[Zohreh Gholami]

افزودنی های رنگ زا در پلاستیک ها "Color-causing additives in plastics"
(بخش اول)

رنگ کردن پلاستیک ها در حالت مذاب یکی از مهمترین کارهای انجام شده برای افزودن خواص مناسب و جدید به رزین های پلیمری است؛ که به تولید کننده این امکان را می دهد که بتواند تولیدات خود را بهتر به فروش برساند. اضافه نمودن مواد رنگی، نه تنها موجب فروش بیشتر تولیدات رنگ شده می شود، بلکه باعث به وجود آمدن برخی از خواص دیگر مانند .....

به گزارش نساجی روز، دوام بیشتر در برابر اشعه ی UV، در محصول تولیدی می شود. علاوه بر این، رنگ کردن در حالت مذاب معمولاً نیاز به مراحل جداسازی (Separate)، خروج از خط تولید (off-line) و رنگ زنی (painting step) را ندارد و بدین صورت هزینه ی کلی تولید کاهش می یابد. سابقاً، سیستم رنگ با زمینه ی پلاستیک آمیخته می شد، به هرحال، سیستم رنگ بخش جدایی ناپذیر ماده می شد و امکان داشت که موجب دگرگونی در مهندسی، عملکرد و خواص فرآیندی ماده بشود که این امر در طی تولید و فرمول بندی مواد جدید، مطلوب نبود. و رنگ زنی صراحتاً به عنوان یک مشکل برای مصرف کننده و همچنین یک عامل منحرف کننده برای کسی که کار فرمولاسیون پلاستیک های جدید را بر عهده داشت، محسوب می شد.
این متخصص کار فرمولاسیون ( کسی که معمولاً در مورد نکات عمیق علم پلیمر آموزش ندیده است) برای انتخاب یک رنگ مناسب و با قیمت اقتصادی، انتخاب می شود و این باعث بروز مشکلاتی می شود. در واقع وظیفه ی این متخصص هنگامی که پلیمرها آمیخته شده و تشکیل آلیاژ می دهند، بحرانی تر می شود. (در هنگام کار با این پلیمرهای آلیاژی پرکاربرد، حتی تغییر کوچکی در ترکیب شیمیایی باعث تغییر خواص پلیمر می شود.)
هدف این مقاله، بالا بردن اطلاعات خواننده در مورد رنگ های مورد نیاز برای ساخت سیستم های مناسب پلیمری است. همچنین ما در مورد انواع اصلی و عمده ی عوامل رنگ زای مناسب برای استفاده در آمیزه های پلیمری پرکاربرد و آلیاژهای پلیمری، صحبت می کنیم.


انواع اصلی عوامل رنگ زا (The major classes of colorants):
عوامل رنگ زای (colorants) مورد استفاده درپلاستیک ها به دو گروه بسیار گسترده تقسیم می شود که شامل پیگمنت ها (pigment) و رنگ ها (Dyes) می شوند.
تعریف پیگمنت: پیگمنت یک عامل رنگ زا است که علاقه ای به حل شدن در زمینه ی پلیمری ندارد.
تعریف رنگ: رنگ عامل رنگ زایی است که به صورت حل شده در داخل زمینه ی پلاستیک قرار می گیرد.
بنابر تعریفات انجام شده پیگمنت ها مانند یک فاز مجزا در داخل پلاستیک قرار می گیرند و بنابراین در بین پیگمنت و زمینه ی پلاستیکی یک مرز بین فازی وجود دارد که این مساله جای تامل دارد و ممکن است که مشکلات مصرف کننده نیز از همین مرزها ایجاد شده باشد.


پیگمنت های غیر آلی (Inorganic pigments) :
پیگمنت های غیرآلی، نمک های فلزی و اکسیدها هستند. این عوامل رنگ زا می توانند یک لایه از یک جسم پلاستیکی را با رفتار قابل پیش بینی رنگی کنند . اکثر این عوامل رنگ زا دارای ذراتی با ابعاد میانگین بین ۰/۲ تا ۱/۰ میکرون هستند. تولید کنندگان، رنگ های مرغوب را با زدودن ذرات بالاتر از ۵ میکرون، تولید می کنند. این ذرات با ابعاد بالاتر از ۵ میکرون باعث آلگومره شدن رنگ می شوند. پیگمنت های غیرآلی به جز چند استثناء، مواد خام ارزان قیمت هستند که در جدول ۱ نشان داده شده اند. به خاطر دوام نسبتاً پایین این رنگ ها، این پیگمنت ها همیشه بهترین کیفیت را ندارند. تعدادی از خواص خوب که ممکن است درپیگمنت های غیرآلی باشد در زیر آورده شده است:

