رنگدانه ها ذرات آلی یا غیرآلی نامحلول هستند که به پلیمر اضافه می شوند تا رنگ خاصی به پلاستیک بدهند. رنگدانه هایی که ماهیت آلی دارند، به سختی پراکنده می شوند و تمایل به تشکیل آلگومرا (توده های ذرات رنگدانه) دارند. این ترکیبات می توانند باعث ایجاد لکه هایی در محصول نهایی شوند. از طرف دیگر، رنگدانه های غیرآلی مانند، اکسیدهای فلز، سولفیدها، کربن سیاه و … به راحتی در رزین پراکنده می شوند. در میان رنگدانه های غیرآلی، دی اکسید تیتانیوم بیش ترین استفاده را در صنعت پلاستیک دارد.
رنگدانه های PVC باید از نظر حرارت و نور پایدار باشند، قابلیت پراکندگی خوبی داشته و در فرمولاسیون سازگار باشند. هم چنین ممکن است لازم باشد مقررات خاصی را که شامل موارد مصرف نهایی است، به عنوان مثال تماس با غذا، اسباب بازی و … رعایت کنند. رنگدانه های غیر آلی رایج ترین نوع رنگدانه ها هستند.
رنگدانه ها یک موضوع گسترده ای هستند. به طور کلی می توان آن ها را به صورت زیر طبقه بندی کرد:
- رنگدانه های غیرآلی
- رنگدانه های آلی
- سیاهی های کربن
رنگدانه های غیرآلی
رنگدانه های غیرآلی، اکسید ها و نمک های فلزات و هم چنین مواد غیرآلی پیچیده هستند. رنگدانه های غیرآلی در برابر گرما پایدار هستند، ارزان ترند اما در مقایسه با رنگدانه های آلی، قدرت رنگ و روشنایی ندارند. مهم ترین آن دی اکسید تیتانیوم است که رنگدانه اصلی سفید کننده در پلاستیک می باشد.
گروه های مهم رنگدانه غیرآلی:
- لاجوردی: آبی و بنفش
- رنگدانه کرومیوم: زرد، نارنجی، قهوه ای
- کادمیوم: قرمز، نارنجی، زرد
- اکسید آهن: سیاه. اکسید آهن تمایل به تجزیه PVC دارد، بنابراین در صورت تمایل باید از آن استفاده کرد.
دی اکسید تیتانیوم (TiO2)
از رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم برای دادن سفیدی و تیرگی روشن استفاده می شود. آن ها نقش به سزایی در رنگدانه های PVC دارند.
تیرگی یک ماده رنگی تابعی از بازتاب سطح آن، ضریب شکست رنگدانه نسبت به سیستم بند و قدرت پراکندگی نور آن است. قابلیت پراکندگی نور تابعی از اندازه ذرات و/ یا جذب نور تابع است. Rutile TiO2 دارای ضریب شکست 2/76 نسبت به PVC در 1/54 است که دلیل استفاده از آن را نشان می دهد. TiO2 می تواند دارای دو ساختار بلوری، Rutile و Anastase باشد. از Rutile به دلیل ضریب شکست بالاتر، کارایی پراکندگی نور بهتر و جذب اشعه UV در کاربردهای پلاستیکی استفاده می شود.
تولید گریدهای پلاستیک معمولا از طریق فرآیند کلرید قبل از تبدیل به اکسید انجام می شود. گریدهای تجاری بر اساس مواد غیرآلی چند لایه بیش از یک هسته TiO2 ساخته شده اند. این لایه ها می تواند سیلیس (SiO2) و / یا آلومینا (Al2O3) باشد که به عنوان سدی بین هسته و رزین عمل می کنند تا تخریب فوتوکالیستی پلیمر را به حداقل برسانند. اثر متقابل بین اشعه ماوراء بنفش، رطوبت و سطح TiO2 بدون پوشش باعث ایجاد رادیکال های آزاد می شود که پس از آن با تجزیه فوتوکالیستی می تواند اتصال دهنده رزین را اکسید کند. هم چنین ممکن است برای بهبود پراکندگی و سازگاری، یک سطح درمانی وجود داشته باشد. توزیع اندازه ذرات کنترل شده نیز لازم است.
