پیگمنت چیست؟
پیگمنت مهم ترین جزء تشکیل دهنده رنگ است. فرقی نمی‌کند رنگ ساختمانی، رنگ دکوراتیو، رنگ خودرو باشد یا رنگ آرایشی، لاک ناخن، جوهر، رنگ‌های هنری در همه آنها پیگمنت نقش اصلی ایجاد رنگ را بر عهده دارد. پیگمنت به ذرات بسیار ریزی گفته شده قدرت رنگ دهی بالایی داشته و با بایندر مناسب ( حامل رنگ) ترکیب و بر روی سطح مورد نظر اعمال می‌شوند. در این مقاله از پلیرنگ به شکل جامعی به مفهوم پیگمنت، انواع آن و خواص مهمی که در مورد پیگمنت باید در نظر گرفت پرداخته شده است.
رنگدانه چیست؟ تفاوت پیگمنت و دآی
از نقطه نظر تخصصی انواع رنگدانه را می‌توان به دو گروه اصلی پیگمنت و دآی (dye) تقسیم بندی کرد.پیگمنت‌ها عموما نامحلول بوده، با مدیا پیوند شیمیایی ندارد و در محیط مورد نظر پخش می‌شوند. درحالی که دآی در محیط مورد نظر محلول بوده و عموما با آن پیوند شیمیایی برقرار می‌کند. دآی برای رنگ آمیزی پارچه، برخی پلاستیک‌ها، رنگ آمیزی شوینده و مواد شیمیایی استفاده شده در حالی که پیگمنت استفاده عمومی تر و گسترده تر دارد.
ذرات پیگمنت به صورت بسیار ریز بوده و عموما بعد از تولید به صورت کلوخه (agglomerates) در می آیند این موضوع سبب شده تا پخش آنها در مدیا به راحتی انجام نشود و نیاز به اعمال تنش برشی برای جدا شدن کلوخه‌ها و پخش آنها در رنگ باشد. هرچقدر پخش پیگمنت در مدیا بهتر انجام شود، کیفیت رنگ نهایی نیز بهتر خواهد بود. به علت آنکه پیگمنت با مدیا پیوند شیمیایی ندارد، ممکن است بعد از مدتی از آن مهاجرت کرده و به سطح بیاید که سبب افت کیفیت رنگ می‌شود.در نتیجه برای جلوگیری از این مشکل از مواد افزودنی در تولید رنگ استفاده می‌شود، به این کار طراحی فرمولاسیون رنگ گفته می‌شود.
پیگمنت معدنی و انواع آن
پیگمنت معدنی به پیگمنت‌های گفته شده که منشا آنها از خاک یا به عبارت دقیق تر منابع معدنی است. پیگمنت معدنی عمدتا اکسید، هیدروکسید، سیلیکات، کربنات، سولفات فلزات مختلف هستند. مشهور ترین این پیگمنت‌ها اکسید تیتانیوم، اکسید آهن، اکسید کروم، ترکیبات سیلیکاتی و... می‌باشد. پیگمنت معدنی عمدتا ارزان بوده و دارای مقاومت حرارتی خوبی هستند. رنگ پیگمنت معدنی نسبت به پیگمنت آلی مات تر بوده و درخشندگی پیگمنت آلی عمدتا بیشتر است.
پیگمنت معدنی قرمز
شامل قرمز 103 یا کرومات سرب، قرمز 104 یا مولیبات سرب، اکسید آهن قرمز 101 و 102 و...
در پلیرنگ بخوانید: انواع پیگمنت قرمز و شید رنگی آن
پیگمنت معدنی آبی
شامل آبی پروس یا آبی 27، آبی الترمارین یا آبی 29، آبی کبالت یا آبی 28
پیگمنت معدنی سبز
شامل سبز اکسید کرم یا سبز 17، سبز 15 کروم( از هم رسوبی آبی پروس و زرد کروم تولید می‌شود.)
در پلیرنگ بخوانید: انواع پیگمنت سبز و شید رنگی آن
پیگمنت معدنی مشکی و قهوه ای
شامل مشکی اکسید آهن یا مشکی 11، قهوه ای اکسید آهن یا قهوه ای 6 و7
پیگمنت معدنی سفید
اکسید سرب یا سفید 1، اکسید تیتانیوم یا سفید6، اکسید روی یا سفید 4، لیتوپون یا سفید 5
در پلیرنگ بخوانید: انواع پیگمنت سفید و شید رنگی آن
پیگمنت زرد معدنی
زرد 34 یا کرومات سرب، زرد اکسید آهن و...