جدول شماره ۱
۱ ـ آسانی در تهیه ی پودر این پیگمنت ها (انرژی نسبتاً کمی برای شکستن ذرات پیگمنت، پوشش دهی باپلاستیک ها و یکنواخت سازی ذرات آنها مورد نیاز است)
۲ ـ مقاومت گرمایی و مقاومت به هوازدگی خوب
۳ ـ کوچک بودن در عین واکنش پذیری
قطعاً در این میان استثناهایی وجود دارد که به دلیل اینکه از حد حوصله ی خواننده خارج است، از آنها می گذریم مثلاً: واکنش پذیری یک مشکل پنهان در هر نوع سیستم پلیمری است.


اکسیدهای فلزی ساده:
چندین عامل رنگ زای ارزان قیمت که سازگاری خوبی با طیف وسیعی از انواع پلیمرها دارند، ساختار ساده ای دارند. آنها تنها اکسیدهای فلزی ساده هستند. برای راحتی ما ۴ مثال عمومی و عمده از این نوع عوامل رنگ زا، که مورد استفاده قرار می گیرد را در جدول ۱ نشان داده ایم. همچنین تعدادی از خواص این مواد نیزدر بخش کناری جدول آمده است.


تیتانیم دی اکسید (Titanium Dioxide):
تیتانیم دی اکسید که به آن تیتانیا نیز گفته می شود، گران ترین و پرکاربردترین پیگمنت مولد رنگ سفید است که در جدول ۱ آورده شده است . در اکثر کشورها، تقریباً تمام تیتانیای مورد استفاده از معادن و به وسیله ی « فرآیند کلرید » به دست می آید. اگرچه TiO2 را یک ماده ی خنثی می دانیم، ولی کریستال های این ماده دارای نقص هستند. و یک اکسیژن از بین ۱۰۰۰۰۰ عدد اکسیژن در داخل ساختار وجود ندارد. این عیب باعث می شود که هر ذره بی تیتانا (با ابعاد بین ۰/۲ الی ۰/۳ میکرون) یک ناحیه ی واکنش پذیر (+) Ti در روی سطح یا نزدیک به سطح خود داشته باشد. در طی «فرآیند کلرید» تعدادی از این نواحی با یون های کلرید پیوند می دهند . که این پیوند میان (+) Ti و (-) cl می تواند مشکلات موجود را در برخی از آمیزه ها و آلیاژهای پلیمری، دو برابر کند.
یون های تیتانیم می توانند با گستره ی وسیعی از مواد آلی واکنش داده و تیتانات آلی (organictitanates) ایجاد کنند که این تیتانات آلی می تواند هر نوع واکنشی را تسریع دهد. برای مثال، شیمیدان هایی که در زمینه ی پلیمر کار می کنند از تیتانات های آلی برای تسریع واکنش پلیمریزاسیون پلیمرها استفاده می کنند . به علاوه، یون های کلر، باعث افزایش تخریب و از هم پاشیدگی پلی کربنات (PC) می شوند. از این رو تعدادی از گریدهای تیتانا برای استفاده در آمیزه ها و آلیاژهای محتوی پلی کربنات مناسب نمی باشند. برای به حداقل رساندن واکنش پذیری این پیگمنت مهم (TiO2)، تولید کننده ها انواع خاصی از پلاستیک ها را تولید کرده اند که این پلاستیک ها با خواص منحصر به فردشان، نواحی واکنش پذیر را با آلومینا، سیلیکا و یا سیال سیلیکونی (Silicone fluid) پوشش می دهند.
تیتانا دارای دو حالت کریستالی روتیل (rutile) و آناتاس (anatase) است که هر دو حالت کریستالی آن سختی (در مقیاس موهس) بالایی دارند و جزء ساینده ها به حساب می آیند. به خاطر سختی بالای این ذرات، مشکلاتی به وجود می آید مثلاً ذرات پیگمنت این ماده می توانند الیاف شیشه ای را ببرند و به اندازه ی زیادی از استحکام کششی آلیاژها و آمیزه های ترموپلاست تقویت شده با الیاف شیشه بکاهند.


