طرح توجيهی توليد رنگهای صنعتی و ساختمانی
| 
برای دانلود فایل ورد طرح توجيهی راه اندازی کارخانه رنگ سازی و تولید رنگ کلیک کنید.
رنگدانه ها
1ـ مقدمه :
رنگدانه به منظور ایجاد رنگ مطلوب به امیزه افزوده می شود. رنگدانه های سفید با انعكاس تمام طول موجهای نور مرئی ظاهر سفیدی به آمیزه می بخشند. رنگدانه های سیاه تمامی طول موجها را بطور یكسان جذب می كنند. از طرف دیگر یك رنگدانه خاص، از طریق جذب انتخابی و انعكس مقاومت طیف نور مرئی رنگ مطلوب را ایجاد می كند.
2ـ رنگدانه های سفید :
این رنگ دانه ها بدون رنگ هستند، به عبارت دیگر هیچ طول موجی از نور را جذب نمی كنند. در حقیقت وقتی خیلی از ذرات این رنگدانه ها برای تشكیل یك ماده جامد با هم مخلوط می شوند و توده ای هموژن درست می كنند، باید حالت روشن داشته باشند نه سفید. رنگ سفید ناشی از انعكاس نور و نفوذ نور منعكس شده به سطح تماس ذرات با زمینه پلمیری می باشد. هر چه ذرات كوچكتر باشند و بین ضریبهای شكست ذرات رنگدانه و زمینه پلمیری اختلاف بیشتری باشد شئی سفیدتر به نظر می آید.
3ـ رنگدانه های سیاه :
این رنگ دانه ها تمامی طول موجهای نور مرئی را جذب می كنند. معمولترین رنگدانه سیاهی كه مصرف می شود دوده است. البته از لحاظ پخش شوندگی یكی از مشكل ترین رنگدانه ها می باشد.
4ـ رنگدانه قرمز ( طول موج nm610ـ700 ) :
اكسید آهن قرمز Fe2O3 شاید معمولترین رنگدانه قرمز معدنی باشد كه در رنگها مصرف می شود، چون این رنگدانه معدنی پایداری حرارتی و نوری عالی نشان می دهد. ولی به خاطر داشتن وزن مخصوص نسبتاً بالا مسئله ته نشین شدن را دارد .
5ـ رنگدانه نارنجی ( طول موج nm610 ـ590) :
رنگدانه های نارنجی معدنی نیز مانند رنگدانه های قرمز معدنی ، پایداری نور بهتری دارند و به همین دلیل مصرف می شوند . این نوع رنگدانه های معدنی عبارتند از : نارنجی كروم Pbo,Pbcro4 و نارنجی مولیبدات ( مخلوطی از كرومات سرب ، مولبیدات سرب و سولفات سرب ). عیب عمده این رنگدانه ها سمی بودن بسیار زیاد آنهاست كه مصرف آنها را محدود می كند.
6ـ رنگدانه زرد ( طول موج nm 590ـ570 ) :
اكسید آهن آبدار Fe2O3,H2O به عنوان رنگدانه زرد رنگدانه مناسبی است، قیمت آن ارزان است و در مقایسه با بقیه رنگدانه های زرد، زیاد سمی نیست. از طرف دیگر مصرف ان با مشكل ته نشینی همراه است . دیگر رنگدانه های زرد معدنی كه مصرف می شوند عبارتند از : روی كروماتها، مانند زرد روی 4Zno.K2O.4cro3.3h2o ، سرب كرومات Pbcro4 و زرد كادمیم (CDS). كلیه رنگدانه های فوق سمی هستند.
7ـ رنگدانه های سبز ( طول موج nm 570ـ500 ) :
رنگدانه های سبز معدنی كه معمولاً مصرف می شوند اغلب بر پایه تركیبات كروم هستند رنگدانه معروف ‹‹ سبز سرب كروم ›› مخلوطی از سرب كرومات Pbcro4 و آبی آهن KFe[Fe(cn)6] به نسبتهای مختلف تا رسیدن سایه های متفاوت . اكسید كروم Cr2O3 و اكسید كروم آبدار Cr2O3,H2O نیز به عنوان رنگدانه های سبز مصرف می شوند.
