جستجو در محصولات

گالری پروژه های افتر افکت
گالری پروژه های PSD
جستجو در محصولات


تبلیغ بانک ها در صفحات
ربات ساز تلگرام در صفحات
ایمن نیوز در صفحات
.. سیستم ارسال پیامک ..
افزودني هاي رنگ زا در پلاستيک ها (2)
-(1 Body) 
افزودني هاي رنگ زا در پلاستيک ها (2)
Visitor 110
Category: دنياي فن آوري

پيگمنت هاي آلي ( organic pigments ) :

پيگمنت هاي آلي ، گستره ي وسيعي از لحاظ پيچيدگي ساختاري دارند . که ساختار اين مواد مي تواند به سادگي کربن بلک و يا به پيچيدگي ساختار چهارتايي پيگمنت هاي فتالوسيانين ( phthalocyanine pigments ) باشد . (شکل1)
استفاده از پيگمنت هاي آلي در آلياژها و آميخته هاي پليمري به سرعت در حال افزايش است که اين افزايش نتيجه اي از ديدگاه کاهش مصرف فلزات سنگين است .
به طورنمونه ، دوام رنگي پيگمنت هاي آلي 10 ـ 20 بار بيشتر از رنگ هاي غيرآلي مورد مقايسه است و اين به خاطر اين است که رنگ هاي آلي ذرات کوچکتري نسبت به رنگ هاي غيرآلي دارند .

( گستره ي اندازه ي ذرات رنگ هاي آلي در حد 0/05 ميکرون است ) به عبارت ديگر ، اندازه ي ذرات کوچکتر قابليت توليد رنگ هاي شفاف را فراهم کرده است . و به عبارتي ، اين بدين معني است که پيگمنت هاي آلي معمولاً مشکلات بسياري براي پراکنده شدن در جسم دارند . همچنين پيگمنت هاي آلي از نوع غيرآليشان گران تر هستند ولي به دليل توانايي داخلي اين پيگمنت هاي آلي ، آنها در بعضي مواقع از لحاظ اقتصادي به صرفه تر هستند .
به طور عمومي ، تحقيقات انجام گرفته به وسيله ي ما نشان مي دهد که جايگزيني پيگمنت هاي حاوي فلزات سنگين باپيگمنت هاي آلي منجر به افزايش قيمت رنگ کردن مي شود . يکي ديگر از جوانب استفاده از پيگمنت هاي آلي ، پتانسيل واکنش اين مواد با رزين ها است . بسياري از پيگمنت هاي آلي داراي 0 = c ( گروه کربونيل ) به عنوان گروه رنگي مولکولي هستند . ( کلاً ساختار مولکول به صورتي است که باعث جذب نور در ناحيه ي مرئي مي شود ) رزين هاي پلي آميد عوامل کاهنده ي ضعيفي هستند که مي توانند گروه هاي کربونيل را به گروه هاي هيدروکسيل تبديل کنند . اين واکنش در اغلب موارد باعث تخريب گروه رنگي مولکول و از بين رفتن کامل رنگ مي شود . از اين رو نگراني در انتخاب پيگمنت هاي آلي هنگامي که مي خواهيم آلياژها و آميزه هاي پايه پلي آميدي را رنگ کنيم وجود دارد .

کربن بلک ( carbonblack ) :

پيگمنت هاي کربن بلک معمولاً با يکي از دو روش توليدي به دست مي آيند . بيشتر کربن بلک مورد استفاده ، به وسيله ي کاهش نفت خام به کربن و درطي فرآيند کوره اي در دماي بالا به دست مي آيد . از آنجا که مقدار کمي از هيدروکربن هاي آروماتيک چند هسته اي سرطان زا در محصول که بن توليدي به وسيله ي کوره و به صورت محصول فرعي به وجود مي آيد . بنابراين از اين دوده ي کوره براي توليداتش که به صورت مستقيم با مواد غذايي در ارتباطند ، استفاده نمي شود . فرآيند توليد کربن بلک از گاز طبيعي که در دماي پايين تري اتفاق مي افتد ، موجب توليد پيگمنت هايي مي شود که سالم تر بوده و توانسته اند از اداره ي کل غذا و داروي آمريکا ( FDA ) مجوز بگيرد . اين پيگمنت هاي توليدي را channel black مي نامند که قيمت بسيار بالايي نيز دارد . گستره ي شدت کربن بلک از گريدهاي با ثبات پايين ( انواع کاربردي با ابعاد 0/06 ميکرون ) تا گريدهاي با ثبات بالا ( با ابعاد کمتر از 0/015 ميکرون است .
که اين ماده داراي گريدهاي رسانا نيز هست . چندين گريد از کربن بلک با اندازه ي ذرات تقريباً 0/02 ميکرون وجود دارد . که تنها با افزودن 2pph از اين ماده به هر نوع ماده ي پلاستيکي ، خواص مقاومتي در برابر هوازدگي پلاستيک در حد عالي بهبود مي يابد . خواص کربن بلک به صورت خلاصه در جدول 2 آمده است . ( Table2.organic pigments )