در پلیرنگ بخوانید: انواع پیگمنت زرد و شید رنگی آن
پیگمنت آلی و انواع آن
پیگمنت آلی نوع جدید تری از پیگمنت‌ها بوده و انواع سنتزی آن در 200 سال گذشته رواج یافته اند، این پیگمنت‌های در گذاشته از منابع حیوانی و گیاهی استخراج می‌شده اند. پیگمنت آلی نسبت به معدنی گران تر بوده ولی درخشندگی آنها بیشتر است.
انواع پیگمنت نارنجی و قرمز آلی
پیگمنت قرمز 122، پیگمنت قرمز 57، پیگمنت قرمز 48، پیگمنت قرمز 254،
انواع پیگمنت آبی آلی
پیگمنت آبی 15 و...
در پلیرنگ بخوانید: انواع پیگمنت آبی و شید رنگی آن
انواع پیگمنت سبز آبی
پیگمنت سبز 7 و...
پیگمنت بنفش آلی
پیگمنت بنفش 19، بنفش 23 و...
در پلیرنگ بخوانید: انواع پیگمنت بنفش و شید رنگی آن
پیگمنت نارنجی آلی
پیگمنت نارنجی 13، پیگمنت نارنجی 34 و...
در پلیرنگ بخوانید: انواع پیگمنت نارنجی و شید رنگی آن
پیگمنت مشکی آلی
پیگمنت کربن بلک یا پیگمنت مشکی 6،7، 7 ، پیگمنت مشکی آنیلین یا مشکی 1
پودر برنز، آلومینیوم و ... از مهم ترین انواع پیگمنت فلزی هستند که برای رنگ‌های متالیک از جمله رنگ طلایی، نقره ای، رز گلد و موارد مشابه استفاده می‌شوند. این نوع پیگمنت‌ها عموما گران تر از سایر پیگمنت‌ها هستند.
پیگمنت ترکیبی
پیگمنت ترکیبی از ترکیب دو یا چند پیگمنت حاصل شده که به صورت فیزیکی یا شیمیایی در کنار هم قرار گرفته اند. پودر کرومی، پودر گلیتری از انواع پیگمنت‌های ترکیبی هستند که عمدتا در صنایع آرایشی کاربرد دارند.
تقسیم بندی پیگمنت از نظر کاربرد
پیگمنت و پودر ناخن
یکی از متداول ترین استفاده‌های پیگمنت در صنعت طراحی ناخن می‌باشد. در حدود 1000 نوع پیگمنت برای طراحی ناخن موجود بوده که از نوع آکلیلی، کرومی، فلئورسنت، بلک لایت و ... می‌باشند.
پیگمنت هنری
یکی از سبک‌های هنری که در کشورهایی چون ژاپن طرفدار بسیاری دارد، نقاشی با پیگمنت است. در این نوع نقاشی رنگ مورد نظر ابتدا با پیگمنت و بایندر ساخته شده و سپس با آن نقاشی کشیده می‌شود.
پیگمنت آرایشی و بهداشتی
برای تولید محصولات آرایشی از جمه سایه، رژ گونه، رژلب و موارد مشابه باید از پیگمنت بهداشتی استفاده شود. پیگمنت بهداشتی عموما از نوع پیگمنت lake و یا پیگمنت اکسید آهن بهداشتی و موارد مشابه دیگر هستند.
ساخت رنگ با پیگمنت
برای ساخت یک رنگ یا کیفیت بالا و ماندگار باید سه اصلی اساسی رعایت شود.
1-پخش یا دیسپرس شدن پیگمنت به شکل عالی انجام شود.
2-اندازه ذرات پیگمنت به شکل ایده آل باشد.
3-با استفاده از افزودنی‌های مورد نیاز پخش پیگمنت در رنگ ثابت و پایدار شود.
تولید رنگ از پیگمنت شامل چهار مرحله اساسی است. که در ادامه ذکر شده است.
1-باز کردن کلوخه‌ها
ذرات پیگمنت بسیار ریز بوده و تمایل دارند یه یکدیگر بچسبند. برای تولید رنگ این کلوخه‌ها باید با ابزار مناسبی از هم جدا شوند. در فرآیند تولید رنگ به روش دستی از مولر و در فرآیند‌های صنعتی از تجهیزاتی به نام رول میل استفاده می‌شوند. این تجهیزات با اعمال تنش برشی سبب جدا شدن کلوخه‌ها می‌شوند.
3-ایجاد سازگاری یا wetting
وتینگ در تولید رنگ به معنی ایجاد سازگاری بین سطح پیگمنت و مدیا است. در واقع عامل سازگار کننده یا وتینگ ایجنت (wetting agent) مانند یک پل عمل کرده و سطح پیگمنت را به سطح بایندر متصل می‌کند.
