Promoter ها

در مواردی که چسبندگی رنگ به زیرلایه دشوار است، از افزودنی های افزایش دهنده چسبندگی استفاده می شود. مواد مهم آن سیلان ها، آمینوسیلان ها، اپوکسی سیلان ها، متاکریلات سیلان ها، تیتانات ها، زیرکونات ها، فسفات استرها است. این مواد به خصوص در پوشش هایی که روی فلز، شیشه، پلاستیک یا سطوح معدنی اعمال می شوند می توانند مفید باشند.

 

• افزودنی های ضدآب

در برخی سیستم ها برای کاهش جذب آب یا بهبود آب گریزی سطح از مواد Hydrophobic استفاده می شود. این گروه می تواند شامل سیلیکون ها، سیلان ها، سیلوکسان ها، واکس ها، افزودنی های فلورینه تخصصی باشد. میزان استفاده باید کنترل شود، زیرا آبگریزی بیشتر الزاماً به معنای چسبندگی بهتر یا دوام بالاتر نیست.

 

• افزودنی های ضدالکتریسیته ساکن

در برخی پوشش ها، تجمع بار الکتریکی روی سطح می تواند مشکل ساز باشد. برای کاهش این پدیده از افزودنی های آنتی استاتیک استفاده می شود. ترکیبات آمونیوم چهارتایی، پلی اترها، پلیمرهای رسانا، مواد آنتی استاتیک پلیمری از نمونه های آنها است.

 

• افزودنی های ضد خش و مقاوم کننده سطح

برای افزایش مقاومت در برابر خراش، سایش و آسیب سطحی می توان از مواد اصلاح کننده سطح مانند سیلیکون های اصلاح شده، واکس های سخت، PTFE، نانوذرات سیلیکاف افزودنی های پلی یورتانی سطحی استفاده کرد.

 

• مواد ضد بلاک

در پوشش هایی که دو سطح رنگ شده با یکدیگر تماس پیدا می کنند، چسبیدن آنها به هم می تواند مشکل ایجاد کند. افزودنی های Anti-Blocking برای کاهش این پدیده به کار می روند. از مواد مورد استفاده می توان به سیلیکا، واکس ها، ذرات پلیمری، افزودنی‌های سطحی ویژه اشاره کرد.

 

• افزودنی های ضد گرفتگی و ضد چسبندگی

در برخی پوشش ها، خصوصاً سیستم هایی که باید در برابر آلودگی یا چسبیدن مواد خارجی مقاومت کنند، از افزودنی های سطحی ویژه استفاده می شود. این مواد می توانند بر پایه سیلیکون، فلوروپلیمرها، واکس ها و پلیمرهای اصلاح شده سطحی باشند.

 

• افزودنی های ضدحریق و کندسوزکننده

برای کاهش قابلیت اشتعال یا گسترش شعله در برخی پوشش ها از مواد کندسوزکننده استفاده می شود. مواد مهم این گروه آلومینیوم تری هیدروکسید (ATH)، منیزیم هیدروکسید، آمونیوم پلی فسفات، ملامین پلی فسفات، فسفر قرمز، ترکیبات فسفری آلی، سیستم های Intumescent است.

 

• افزودنی های رسانا

برای ایجاد یا افزایش رسانایی الکتریکی در پوشش های تخصصی از مواد مختلف استفاده می شود. کربن بلک رسانا، گرافیت، گرافن، نانو لوله های کربنی، پودر نقره، پودر مس و اکسیدهای فلزی رسانا از نمونه های آنها است.

 

• افزودنی های ضد قارچ و ضد جلبک

در پوشش هایی که در محیط های مرطوب یا فضای خارجی استفاده می شوند، رشد قارچ و جلبک روی فیلم می تواند باعث تغییر ظاهر و تخریب تدریجی سطح شود. برای این کاربرد از مواد ضدقارچ و ضدجلبک مخصوص فیلم خشک استفاده می شود.