جدول شماره 2

پيگمنت هاي فتالوسيانين ( phthalocyanine pigments ) :

نيازمنديهاي يک فرد فرموله کننده در ناحيه ي آبي ـ سبز درطيف رنگي ، به وسيله ي پيگمنت هاي فتالوسيانين به خوبي برآورده مي شود . اين پيگمنت ها همچنين يکي از بهترين پيگمنت ها از لحاظ قيمت براي کاربردهاي صنعتي است . به عنوان يک گروه ، اين پيگمنت ها که به صورت موفقيت آميز در يک آزمايشگاه تحقيقاتي ICI ، توليد شد ، خواص مشترک زير را دارند :
1 ـ قيمت پايين
2ـ دوام بالا
3 ـ تميزي و درخشندگي
4 ـ ثبات نوري عالي
5 ـ خواص مقاومتي خوب تا عالي در برابر هوازدگي
6 ـ شفافيت
7 ـ داشتن گواهينامه براي استفاده در محصولاتي که به صورت مستقيم با مواد غذايي در ارتباطند ( به جز استثناء )
تعدادي ديگر ازخواص اين پيگمنت ها در جدول 2 آمده است :
ساختاري که در شکل (1) مشاهده مي کنيد . ترکيب مادر پيگمنت هاي فتالوسيانين است . سيستم حلقه ي غيرقابل تغيير ( بدون اتم هاي هالوژن ) موجب ايجاد پيگمنت هاي آبي رنگ مي شود که داراي 2 حالت کريستالي است . اين دو حالت کريستالي آلفا ( قرمز تيره ) و فرم بتا(B) نام دارد . پيگمنت هاي تجاري عموماً داراي چند جانشيني کلر ( cl ) هستند ، که اين جانشيني ها موجب ايجاد پايداري گرمايي اضافه مي کنند . کلردار شدن سيستم حلقه ، باعث به وجود آمدن پيگمنت هاي سبز مايل به آبي مي شود . در آزمايشات انجام شده بر روي اين پيگمنت ها ، فهميده شد که اين نوع رنگ بيشترين پايداري گرمايي را در بين پيگمنت هاي آلي ( و حتي کربن بلک ) دارد . جايگزيني تعدادي از جانشيني هاي کلر با اتم هاي برم ( Br ) موجب ايجاد رنگ سبز تيره ي مايل به زرد مي شود . مشکلات عمده که در رابطه با استفاده از پيگمنت هاي فتالوسيانين در آميزه هاي پليمري و آلياژهايشان ايجاد مي شوند عبارت اند از :
1 ـ رنگ هاي آبي فتالو ( Phthalo blues ) درپلي استيرن به صورت اندکي حل مي شوند و اين امر باعث بروز مشکلاتي در هنگام کنترل فرايند رنگرزي مواد با پايه ي استيرن مي شود .
2 ـ همه ي پيگمنت هاي فتالو ( phthalo pigments ) ممکن است به عنوان هسته زا در رزين هاي کريستالي عمل کنند و اين مساله باعث ايجاد شرنيکج ( shrin kage ) و وارپيچ ( war page ) کنترل نشده در قطعه مي شود . و بايد از اين مواد با دقت فراواني در مواد کريستالي استفاده شود .
( توجه : پيگمنت هاي سبز فتالو بيشترين تاثير را ايجاد مي کنند ) .

پيگمنت هاي کويناکرايدون ( Quinacridone pigment ) :

اين نوع پيگمنت ها اولين بار در سال 1958 به صورت تجاري در آمدند . پيگمنت هاي QA ( کونيا کرايدون ) به سرعت در صنعت پوشش دهي ( Coating industry ) به عنوان جايگزيني براي پيگمنت هاي داراي فلزات سنگين ، استفاده شد . علت استفاده از اين پيگمنت ها خواصي چون دوام بالا ، ثبات نوري خوب ، خواص هوازدگي و قيمت معمولي است . در شکل 2 ساختارهاي سه نمونه از متداول ترين نوع از پيگمنت هاي مورد استفاده در صنعت پلاستيک نشان داده شده است . برخي از خواص اين پيگمنت ها در جدول 2 آمده است اين پيگمنت ها در گستره ي رنگهاي قرمز و بنفش قرار دارند .

