به نام ایزدمنان
موضوع:رنگها
گردآورنده:محمّدیوسفی
معلم مربوطه:آقای سلامی
کلاس دوم تجربی
دبیرستان شهیدرجایی1
رنگها
رنگ یک ماده مهندسی میباشد، اما برخلاف بعضی از مواد مهندسی یک ماده ساده نیست، یا حتی نمی توان آن را به سادگی به صورت دسته ای از مواد تعریف کرد. رنگ می تواند از هزاران ماده شیمیایی طبیعی و مصنوعی آلی و معدنی تشکیل شود. تهیه فیلمهائی از رنگ که تاثیرات مطلوب را به همراه داشته باشند مستلزم به کارگیری استادانه انواع بسیاری از تکنیکهای مهم با استفاده از مواد اولیه می باشد
بدون شک هرگاه شخصی مواد خامی را که امروزه تهیه کنندگان پوششهای آلی مورد استفاده قرار می دهند با مواد مصرفی 40 سال قبل مقایسه کند از افزایش تعداد وانواع آنها متحیرخواهد شد.
درحقیقت تعداد بی شماری رزین مصنوعی، روغن و رقیق کننده با انواع وسیعی از رنگدانه های معدنی و آلی وجود دارند که می توان در ساخت یک پوشش آلی از آنها استفاده کرد. بنابراین، می توان گفت که ساده ترین پوشش ساخته شده در حقیقت یک سیستم پیچیده است.
یک رنگ برای مصرف کننده نهائی باید دارای خصوصیاتی از قبیل سهولت استعمال، خشک شدن سریع و عدم سینه دادن، ته نشین شدن، جداشدن رنگدانه ها، ژل شدن، پوسته زدن و در نهایت پایداری هنگام نگهداری را دارا باشد. افزودن مقدار کمی از ترکیباتی به غیر از ترکیبات معمولی و اصلی رنگ، برای دستیابی به خواص عملی مطلوب، به دورانهای اولیه صنعت برمیگردد. در طول دوران صنعت تاکنون ترکیباتی از قبیل صابونها، چسبها،سفیده تخم مرغ، صمغهای طبیعی و نوعی از آسفالت به نام گیلسونت همواره برای این منظور مورد استفاده قرار می گرفته است. امروزه، با وجود این که هنوز تعدادی از این مواد مورد استفاده قرار می گیرند، اما مصرف مواد اضافه شونده مصنوعی رو به افزایش نهاده است. در یک عبارت کلی، هر یک از اجزای سازنده رنگ، در حقیقت، یک ماده اضافه شونده است. سازنده های رنگ به دو دسته تقسیم می شوند: قسمت اول شامل آن دسته از مواد میباشد که برای یک رنگ اساسی هستند و قسمت دوم شامل موادی که به منظور بهبود و اصلاح طبیعت و کیفیت رنگ، سهولت روشهای استعمال آن، یا بعضی هدفهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.
یک رنگ متشکل از رنگدانه، رزین، حلال، خشک کن یا ماده سخت کننده میباشد. با وجود این، هیچ لزومی ندارد که همواره تمام این مواد در یک رنگ وجود داشته باشند. برعکس در اغلب رنگها، مواد اولیه فوق برای به وجود آوردن یک ماده پوشش دهنده نهائی به تنهائی کافی به نظر نمی رسند. اما به هر حال این مواد جزء مواد اصلی رنگ به شمار می روند.
یک فرمول کننده رنگ می تواند از مواد اضافه شونده به عنوان ابزار اساسی برای اصلاح و بهبود پوششها استفاده کند. در صورت استفاده صحیح از مواد اضافه شونده فرمول کننده رنگ می تواند، بدون هیچگونه افزایش در قیمت رنگ، و یا حتی با کاهش دادن آن بدون کاهش کیفیت، رنگی با بالاترین کیفیت را تولید نماید. بنابراین، مواد اضافه شونده یک جزء لازم از پوششها را تشکیل می دهند.
مواد اضافه شونده در رنگ ها
انواع مواد اضافه شونده به رنگ ها که استفاده قرار می گیرند، عبارتند از:خشک کن ها ، مواد ضد پوسته، مواد تعدیل کننده گرانروی و مواد ضد رسوب، ضد سینه دادن، مواد پخش کننده، موادی که کمک به همتراز شدن سطح فیلم رنگ می کنند ، مواد بازدارنده خوردگی ، مواد ضد کپک یا باکتری ، مواد ضد خزه یا ضد جلبک ، موتد ضد کف یا کف زدا ، مواد ضد یخ ، مواد جاذب نور فرابنفش ، مواد کند کننده آتش سوزی ، مواد خوشبو کننده و بو زدا ، مواد مقاوم کننده فیلم رنگ در مقابل رطوبت ، موادی که باعث افزایش نقش چکشی رنگهای چکشی می شوند ، مواد کنترل کننده برق فیلم رنگ (مواد مات کننده) و مواد نرم کننده.