3-پراکنده سازی یا distribution
در این مرحله با استفاده از میکسرهای خاص پیگمنت را در مدیا پخش می‌کنند.
4-پایدار سازی
در این مرحله از عوامل دیسپرس کننده یا dispersing agent استفاده شده که از ایجاد کلوخه مجدد جلوگیری می‌کنند. در واقع این ترکیبات به جذب بهتر بایندر در سطح پیگمنت کمک می‌کنند.
عوامل موثر بر کیفیت پیگمنت
1-قدرت رنگ پیگمنت
قدرت رنگ یا tinctorial strength یکی از عوامل تعیین کننده در کیفیت رنگ است. هرچقدر قدرت رنگ پیگمنت بیشتر باشد، میزان کمتری از آن برای رسیدن به شید رنگی مورد نظر نیاز است. قدرت رنگ به عواملی چون ساختار شیمیایی پیگمنت، اندازه ذرات پیگمنت و همچنین کیفیت پخش پیگمنت در بایندر بستگی دارد.
2-مقاومت حرارتی پیگمنت
پیگمنت‌های معدنی به علت داشتن ساختار کریستالی پایدار عمدتا در برابر حرارت مقاومت بیشتر دارند. البته استثناهایی از جمله پیگمنت اکسید آهن زرد وجود دارد که دربرابر حرارت مقاومت پایینی دارند. اما از نظر کلی می‌توان گفت پیگمنت معدنی عموما در دما‌های بالای 500 درجه سانتی گراد نیز قابل استفاده اند، درحالی که پیگمنت آلی در حدود 150 تا 300 درجه سانتی گراد تحمل حرارتی داشته و بالای این دما شروع به تغییر ساختار و در نتیجه تغییر رنگ می‌دهند.
3-مقاومت نوری پیگمنت
نور UV خورشید انرژی بالایی داشته و سبب تخریب پیگمنت و در نتیجه تغییر رنگ می‌شود. مقاومت نوری یا Light fastness رنگ و هم به رزین یا پلیمر مورد استفاده بستگی دارد. به طور مثال در رنگ روغن و پلیرها مقاومت نوری بهتر است در حالی که در جوهر پرینت به علتی آنکه میزان رزین استفاده شده کم است، مقاومت نوری هم کم می‌باشد.
عوامل مختلفی بر مقاومت نوری رنگ تاثیر گذار است به طور مثال تیتانیوم دی اکسید با وجود آنکه خود مقاومت نوری بالایی دارد اما ممکن است سبب کاهش مقاومت نوری برخی پیگمنت‌های آلی شود. در حالی که اکسید آن مقاومت نوری پیگمنت آلی را افزایش می‌دهد. مقاوت نوری به ساختار شیمیایی پیگمنت بستگی داشته، اما به طور کلی مقاومت نوری پیگمنت معدنی از آلی بالاتر در نظر گرفته می‌شود.
4-پوشانندگی یا opacity
پوشانندگی یک خاصیت مهم در رنگ است. هرچقدر رنگ قابلیت تشکیل سطحی نازک و یکنواخت برای جذب و پراکده کرده نور را داشته باشد، میزان پوشانندگی آن بهتر خواهد بود. در نتیجه ضخامت فیلم تشکیل شده از رنگ و همچنین نحوه پخش پیگمنت در آن بسیار مهم است.
عامل مهم در میزان پوشانندگی پیگمنت ضریب شکست یا refractive index است. هرچقدر ضریب شکست بیشتر باشد به این معنی است که نور کمتری جذب شده و در نتیجه پوشانندگی پیگمنت بیشتر خواهد بود. پیگمنت معدنی عمدتا ضریب شکست بالاتری نسبت به پیگمنت‌های آلی دارند و در نتیجه پوشانندگی بهتر خواهند داشت. ضریب شکست به اندازه ذرات پیگمنت نیز بستگی دارد. با افزایش اندازه ذره تا مقدار مشخصی، میزان ضریب شکست و در نتیجه پوشانندگی بهتر خواهد شد.
5-شفافیت پیگمنت
شفافیت پیگمنت بستگی به ساختار شیمیایی و همچنین اندازه ذرات آن دارد. شفافیت در مورد پیگمنت معدنی اهمیت بالایی دارد و همین دلیل است که از آنها برای ایجاد حالت متالیک یا کرومی استفاده می‌شوند. شفافیت بالا حالت کرومی و آینه ای جذابی ایجاد می‌کند، در حالی که مات شده این حالت را از بین می‌برد.