به طور کلی رنگ عبارت است از هر مایع یا ترکیب چسبی که پس از کاربرد به صورت لایه اي نازک روي سطح مورد نظر تبدیل به غشایی جامد و کدر میگردد. رنگها به طور عمده وظیفه محافظتی و تزئینی را بر عهده دارد، البته وظایف دیگري نظیر ایمنی، عایق بندي، کنترل حرارت و غیره نیز در برخی پوشش هاي با مصارف خاص دیده میشود. رنگ تقریباً روي هر نوع شی و وسیله اي به کار برده میشود و میتواند در کنار دیگر کاربردها، در خلق هنر، روکش کردن صنعتی، به عنوان عالئم رانندگی (عالمت گذاري سطح جاده) یا به عنوان یک مانع براي جلوگیري از خوردگی یا خسارتهاي ناشی از آب استفاده شود. رنگ یک محصول نیمه آماده یا یک کالای واسطه است. زیرا محصول نهایی همان جسم رنگ شده است. رنگ همچنین میتواند با لعاب شیشه ترکیب شود تا بافتها و الگوهاي متنوعی را ایجاد کند و در بین معمارها و طراحان داخلی بسیار محبوب است. به صورت کلی هر رنگ معمولا از پنج قسمت اصلی تشكیل شده است که عبارتند از:
- رنگدانه
- محمل (بستر)رنگ
- حلال
- افزودني
- پرکننده
دو بخش اصلی رنگ، رنگدانه و محمل رنگ هستند و سه جزء دیگر نقش رقیق کننده، براق کننده و غلظت دهنده دارند. کاربردهاي گسترده رنگها، از افزودنیهاي مختلفی در صنعت رنگ استفاده میشود. مواردي مانند ضد ته نشین کننده، ضد انجماد، غلظت دهنده، براق کننده، مات کننده، پرکننده، ضد باکتري، پایدار کننده و خشک کننده همگی در زمره افزودنیهاي رنگ قرار میگیرند.
همان طور که در بالا نیز اشاره گردید، رنگی که ما مصرف میکنیم از پنج بخش اصلی ماده رنگی، حلال، بستر رنگ (رزین)، مواد افزودنی و پرکننده تشكیل شده است. رنگدانه (مواد رنگی)، رنگ میدهند و حلال ها کاربرد آنها را آسانتر میکنند. رزینها به خشک شدن رنگ کمک میکنند و مواد افزودنی براي همه کار از جمله پرکنندگی (ایجاد مشخصه هاي خاص و افزایش حجم یا کاهش قیمت محصولات) به کار گرفته میشوند.
رنگ دانه
یكی از پر مصرفترین کالاهاي جهان، مواد رنگزا هستند. به طور کلی مواد رنگزا به دو دسته مواد رنگرزي و رنگدانه ها تقسیم بندی میشوند. رنگدانه ها اساسا در زمینه یا بستري که با آن آمیخته شده اند، نامحلول بوده و به صورت فیزیكی توزیع شده اند تا خواص رنگی پخش نور بستر را بهبود بخشند. رنگدانه ها ذرات جامدي هستند که افزودن آنها به رنگ نه تنها موجب پوششدار شدن و رنگی شدن آن میشود، بلكه ویژگیهاي معینی نیز به رنگ میدهند. از این ویژگیها میتوان به محافظت سطح مانند مقاومت در برابر هوازدگی و خوردگی و خواص محوري مانند تقویت لایه، ایجاد سختی مناسب، بازدارندگی اشتعال و سایر خواص اشاره کرد. براي انتخاب درست رنگدانه مناسب باید خواص و ویژگیهاي آن را شناخت. رنگدانه ها را میتوان بر اساس ساختمان شیمیایی و یا روش فرآوري آنها جهت مصرف به دو گروه اصلی تقسیم کرد.