8ـ رنگدانه های آبی ( طول موج nm 500ـ450 ) :
این رنگ معمول توسط سه رنگدانه آبی ایجاد می شود . اولترامارین آبی استحكام ته رنگ ضعیفی دارد ولی وقاومت حرارتی آن خوب است . اولترامارین آبی (3Na2o3.3Al2o3.6Sio2.2Na2s) كلمیلكس سدیم آلومینیوم سولفوسیلیكات می باشد كه از حرارت دادن مخلوطی از خاك رس چینی ، سدیم كربنات ، سیلیكا و گوگرد بدست می آید.
9ـ رنگدانه یارها :
این پركننده های معدنی با قدرت پوششی كم ( ضریب شكست كم ) در وهله اول برای كاهش قیمت فرمولبندی رنگ ، كاهش درخشندگی ، و بعضی مواقع تنظیم ویسكوزیته بكار می روند ، رنگدانه یارهای معمول عبارتند از :
كلسیم كربنات ـ خاك رس ـ خاك رس تكلیس شده ـ میكا ـ تالك ـ كلسیم سولفات ـ سلیكاها .
انواع كربناتهای كلسیم ، ظاهری سفید و قیمتی ارزان دارند .
افزودنیها :
همانطور كه قبلاً ذكر شده افزودنیها موادی هستند كه با غلظتهای نسبتاً كم به فرمولبندی رنگ افزوده می شوند تا یك سری خواص معین به روكش بدهند . در این مبحث تمام این مواد افزودنی به طور مفصل بررسی می شوند .
1ـ خشك كننده ها :
خشك كننده ها موادی هستند كه با آلكیدها یا روكشهای پایه روغنی بكار می روند تا خشك شدن اكسیداسیونی فیلم را شتاب دهند . این خشك كننده ها معمولاً صابونهای فلزات واسطه هستند كه بیش از یك حالت اكیداسیون دارند .
2ـ مواد ضد پوسته كننده :
این افزودنیها برای جلوگیری از تشكیل پوسته های جامد بر روی سطح رنگ به هنگامی كه در قوطی هستند ، بكار می روند . پوسته فوق از طریق پیوندهای عرضی اكسیداسیونی در سطح رنگ تشكیل می شوند . چنانچه پوسته تشكیل شده قبل از بهم زدن رنگ به طور كامل خارج نشود ، تكه ها و ذرات پایدار پوسته به صورت لخته در رنگ باقی می مانند .
3ـ ضخیم كننده ها و تیكسوتروپها :
اغلب رنگها برای موثر بودن باید دارای ‹‹ تنه ›› یا ‹‹ غلظت ›› باشند تا رنگدانه ها در طول نگهداری رنگ ته نشین نشوند و یا پس از مصرف رنگ ریزش نكنند . از طرف دیگر رنگ نباید خیلی غلیظ باشد ، چون موقع كار با برس یا اسپری ، مصرف كننده دچار مشكل می شود . خواص سیالی فوق ( رئولورژی ) به رنگپایه ها ، حلالها ، و رنگدانه های مصرفی بستگی دارند ؛ در هر حال جهت كمك به تنظیم خواص سیالی مورد نیاز ، فزودنیها غلیظ كننده یا تیكسوتروپ نیز توسط فرمولبندی بكار می روند .
4ـ آفت كشها :
این مواد به عنوان ضد قارچ و ضد كپك و برای مقابله در برابر رشد میكروارگانیزمها بر روی سطح فیلم خشك شده ، هم در رنگهای پایه حلالی و هم در رنگهای مائی بكار برده می شوند . این مواد در رنگهای لاتكس پایه آب نیز به عنوان محافظ در برابر تجزیه بیولوژیكی غلیظ كننده ها و سایر اجزاء روكش بكار می روند . بعضی از مواد آفت كش ممكن است منحصراً به عنوان حفاظت بكار می روند ، تعدادی به عنوان ضد قارچ و ضد كپك و بعضیها نیز برای هر دو منظور مورد استفاده واقع می شوند .
5ـ كندكننده های خوردگی :
همانطور كه قبلاً ذكر شده ، یك زمینه فلزی با فرآیند اكسید شدن و با مكانیسم الكتروشیمیایی خورده می شود . خوردگی بر روی سطح فلز و در ‹‹ سلهای موضعی ›› كه حاوی كاتد و آند می باشند ، اتفاق می افتد . خوردگی همواره در آند رخ می دهد نه در كاتد : از این اصل مهم جهت بازدارندگی خوردگی در سطح فلز بهره برداری می كنند .
