پیگمنت (رنگدانه) چیست؟ + انواع پیگمنت

پیگمنت یک ماده رنگی است به‌منظور رنگ‌دهی در پلاستیک، پارچه، کاغذ و غیره استفاده می‌شود. در حال حاضر طیف وسیعی از انواع رنگدانه‌ها از جمله معدنی، فلزی و آلی باقدرت رنگی بالا به‌کار گرفته می‌شوند. به‌طورکلی پیگمنت رنگی تنها برای رنگ‌آمیزی استفاده نمی‌شود و از آن می‌توانید برای محافظت در برابر خوردگی بهره‌مند شوید. رنگ‌های پودری برای تولید محصولاتی در اغلب صنایع نظیر رنگ‌ها، روکش‌ها و سایر محصولات به‌کار گرفته می‌شوند. pigment یک ماده رنگی محسوب می‌شود که در اثر عبور انتخابی طول موج نوری، رنگ منحصربه‌فردی را به خود می‌گیرد. درحالی‌که اغلب مواد در طبیعت حاوی چنین ویژگی‌هایی هستند. همین‌طور می‌توان گفت که کاربردهای عملی دارند و پایداری آن‌ها در دمای معمولی بوده و از قدرت رنگ‌پذیری بسیار بالایی برخوردار هستند.

pigment نوعی ماده پودری ریز سفید، سیاه یا رنگی بوده که در محیط‌هایی مانند آب یا روغن، نامحلول است. همچنین نوع رنگی آن در تولید بسیاری از اقلام مانند رنگ و پوشش در صنایع دیگر استفاده می‌شود. در پلاستیک، این ماده رنگی در محیط پلاستیکی آسیاب شده و به‌عنوان یک رنگ کنترل شده مانند مستربچ استفاده می‌شود. انتخاب این ماده رنگی به رنگ، سایه، پایداری نور، استحکام، تیرگی، روشنایی، ته رنگ، اندازه ذرات، جذب روغن، سازگاری، براقیت، انعکاس نور، جذب اشعه مادون‌قرمز، فلورسانس و غیره بستگی دارد.

دسته‌بندی انواع پیگمنت

به‌طورکلی براساس روش تولید می‌توان رنگدانه‌ها را به دو نوع طبیعی و مصنوعی دسته‌بندی کرد که هر یک از این گروه‌ها حاوی انواع آلی و معدنی هستند. نوع طبیعی از طریق بشر اولیه برای موارد تزیینی استفاده می‌شد. نقاشی‌های رنگی که در دیواره برخی از غارها یافت شده‌اند، امکان دارد بیانگر تلاش اولیه بشر در بروز خلاقیت خود باشد. درگذشته مصریان تعداد گوناگونی از این ماده رنگی‌ها را برای رنگ‌دهی طبیعی استفاده می‌کردند و اولین نوع مصنوعی آن را تولید کردند. آن‌ها انواع مختلفی از رنگ پایه‌ها را مورداستفاده قرار دادند تا بتوانند تزیینات خود را بهبود ببخشند. به‌طورکلی می‌توان این ماده رنگ را به 2 نوع آلی و معدنی دسته‌بندی کرد. اغلب ماده رنگ‌های معدنی نسبت به نوع آلی روشن‌تر هستند و در نتیجه دوام بیشتری دارند. در قدیم ماده رنگی نوع آلی از منابع طبیعی بهره‌برداری می‌شد و قرن‌ها قابلیت استفاده داشت. در حال حاضر اغلب نوع آلی برای سنتزی کاربرد دارد.

معدنی

به‌طورکلی پیگمنت‌های معدنی، ماده‌های رنگی سفید را در برمی‌گیرند که برای ایجاد پشت پوشی (یکی از ویژگی‌های مهم محصولات تجاری نظیر کاغذ است) و رنگ سفید به‌کار گرفته می‌شوند. تیتانیوم دی‌اکسید (TiO2)، جزء مهم‌ترین عضو خانواده pigmen معدنی سفید محسوب می‌شود. برای کاهش هزینه رنگ و بهبود خواص آن، ماده‌های رنگی پرکننده سفید اضافه می‌کنند. این پرکننده‌ها مواردی مانند کلسیم کربنات و کلسیم سولفات را در برمی‌گیرند. اکسید آهن نیز جزء ترکیبات معدنی به‌شمار می‌رود که فام‌های متفاوتی مانند زرد، قهوه‌ای، قرمز و مشکی را ایجاد می‌کند. همین‌طور می‌توان گفت علاوه‌بر نوع معدنی، ترکیبات کرومی نیز وجود دارد. این نوع ترکیبات قادرند فام‌هایی مانند زرد، نارنجی و سبز کرومی را ایجاد کنند. از پرکاربردترین آن‌ها در صنعت ایران می‌توان به رنگ‌های زرد پرتقالی و لیمویی اشاره کرد. یکی از رنگ‌های پرمصرف در صنعت می‌توان به آبی اولتارامارین اشاره کرد. نمونه‌های دیگر رنگدانه‌های معدنی مصنوعی شامل کادمیوم زرد، نارنجی، قرمز، آبی کبالت و سفید تیتانیوم هستند که با همین نام‌ها به‌صورت مصنوعی تولید می‌شوند.