خشک کنها
به طور کلی زمانی که فیلم یک رنگ خشک می شود مراحل زیر اتفاق می افتد:
1-تبخیر مواد فرار: این عمل به ترتیب باعث می شود که:
مایع رنگ غلیظ شود؛
جدائی فاز صورت گیرد(ژلاتینی شدن یا بلور شدن)؛
فشارهای حاصل از انقباض فیلم موجب فشرده شدن دانسیته فیلم گردد؛
رنگ بر روی شیء پخش گردد و آن را مرطوب سازد تا سطح چسبنده ای بین شیء و رنگ ایجاد شود؛
پوسته فیلم کشیده شده و مولکولهائی که در سطح تماس با هوا واقعند دوباره سازمان دهی شوند؛
رنگدانه ها ته نشین و یا غوطه ور شوند.
2-جذب اکسیژن و سایر گازها از هوا: در بسیاری از موارد در خلال جذب اکسیژن واکنشهائی صورت می گیرد که باعث می شود تعداد نسبتا کمی از مولکولها به منومترهای قابل پلیمر شدن تبدیل گردند.
3-مولکولهای کوچکتر مولکولهای بزرگتر را تشکیل می دهند، و در این میان واکنشهای حلقوی صورت می گیرد.
4-ممکن است جدائی فاز صورت گیرد: که در آن مولکولهای پیچیده نامحلول به صورت ذرات امولسیونی کوچک(یا میکرو ژلها) جدا شده و به شکل کلوئیدی در فاز مایع معلق می شوند. مایع پیوستگی خود را به عنوان یک محیط معلق کننده برای کلوئید حفظ می کند، زیرا هنوز مولکولهائی از ذرات همنوع و غیر همنوع وجود دارند که از نظر مولکولی در یک مخلوط بی نظم قابل مخلوط کردن با یکدیگر میباشند تا یک مایع بی شکل را بوجود آورند.
5-ژلاتینی شدن: که نمایانگر آخرین مرحله خشک شدن فیلم رنگ می باشد و آن را مرحله دگرگونی فاز نیز می نامند. در این مرحله ذرات پراکنده یک شبکه به هم پیوسته را تشکیل می دهند، و به این ترتیب جامد خلل و فرج داری بوجود می آید که در حقیقت بخشی از فیلم خشک شده رنگ میباشد، و مایع باقیمانده در درون فضاهای خالی این جامد جای می گیرد. گاهی اوقات قبل از اینکه تمام حلال تبخیر شده باشد ژلاتینی شدن اتفاق می افتد یا ممکن است این عمل تا زمانی که بخش اعظمی از حلال تبخیر و اکسیداسیون بیشتری انجام شود صورت نگیرد.
در بعضی از انواع پوششهای آلی برای تسریع خشک شدن فیلم رنگ از موادی استفاده می شود که آنها را خشک کن می نامند. خشک کنها را می توان به عنوان کاتالیزورهائی تعریف کرد که وقتی به رنگ افزوده می شوند باعث تسریع در خشک شدن یا سخت شدن فیلم رنگ می گردند. بضی ها خشک کنها را به عنوان«قاصدانی» تعریف کرده اند که مولکولهای اکسیژن هوا را می ربایند و آنها را به مولکولهای روغن خشک شونده یا نیمه خشک شونده به کار رفته در ساختمان مولکولی رنگپایه رنگ می رسانند و همین مراحل دوباره تکرار می شود تا اکسیژن بیشتری به مولکولهای روغن برسد.
ضد پوسته ها
زمانی یک فیلم قابل استفاده و عرضه به بازار خواهد بود که بتواند حداقل فیلمی با شرایط مورد نظر تشکیل داده و در زمان مناسب خشک شود. برای ارائه فرمول یک رنگ زمان، انرژی و تلاش بسیاری صرف می شود تا با تعیین نوع و مقدار صحیح از یک یا چند خشک کننده رنگی با بهترین خواص خشک شوندگی تهیه شود. منظور از بهترین خواص خشک شوندگی در یک رنگ آن است که در هنگام استعمال رنگ بر روی سطح پس از آنکه به صورت فیلم درآمد در زمان مناسب همراه با ایجاد بهترین خصوصیات فیزیکی خشک شود. بنابراین، هرگاه رنگ در زمان و مکانی به غیر از زمان و مکان استعمال آن خشک شود، مورد قبول نخوهد بود و این همان پوسته بستن رنگ، از جمله عیوب مهم آن میباشد.