6ـ دیرسوزكننده ها :
به طور كلی این مواد در روكشها جهت كاهش خط آتشگیری بكار برده می شوند . برای كسب اطلاعات بیشتر به بحث دیر سوز كننده ها در فصل صنعت پلاستیك مراجعه شود .
7ـ نرم كننده ها :
این مواد مایعاتی غیر فرار هستند كه منظور كاهش دمای شیشه ای شدن رنگپایه ها و ایجاد فیلمی انعطاف پذیر ( كمتر شكننده ) به رنگ افزوده می شوند . نرم كننده ها وظیفه خود را با شكستن نیروهای بین زنجیری رنگپایه و آزادتر كردن آنها انجام می دهند .
8ـ مواد فعال كننده سطح (Surfactants ) :
این مواد برای صنعت رنگ ، مخصوصاً روكشهای پایه آبی ، بسیار مهم هستند و با عنوان Surface-active-agents شناخته می شوند . بطور كلی یك مولكول فعال سطح حاوی گروه لیپوفیلی ( روغن دوست ) و گروه هیدروفیلی ( آب دوست ) می باشد .
مواد امولسیون كننده :
این مواد ، فعال كننده سطح هستند كه در مرز میان مایعات مختلف معمولاً در مرز بین یك روغن و آب ، كشش را كاهش می دهند . با استفاده صحیح از یك ماده فعال كننده سطح در سیستم آب ـ روغن ، یك امولسیون ناشی از پراكنده شدن روغن در آب می تواند تشكیل شود و به همان حالت باقی بماند .
9ـ كف زداها :
اینها مهمترین افزودنیها هستند كه برای جلوگیری از تشكیل حباب بكار می روند . از لحاظ فنی ، در حقیقت اگر افزودنی فوق از تشكیل حباب یا كف جلوگیری كند یك ماده ‹‹ ضد كف كننده ›› می باشد. از طرفی اگر ماده افزودنی پس از تشكیل حباب آنرا خراب كند .
11ـ مواد منعقد كننده :
این مواد در رنگهای لاتكس بكار می روند تا در جریان خشك شدن رنگ با پیوند دادن ذرات به یكدیگر ، تشكیل فیلمی پیوسته را گسترش دهند. این مواد به عنوان نرم كننده های موقت عمل نموده و پس از تشكیل فیلم تبخیر می شوند .
11ـ پایدار كننده های ذوب و انجماد :
این مواد در رنگهای لاتكس برای جلوگیری از انجماد بكار میبرند ، مخصوصاً در رنگهایی كه در بازارهای تجاری به فروش می رسند. در رنگهای لاتكس وقتی محیط آبی در دماهای پایین یخ می زند لایه محافظتی كه توسط ماده پراكنده كننده در اطراف ذرات در داخل آب تشكیل شده ، تخریب می گردد . این امر به انعقاد ذرات منتهی می شود .مواد انعقادی كه قبلاً مورد بحث قرار گرفتند، این وضعیت را بدتر می كنند، چون آنها ذرات كلوئیدی را نرم كرده و بهم پیوستن ذرات را تسهیل می كنند . پایدار كننده های ذوب ،نقطه انجماد آب را پایین می آورند.
12ـ مواد ضد زنگ :
این مواد نباید با بازدارنده های خوردگی اشتباه شوند. بازدارندههای خوردگی برای محافظت زمینه فلزی در مقابل خورده شدن پس از كاربرد رنگ افزوده می شوند. یك ماده ضد زنگ ماده ای است كه برای كمك به حفاظت ظرف محتوی رنگ لاكتس پایه آبی بكار برده می شود.
13ـ بافرهای PH :
این مواد PH یك رنگ لاكتس را تنظیم می كنند. پایداری یك رنگ لاكتس می توانند كاملاً به PH حساس باشد. مواد آنیونی فعال كننده سطح برای اینكه مؤثر باشند ممكن است به محدوده خاصی از PH نیاز داشته باشند. غلیظ كننده ها نیز به PH حساس هستند.
