رنگ چیست؟ مواد تشکیل دهنده رنگ
رنگ به ترکیب پیگمنت یا همان رنگدانه با یک بایندر مشخص گفته میشود. بر اساس کاربرد نهایی رنگ و همچنین سطح که رنگ بر روی آن قرار میگیرد، نوع بایندر و پیگمنت متفاوت خواهد بود. بایندر میتواند انواع روغن خشک شونده، صمغ، پلیمرهای مصنوعی و ... باشد. در این مقاله از پلیرنگ به بررسی مفهوم رنگ و ترکیبات سازنده آن پرداخته میشود.
انواع رنگ
رنگ یکی از پرکاربرد ترین متریالهای مورد استفاده در زندگی بشر است از رنگ خودرو و دیوار گرفته تا رنگ لباس، پلاستیک و کاربردهای هنری مختلف از جمله نقاشی و رزین میباشد. رنگ در ساخت ایجاد ظاهر جذاب در زندگی امروزه بشر نقش مهمی دارند همچنین رنگهای خواص دیگری از جمله محافظت سطح در برابر نور خورشید، خوردگی و ... را دارند. از جمله پر مصرف ترین انواع رنگ میتوان به رنگ لاتکس، رنگ آکریلیک و رنگ روغن اشاره کرد.
رنگ لاتکس
اولین رنگهای لاتکس بر پایه آب در سال 1865 وارد بازار شد اما تا سال 1940 رواج زیادی نداشت از دهه 1940 رنگهای آب آب پایه به کیفیت مطلوب رسید و مورد توجه مصرف کنندگان رسید.
رنگ لاتکس در سالهای اخیر به یکی از پرکاربرد ترین رنگهای مورد استفاده در محیطهای داخلی تبدیل شده است. رنگ لاتکس یا آب پایه نسبت به رنگ روغن زود تر خشک شده و تمیزکاری آن راحت تر است. رنگ لاتکس دوام نسبی کمتری دارد و برای محیطی که در معرض آب و باران نیست مناسب است.
رنگ آکریلیک
رنگ آکریلیک ترکیب مشابهی با رنگ لاتکس با این تفاوت که میزان پلیمر در رنگ آکریلیک نسبت به لاتکس بیشتر است. داشتن پلیمر بیشتر سبب شده که رنگ آکریلیک نسبت به لاتکس از دوام بیشتری برخوردار باشد. رنگ آکریلیک بر سطحهایی که مورد استفاده بیشتری قرار میگیرند توصیه شده است.
رنگ روغن
رنگ روغن دکوراتیو خود شامل انواع متنوعی رنگ روغن از جمله رنگ روغن آلکیدی، رنگ انامال و... است. رنگ روغن آلکیدی یکی از پر کاربرد ترین انواع رنگ روغن هستند. رنگ روغن آلکیدی امروزه نسب به رنگ پایه آب کم تر متداول است. با این حال به علت مزایایی چون دوام بالا، سطح صاف تر و نشان ندادن اثر قلمو، هنوز نیز طرفداران خود را دارد. امروزه رنگ روغن بیشتر روی درب و زمین مورد استفاده قرار میگیرد. نوع دیگر رنگ روغن، رنگ روغن انامال است این رنگ نوعی رنگ روغن با دوام بالا است. رنگ روغن انامال عمدتا برای محیط بیرون خانه مورد استفاده قرار میگیرد. امروزه رنگهای انامال در حال جایگزین شدن با رنگهای پایه آب هستند.
تاریخچه رنگ
تاریخچه رنگ آمیزی به تمدنهای باستانی برمیگردد، جایی که از رنگدانههای طبیعی به دست آمده از مواد معدنی، گیاهان و حیوانات برای اهداف گوناگونی استفاده می شدند. انسان های اولیه از رنگدانه های طبیعی مانند اخرا، زغال چوب و خاک رس برای ایجاد نقاشیهای غار استفاده میکردند که نشان دهنده آگاهی اولیه انسانها از قدرت بیان رنگ است. مصریان باستان بر هنر استخراج رنگدانه تسلط داشتند و از تکنیکهای پیچیده رنگ آمیزی برای نقاشیهای دیواری، سفال و لوازم آرایشی استفاده میکردند. آنها از مواد معدنی مانند مالاکیت و لاجورد برای تولید رنگدانههای زنده استفاده میکردند. یونانیها و رومیها دانش رنگ تمدنهای قبلی را گسترش دادند و رنگ را در معماری، مجسمه سازی و منسوجات خود گنجانیدند. آنها تکنیکهایی مانند نقاشی دیواری و موزاییکسازی را نیز توسعه دادند. ظهور رنگهای مصنوعی در قرن نوزدهم صنعت رنگ آمیزی را متحول کرد و طیف گستردهای از رنگها را ارائه میداد که مقرون به صرفه تر و در دسترس تر از رنگدانههای طبیعی بودند. در این دوران صنایعی مانند رنگرزی مصنوعی پارچه و چاپ ظهور کردند. در قرنهای 20 و 21 پیشرفتهای مداومی در علم و فناوری رنگ رخ داد. در این سالها نوآوریهایی در زمینههایی مانند تصویربرداری دیجیتال، چاپ و علم مواد امکان انتخاب، دستکاری و بازتولید رنگها گسترش فراوانی یافت.