قرمز اکسید آهنی مصنوعی (Synthetic Iron Oxide Reds):
پیگمنت های قرمز رنگ حاصل از اکسید آهن مصنوعی از لحاظ شیمیایی فرمول Fe2O3 دارند. این پیگمنت ها، مقدار زیادی از نور تابیده شده به آنها را جذب کرده و حالت کدر مانند دارند، همچنین این پیگمنت ها نسبتاً ضعیف و دارای حالت چرکین هستند. البته این رنگ یا گستره ی وسیعی از رنگ ها را مهیا می کند. عامل (۳+) Fe به عنوان اسید لوییس عمل می کند و حتی غلظت های کم این پیگمنت برای پلی وینیل کلراید (PVC) ایجاد مشکل می کند، و برای آمیزه ها و آلیاژهای پلیمری محتوی PVC مناسب نیست. در غلظت های بالاتر، این پیگمنت ممکن است بر روی مواد پلی کربناتی (PC) نیز تاثیرات مضر بگذارد کرم (III) اکسید (Chrome (III)Oxide) :
کرم (III) اکسید یک رنگ تیره ی سبز زیتونی ایجاد می کند که این پیگمنت اگر چه ضعیف است ولی دارای پایداری گرمایی و مقاومت در برابر هوازدگی عالی است.
به دلیل اینکه دیگر انواع پیگمنت های سبز رنگ با استحکام بالاتر و حالت تمیزتر (از لحاظ جلوه ی رنگ) در دسترس است، پیگمنت های کرم اکسیدی معمولاً برای کاربردهای بیرونی اختصاص یافته است.


پیگمنت های اکسید فلزی مخلوط (Mixed Metal Oxide Pigments):
اکسیدهای فلزی مخلوط ( MMO ) یک دسته ی بزرگ از پیگمنت های کلسیته هستند. (مرحله ی پایانی تهیه ی آنها مربوط به گرم کردن آرام این مواد در دمای ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد است) که ابتدائاً برای سرامیک ها تولید شدند. این مواد مقاومت در برابر هوازدگی عالی و پایداری گرمایی خیلی خوبی دارند. به عنوان یک گروه، آنها کمترین واکنش پذیری را دارند؛ برای مثال علاقه ی زیادی به استفاده از این مواد با مواد شامل گروه های وینیل است. ولی این پیگمنت ها، ثبات رنگی پایینی دارند و بر اساس قاعده، این پیگمنت ها نیز ساینده ی الیاف شیشه ای هستند. در جدول ۱ خواص تعدادی از پیگمنت های متداول اکسید فلزی مخلوط نشان داده شده است.
بسیاری از پیگمنت های MMO شامل مقدار قابل توجهی ( تقریباً ۱۰ درصد) آنتیموان هستند. آنتیموان ماده ای است که به وسیله ی برخی از سازمان های تنظیمی به عنوان یک فلز سنگین شناخته شده است. به خاطر اینکه آنتیموان یک فلز سنگین است، امروزه نوع بدون آنتیموان از این پیگمنت نیز به وسیله ی برخی از منابع تولیدی ، مهیا شده است ولی قیمت این نوع از پیگمنت ها نسبت به حالت قبلی خود تقریباً ۲۵ ـ ۵۰ درصد بیشتر است.
در گذشته، در ساخت پیگمنت های MMO مشکلاتی ناشی از بدی پراکندگی و یکنواختی وجود داشت که باعث به وجود آمدن ذرات ناخواسته در رنگ می شد اما اخیراً، تمام تولید کنندگان عمده ی این بخش، الیاف پلی آمید را به عنوان یک بازار پر منفعت انتخاب کردند و پراکندگی و یکنواختی ذرات را بهبود داده اند و توانسته اند مشکلات ناشی از یکنواختی را بر طرف کنند. در جدول ۱ چند ترکیب از فلزات و تولیدات رنگی نشان داده شده است.


پیگمنت های فلز سولفیدی (Metal Sulfide pigments) :
این گروه شامل پیگمنت های روی سولفید (ZnS) و پیگمنت های بر پایه ی کادمیوم می شود.
ZnS یک پیگمنت سفید رنگ است که جایگاه ویژه ای در رنگرزی رزین های تقویت شده با شیشه دارد. پیگمنت های کادمیومی یک گروه از پیگمنت های رنگی روشن (از زرد گرفته تا نارنجی و قرمز) را تولید می کند. بعضی از خواص پیگمنت های فلز سولفیدی در جدول ۱ آورده شده است. روی سولفید سفید ZnS:(Zinc Sulfide white) یک پیگمنت سفید رنگ است که تقریباً دوام رنگ و ماتی آن نصف پیگمنت های تیتانیایی است . دو خاصیت ویژه ی آن عبارت اند از:
۱ ـ سختی (در مقیاس موهس) این مواد کم است و این باعث می شود که بتوان از این مواد در رزین های تقویت شده با الیاف شیشه استفاده کرد.
۲ ـ رفتار جذبی بسیار کمتر در ناحیه ی UV نزدیک ، نسبت به پیگمنت های تیتانایی و به همین دلیل، این ماده را می توان با تعدادی از رنگهای فلئورسنت استفاده کرد و بهترین خواص فلئورسنتی را دریافت کرد.
Zn(+2) ، همانگونه که در بالا گفته شد یک اسید لوییس است ؛ بنابراین اکثر کسانی که وظیفه ی فرمولاسیون رنگ ها را بر عهده دارند، از استفاده ی ZnS در آمیزه ها و آلیاژهای دارای پلی کربنات جلوگیری می کنند.