 

پيگمنت بنفش 19 ( pigment violet ) حالت پلي مورفيک ( چند ريختي ) دارد و مي تواند به صورتي ساخته شود که رنگ آبي تيره ( در نوع کريستالي بتا ) توليد کند . ( که در واقع اين رنگ آبي مانند رنگ بنفش تيره ي مايل به قرمز است ) . اين پيگمنت همچنين در صورتي که در حالت کريستالي گاهاً ساخته شود ، مي تواند رنگ زرد تيره توليد کند . ( که در واقع اين رنگ زرد تيره مانند رنگ قرمز کم رنگ است ) با تنظيم اندازه ي ذرات پيگمنت هاي QA ، توليد کنندگان مي توانند گستره ي رنگ هاي قرمز تا بنفش تيره را توليد کنند .
پيگمنت دي کلره ي QA ( Pigment red 202 ) ، يک نوع پيگمنت قرمز روشن است که به نظر مي رسد کاربرد وسيعي در رزين هاي مهندسي و آميزه هاي شان دارد .
اين پيگمنت بالاترين پايداري گرمايي ( بالاتر از 550 فارنهايت ) را دارد و کمترين تمايل به حل شدن درطي پروسه ي ذوب کردن را دارد . البته اشکال اين پيگمنت اين است که هنوز مشخص نشده که آيا مي توان از اين پيگمنت در مصارفي که با غذا در ارتباط است ، استفاده کرد يا نه ؟
ديگر انواع پيگمنت هاي QA مخصوصاً پيگمنت بنفش 19 در مواد با پايه ي پلي استيرن حل مي شوند و نتيجه ي اين انحلال ، ايجاد رگه هاي فلئورسنت در داخل قطعه مي شود .
مشاهدات ما بر اين نکته دلالت دارد که اين خاصيت درپلي اتيلن کرفتالات ( PET ) نيز رخ مي دهد . پيگمنت هاي QA باپلي آميد نيز واکنش مي دهند ، که اين واکنش موجب کاهش عوامل رنگ زا و کم شدن شدت رنگ مي گردد . بنابراين اين پيگمنت ها براي آلياژها و آميزه هاي پايه پلي آميدي ( PA ) مناسب نمي باشند .

پيگمنت هاي پريلن ( Perylene pigments ) :

اين پيگمنت ها داراي حلقه ي ساختاري هستند که در شکل (3) نشان داده شده است .

 

پيگمنت هاي پريلن گروهي را تشکيل مي دهند که اعضاي آن دوام نوري و گرمايي بالايي دارند . اين پيگمنت ها ، رنگي در ناحيه ي قرمز از طيف ايجاد مي کنند . به طور کلي اين پيگمنت ها با سختي بيشتر و هزينه ي بيشتري نسبت به رنگ هاي قرمز و بنفش QA يکنواخت و پايدار مي شوند . در چندين دهه ي گذشته ، پرلين ها ، به طور وسيع در پوشش هاي خودرو مورد استفاده قرار گرفته اند و در نتيجه اين رنگ ها به طور روز افزون در قطعات پلاستيکي اتومبيل ها استفاده مي شوند . به دليل پايداري گرمايي بيشتر ، پرلين ها را مي توان درطيف وسيع تري از آميزه ها و آلياژهاي پليمري ، نسبت به پيگمنت هاي QA به کار برد . به هر حال مانند پيگمنت هاي QA ، اين رنگ ها نيز براي مواد پوشش دهنده ي رزين هاي پلي آميد توصيه نشده است .

ديگر پيگمنت هاي آلي پر کاربرد ( Other high performance organic pigments ) :

در جدول 2 ليستي از ديگر رنگ هاي آلي پرکاربرد آورده شده است که به صورت موفقيت آميز در آميزه ها و آلياژهاي پلاستيکي استفاده مي شوند . از اين گروه پيگمنت هاي تراکمي ثابت شده ( disazo condensation pigments ) ، بيشتر مورد توجه هستند که علت آن اجازه ي استفاده از اين پيگمنت ها در کاربردهايي است ، که با مواد غذايي در ارتباط هستند . البته بنابر گزارشات رسيده اين نوع پيگمنت ها موفقيت خاصي در رنگرزي پلي آميد 6/6 نداشته اند .