اجزای سازنده رنگ
رنگ دهندهها
رنگدانه ها
دای ها
رزین ها و بایندرها
افزودنی ها و اصلاح کننده ها
فیلرها و اکستندرها
فیلرها و اکستندرها افزودنیهایی هستند که معمولاً در صنایع رنگسازی برای بهبود خواص و عملکرد فرمولاسیون رنگکنندهها استفاده میشوند. این مواد با اهداف مختلفی از جمله بهبود حجم، افزایش شفافیت، کاهش هزینهها و بهبود ویژگیهای کلی رنگها به فرمولاسیون افزوده میشوند. فیلرها و اکستندرها مواد بیاثری هستند که به فرمولاسیون رنگکنندهها اضافه شده و حجم محصول را بدون تغییر قابل توجهی در رنگ یا خواص شیمیایی آن افزایش میدهند. با ترکیب فیلرها و اکستندرها، تولیدکنندگان میتوانند با حفظ قوام و ثبات رنگ، حجم بیشتری از محصولات رنگی تولید کنند. با ترکیب این مواد بی اثر با هزینه کمتر و افزایش حجم محصول، تولید کنندگان میتوانند قیمتی رقابتی را بدون به خطر انداختن کیفیت یا عملکرد نهایی ارائه دهند. فیلرها و اکستندرها با پراکندگی و انتشار نور به تیرگی ظاهری رنگها کمک میکنند، در نتیجه میزان پوشش را افزایش داده و بسیاری از عیوب را روی لایهها پنهان میکنند. این افزودنیها به توزیع یکنواخت رنگ و به حداقل رساندن تغییرات رنگ در محصولات نهایی کمک فراوانی میکنند. فیلرها و اکستندرها با جلوگیری از ته نشین شدن یا جدا شدن ذرات رنگدانه، پایداری و ماندگاری فرمولاسیونهای رنگی را بهبود میبخشند. این مواد به حفظ یکپارچگی و قوام رنگ در طول نگهداری و حمل و نقل آن کمک میکنند. فیلرها و اکستندرها همچنین میتوانند بر خواص رئولوژیکی رنگها از جمله ویسکوزیته و سایر ویژگیهای کاربردی آن تأثیر بگذارند. با تنظیم غلظت و اندازه ذرات فیلرها و اکستندرها، تولیدکنندگان میتوانند ویژگیهای رئولوژیکی فرمولاسیون رنگی خود را برای برآوردن نیازهای کاربردی خاص تنظیم کنند. نمونه هایی از فیلرها و اکستندرها که معمولاً در صنایع رنگی استفاده میشوند عبارتند از کربنات کلسیم، تالک، سیلیس، کائولن و تیتانیوم دی اکسید. هر کدام از این فیلرها و اکستندرها دارای خواص و مزایای منحصر به فردی هستند که آنها را برای کاربردها و فرمولاسیون های مختلفی مناسب می کند.