کادمیوم سولفید و سولفوسلنیدها ( (Cadmium sulfides and sulfoselenides:
CdS کلسیته یک پیگمنت با رنگ نارنجی روشن متمایل به زرد است که ثبات رنگی عالی و پایداری گرمایی بسیارخوبی دارد.
این نوع پیگمنت در اتمسفر مرطوب دوام نیاورده و پیگمنت مناسبی برای کاربردهای بیرونی ( فضای آزاد ) نیست. با ترکیب zn,cd (درصد zn بیش از ۱۲ درصد باشد) می توان زرد کم رنگ و زرد لیمویی را به دست آورد. جایگزینی تعداد کمی از اتم های گوگرد با سلنیوم ، ناحیه ی رنگ تولیدی توسط این پیگمنت را به ناحیه ی قرمز شیفت می دهد . اگر کل اتم های گوگرد با سلنیوم جایگزین شوند، باعث به وجود آمدن cdse می شوند که یک پیگمنت خرمایی رنگ مایل به قرمز ( maroon pigment deep )تولید می کند .
پیگمنت های پایه کلادمیومی به صورت سنتی و به طور وسیع در رزین های مهندسی مانند پلی آمید ، پلی آمید ۶/۶، پلی کربنات، پلی استرترموپلاست و آلیاژها و آمیزه هایشان، استفاده می شود. به هر حال کادمیوم یک فلز سنگین است که این مورد توسط همه ی سازمان های نظارتی تصدیق شده است. ( برای مثال ، cd یکی از ۴ فلز سنگین است که در اکثر قوانین دولتی مربوطه، به آن اشاره شده است) از این رو، مواد مهندسی دارای فرمولاسیون بدون cd در حال ساخته شدن هستند و به طور یقین پیگمنت های پایه کادمیومی با پیگمنت های بی خطرتر جایگزین می شوند ولی پروسه ی جایگزینی آنها آهسته است .
اگر چه با رعایت مسئله ی خنثایی شیمیایی، پیگمنت های کادمیوم سولفیدی می توانند با (۲+) cu و درطی فرآیند ذوب، واکنش دهند و مس سولفید مشکی رنگ را تولید کنند. این رنگ مخلوط شده در حالتی که پیگمنت اولیه زرد رنگ باشد، رنگ سبز و قرمز را شیفت داده و تولید رنگ قهوه ای می کند. یک منبع بالقوه از یون های (۲+) cu، مس موجود در تثبیت کننده ی گرمایی برای پلی آمید است.


پیگمنت های الترامارین (Ultramarine pigments):
این پیگمنت ها دارای ترکیب شیمیایی سدیم ـ آلومینیوم ـ سولفو ـ سیلیکات (sodium – aluminum-sulfo-silicates) هستند. این گروه شامل پیگمنت هایی با ثبات گرمایی و ثبات رنگی بالایی هست، متاسفانه، مقاومت شیمیایی این مواد با حمله ی اسید یا باز کاهش می یابد.
از این رو این مواد را نمی توان در مکان های بیرونی ( فضاهای روباز ) استفاده کرد. البته یک نوع از این پیگمنت ها ساخته شده است که به وسیله ی یک لایه ی سیلیسی پوشش داده می شود. این لایه موجب محافظت پیگمنت در برابر عوامل شیمیایی می شود. قیمت این نوع از پیگمنت ها اندکی بیشتر از انواع معمولی آن است. یک مشکل طبیعی از رنگ های الترامارین، سنگ لاجورد ( lapis lazuli ) است.
گستره ی رنگی پیگمنت های الترامارین از رنگ آبی نسبتاً تیره تا بنفش و صورتی است.
یک مثال خانگی از رنگ آبی سیر که حالتی کاملاً تیره دارد، بطری های شیر منیزی ( مایع شیری رنگی که هیدورکسید منیزیم است و به عنوان ضد اسید و ملین به کار می رود) است. گریدهای استانداردی از پیگمنت های الترامارین (بدون پوشش) با رزین های پلی استات واکنش می دهند و مشاهده شده است که به واسطه ی این واکنش ها درون زمینه ی رزینی، توده هایی از این نوع رنگ در پلی کربنات و پلی آمید ۶/۶ مشاهده شده است . تعدادی از خواص پیگمنت های الترامارین در جدول ۱ آمده است.

