متداول‌ترین رنگ‌دانه (پیگمنت)‌های سفید مورد استفاده در صنایع رنگ و پلیمر

در طراحی فرمول رنگ، سه عامل اقتصادی بودن، محیط زیست و کیفیت را باید مد نظر قرار داد. رنگ‌های مختلف دارای فرمول‌های متفاوتند و در زمان طراحی فرمولاسیون آن باید به ویژگی‌ها و کاربردهای آن‌ها توجه داشت. از سوی دیگر، اطلاع از خواص مواد، تنها یکی از موارد لازم جهت رنگ است و فناوری ساخت مستلزم دانش غنی‌تری است. مواد اولیه رنگ‌ها عبارتند از:

• رزین؛
• رنگ‌دانه (پیگمنت)؛
• مواد افزودنی؛
• حلال‌ها؛
• پرکننده‌ها؛

در این نوشته با برشمردن رنگ‌دانه (پیگمنت)‌های سفید مورد استفاده در صنایع رنگ و پلیمر موجود در بازار به بررسی ویژگی‌های هر کدام از آن‌ها بپردازیم.

انواع رنگ‌دانه (پیگمنت)های سفید

متداول‌ترین رنگ‌دانه (پیگمنت)‌های سفید متداول مورد استفاده و موجود در بازار ایران عبارتند از:

1. دی اکسید تیتانیوم (تیتان)؛
2. لیتوپن؛
3. بلنک فیکس؛

هر چند به فهرست بالا می‌توان پیگمنت (رنگ‌دانه‌)های دیگری نظیر سولفید روی، اکسید روی و کربنات بازیک سرب را هم اضافه نمود، ولی سه مورد اشاره‌شده در بالا را می‌توان متداول‌ترین رنگ‌دانه (پیگمنت)های مورد استفاده در بازار ایران‌ دانست. در ادامه به شرح موارد سه‌گانه خواهیم پرداخت.

دی اکسید تیتانیوم (تیتان) TiO₂

با کشف دی اکسید تیتانیوم (تیتان) به عنوان رنگ‌دانه در بیش از یک‌صد سال قبل اولین پیگمنت با میزان سفیدی، جلا و خلوص TiO2 به صنایع رنگ و پلیمر وارد شد. با کشف این ماده برای اولین بار استفاده از فام سفید بدون آثار زیان‌بار جانبی امکان‌پذیر شد.

 دی اکسید تیتانیوم (تیتان) یکی از پرمصرف‌ترین و مهم‌ترین رنگ‌دانه (پیگمنت)های مورد استفاده در صنایع رنگ و پلیمر است. بر اساس استاندارد جهانی رنگ‌دانه سفید ماده‌ای غیرآلی، غیررنگی و غیرحلول است.

وجه تمایز این رنگ‌دانه با دیگر رنگ‌دانه‌های سفید ضریب شکست بالا و انعکاس بالای نور آن است، به نحوی که در طول‌موج‌های نور مرئی جذبی نداشته و یا میزان جذب بسیار ناچیز است. دی اکسید تیتانیوم (تیتان) پلی مورف است به این معنا که به‌صورت سه ساختار بلورین متفاوت وجود دارد که عبارتند از روتایل (دی‌تتراگونال)، آناتاز (تتراگونال) و بروکیت (اورتورومبیک). از این سه ساختار نوع روتایل آن دارای پایداری بسیار بالایی است.

تولید تجاری دی اکسید تیتانیوم (تیتان) در دو شکل و فاز بلورین اصلی که روتایل و آناتاز هستند، صورت می‌گیرد. دو فاز مورد اشاره دارای ساختار مشابهی هستند. نوع روتایل از زنجیره طولانی هشت‌وجهی مستقیم، که از طریق یک ضلع به هم متصل می‌شوند تشکیل شده و نوع آناتاز از راس به یک‌دیگر اتصال دارند.

خواص رنگ‌دانه (پیگمنت) دی اکسید تیتانیوم (تیتان)

دی اکسید تیتانیوم به دلیل دارا بودن ضریب شکست بالا، عدم جذب سطحی در محدوده نور مرئی، امکان تولید آن در اندازه ذرات مختلف، غیرسمی و غیرآلاینده بودن، یکی از پرمصرف‌ترین رنگ‌دانه‌های سفید جهان است.

به‌طورکلی، تیتان‌های روتایل بین 1 تا 15 درصد و انواع تیتان‌های آناتاز بین 1 تا 5 درصد با انجام عملیات تکمیلی جهت بهبود خواص، به ویژه خواص نوری و تقویت ساختار کریستالی، با لایه‌های اکسید زیرکونیوم، سیلیسیم و آلومینیوم پوشش داده می‌شوند. رنگ‌دانه‌هایی با این ویژگی، برای استفاده بر روی سطوحی که حداقل اصطکاک و تخریب را داشته باشند و سطحی کاملا صاف ایجاد کنند، مانند پوشش هواپیما کم هستند. با وجود قیمت کمتر نوع آناتاز نسبت به نوع روتایل، تنها در حدود 10 درصد از رنگ‌دانه آناتاز در پوشش‌ها استفاده می‌شود. حدود 2.3 درصد از تیتان آناتاز تولیدی در جهان در صنایع کاغذسازی، رنگ‌های امولسیونی ارزان‌قیمت، سفال و میناکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. از تیتان نوع آناتاز برای کاربردهای مانند زمانی که قصد داریم محصولی با ته‌رنگ آبی و ارزش بالا مانند بعضی رنگ‌های پلاستیک مورد استفاده در ساختمان، تولید شود استفاده می‌شود.