دیسپرس کنندهها و سورفکتانتها
دیسپرس کنندهها و سورفکتانتها افزودنیهای حیاتی صنایع رنگی هستند که برای بهبود پراکندگی ذرات رنگدانه و افزایش پایداری فرمولاسیونهای رنگی مورد استفاده قرار میگیرند. دیسپرسکنندهها مواد شیمیایی هستند که به فرمولاسیونها اضافه میشوند تا پراکندگی یکنواخت ذرات رنگدانه را در محیطهای مایع مانند آب یا سیستمهای مبتنی بر حلال تقویت کنند. این مواد با ایجاد دافعه الکترواستاتیک یا فضایی بین ذرات از تجمع یا ته نشین شدن ذرات رنگدانه جلوگیری میکنند و در نتیجه منجر به بهبود یکنواختی و ثبات رنگ میشوند. دیسپرسکننده ها به حفظ یکنواختی و قوام فرمولاسیون رنگ در طول نگهداری، حمل و نقل و استفاده کمک میکنند. سورفکتانت ها یا عوامل فعال سطحی، ترکیباتی هستند که کشش سطحی بین دو فاز، مثلا بین ذرات رنگدانه و محیط اطراف، را کاهش میدهند. سورفکتانت ها به پخش شدن ذرات رنگدانه روی بستر کمک کرده و میزان چسبندگی و پوشش رنگ را افزایش می دهند. این مواد سازگاری رنگدانهها با محیط های مایع را افزایش داده و پراکندگی رنگدانهها را در فرمولاسیون بهبود میبخشند. سورفکتانت ها همچنین ممکن است به عنوان امولسیفایر عمل کنند، امولسیون ها را تثبیت کرده و از جداسازی فازها در سیستم های چند فازی جلوگیری کنند.
پراکندگی مناسب ذرات رنگدانه که توسط این افزودنیها فراهم میشود منجر به بهبود شدت رنگ، قوام و پوشش در محصولات نهایی مانند رنگها، جوهرها و پوششها میشود. دیسپرسکنندهها و سورفکتانتها چالشهای پردازش مرتبط با پراکندگی رنگدانه، مانند نوسانات ویسکوزیته، لختهسازی و توسعه ضعیف رنگ را به حداقل میرسانند. این ویژگیها منجر به پوششها یا چاپهای صافتر و یکنواختتر میشود. پلی آکریلات سدیم، دیسپرسکنندههای پلیمری و تثبیتکنندههای پلیمری از متداولترین دیسپرس کنندههایی هستند که در صنایع رنگی استفاده میشوند. همچنین سورفکتانتهای غیر یونی مانند اتوکسیلاتهای آلکیل فنل و سورفکتانتهای آنیونی مانند سدیم دودسیل سولفات سورفکتانتهایی هستند که اغلب در فرمولاسیونهای صنایع رنگی به کار میروند. دیسپرس کنندهها و سورفکتانتها از جمله افزودنیهای بسیار ضروری در صنایع رنگی هستند که پراکندگی و تثبیت موثر ذرات رنگدانه را در محیط های مایع مختلف ممکن میسازند. انتخاب دقیق و ترکیب آنها نقش مهمی در دستیابی به عملکرد و کیفیت مطلوب در فرمولاسیونهای رنگی دارد.
غلظت دهندهها (غلیظ کننده ها) و اصلاح کنندههای رئولوژیکی
غلیظ کنندهها افزودنیهایی هستند که به منظور افزایش ویسکوزیته و تغییر در رفتار سیالیت رنگ به فرمولاسیون افزوده میشوند. این افزودنیها به کنترل قوام و بافت رنگدهنده کمک کرده و استفاده و اعمال آن بر روی سطوح مختلف را آسانتر میکنند. غلیظ کننده ها با جذب آب یا سایر حلالها، متورم شدن یا تشکیل ساختار شبکهای در فرمولاسیون، غلظت محصول را افزایش میدهند. پلیمرهای طبیعی مانند مشتقات سلولز (مانند متیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز)، پلیمرهای مصنوعی مانند اسیدهای پلی اکریلیک و پلی یورتان ها، و قوام دهنده های معدنی مانند خاک رس بنتونیت و سیلیس بخار شده از انواع متداول غلیظ کنندههای مورد استفاده در صنایع رنگی میباشند.
اصلاحکنندههای رئولوژی، که به عنوان اصلاحکننده ویسکوزیته نیز شناخته میشوند، افزودنیهایی هستند که بر ویژگیهای سیالیت و تغییر شکل فرمولاسیون رنگی تأثیر میگذارند. بر خلاف ضخیمکنندهها، که در درجه اول ویسکوزیته را افزایش میدهند، اصلاحکنندههای رئولوژی میتوانند ویسکوزیته، تنش تسلیم و دیگر خواص رئولوژیکی رنگ را تغییر دهند. این افزودنیها برای تنظیم خاصیت، کاربرد و عملکرد رنگها در روشهای مختلف مانند رنگهای فرچهای، اسپریها و یا چاپ ضروروی هستند. اصلاحکنندههای رئولوژی طیف وسیعی از مواد شیمیایی، از جمله دیسپرس کنندههای پلیمری، رسهای ارگانیک و نانوذرات اصلاحشده سطحی را در بر میگیرند.