رنگدانه هاي آلی: امروزه رنگدانه هاي آلی به مراتب بیشتر از رنگدانه هاي معدنی هستند. بعضی از جدیدترین رنگدانه ها ساختمان آلی فلزي دارند. بیشتر رنگدانه هاي آلی، مواد شیمیایی آلی هستند که روي یک هسته معدنی هیدروکسید آلومینیوم رسوب داده شده اند. این رنگدانه ها مواد رنگزاي تغلیظ شده غیر یونی از رده هاي مختلف شیمیایی هستند که شامل حدودا 40 درصد ترکیبات مونو آزو و دي آزو (فامهاي زرد، نارنجی، قهوه اي و قرمز) و 10 درصد آنتراکینونی (اغلب فامهاي قرمز، بنفش و آبی) هستند. از مهمترین رنگدانه هاي آلی میتوان به گروه فتالوسیانینها اشاره کرد که طیف رنگهاي آبی و سبز را در بر میگیرند. رنگدانه هاي آلی، به شكلی که امروزه در صنعت استفاده میشوند، در طبیعت یافت نمیشوند و تقریبا همه آنها سنتزي هستند. رنگدانه هاي آلی داراي فامهاي زرد، نارنجی، قرمز، صورتی، آبی، سبز و قهوه اي هستند.
رنگدانه هاي معدنی : رنگدانه هاي معدنی طبیعی از پوسته زمین استخراج میشوند، خرد شده، شسته شده و از لحاظ اندازه درجه بندي میشوند. غالباً براي این رنگدانه هاي طبیعی، معادل مصنوعی هم وجود دارد، یعنی رنگدانه از اجزاء دیگري در اثر یک فرآیند شیمیایی ساخته میشود. این رنگدانه هاي مصنوعی از نظر شیمیایی با نمونه طبیعی یكسان هستند، ولی اغلب خواص متفاوتی داشته و معمولا به خاطر شكل بلوري و دانه بندي مطلوبتر و خلوص بیشتر، مرغوبتر از نوع طبیعی هستند. خانواده اکسید آهن یكی از رنگدانه هاي معدنی طبیعی است که هنوز در صنعت رنگسازي از اهمیت برخوردار هستند. از این خانواده میتوان به گل اخرا، گل ماشی (خاک سرخ)، اخراي زرد، اکسیدهاي آهن قرمز، زرد و سیاه اشاره کرد. عمده تررنگدانه هاي معدنی شامل موارد زیر است:
- رنگدانه هاي سفيد
- رنگدانه هاي قرمز سرنج
- شنگرف
- رنگدانه هاي زرد و نارنجي
- رنگدانه هاي آبي
- رنگدانه هاي الجورد یا اولترامارین
- رنگدانه هاي سبز
رنگدانه هاي معدنی نسبت به رنگدانه هاي آلی در برابر گرما، نور، عوامل جوي، حلال ها و مواد شیمیایی مقاومتر هستند و از این نظر نسبت به رنگدانه هاي آلی مزیت زیادي دارند؛ اما رنگدانه هاي آلی معمولا شدت و براقیت رنگ بیشتري نسبت به نوع معدنی ایجاد میکنند. از این رو هر رنگدانه با توجه به خواص خود داراي کاربرد منحصر به فردي استخواص رنگدانه ها وابسته به ساختمان شیمیایی آنها، فرم کریستالی، توزیع ذرات و طبیعت سطح کریستال رنگدانه است از این رو براي ، ثبات نوري انتخاب درست رنگدانه و رسیدن به رنگ مطلوب باید خواص و ویژگیهاي آن را مد نظر داشت. قدرت رنگ کنندگی ، رنگ پسدهی ، قدرت پوشانندگی ، ضریب شكست نوري، اندازه و شكل ذرات، چگالی، واکنشپذیري شیمیایی و پایداري گرمایی از جمله خواص مورد توجه در این رنگدانه ها است .