در طراحی فرمولاسیون رنگ عموما تنها قدرت پوشش رنگ‌دانه و حداکثر به پایداری جوی آن مورد توجه قرار می‌گیرد.

ذرات دی اکسید تیتانیوم (تیتان) در زیر میکروسکوپ به شکل‌های کروی، سوزنی، مکعبی و بی‌قاعده دیده می‌شوند.

از دلایل مهم استفاده از دی‌اکسیدتیتانیوم در رنگ‌ها، قدرت پوشش‌دهی این رنگ‌دانه است. هر چه اختلاف ضریب شکست بین رزین و رنگ‌دانه بیشتر باشد، قدرت پوشش رنگ افزایش می‌یابد. البته عوامل دیگری نظیر قدرت اندازه ذرات رنگ‌دانه نیز در صدرت پوشش‌دهی رنگ‌دانه موثر است. اختلاف ضریب شکست رنگ‌دانه دی‌اکسیدتیتانیوم با رزین نسبت به سایر رنگ‌دانه‌های سفید دیگر بیشتر است و بنابراین قدرت پوشش‌دهی آن نیز بیشتر از بقیه رنگ‌دانه‌ها است.

لیتوپن

لیتوپن رنگ‌دانه‌ایست که از حدود 150 سال پیش شناخته شده و از ترکیب سولفید روی ZnS و سولفات باریم BaSO₄ به نسبت‌های مشخص تشکیل شده است. در سال 1870 شرکت دو پونت Du Pont برای اولین بار با سرخ کردن سولفید باریم سنتزی و سپس ریختن آن درون محلول سولفات روی، پودر سفیدی به دست آمد که بعدها به نام لیتوپن شناخته شد. اولین محصول با کیفیت تولیدشده از لیتوپن در سال 1870 به بازار معرفی شد که در واقع بیست سال پس از تولید اولیه این محصول اتفاق افتاد.

معیار عمده تعیین کیفیت لیتوپن درصد سولفید روی موجود در آن است. بر اساس درصد سولفید روی سه نوع متداول لیتوپن موجود در بازار عبارتند از:

1. لیتوپن با 30 درصد سولفید روی؛
2. لیتوپن با 40 درصد سولفید روی؛
3. لیتوپن با 60 درصد سولفید روی؛

با افزایش درصد سولفید روی در لیتوپن، خواص و مقاومت نوری این رنگ‌دانه در مقابل تابش‌های فرابنفش بهبود می‌یابد. ضمنا قدرت پوشش، شفافیت رنگ و همچنین مقاومت سایشی این رنگ‌دانه افزایش پیدا می‌کند. وزن مخصوص این رنگ‌دانه 4 گرم بر سانتی‌متر مکعب و عدد روغنی آن 13 تا 14 گرم روغن در صد گرم رنگ‌دانه، با توجه به نوع رنگ‌دانه، است.

بلنک فیکس (سولفات باریم مصنوعی یا سنتزی)

بلنک فیکس یا سولفات باریم مصنوعی یا سنتزی همان باریت تولیدی به روش فرایندی کارخانه‌ای است که نسبت به باریت طبیعی دارای خلوص بالاتر و اندازه منظم‌تر ذرات است.

از ویژگی‌های این رنگ‌دانه خلوص بالا، نرمی ذرات و یکنواختی توزیع ذرات در طیف نوری را می‌توان برشمرد. از دیگر مشخصات بلنک فیکس پایداری شیمیایی بالا، ثبات حرارتی و نوری است. از این رنگ‌دانه در اکثر رنگ‌ها و آستری‌های ضدخوردگی و همچنین پوشش‌هایی که با اسید سخت می‌شوند استفاده می‌شود.

بلنک فیکس به دو صورت نرمال و نرم وجود دارد.

شرکت صدراد با تکیه بر دانش و تجربه کارشناسان خبره در عرصه صنایع رنگ و پلیمر تلاش می‌کند بازویی توانمند برای صنعتگران عرصه صنایع رنگ و پلیمر باشد.

این شرکت عرضه‌کننده پیگمنت‌های سفید نظیر دی‌اکسید تیتانیوم (تیتان)، لیتوپن و بلنک فیکس (سولفات باریم مصنوعی یا سنتزی) برای استفاده در صنایع رنگ و پلیمر و همچنین اسید استئاریک جهت استفاده در صنایع پلیمر و لاستیک است.