[Zohreh Gholami]

(بخش دوم)

پیگمنت های آلی (organic pigments):
پیگمنت های آلی، گستره ی وسیعی از لحاظ پیچیدگی ساختاری دارند . که ساختار این مواد می تواند به سادگی کربن بلک و یا به پیچیدگی ساختار چهارتایی پیگمنت های فتالوسیانین (phthalocyanine pigments) باشد.
استفاده از پیگمنت های آلی در آلیاژها و آمیخته های پلیمری به سرعت در حال افزایش است که این افزایش نتیجه ای از دیدگاه کاهش مصرف فلزات سنگین است.
به طورنمونه، دوام رنگی پیگمنت های آلی ۱۰ ـ ۲۰ بار بیشتر از رنگ های غیرآلی مورد مقایسه است و این به خاطر این است که رنگ های آلی ذرات کوچکتری نسبت به رنگ های غیرآلی دارند.

(گستره ی اندازه ی ذرات رنگ های آلی در حد ۰/۰۵ میکرون است) به عبارت دیگر، اندازه ی ذرات کوچکتر قابلیت تولید رنگ های شفاف را فراهم کرده است. و به عبارتی، این بدین معنی است که پیگمنت های آلی معمولاً مشکلات بسیاری برای پراکنده شدن در جسم دارند. همچنین پیگمنت های آلی از نوع غیرآلیشان گران تر هستند ولی به دلیل توانایی داخلی این پیگمنت های آلی، آنها در بعضی مواقع از لحاظ اقتصادی به صرفه تر هستند.
به طور عمومی، تحقیقات انجام گرفته به وسیله ی ما نشان می دهد که جایگزینی پیگمنت های حاوی فلزات سنگین باپیگمنت های آلی منجر به افزایش قیمت رنگ کردن می شود. یکی دیگر از جوانب استفاده از پیگمنت های آلی، پتانسیل واکنش این مواد با رزین ها است. بسیاری از پیگمنت های آلی دارای ۰ = c (گروه کربونیل) به عنوان گروه رنگی مولکولی هستند. (کلاً ساختار مولکول به صورتی است که باعث جذب نور در ناحیه ی مرئی می شود) رزین های پلی آمید عوامل کاهنده ی ضعیفی هستند که می توانند گروه های کربونیل را به گروه های هیدروکسیل تبدیل کنند . این واکنش در اغلب موارد باعث تخریب گروه رنگی مولکول و از بین رفتن کامل رنگ می شود. از این رو نگرانی در انتخاب پیگمنت های آلی هنگامی که می خواهیم آلیاژها و آمیزه های پایه پلی آمیدی را رنگ کنیم وجود دارد.


کربن بلک (carbonblack):
پیگمنت های کربن بلک معمولاً با یکی از دو روش تولیدی به دست می آیند. بیشتر کربن بلک مورد استفاده، به وسیله ی کاهش نفت خام به کربن و درطی فرآیند کوره ای در دمای بالا به دست می آید. از آنجا که مقدار کمی از هیدروکربن های آروماتیک چند هسته ای سرطان زا در محصول که بن تولیدی به وسیله ی کوره و به صورت محصول فرعی به وجود می آید. بنابراین از این دوده ی کوره برای تولیداتش که به صورت مستقیم با مواد غذایی در ارتباطند، استفاده نمی شود. فرآیند تولید کربن بلک از گاز طبیعی که در دمای پایین تری اتفاق می افتد، موجب تولید پیگمنت هایی می شود که سالم تر بوده و توانسته اند از اداره ی کل غذا و داروی آمریکا (FDA) مجوز بگیرد. این پیگمنت های تولیدی را channel black می نامند که قیمت بسیار بالایی نیز دارد. گستره ی شدت کربن بلک از گریدهای با ثبات پایین ( انواع کاربردی با ابعاد ۰/۰۶ میکرون) تا گریدهای با ثبات بالا ( با ابعاد کمتر از ۰/۰۱۵ میکرون است.
که این ماده دارای گریدهای رسانا نیز هست. چندین گرید از کربن بلک با اندازه ی ذرات تقریباً ۰/۰۲ میکرون وجود دارد. که تنها با افزودن ۲pph از این ماده به هر نوع ماده ی پلاستیکی، خواص مقاومتی در برابر هوازدگی پلاستیک در حد عالی بهبود می یابد . خواص کربن بلک به صورت خلاصه در جدول ۲ آمده است. (Table2.organic pigments)