بستر رنگ
بایندر یا رزین یكی از اجزاي اصلی رنگ هستند. بستر رنگ، رزین پلیمري است که فیلم پیوستهاي را بر روي سطح زمینه ایجاد مینماید و پس از تبخیر حلال باقی میماند. این مواد باعث ایجاد خاصیت چسبندگی بین سطح و پوشش میگردند و توزیع ذرات رنگدانه در پوشش را حفظ میکنند. رزینهاي آلكیدي، آریلیک، فنولیک، پلی اورتان و اپوکسی از معمولترین رزینها به شمار میرود. اصوال کاربرد رزینها در ساخت رنگها به منظور تامین حد متوسط خواص مطلوب و ایجاد غلظت مناسب از نقطه نظر مصرف عملی است. نقشی که اصولا رزینها در رنگ ایفا میکنند عبارتند از:
- تشکيل فيلم
- خشک و سخت شدن فيلم
- شفافيت یا براقيت و حفظ آن
- چسبندگي
- انعطافپذیري
- ضربه خوري
- مقاومت در آب، اسيد، باز و غيره
- کاهش قیمت رنگ نهایی حاصل
حلال
وظیفه حلال در رنگ، حل نمودن یا پخش کردن اجزاي مختلف رنگ مانند رنگدانه و رزین است. حلال به منظور ایجاد پیوستگی مناسب براي ب هکارگیري رنگ به ترکیب اضافه میشود. پس از اعمال رنگ بر روي سطح حلال تبخیر شده و این امكان را ایجاد مینماید که رزین و رنگدانه به صورت فیلم نازکی تشكیل شود و خشک گردد. وجود حلال و نوع آن اختیاري است اما به طور کلی انتخاب درست حلال بر پارامترهاي کیفی ویسكوزیته، خاصیت برسخوري، سرعت خشک شدن و چند خاصیت دیگر اثر میگذارد . قدرت حلالیت، سرعت تبخیر، نقطه جوش، طیف تقطیر، نقطه اشتعال، دانسیته، سمیت، درصد آب، قدرت اسیدي و یا قلیایی از جمله مهمترین خواص حلالهاي مصرفی در صنعت رنگسازي هستند. آب اصلیترین حلال براي رنگهاي پایه آب است. رنگهاي پایه حلال )که گاهی روغن پایه نیز نامیده میشوند( میتوانند ترکیبات متنوعی از حلالها را به عنوان حامل دارا باشند و با توجه به پایه ساخت آنها به گروههاي زیر تقسیم میشوند که هر کدام داراي خصوصیات متفاوتی هستند.
مواد افزودنی
علاوه بر گروههاي اصلی مواد تشكیل دهنده رنگ )حلال، رنگدانه، رزین و پرکننده(، رنگ میتواند تنوع زیادي از افزودنیها را داشته باشد. معمولا این افزودنیها در مقادیر خیلی کم به کار میروند با این حال تاثیر بسیار مهمی بر محصول خواهند داشت. از جمله افزودنیهاي مورد استفاده در رنگ میتوان به خشک کننده ها، نرمکننده ها و غیره اشاره کرد.
پر کننده ها
پرکننده ها مواد ارزان طبیعی غیر آلی هستند که به منظور افزایش حجم رنگ، افزایش ضخامت رنگ، تحمل سختی و افزایش مقاومت سایشی به رنگها اضافه میشوند. پرکنندهها تاثیر قابل توجهی بر روي خواص رنگ داشته و در حین ساخت، نگهداري و کاربرد نیز اثرات مهمی دارند. پرکننده ها بر روي خواصی مانند pH ، نشستن رنگ بر روي سطح، پایداري و ویسكوزیته تاثیر میگذارند.
فرآيند ساخت رنگ
فرآیند ساخت رنگ شامل پنج مرحله کلی شامل اندازه گیري مواد اولیه، آماده سازي و پراکنده سازي رنگدانه، محلول سازي، آزمایش محصول و بسته بندي میشود. ابتدا مواد اولیه با نسبت مناسب توزین شده و پس از آن رنگدانه به آن اضافه میشود. این مواد به صورت پودرهاي بسیار ریز بوده و به همین دلیل به صورت توده به یكدیگر میچسبند. در مرحله پراکنده سازي این توده ها با استفاده از همزن و افزودن رزین و سایر
افزودنیها شكسته شده و به صورت پودرهاي ریز در می آید. پس از آن رزین، حلال و مواد افزودنی به یک آسیاب چرخشی بسیار بزرگ منتقل شده و در این آسیاب فرآیند محلول سازي انجام میگیرد. سایر مواد افزودنی مورد نیاز نیز در این مرحله به محلول اضافه میشود و پس از آن محصول از لحاظ ترکیب، میزان اختلاط، ویسكوزیته، رنگ، براقیت، زمان خشک شدن و پارامترهاي فیزیكی آن مورد آزمایش قرار میگیرد.
در نهایت درصورت تایید محصول توسط آزمایشگاه، بسته بندي محصول انجام میشود.