توضیحات تكمیل كننده :
مكانیزم تشكیل فیلم یكرنگ :
اصولاً فیلم تریك رنگ به طرق مختلف از قبیل برس ، پیستوله ، رولر و غیره برروی یك جسم تشكیل میگردد كه تبدیل حالت مایع آن به حالت جامد ، یك فیلم خشك بوجود می آید و عملاً این رزینها هستند كه تحت مكانیزمهای مختلفی از قبیل انواع پلیمریزاسیون و یا تبخیر حلال از حالت مایع به حالت جامد در می آیند . رنگهای حاصل دارای خواص فیزیكی متفاوتی بوده كه بعضی نرم و انعطاف پذیر و بعضی محكم و قوی و بعضی دیگر سخت و شكننده میباشند .
شناخت كافی خواص ملكولهای قطبی و غیر قطبی تأثیر مثبت زیادی در ارائه فرمولاسیون رنگها دارد . درجة وضعیت ملكولهای مواد ترموپلاست نشانة قدرت نیروهای جاذب بین مولكولی و در نتیجه اندازه قدرت فیلم تشكیل شده از آنهاست و هچنین انحلال پذیری مواد رنگی نیز به درجة قطبیت آنها بستگی دارد . عموماً مواداز حلالهای قطبی و مواد غیر قطبی از حلالهای غیر قطبی ( بادر نظر گرفتن وزن ملكولی نسبی ) قابل حل هستند مثلاً سلولز حجمی است قطبی كه بعلت داشتن وزن مولكولی زیاد در آب نیز قطبی است ، نه تنها حل نشده است بلكه ایجاد تورم و آماس می كند . عامل قطبیت برچسبندگی فیلم متشكله بر سطح نیز اثر مستقیم دارد . جهت بهتر مشخص شدن این مطلب بشرح و تفسیر پدیده دوران می پردازیم .
اگر اندكی از یك محول رقیق اسید چربی را برروی آب بریزید ، عاملهای كربوكسیلیك ملكولهای اسید چرب كه قطبی هستند به طرف آب كه قطبی است دوران می نمایند كه این امر ناشی از وجود جاذبة قوی بین مولكولهای قطبی اسید چرب و آب می باشد و از طرفی مابقی مولكولهای اسید چرب ( منهای عامل كربوكسیلیك ) چرخشی به طرف عكس آب ( هوا ) خواهند داشت . مكانیزم فوق الذكر از علل چسبندگی رنگها به سطح مورد نظر می باشد بدین صورت كه وقتی رنگی مصرف می شود چرخش مولكولی صورت خواهد گرفت تا از تبخیر سریع قبل از تشكیل نهایی فیلم جلوگیری كند . بهمین خاطر است كه اضافه شدن مقداری از مواد دربردارنده مولكولهای قطبی در یك فرمول رنگ چسبندگی را نسبت به سطح فلز بدلیل اینكه عاملهای قطبی تمایل بسوی سطح قطبی را دارند زیاد را می نمایند و بدلیل مشابه از رنگهایی بعنوان رنگ مقاوم در مقابل نم و رطوبت استفاده می شود كه محتوی عاملهای قطبی نباشد زیرا كه عامل قطبی به طرف آب دوران نموده و در نتیجه نیروی جاذبة بین مولكولی كم و فیلم ضعیف می گردد و در صورتی كه به عكس فیلم ترموپلاست حاصل از عوامل غیر قطبی در آب حل نخواهد شد و از این رو مقاومت خوبی در مقابل آب خواهد داشت . هر چند ممكن است در حلالهای غیر قطبی حل شوند .
رنگها كه با پلمیرهای سنگین ساخته می شوند چسبندگی كمتری نسبت به سطوح صاف و صاف فلزی از رنگهایی كه با پلمیرهای سبك ساخته می شوند دارند زیرا كه بیشتر قدرت نیروی واندرو والسی آنان بین خود مولكولها و سطح تماس افزایش معمول مقداری پلاستی سایزر رزین و یا غیره كه ملكولهای كوچكتری دارند . چسبندگی را افزایش داده اما در عوض از قدرت و استحكام فیلم می كاهد .
فعالیت یك ملكول یا یك پلیمر بستگی به تعداد گروههای فعال كه در ساختمان شیمیایی آن دارد بكار رفته است .
تولید رنگ