غلیظ کننده ها و اصلاح کنندههای رئولوژی، با کنترل خواص جریان رنگها، از افتادن، چکیدن یا پاشش رنگها در حین استفاده جلوگیری میکنند. ویسکوزیته و رئولوژی مناسب به رنگها کمک میکند تا به لایههای بستر بچسبند، پوشش یکنواختی را تضمین کرده و نقصهایی مانند رگهشدن یا جمع شدن را به حداقل برسانند. اصلاحکنندههای رئولوژی، فرمولاسیونهای مواد رنگی را برای روشهای کاربردی خاص بهینه میکنند. به عنوان مثال قابلیت اسپریپذیری، قابلیت چاپ و راندمان انتقال رنگ را در فرآیندهایی مانند رنگآمیزی، پوشش دهی و چاپ بهبود میبخشند. به طور کلی، غلیظکنندهها و اصلاحکنندههای رئولوژی، افزودنیهای ضروری در صنعت رنگسازی هستند که کنترل دقیق ویسکوزیته، رفتار جریان و خواص کاربردی فرمولاسیون را امکانپذیر میسازند. انتخاب و ترکیب درست آنها به عملکرد، ظاهر و کیفیت مطلوب رنگهای مورد استفاده در صنایع مختلف از جمله رنگها، پوششها، جوهرها، چسبها و ...کمک خواهد کرد.
تثبیت کنندههای UV و آنتی اکسیدانها
تثبیت کننده های UV و آنتی اکسیدان ها افزودنی های مهمی هستند که در صنایع رنگی برای محافظت در برابر تخریب رنگ ناشی از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش (UV) خورشید و فرآیندهای اکسیداتیو به فرمولاسیونها اضافه میگردند. اشعه ماوراء بنفش میتواند به محو شدن رنگ، از بین رفتن براقیت آن، گچی شدن و خراب شدن مواد بستر رنگ منجر شود. تثبیت کنندههای UV با جذب، پراکندگی یا انعکاس اشعه ماوراء بنفش از رنگ و بستر در برابر آسیب های ناشی از UV محافظت میکنند. بنزوفنونها، بنزوتریازولها، تثبیت کنندههای نور آمین با مانع (HALS) و جاذبهای UV از متداول ترین تثبیت کنندههای UV هستند. این افزودنیها بهطور گسترده در رنگهای در نظر گرفته شده برای کاربردهای بیرونی، مانند رنگها، پوششها، پلاستیکها و منسوجات و برای حفظ ثبات رنگ و دوام آنها در شرایط سخت محیطی استفاده میشوند.
آنتی اکسیدانها افزودنیهایی هستند که با از بین بردن رادیکالهای آزاد و گونه های فعال اکسیژن (ROS) واکنشهای اکسیداسیون را در فرمولاسیونهای رنگی مهار یا به تعویق میاندازند. واکنشهای اکسیداسیون می تواند منجر به محو شدن رنگ، زرد شدن و تخریب مواد رنگی شود که ظاهر و عملکرد کلی رنگ را به خطر میاندازد. آنتی اکسیدانها با محافظت در برابر آسیب اکسیداتیو ناشی از قرار گرفتن در معرض گرما، نور، هوا و سایر عوامل محیطی به افزایش طول عمر و ماندگاری رنگ در فمولاسیونها کمک میکنند. آنتی اکسیدان های رایج مورد استفاده در فرمولاسیونهای رنگی شامل فنلهای مانع، فسفیتها، تیواسترها و غیرفعال کنندههای فلزی میشوند. این افزودنیها برای حفظ کیفیت و یکپارچگی رنگها در طول پردازش، ذخیره سازی و استفاده ضروری هستند. به طور کلی، تثبیت کنندههای UV و آنتیاکسیدانها افزودنیهای ضروری در صنایع رنگ هستند که حفاظت حیاتی را در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید و آسیبهای اکسیداتیو فراهم میکنند. ترکیب آنها برای دستیابی به ثبات کیفیت، دوام و قابلیت اطمینان در رنگ های مورد استفاده در صنایع مختلف مانند ساختمان، پوششدهی، پلاستیک، منسوجات و چاپ ضروری است.