به طور کلی، پوسته بستن رنگ مربوط به تمایل پلیمر شدن و اکسایش رنگپایه های مصرفی در پوششهای محافظت کننده میباشد که موجب خشک شدن رنگ می گردد. ما می خواهیم که رنگ پس از استعمال بر روی سطح خشک شود. و به همین منظور به آن خشک کن اضافه می کنیم. در بعضی فرمول بندیها نه تنها از این طریق به خشک شدن کلی فیلم رنگ دست می یابیم، بلکه یک خشک شدن سطحی سریع نیز در رنگ ایجاد می شود که موجب تشکیل یک پوسته نازک بر روی سطح رنگ می گردد. اگر بخواهیم برای جلوگیری از پوسته بستن مقدار خشک کن را کم کنیم، تنها زمان خشک شدن را افزایش داده ایم نه اینکه از پوسته بستن جلوگیری کرده باشیم. این مسئله مخصوصا در پوششهای سریع خشک شونده آشکار میباشد. البته لازم به تذکر است که مسئله پوسته بستن رنگ همیشه جزء عیوب رنگ نیست، بلکه در بعضی رنگهای تجارتی که باید پس از خشک شدن، فیلم آنها چین و چروک دار باشد مسئله پوسته بستن از اهمیت به سزائی برخوردار خواهد بود.
می توان گفت که طبیعت اجزای متشکله یک رنگ در کارآئی آن، از جمله پوسته بستن، از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین علاوه بر طبیعت اجزای متشکله رنگ، میزان هر یک از آنها نیز در پیدایش خصوصیات مثبت و منفی رنگ موثر هستند. برای مثال، وقتی که در یک رنگ میزان خشک کنهای مصرفی بیش از حد معمول باشد، موجب شدت پوسته بستن رنگ می گردد. از طرف دیگر وجود حلالهای شدیدا فرار رنگی که درب قوطی آن محکم بسته شده و کاملا به دور از هوا میباشد، امکان تشکیل پوسته را به حداقل کاهش میدهد. البته هرگونه کاهشی در گرانروی سیستم رنگ نیز موجب کاهش تمایل به پوسته بستن می گردد، همانطوریکه هرگونه کاهشی در درصد مواد جامد رنگپایه نیز این کار را انجام میدهد.
از میان عواملی که موجب پوسته بستن رنگ می گردند می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1-اکسایش سطح رنگ در ظرف محتوی آن
2-ژل شدن رنگ در اثر کاهش حلال؛
ترکیبی از دو مورد 1 و 2 که موجب به هم خوردن موازنه کلوئیدی رنگ می گردد.
بهترین راه برای جلوگیری از پوسته بستن افزودن مواد ضد اکسایش به رنگ میباشد. این گونه مواد بدون آنکه اثر سوئی بر روی خواص مطلوب رنگ داشته باشند، اثرات زیان بار اکسایش زود هنگام رنگ را خنثی می سازند. بسیاری از چربیها و روغنهای چرب به طور طبیعی حاوی مواد ضد اکسایش می باشند و در نتیجه از نظر پوسته بستن مسئله ای را ایجاد نمی کنند. اما در موادی که مقدار این مواد در حد کافی نباشد باید از مواد افزودنی دیگر استفاده کرد.
در ارزیابی و انتخاب یک ماده ضد پوسته علاوه بر چگونگی عملکرد آن در جلوگیری از پوسته بستن، چندین عامل دیگر نیز در نظر گرفته می شود که عبارتند از:
1-میزان تاثیر آن در کند کردن زمان خشک شدن؛
2-سازگاری با سیستمهای رنگ و جلا؛
3-میزان تاثیر آن در تغییر رنگ یا بد رنگ کردن فیلم خشک شده؛
4-میزان تاثیر آن در تغییر رنگ یا بد رنگ کردن اجزای مایع جلا؛
5-بو
علاوه بر این ، یک ماده ضد پوسته نباید هیچ گونه اثر زیان آوری بر روی گرانروی یا سایر خواص رئولوژیکی رنگ، چه در ابتدا و چه در خلال زمان انبار کردن،داشته باشد. همچنین، ماده ضد پوسته نباید اثر ناخواسته و نامطلوبی بر روی براقیت و دوام کلی فیلم رنگ بگذارد.