رنگ ها ( Dyes ) :

به دليل اينکه رنگ ها ( Dyes ) در داخل زمينه ي رزين و در طي فرآيند ذوب حل مي شوند ، مشکلي از لحاظ مساله ي يکنواختي و پخش شدگي نداريم . به عنوان يک قانون ! رنگ ها محدوديت حل شدن زيادي در رزين هاي پلي اولفين ( polyolefin resins ) دارند . پس بايد از استفاده ي آنها در آميزه ها و آلياژهاي حاوي پلي اولفين اجتناب کرد . تعدادي از خصوصيات مشترک رنگ هاي پر کاربرد به صورت زير است :
1 ـ شفافيت
2 ـ دوام رنگي عالي
3 ـ سهولت در يکنواخت سازي
4 ـ ثبات نوري عالي در رنگ هاي شفاف
به عبارت ديگر ، رنگ هاي پرکاربرد گران هستند ، ثبات رنگي خوبي دارند و عموماً تنها در هنگامي ثبات رنگي ضعيفي دارند که رنگ مورد استفاده حالت مات داشته باشد . به علاوه ، رنگ ها مي توانند باعث بروز اثرات نامطلوب بر روي مواد پلاستيکي شوند که اين اثرات شامل موارد زير است :
1 ـ رنگ ها مي توانند مانند نرم کننده عمل کرده و خواص گرمايي پلاستيک را کاهش دهند .
2 ـ رنگ ها ممکن است با مواد پلاستيکي واکنش دهند . براي مثال بعضي از گريدهاي رنگ حلال زرد 163 ( Dyes solvent Yellow 163 ) ، داراي يون هاي کلر مازاد هستند .
که بر اساس همين نمي توان از اين نوع رنگ در پلي کربنات استفاده کرد .
( يون هاي کلر واکنش تخريبي پلي کربنات را افزايش مي دهند ) .
دو گروه عمده از رنگ هاي مورد استفاده در رنگرزي مذاب مواد پليمري عبارت اند از :
1 ـ آنتراکينون ها ( Anthraquinones )
2 ـ پرينون ها ( Periones )
اين دو گروه عمده رنگ ها ، يک گستره ي کامل از رنگ هاي زرد تا بنفش را ارائه مي دهند همچنين اين رنگ ها براي رنگ آميزي آلياژها و آميزه هاي پلي آميدي نيز مناسب هستند .

آنتراکينون ها ( Anthraquinone Dyes ) :

 

رنگ هاي آنتراکينوني بر اساس ساختاري ايجاد شده اند که در شکل (4) ديده مي شود . خواص کليدي و مهم اين گروه در جدول 3 آورده شده است . اکثر رنگ هاي آنتراکينوني ، پايداري گرمايي کافي براي استفاده شدن در پلي کربنات و پلي استرترموپلاست را دارند . به هرحال ، همانگونه که در جدول 3 بيان شده است ، تعداد کمي از اين رنگ ها براي رزين هاي پلي آميدي و آلياژها و آميزه هايش مناسب هستند . حتي در مورد اين رنگها نيز بايد احتياط هاي لازم را انجام داد . اين مشاهده شده است که مواد پلي آميدي که با رنگ آنتراکينوني قرمز ، رنگ شده اند ، پس از گذشت زمان به صورت آهسته تغيير رنگ داده اند و آبي رنگ شده اند.يک فرضيه ي احتمالي براي اين تغيير رنگ اين است که ماده ي پلي آميدي رطوبت را به خود جذب کرده و رطوبت عامل تغيير رنگ شده است .

 

جدول شماره 3
رنگ هاي پرينوني ( Prinone Dyes ) :
شکل 5 نشان دهنده ي ساختار سولونت ارانژ 60 ( solvent orange60 ) است . اين رنگ از جمله رنگ هاي پرنيوني است . خواص 3 نوع مهم از رنگ هاي پرنيوني در جدول 3 آورده شده است . رنگ هاي S060,SR135 ، استفاده ي زيادي در رزين هاي مهندسي دارند ، که از هر دوي اين رنگ ها در عدسي هاي مورد استفاده در صنعت اتومبيل سازي ، استفاده مي شود . از SR135 براي رنگ کردن چراغ قرمز عقب ( tail-light-red) اتومبيل ها ( هر دو نوع اکريليکي و پلي کربناتي ) استفاده مي شود .