 

• افزودنی های ایجاد کننده افکت

برخی پوشش ها به جای سطح یکنواخت، به ظاهرهایی مانند Hammered، Wrinkle، Texture یا افکت های ویژه نیاز دارند. برای این منظور از ترکیبات و افزودنی های تخصصی مانند افزودنی های کنترل کشش سطحی، واکس ها، سیلیکون های اصلاح شده، ذرات پلیمری، افزودنی های Texturing استفاده می‌شود.

 

سوالات متداول در مورد مواد اولیه تولید رنگ

 

1. چه مواد شیمیایی در تولید رنگ استفاده می شوند؟

در تولید رنگ، مواد شیمیایی اصلی شامل پیگمنت ها (مانند دی اکسید تیتانیوم برای رنگ سفید)، رزین ها (مانند رزین اکریلیک یا اپوکسی برای چسبندگی)، حلال ها (آب یا حلال های آلی مانند تولوئن)، و افزودنی ها (مانند ضدکف ها، تثبیت کننده ها و عوامل خشک کننده) هستند. این مواد کیفیت، دوام، و کاربرد رنگ را تعیین می کنند.

 

2. نقش پیگمنت ها در تولید رنگ چیست؟

پیگمنت ها مواد شیمیایی جامدی هستند که رنگ، پوشش دهی و مقاومت در برابر نور را به رنگ می دهند. به عنوان مثال، دی اکسید تیتانیوم (TiO₂) برای رنگ های سفید و روشن استفاده می شود، در حالی که اکسید آهن برای رنگ های قرمز و قهوه ای کاربرد دارد. پیگمنت ها می توانند آلی یا معدنی باشند و بر زیبایی و دوام رنگ تأثیر می گذارند.

 

3. آیا مواد شیمیایی در رنگ ها برای سلامتی مضر هستند؟

برخی مواد شیمیایی در رنگ ها، مانند حلال های آلی فرار (VOCs) یا فلزات سنگین (سرب، کادمیوم)، در صورت استنشاق یا تماس طولانی مدت می توانند برای سلامتی مضر باشند. استفاده از رنگ های پایه آب، رعایت تهویه مناسب و استفاده از تجهیزات حفاظتی (مانند ماسک و دستکش) می تواند خطرات را کاهش دهد. رنگ های کم VOC یا بدون VOC گزینه های ایمن تری هستند.

 

4. حلال ها در تولید رنگ چه کاربردی دارند؟

حلال ها (مانند آب، تولوئن، یا زایلن) برای رقیق کردن رنگ، تنظیم ویسکوزیته و تسهیل کاربرد آن استفاده می شوند. در رنگ های پایه حلال، این مواد به پخش یکنواخت رنگ کمک می کنند و پس از خشک شدن تبخیر می شوند. در رنگ های پایه آب، آب نقش حلال اصلی را ایفا می کند و اثرات زیست محیطی کمتری دارد.

 

5. چگونه می توان اثرات زیست محیطی مواد شیمیایی در تولید رنگ را کاهش داد؟

برای کاهش اثرات زیست محیطی، می توان از رنگ های پایه آب با VOC پایین، پیگمنت های غیرسمی (مانند جایگزین های بدون سرب)، و روش های تولید پایدار استفاده کرد. بازیافت ضایعات رنگ، استفاده از افزودنی های زیست تخریب پذیر و رعایت استانداردهای زیست محیطی (مانند REACH در اروپا) نیز به کاهش آلودگی کمک می کند.

 

6. افزودنی ها در تولید رنگ چه نقشی دارند؟

افزودنی ها مواد شیمیایی کم مقداری هستند که برای بهبود خواص رنگ استفاده می شوند. به عنوان مثال، ضدکف ها از تشکیل حباب جلوگیری می کنند، عوامل خشک کننده (مانند کبالت یا زیرکونیوم) سرعت خشک شدن را افزایش می دهند و تثبیت کننده های UV از محو شدن رنگ در برابر نور خورشید محافظت می کنند.

 

منبع:

https://www.quora.com/What-is-the-raw-material-used-in-paint-industry

https://foodcom.pl/en/what-are-the-raw-materials-for-the-paint-and-varnish-industry/

https://bisley.biz/news/what-are-the-raw-materials-used-in-paints-coatings/