پیگمنت های فتالوسیانین (phthalocyanine pigments):
نیازمندیهای یک فرد فرموله کننده در ناحیه ی آبی ـ سبز درطیف رنگی، به وسیله ی پیگمنت های فتالوسیانین به خوبی برآورده می شود. این پیگمنت ها همچنین یکی از بهترین پیگمنت ها از لحاظ قیمت برای کاربردهای صنعتی است. به عنوان یک گروه، این پیگمنت ها که به صورت موفقیت آمیز در یک آزمایشگاه تحقیقاتی ICI، تولید شد، خواص مشترک زیر را دارند:
۱ ـ قیمت پایین
۲ـ دوام بالا
۳ ـ تمیزی و درخشندگی
۴ ـ ثبات نوری عالی
۵ ـ خواص مقاومتی خوب تا عالی در برابر هوازدگی
۶ ـ شفافیت
۷ ـ داشتن گواهینامه برای استفاده در محصولاتی که به صورت مستقیم با مواد غذایی در ارتباطند (به جز استثناء)


پیگمنت های کویناکرایدون (Quinacridone pigment):
این نوع پیگمنت ها اولین بار در سال ۱۹۵۸ به صورت تجاری در آمدند. پیگمنت های QA (کونیا کرایدون) به سرعت در صنعت پوشش دهی (Coating industry) به عنوان جایگزینی برای پیگمنت های دارای فلزات سنگین، استفاده شد. علت استفاده از این پیگمنت ها خواصی چون دوام بالا، ثبات نوری خوب، خواص هوازدگی و قیمت معمولی است. در اینجا ساختارهای سه نمونه از متداول ترین نوع از پیگمنت های مورد استفاده در صنعت پلاستیک مورد بررسی قرار گرفته شده است. این پیگمنت ها در گستره ی رنگهای قرمز و بنفش قرار دارند .

پیگمنت بنفش ۱۹ (pigment violet) حالت پلی مورفیک (چند ریختی) دارد و می تواند به صورتی ساخته شود که رنگ آبی تیره (در نوع کریستالی بتا) تولید کند. (که در واقع این رنگ آبی مانند رنگ بنفش تیره ی مایل به قرمز است). این پیگمنت همچنین در صورتی که در حالت کریستالی گاهاً ساخته شود، می تواند رنگ زرد تیره تولید کند. (که در واقع این رنگ زرد تیره مانند رنگ قرمز کم رنگ است) با تنظیم اندازه ی ذرات پیگمنت های QA، تولید کنندگان می توانند گستره ی رنگ های قرمز تا بنفش تیره را تولید کنند.
پیگمنت دی کلره ی (QA Pigment red 202)، یک نوع پیگمنت قرمز روشن است که به نظر می رسد کاربرد وسیعی در رزین های مهندسی و آمیزه های شان دارد.
این پیگمنت بالاترین پایداری گرمایی (بالاتر از ۵۵۰ فارنهایت) را دارد و کمترین تمایل به حل شدن درطی پروسه ی ذوب کردن را دارد. البته اشکال این پیگمنت این است که هنوز مشخص نشده که آیا می توان از این پیگمنت در مصارفی که با غذا در ارتباط است، استفاده کرد یا نه؟
دیگر انواع پیگمنت های QA مخصوصاً پیگمنت بنفش ۱۹ در مواد با پایه ی پلی استیرن حل می شوند و نتیجه ی این انحلال، ایجاد رگه های فلئورسنت در داخل قطعه می شود.
مشاهدات ما بر این نکته دلالت دارد که این خاصیت درپلی اتیلن کرفتالات (PET) نیز رخ می دهد. پیگمنت های QA باپلی آمید نیز واکنش می دهند، که این واکنش موجب کاهش عوامل رنگ زا و کم شدن شدت رنگ می گردد. بنابراین این پیگمنت ها برای آلیاژها و آمیزه های پایه پلی آمیدی (PA) مناسب نمی باشند.