براق کنندههای نوری
براق کنندههای نوری که به عنوان سفید کننده های فلورسنت (FWAs) یا عوامل روشن کننده نوری (OBAs) نیز شناخته میشوند، افزودنیهایی هستند که در صنایع رنگی برای افزایش روشنایی و سفیدی مواد با جذب نور ماوراء بنفش (UV) و انتشار مجدد آن به عنوان نور آبی مرئی (به اصطلاح ایجاد خاصیت شب تاب) استفاده می شوند. براقکنندههای نوری با تبدیل نور ماوراء بنفش به نور آبی مرئی، رنگهای زرد یا قهوهای را در مواد میپوشانند و آنها را برای چشم انسان سفیدتر و درخشانتر نشان میدهد. این افزودنیها معمولاً در فرمولاسیونهای رنگی برای منسوجات، کاغذها، پلاستیکها، مواد شوینده و پوششدهیها استفاده میشوند تا ظاهر بصری و تمیزی را بهبود بخشند. براق کنندههای نوری رنگ واقعی ماده را تغییر نمیدهند، اما روشنایی و شدت رنگ آن را در شرایط نور UV افزایش میدهند.
براق کنندههای نوری رنگهای مایل به زرد را در مواد پوشانده و آنها را سفیدتر، روشنتر و زندهتر نشان میدهد. همچنین شدت رنگ و جذابیت بصری مواد را با افزایش روشنایی و فلورسانس آنها در زیر نور UV افزایش میدهند. براق کنندههای نوری در مواد روشنتر و سفیدتر حس تمیزی و تازگی را ایجاد میکنند. این ویژگی براق کنندههای نوری را برای کاربردهایی مانند منسوجات، کاغذها و شویندهها ایدهآل میکنند. برخی از براق کنندههای نوری با جذب اشعههای مضر UV، محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش را ارائه میدهند و در نتیجه خطر محو شدن رنگ و تخریب مواد در معرض نور خورشید را کاهش میدهند. مشتقات استیلبن، کومارین، بنزوکسازول و تریازین از جمله براق کنندههای نوری رایج در صنایع رنگی هستند.
عوامل ضد کف
مواد ضد کف، افزودنیهایی هستند که برای کنترل تشکیل کف در طول ساخت و استفاده از رنگ ها استفاده میشوند. آنها با کاهش کشش سطحی از تشکیل حباب در ساختار رنگ جلوگیری کرده و کاربرد یکدست و مداوم رنگ را تضمین میکنند. ضد کف های مبتنی بر سیلیکون، ضد کفهای بر پایه روغن معدنی، ضد کفهای بر پایه پلیمر و مواد ضد کف طبیعی از جمله افزودنیهایی هستند که در صنایع رنگی برای جلوگیری از تشکیل کف در فرمولاسیون استفاده میشوند.
عوامل کراس لینک کننده
عوامل کراس لینک کننده (عوامل اتصال عرضی) افزودنیهایی هستند که در فرمولاسیونهای رنگ تشکیل پیوندهای شیمیایی بین مولکولها را تسهیل میکنند. این مواد باعث بهبود چسبندگی، دوام و مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت، گرما و مواد شیمیایی در فرمولاسیون میشوند. ایزوسیاناتهای چندعاملی، رزینهای اپوکسی، رزینهای ملامین فرمالدئید و آزیریدینهای چندعاملی از حمله کراس لینک کنندههای رایج در صنایع رنگی هستند.
هر یک از افزودنیهای ذکر شده عملکرد خاصی را در فرمولاسیون رنگ انجام میدهند و به عملکرد کلی، پایداری و ظاهر رنگها در کاربردهای مختلف کمک میکنند. انتخاب مناسب و ترکیب مواد افزودنی برای دستیابی به خواص مطلوب و اطمینان از کیفیت و عملکرد فرمولاسیون رنگ امری بسیار ضروری است.
جمع بندی
رنگ به آمیزه ای از پیگمنت یا دای با بایندر گفته میشود که به سطح مورد نظر چسبیده و آن را به رنگ مورد نظر در می آورد. مواد تشکیل دهنده یک رنگ بسته به کاربرد و سطح نهایی که رنگ روی آن کار میشود، متفاوت بوده و میتواند شامل عوامل پخش کننده، عامل ضد کف، عامل کراس لینک کننده، پر کننده، خشک کنها و... باشد.