کارآئی ضد پوسته های مختلف با نوع رنگپایه ای که ضد پوسته در آن مورد استفاده قرار می گیرد، فرق می کند. مواد ضد پوسته را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
1-اکسیم ها
2-پلی هیدروکسی فنلها و مشتقاتش
3-موادی از نوع حلالها که به عنوان یک ماده دیسپرس کننده محصولات شدیدا پلیمری عمل کرده و در نتیجه مانع ژل شدن ذرات می گردند.
مواد تعدیل کننده گرانروی و مواد ضد رسوب:
فرمول بندی رنگ ممکن است موجب تولید رنگهائی شود که بیش از حد سیال و روان باشند. رنگ مایعی که گرانروی آن پائین باشد ممکن است سیالیت آن بیش از حد لزوم برای مقصود نهائی باشد، هر چند سیالیت زیاد در شرایط ممکن است بسیار سودمند هم باشد. بنابراین گرانروی پائین در رنگین کننده ها، بتونه ها و لاکهای اسپری ممکن است مطلوب باشد ولی در پوششهائی که فیلم خشک شده آنها ضخامت بالائی دارد و همچنین رنگهائی که به وسیله قلم مو مصرف می شوند، چنین نمی باشند. در رنگهای با گرانروی پائین، رسوب رنگدانه ها در خلال مدت نگهداری، بخصوص اگر رنگدانه ها بهم فشرده باشند،اتفاق می افتد. این رسوب سنگین ممکن است در دیسپرسیون مجدد نیز اشکالاتی تولید کند. این اشکالات مربوط به روانی و سیالیت و رسوب رنگدانه را می توان با تنظیم گرانروی رنگ از بین برد. به وسیله انتخاب صحیح رنگدانه ها می توان کنترلهای بیشتری برای جلوگیری از رسوب بکار برد
گرانروی رنگ می تواند به وسیله افزودن مواد ضخیم کننده و غلیظ کننده افزایش داده شود، (یعنی سیالیت و روانی رنگ کم شود)، بدون اینکه حالت تیکسوتروپی در رنگ به وجود بیاید. عوامل ایجاد کننده حالت تیکسوتروپی، به رنگ ساختمان ژل مانندی می دهد. این حالت ژل مانند برای بسیاری از رنگهائی که به وسیله قلم مو مصرف می شوند، مفید است زیرا که از سینه دادن و شره کردن آن جلوگیری می نماید. این خاصیت نیز می تواند مسئله رسوب در مدت نگهداری را کاهش داده و یا بطور کلی از بین ببرد.
رنگهائی که حالت تیکسوتروپی دارند در تمام کاربردها مطلوب نیستند، برای مثال وقتی سیالیت خوب مورد نظر است، در این موقع نیز رسوب رنگدانه ها را می توان با مواد ضد رسوب یا فعال کننده سطح مانند سویالستین در حدود 1 درصد فرمول بندی کاهش داد. مواد فعال کننده سطح به سطح رنگدانه جذب می گردد که در نتیجه باعث افزایش حجم و کاهش وزن مخصوص آن می شود. نتیجه نهائی کاهش میزان رسوب است. دیسپرسیون مجدد رنگدانه های رسوب کرده به وسیله استفاده از رنگدانه یارهای فعال شده تسهیل می گردد، که معمولا این رنگدانه یار، کربنات کلسیم به میزان 5 درصد وزن رنگدانه می باشد. ذرات این رنگدانه یارها به دلیل دارا بودن لایه سطح آلی بسیار پرحجم می باشد و در خلال رسوب ذرات بین ذرات رنگدانه مستقر می شوند. وقتی رنگ بهم زده می شود ذرات رنگدانه یار به شکستن تجمع رنگدانه کمک می کند و در نتیجه دیسپرسیون مجدد به راحتی انجام می شود.
بسیاری از مواد، گرانروی رنگ را افزایش می دهند و یا موجب بوجود آمدن حالت تیکسوتروپی در فرمول بندی می گردند. متداولترین انواع این مواد عبارتند از : اترهای سلولز، سیلیکاهای میکرونیزه ، پنتونیتها
مواد ضد کف و کف زدا
کف سیستمی متشکل از دو فاز گاز و مایع می باشد که فاز گاز در فاز مایع پخش شده است. هنگام کار با دستگاههای مخلوط کنی و پر کردن رنگ کف ایجاد می شود و این مسئله موجب کند شدن سرعت تولید، مسدود شدن پمپها و لوله ها و افزایش هزینه تولید رنگ می گردد. لذا، باید در زمان تولید رنگ موادی به آن افزود که بتوان یا مانع ایجاد کف شد و یا اینکه آن را از بین برد. این مواد را تحت عنوان «مواد ضد کف» و یا «مواد کف زدا» می شناسند اما از نظر دسته بندی کلی مواد افزودنی رنگ می توان آنها را جزء «مواد فعال کننده سطح» بشمار آورد.