 

از رنگ نارنجي SO در چراغ هاي کهربايي پارکينگ ها ( Parking light amber ) استفاده مي شود . که هر دوي اين رنگ ها به خاطر پايداري گرماييشان ، کاربردهايي متنوعي در آلياژهاي مهندسي و آميزه ها به دست آورده اند .
SR135 باپ لي آميد واکنش مي دهد و براي کاربردهايي که داراي نايلون 6 يا 6/6 هستند توصيه نمي شود . به تازگي ، همچنين توليد کننده ها ترجيح داده اند که از SR179 استفاده کنند . SR179 ، يک پرنيون باپايداري گرمايي ممتاز است و دوام بهتري نسبت به SR135 دارد . اين رنگ رفتار بسيار خوبي در پلي آميد 6 و پلي آميد 6/6 ( حتي در زير فشارهاي برشي ناشي از قالب گيري تزريقي ) دارد .

رنگ هاي فلئورسنت ( Fluoresent Dyes ) :

عوامل رنگ زاي فلئور سنت انرژي ناحيه ي UV نزديک را به طول موج نورمرئي تبديل مي کند . در واقع اين رنگ ها ، نور UV نزديک را گرفته و به طول موج نورمرئي تبديل مي کنند که نتيجه ي آن اين است که اجسام رنگ شده با اين رنگ ها نور بيشتري نسبت به نور دريافتي از خود ساتع مي کنند . اين به نظر مي رسد که اين مواد به واسطه ي نور تابيده شده درطي روز به آنها ، مي درخشد . رنگ هاي فلئورسنت به صورت وسيع در صنعت بسته بندي و براي جلب توجه مصرف کننده ، استفاده مي شوند . اکثر رنگ هاي فلئورسنت ( از لحاظ وزني ) براي توليد پيگمنت هاي فلئورسنت استفاده مي شوند ، که اين پيگمنت ها نيز با مقدار 5 ـ 2 درصد در يک حاصل اليگومر حل مي شوند . سپس اين حامل ها نيز باپلي اولفين هايي مانند HDPE ( براي بطري ها ) و PPRO ( براي درپوش ها ) همساز مي شوند . تعدادي از گريدهاي اين پيگمنت ها ، پايداري کافي براي همراه شدن با آلياژها و آميزه هايي که برپايه ي رزين هاي اولفيني يا استيرني هستند ، را دارند .
به هرحال يک زير گروه کوچک از اين رنگ ها ، پايداري مورد نياز براي رزين هاي مهندسي و آلياژها و آميزه هايشان را دارند . از طرف ديگر ، کسي نمي تواند از پايداري گرمايي به تنهايي به عنوان يک راهنما براي انتخاب رنگ فلئور سنت مناسب با يک ماده ، استفاده کند ؛ در واقع واکنش پذيري شيميايي وضعيت را متفاوت مي کند . براي مثال SO63 براي پلي آميدها مناسب نيست . ساختار سولونت گرين 5 ( SOLVENT GREEN 5 ) که يک زرد کم رنگ است ، درشکل 6 نشان داده شده است .

 

همچنين خواص سه نوع متداول از رنگ هاي فلئورسنت پرکاربرد در جدول 3 آمده است . همه ي رنگ هاي فلئورسنت براي کاربردهاي با گرماي بالا مناسبند و همگي داراي ثبات رنگ هستند و توليد رنگ هاي پر رنگ و سير مي کنند . همه ي اين رنگ ها قيمت بسيار سرسام آوري دارند . اين گستره ي قيمتي بين 75 الي 125 دلار بر واحد پوند ، متغير است .
برخي از انواع خاص اين رنگها که داراي درخشندگي شگفت آوري هستند ، قيمت تقريبي 3000 دلار بر واحد پوند دارند . با توجه به قيمت بالاي رنگ هاي فلئورسنت ، چه چيز باعث مي شود که يک توليد کننده از اين رنگ ها براي رنگرزي محصولات پلاستيکي ، استفاده کند ؟!
در جواب اين سوال بايد گفت که در اغلب موارد ، موادي که رنگ مي شوند ، بسيار مات هستند و حالت کدري ذاتي در آنها به وجود مي آيد . و در اغلب موارد نيز تنها وسيله اي که به واسطه ي آن اين خواص ذاتي بهبود مي يابد و رنگ ايجاد شده تميز و درخشنده مي شود ، استفاده از رنگ هاي فلئورسنت در آنهاست .
* استفاده از مطالب اين مقاله با ذکر منبع « راسخون » بلامانع مي باشد .
منبع: Coloring Technology for plastics / RonaldM.Harris,Editor
Add Comments
Name:
Email:  
User Comments:
SecurityCode: Captcha ImageChange Image