پیگمنت های پریلن (Perylene pigments):
این پیگمنت ها دارای حلقه ی ساختاری هستند. پیگمنت های پریلن گروهی را تشکیل می دهند که اعضای آن دوام نوری و گرمایی بالایی دارند. این پیگمنت ها، رنگی در ناحیه ی قرمز از طیف ایجاد می کنند. به طور کلی این پیگمنت ها با سختی بیشتر و هزینه ی بیشتری نسبت به رنگ های قرمز و بنفش QA یکنواخت و پایدار می شوند. در چندین دهه ی گذشته، پرلین ها، به طور وسیع در پوشش های خودرو مورد استفاده قرار گرفته اند و در نتیجه این رنگ ها به طور روز افزون در قطعات پلاستیکی اتومبیل ها استفاده می شوند. به دلیل پایداری گرمایی بیشتر، پرلین ها را می توان درطیف وسیع تری از آمیزه ها و آلیاژهای پلیمری، نسبت به پیگمنت های QA به کار برد. به هر حال مانند پیگمنت های QA، این رنگ ها نیز برای مواد پوشش دهنده ی رزین های پلی آمید توصیه نشده است.


دیگر پیگمنت های آلی پر کاربرد (Other high performance organic pigments):
از این گروه پیگمنت های تراکمی ثابت شده (disazo condensation pigments)، بیشتر مورد توجه هستند که علت آن اجازه ی استفاده از این پیگمنت ها در کاربردهایی است، که با مواد غذایی در ارتباط هستند. البته بنابر گزارشات رسیده این نوع پیگمنت ها موفقیت خاصی در رنگرزی پلی آمید ۶/۶ نداشته اند.


رنگ ها (Dyes):
به دلیل اینکه رنگ ها (Dyes) در داخل زمینه ی رزین و در طی فرآیند ذوب حل می شوند، مشکلی از لحاظ مساله ی یکنواختی و پخش شدگی نداریم. به عنوان یک قانون! رنگ ها محدودیت حل شدن زیادی در رزین های پلی اولفین (polyolefin resins) دارند. پس باید از استفاده ی آنها در آمیزه ها و آلیاژهای حاوی پلی اولفین اجتناب کرد.
 
تعدادی از خصوصیات مشترک رنگ های پر کاربرد به صورت زیر است:
۱ ـ شفافیت
۲ ـ دوام رنگی عالی
۳ ـ سهولت در یکنواخت سازی
۴ ـ ثبات نوری عالی در رنگ های شفاف
به عبارت دیگر، رنگ های پرکاربرد گران هستند، ثبات رنگی خوبی دارند و عموماً تنها در هنگامی ثبات رنگی ضعیفی دارند که رنگ مورد استفاده حالت مات داشته باشد.
 
به علاوه، رنگ ها می توانند باعث بروز اثرات نامطلوب بر روی مواد پلاستیکی شوند که این اثرات شامل موارد زیر است:
۱ ـ رنگ ها می توانند مانند نرم کننده عمل کرده و خواص گرمایی پلاستیک را کاهش دهند.
۲ ـ رنگ ها ممکن است با مواد پلاستیکی واکنش دهند. برای مثال بعضی از گریدهای رنگ حلال زرد ۱۶۳ (Dyes solvent Yellow 163)، دارای یون های کلر مازاد هستند.
که بر اساس همین نمی توان از این نوع رنگ در پلی کربنات استفاده کرد.
(یون های کلر واکنش تخریبی پلی کربنات را افزایش می دهند).

دو گروه عمده از رنگ های مورد استفاده در رنگرزی مذاب مواد پلیمری عبارت اند از:
۱ ـ آنتراکینون ها Anthraquinones
2 ـ پرینون ها  Periones
این دو گروه عمده رنگ ها، یک گستره ی کامل از رنگ های زرد تا بنفش را ارائه می دهند همچنین این رنگ ها برای رنگ آمیزی آلیاژها و آمیزه های پلی آمیدی نیز مناسب هستند.


آنتراکینون ها (Anthraquinone Dyes):
رنگ های آنتراکینونی بر اساس ساختاری خاص تشکیل شده اند. اکثر رنگ های آنتراکینونی، پایداری گرمایی کافی برای استفاده شدن در پلی کربنات و پلی استرترموپلاست را دارند. به هرحال، همانگونه که در جدول ۳ بیان شده است، تعداد کمی از این رنگ ها برای رزین های پلی آمیدی و آلیاژها و آمیزه هایش مناسب هستند. حتی در مورد این رنگها نیز باید احتیاط های لازم را انجام داد. این مشاهده شده است که مواد پلی آمیدی که با رنگ آنتراکینونی قرمز، رنگ شده اند، پس از گذشت زمان به صورت آهسته تغییر رنگ داده اند و آبی رنگ شده اند.یک فرضیه ی احتمالی برای این تغییر رنگ این است که ماده ی پلی آمیدی رطوبت را به خود جذب کرده و رطوبت عامل تغییر رنگ شده است.