انتخاب مناسبترین و موثرترین ماده کف زدا یا ضد کف یک مسئله نسبتاً مشکل می باشد، اما، قوانین زیر، هر چند که ثابت نیستند، می توانند کمک زیادی به این امر کنند:
1-کشش سطحی ضد کف باید از کشش سطحی محلول کف کننده کمتر باشد
2-ضد کف باید در محلول کف کننده قابلیت حلالیت پائینی داشته باشد
3-ضد کف باید با محلول کف کننده به آسانی پخش شود
4-ضد کف بایدب ا محلول کننده واکنشی انجام ندهد
5-ضد کف باید ضریب گسترش بالائی داشته باشد
6-ضد کف نباید اثرات زیان آوری در محصول نهائی ایجاد کند
7-در مواردی که داشتن بو یا مزه مهم باشد، ضد کف نباید بو یا مزه خاصی از خود بجای بگذارد
8-ضد کف نباید موجب تجمع رنگدانه و ناپایداری امولسیون شود
9-ضد کف باید با مخلوط کف کننده امتزاج پذیری خوبی داشته باشد تا از پیدایش معایبی از قبیل چشم ماهی شدن یا ژل شدن فیلم خشک نشده رنگ جلوگیری شود
10-ضد کف باید فعالیت خود را برای یک زمان طولانی حفظ کند.
لازم به تذکر استکه علاوه بر عوامل فوق، عوامل دیگری از قبیل گرانروی و سایر اجزای متشکله رنگ، دماف سرعت فرایند تولید نیز در کارائی ماده ضد کف یا کف زدا موثر هستند.
مهمترین مواد ضد کف یا کف زدای مصرفی سیلیکونها، بعضی الکلهای شش الی ده کربنه (مثلا تونیل الکل)، مشتقات پلی اتیلن اکساید و پلی پروپلین اکساید و بعضی از محصولات طبیعی مانند ترپنتین، روغن کاج و روغن پشم و غیره می باشد. از آنجا که خواص ضد کف در فرمول بندیهای گوناگون متفاوت است نوع و مقدار قابل استفاده هر یک از این مواد یکسان نیست. پیشنهاد می شود که برای استفاده از نوع و میزان مصرف هر یک از مواد ضد کف یا کف زدا از توصیه ها و اطلاعات سازندگان آنها کمک گرفته شود. معمولا سازندگان این گونه مواد درصد ماده فعال موجود در آنها را چنان تنظیم می کنند که حدود 1/0 تا 5/0 درصد از کل وزن رنگ را بخود اختصاص دهند.
آب بدلیل کشش سطحی و قطبیت بالا فاز مایع مناسبی برای ایجاد کف بشمار می آید، لذا در ساخت رنگهای امولسیونی استفاده از مواد ضد کف بسیار ضروری و مفید می باشد. رنگهای ساخته شده از رزینهای امولسیون آکریلیک ، پلی وینیل استات ، پلی وینیل الکل ، آلکید و کائوچو نیاز حتمی به اینگونه مواد دارند.
در صنعت رنگسازی تفاوت زیادی بین مواد ضد کف و کف زدا وجود ندارد و هر دو تحت یک عنوان به فروش می رسند. از مواد ضد کف در تولیداتی که هدف جلوگیری از تشکیل کف است استفاده می شود و در صورتی که مواد کف زدا هنگامی استفاده می شوند که منظور از بین بردن کف تولید شده است.
یکی از روشهای عمومی در صنعت رنگسازی این است که نصف مواد ضد کف مورد نظر را ضمن پخش کردن رنگدانه به مخلوط رنگ می افزایند تا از تشکیل کف جلوگیری شود. سپس بقیه مواد ضد کف را در مرحله همرنگ کردن رنگ جهت عدم تشکیل کف بیشتر در هنگام پرکردن قوطیها و استعمال رنگ اضافه می کنند. البته استفاده از دو نوع ماده ضد کف هم منطقی بنظر می آید، زیرا ممکن است یکی از آنها در شرایط سخت پخش رگدانه موثرتر باشد و دیگری در شرایط نگهداری طولانی مدت رنگ مفیدتر واقع شود.
آشنایی با انواع افزودنی های خوراکی
1xbet is a scam site
شیمی کنکور سراسری ۹۳-۱۳۸۵ با پاسخ تشریحی
کتاب جدید التالیف شیمی ۳ چاپ ۹۲