آلی

رنگدانه‌های آلی از ترکیبات کربنی تشکیل شده‌اند. این ترکیبات ساختارهایی با اتم‌های کربن و هیدروژن را در برمی‌گیرند که در حلقه آروماتیک قرار دارند. به‌طورکلی قبل از این‌که به‌صورت مصنوعی تولید شوند، معمولاً منشأ حیوانی و گیاهی داشته‌اند. ماده رنگی نوع آلی شامل فتالوسیانین‌ها و آزو است که می‌توان از ویژگی‌های آزویی‌ها به حضور نیتروژن در ساختار آن‌ها پی برد. اغلب رنگ‌های قرمز، نارنجی و زرد آزویی هستند. برخی از این رنگ‌ها اغلب سبز و آبی هستند که جزء گروه فتالوسیانین‌ها به‌شمار می‌روند. گروه آخر از نوع آلی فلورسنتی‌ها هستند که در حقیقت مواد رنگ‌زایی بودند و توسط واکنش‌های شیمیایی به ذرات نامحلولی تبدیل شدند.

مهم‌ترین تفاوت‌های پیگمنت آلی و معدنی

اغلب ماده رنگی آلی و معدنی در سطح شیمیایی تفاوت‌های با یکدیگر دارند، اما از دیدگاه‌های دیگر نیز متفاوت هستند. در هنگام مقایسه این دو نوع پیگمنت به‌صورت دقیق به تفاوت‌های بیشتری خواهیم رسید.

روشنایی

به‌طورکلی ماده رنگی آلی نسبت به معدنی رنگ روشن‌تر و باکیفیت‌تری دارد. بااین‌حال، این رنگ‌ها دوام چندانی ندارند. برای محصولات بادوام، تولیدکنندگان نوع معدنی را ترجیح می‌دهند، چراکه عقیده دارند رنگ‌های خود را در حضور نور و گرما بهتر از ترکیبات ارگانیک حفظ می‌کنند.

پایداری شیمیایی

ازآنجایی‌که مواد آلی بسیار پایدار هستند؛ بنابراین در حضور حلال‌های آلی حل شده و راحت‌تر از رنگ‌دانه‌های معدنی گرم می‌شوند. در این صورت مواد معدنی در کاربردهای متعدد، پایداری بیشتری دارند.

رنگ

تنوع رنگ‌های بین مواد آلی و معدنی متفاوت است. مواد معدنی نسبت به نوع ارگانیک طیف گسترده‌تری را پوشش می‌دهد.

هزینه

ترکیبات معدنی نسبت به نوع ارگانیک به‌صرفه‌تر هستند. اغلب این تفاوت هزینه، به‌علت تولید ماده‌های رنگی است. درحالی‎‌که مواد آلی باید پروسه شیمیایی بیشتری را برای تولید محصول نهایی صرف کنند. پروسه موردنیاز برای تولید مواد معدنی بسیار کمتر است.

پراکندگی

پراکندگی مواد غیرآلی در مقایسه با نوع آلی ساده‌تر است. در این صورت استفاده از مواد معدنی در تولید محصولات در اندازه بزرگ ساده‌تر است و می‌تواند برای بخش گسترده‌تری از کاربردها به‌کار گرفته شود.

جذب نور

با جذب انتخابی رنگ دانه‌ها، طول موج‌های نور کار می‌کنند، اما پروسه ایجاد آن‌ها متفاوت است. در ترکیبات آلی، سیستم‌های پیوند دوگانه داخل مولکول‌ها، نور را جذب می‌‎کنند، اما در مواد غیرآلی، نور توسط انتقال الکترون جذب می‌شود.

اندازه

از نظر اندازه ذرات پیگمنت آلی و معدنی متفاوت هستند. اندازه ذرات مواد معدنی نسبت به آلی به‌صورت قابل‌توجهی بزرگ‌تر است. به‌طورکلی ذرات بزرگ‌تر، نور را به‌صورت مؤثرتری پخش می‌کنند و مانع عبور آن از ماده می‌شوند، در این صورت کدورت بهتری ایجاد خواهد شد. به‌همین علت ترکیبات آلی، شفاف در نظر گرفته می‌شوند، درحالی‌که نوع غیرآلی مات هستند.

مساحت سطحی

از نظر اندازه پیگمنت معدنی نسبت به آلی بزرگ‌تر بوده، اما سطح آن‌ها به‌صورت مؤثری کوچک‌تر است. در این صورت رنگدانه‌های ارگانیک، تمایل بیشتری نسبت به ایجاد رنگ‌های قوی و روشن دارند.

پیگمنت رنگی چه کاربردهایی دارد؟

در حال حاضر رنگ دانه‌ها در صنایع متعددی کاربرد دارند و مهم‌ترین استفاده آن‌ها در صنعت رنگ و رنگ‌سازی است. این صنایع مختلف شامل پوشش سطح اجسام فلزی، چوبی، رنگ‌های ترافیکی نمای ساختمان‌ها و اتومبیل‌ها به‌صورت وسیعی از آن‌ها استفاده می‌کنند. یکی از ویژگی‌های استفاده از رنگدانه‌ها حفاظت از سطوح در برابر رطوبت، برخورد مواد شیمیایی و زیبایی فوق‌العاده اجسام است. به‌طورکلی در ساخت مستربچ‌های رنگی نیز از این مواد استفاده شده که با رزین پلیمری به درون دستگاه گرانول ساز دو مارپیچ ریخته و با یکدیگر ترکیب می‌شوند. مهم‌ترین کاربرد این مواد در صنعت تولید رنگ است که در ادامه به برخی از آن‌ها می‌پردازیم:

در ساخت و تولید رنگ‌های روغنی، پلاستیکی، سلولزی و رنگ سوله استفاده می‌شود.

در قسمت رنگرزی و تولید زنگ آهن استفاده می‌شود.

قابل‌استفاده در قسمت تولید و ساخت جوهر چاپ است.

به‌عنوان عایق، سطوح فلزی و چوبی را می‌پوشاند.

دیگر کاربردها شامل موارد زیر می‌شود:

• تولید لاک
• تولید ورنی‌ها
• تولید کاغذ
• تولید مرکب‌های چاپ