گریدها با زیر رنگ های مختلف مانند آبی روشن، خنثی تر و کرم در دسترس هستند. اصطلاح دیگری که در رابطه با رنگدانه های TiO2 استفاده می شود دوام است. این مربوط به عملکرد هوا و پایداری نور است. دوام ضعیف می تواند به معنی از بین رفتن براقیت سطح، گچ زدن (از بین رفتن رنگدانه، به دلیل تخریب سطح)، تغییر رنگ و در نهایت، خرابی مکانیکی باشد.
همان طور که در بالا توضیح داده شد، در حضور اکسیژن و رطوبت، مقداری از انرژی UV جذب شده به انرژی شیمیایی در شکل رادیکال های شیمیایی واکنش پذیر تبدیل می شود. این ها به آرامی به پلیمر در سطح در معرض، حمله می کنند. این فرآیند هوازدگی هنگامی مشاهده می شود که گودال های ریزی در اطراف ذرات رنگدانه تعبیه شده تشکیل می شود. گریدهای خاص TiO2 در کاربردهای UPVC در اروپا مورد استفاده قرار می گیرد و با تاخیر در این روند به طور قابل توجهی به عملکرد هوازدگی در فضای باز کمک می کند. سطح افزودنی در این منطقه 4 Phr است.
دی اکسید تیتانیوم برای استفاده در پلاستیول های پی وی سی باید نیاز به ترشوندگی خوب و پراکندگی درون محیط مایع را برآورده کند. پایداری در حفظ خمیر (مقاومت در برابر لخته شدن) نیز مهم است. آلومینوسیلیکات ها به عنوان اکستندرهای رنگدانه برای جایگزینی تا حدودی TiO2 در پلاستیول ها نیز موجود هستند.
سایر رنگدانه های غیرآلی
رنگدانه های سرب (سولفو) کرومات و کرومات سرب، رنگ زرد می دهند. از اکسید آهن نیز برای رنگدانه زرد استفاده می شود. کرومات سرب (سولفو)/ مولیبدات یک اثر نارنجی می دهد. از اولترامارین آبی (سیلیکات آلومینیوم سدیم حاوی گوگرد) نیز برای سایه زنی استفاده می شود.
رنگدانه های کرومات سرب که به طور سنتی برای کاربردهای لوله و کابل استفاده می شود، با از بین بردن تثبیت کننده های پایه سرب مرتبط هستند. سیستم های خاص رنگدانه ای بر اساس ترکیبات آلی یا/ غیرآلی موجود است.
رنگدانه های آلی
رنگدانه های آلی دارای قدرت رنگ آمیزی بالا همراه با درخشش سایه هستند. آن ها تقریبا کل طیف رنگ را پوشش می دهند. آن ها به طور معمول در ترکیب با رنگدانه های غیرآلی، به ویژه TiO2، که باعث کدری می شوند، استفاده می شوند. رنگدانه های سیاه کربن نیز ممکن است در سطح پایین به عنوان یک ماده سایه زا اضافه شود.
انواع شیمیایی معمولی عبارت اند از:
- فتالوسیانین مس (آبی و سبز)
- محصولات چگالش دیازو (زرد، قرمز و قهوه ای)
- ترکیبات دیازو مانند دیاریلیدها (زرد)
- ترکیبات چند حلقه ای مانند دیوکسازین (بنفش)، کویناکریدون (قرمز و بنفش) و ایزوآیندولینون (زرد)
- ترکیبات مونوازو مانند بنزیمیدازولون (نارنجی) و نمک های آزو (زرد)
مستربچ ها:
روند مدرن به تامین کنندگان مستربچ برای تهیه فناوری به دست آوردن سایه رنگ مناسب در محصول وابسته است. توسعه رنگ های داخلی با استفاده از رنگدانه ها کار پیچیده ای است. حفظ سایه ها به توزین بسیار دقیق رنگدانه های متعدد نیاز دارد. گرچه ارزان ترین مسیر است، اما راحتی در مستربچ آن را به مسیر رنگ آمیزی ترجیحی تبدیل می کند. مستربچ یک مخلوط رنگدانه ای متناسب با رنگ است که در یک حامل پلیمر پخش شده و با پلیمر در حال پردازش سازگار است.
رنگدانه ها با استفاده از سیستم شاخص رنگ استاندارد (CI) طبقه بندی می شوند که انواع شیمیایی، کاربرد، رنگ و اشکال فیزیکی را پوشش می دهد. نشانگر رنگ بیش تر در زمینه های سایه طبقه بندی می شود.
ما را در فیسبوک دنبال کنید.