رنگ های پرینونی (Prinone Dyes):
این رنگ از جمله رنگ های پرنیونی است. رنگ های S060,SR135، استفاده ی زیادی در رزین های مهندسی دارند، که از هر دوی این رنگ ها در عدسی های مورد استفاده در صنعت اتومبیل سازی، استفاده می شود. از SR135 برای رنگ کردن چراغ قرمز عقب (tail-light-red) اتومبیل ها (هر دو نوع اکریلیکی و پلی کربناتی) استفاده می شود.

از رنگ نارنجی SO در چراغ های کهربایی پارکینگ ها (Parking light amber) استفاده می شود. که هر دوی این رنگ ها به خاطر پایداری گرماییشان، کاربردهایی متنوعی در آلیاژهای مهندسی و آمیزه ها به دست آورده اند.
SR135 باپ لی آمید واکنش می دهد و برای کاربردهایی که دارای نایلون ۶ یا ۶/۶ هستند توصیه نمی شود. به تازگی، همچنین تولید کننده ها ترجیح داده اند که از SR179 استفاده کنند . SR179، یک پرنیون باپایداری گرمایی ممتاز است و دوام بهتری نسبت به SR135 دارد . این رنگ رفتار بسیار خوبی در پلی آمید ۶ و پلی آمید ۶/۶ (حتی در زیر فشارهای برشی ناشی از قالب گیری تزریقی) دارد.


رنگ های فلئورسنت (Fluoresent Dyes):
عوامل رنگ زای فلئور سنت انرژی ناحیه ی UV نزدیک را به طول موج نورمرئی تبدیل می کند. در واقع این رنگ ها، نور UV نزدیک را گرفته و به طول موج نورمرئی تبدیل می کنند که نتیجه ی آن این است که اجسام رنگ شده با این رنگ ها نور بیشتری نسبت به نور دریافتی از خود ساتع می کنند. این به نظر می رسد که این مواد به واسطه ی نور تابیده شده درطی روز به آنها، می درخشد. رنگ های فلئورسنت به صورت وسیع در صنعت بسته بندی و برای جلب توجه مصرف کننده، استفاده می شوند. اکثر رنگ های فلئورسنت (از لحاظ وزنی) برای تولید پیگمنت های فلئورسنت استفاده می شوند، که این پیگمنت ها نیز با مقدار ۵ ـ ۲ درصد در یک حاصل الیگومر حل می شوند. سپس این حامل ها نیز باپلی اولفین هایی مانند HDPE (برای بطری ها) و PPRO (برای درپوش ها) همساز می شوند. تعدادی از گریدهای این پیگمنت ها، پایداری کافی برای همراه شدن با آلیاژها و آمیزه هایی که برپایه ی رزین های اولفینی یا استیرنی هستند، را دارند.
به هرحال یک زیر گروه کوچک از این رنگ ها، پایداری مورد نیاز برای رزین های مهندسی و آلیاژها و آمیزه هایشان را دارند. از طرف دیگر، کسی نمی تواند از پایداری گرمایی به تنهایی به عنوان یک راهنما برای انتخاب رنگ فلئور سنت مناسب با یک ماده، استفاده کند؛ در واقع واکنش پذیری شیمیایی وضعیت را متفاوت می کند. برای مثال SO63 برای پلی آمیدها مناسب نیست. ساختار سولونت گرین ۵ (SOLVENT GREEN 5)، زرد کم رنگ است.

همه ی رنگ های فلئورسنت برای کاربردهای با گرمای بالا مناسبند و همگی دارای ثبات رنگ هستند و تولید رنگ های پر رنگ و سیر می کنند. همه ی این رنگ ها قیمت بسیار سرسام آوری دارند. این گستره ی قیمتی بین ۷۵ الی ۱۲۵ دلار بر واحد پوند، متغیر است.
برخی از انواع خاص این رنگها که دارای درخشندگی شگفت آوری هستند، قیمت تقریبی ۳۰۰۰ دلار بر واحد پوند دارند. با توجه به قیمت بالای رنگ های فلئورسنت، چه چیز باعث می شود که یک تولید کننده از این رنگ ها برای رنگرزی محصولات پلاستیکی، استفاده کند ؟!
در جواب این سوال باید گفت که در اغلب موارد، موادی که رنگ می شوند، بسیار مات هستند و حالت کدری ذاتی در آنها به وجود می آید. و در اغلب موارد نیز تنها وسیله ای که به واسطه ی آن این خواص ذاتی بهبود می یابد و رنگ ایجاد شده تمیز و درخشنده می شود، استفاده از رنگ های فلئورسنت در آنهاست.


منبع: نساجی روز (سایت جامع نساجی ایران)