انواع رنگدانه ها

- تیتانیوم دی اکسید ( Tio₂  )

        منبع اصلی دی اکسید تیتانیوم سنگهای معدنی ایلمنت و رویتل هستند . دی اکسید تیتانیوم عمدتا از سنگهای سیاهی بنام ایلمینت ( تیتانات آهن دو ظرفیتی ) به دست می آید که عمدتا ترکیبی از مخلوط دی اکسید تیتانیوم و اکسیدهای آهن و کمی ناخالصی دیگر است و در نروژ ، هندوستان ، آمرییکا ، کانادا و سوئد یافت میشود . دی اکسید تیتانیوم در دو نوع بلوری رویتل و آناتاس تولید میشود . البته رنگدانه های ترکیبی دیگری نیز وجود دارند که شامل ترکیباتی اند از دی اکسید تیتانیوم و سولفات کلسیم به نسبت 30 درصد دی اکسید تیتانیوم و 70 درصد سولفات کلسیم و یا 50 درصد دی اکسسید تیتانیوم و 50 درصد سولفات کلسسیم هستند .

تهیه دی اکسید تیتانیوم

        دو روش بررای تهیه دی اکسید تیتانیوم وجود دارد :

تهیه تیتان آناناس ( روش سولفات )

تهیه تیتان رویتل ( روش کلر )

        الف – روش سولفات : ایلمنیت ( سنگ معدن را خرد و خشک سپس د راسید سولفوریک خشک میکنند محلولی از سولفاتهای تیتان و اهن دو ظرفیتی و سه ظرفیتی بدست میآید ( 1 ) آنگاه برراده آهن به محلول اضافه میشود تا آهن سه ظرفیتی به آهن دو ظرفیتی تبدیل گردد ( 2 ) سپس محلول را جدا میکنیم و پس از صاف کردن به دستگاه تبخیر در خلا انتقال میدهیم بدین سولفات فرد بصورت کریستال جدا میشود سپس محلول را میجوشانیم تا تیتان به هیدروکسید تیتانیوم تبدیل شود ( 3 ) رسوب هیدروکسید را با آب میشوییم سپس در کوره دوار با دمای 800 درجه سانتیگراد کلسینه میکنیم . بدین صورت تیتان آناتاس بدست میآید ( 4 ) .

        آهن دو ظرفیتی و سه ظرفیتی + سولفات تیتانیم – اسید سولفوریک + سنگ معدن ایلیمنت ( 1 )

       آهن دو ظرفیتی + سولفات تیتانیوم  براده آهن   آهن دو و سه ظرفیتی + سولفات تیتانیوم ( 2 )

هیدروکسید تیتانیوم    هیدرو لیز   سولفات تیتانیوم ( 3 )

تیتاینوم                                       هیدروکسید تیتانیوم ( 4 )

         ب- تهیه تیتان رویتل ( روش کلراید ) : در سال 1958 روش تترا کلریید اعلام شد که در آن ضمن عبور گاز کلر از سنگ معدن آنرا تا 900 درجه سانتیگراد حرارت میدهیم تا تترا کلرید بدست آید ( 1 ) ماده بدست آمده بوسیله سوزاندن در کنار اکسیژن به دی اکسید تیتانیوم تبدیل میشود ( 2 ) سنگ معدن رویتل 96 – 95 درصد هیدرواکسید تیتانیوم دارد .

        تترا کلرید تیتان 900 گاز کلر + ذغال + سنگ معدن ( 1 ) تیتان 1000 اکسیژن + تترا کلرید تیتان ( 2 )

        سنگدانه بدست آمده دارای درجه خلوص بالا و کیفیت یکنواخت است . 

رنگهای اکو وارل

این رنگها معمولا رنگهای غیر سمی و معدنی مانند اکسید روی ، زرد کادمیم ، زرد کرم ، گل آخری ، شنگرف ، آبی پروس ، اولترامالین و غیره میباشند . آنها را با یک ماده وصل کننده مانند صمغ سریشم ، ژلاتین ، دکسترین و یا کتیررا یا زرین مصنوعی مخلوط کرده و بکمک فشار آن را تبدیل به دکمه یا صفحه مینمایند و یا به آنها گلیسریین افزوده و به شکل قمیه در لوله میریزند در موقع کاربرد آنرا با آب حل کرده و مصرف مینمایند .

        رنگهای مغز مداد – مغز مدادهای معمولی معمولا از کائولن و یک ماده رنگی و زرین مانند کتیرا ، میتل ، سلولوز وغیره ) تهیه میکنند سپس آنرا در مخلوطی از پیه گاو و موم ژاپنی ( یا اجسام مشابه ) ذوب شده میریزند و وسط چوب قرار میدهند  .

       رنگهای پاستل – که در تابلو سازی مصرف میشوند از مخلوط کلسیم کربنات یا گچ آلومینیم اکسید ، ماده رنگی و صمغی مانند کتیرا تهیه میکنند باین ترتیب که مخلوط را خمیر کرده و با فشار به شکل مورد نظر مثلا استوانه در آمده خشکک مینمایند .

       بیگمانهای آلی جدید – پیرایش بیگمانهای جدید در طول زمان به کندی انجام گرفته بود تا اینکه توسط ویلیام هندی پرکین رنگهای مصنوعی در سال 1856 ابداع گردیدند . متعاقبا در اوایل قرن بیستم بیگمانهای مصنوعی و آلی تهیه و به بازار عرضه شدند این بیگمانها دارای اهمیت خاصی اند . زیرا علاوه برر موارد استعمالی که بررای بیگمانها یمعدنی ذکر شده در رنگرزی نساجی و الیاف نیز بکار میروند . 

شیمی رنگ

            بررسی مواد رنگی از نظر شیمیایی ،. بخش جالبی از شیمی کاربردی را تشکیل میدهد به شیمی رنگ معروف است . در این قسمت انواع تقسیم بندی مواد رنگی ، مواد اولیه ( Primaries ) مواد حد واسط (‌ Intermediates ) بررسی میگردد .

1 – طبقه بندی مواد رنگی

       علاوه بر تقسیم بندیهای قدیمی این مواد را به مصنوعی و طبیعی ، گیاهی و غیر گیاهی ، معدنی و آلی و غیره طبقه بندی میکردند در تقسیم بندی جدید که بر اساس کاربرد رنگها متکی است این مواد بطور کلی به دو بخش عمده زییر تقسسیم بندی شده است:

I  - بیگمانها ( رنگدانه ها )‌ یا بیگمنت ها ( PIGMENTS )

II  - رنگها ( DYES )

       اغلب رنگها موارد استفاده شان در صنایع رنگرزی نساجی اهمیت دارند در صورتی که بیگمانها در موارد غیر رنگرزی نساجی کاربرد بیشتری دارند . هر چند که بعضی مواقع آنچنان مرز مشخص بین ایندو بخش رنگ نمیتوان تقسیم نمود .

بیگمانها ( Pigments )

        بیگمانها مواد جامد تزئینی هستند که در شکل و اندازه های مختلف در حلالهای مربوط به حالت معلق تهیه و بکار میروند . بیگمان مشتمل بر مواد سیاه ، سفید و رنگی بوده که موارد استعمال زیادی از جمله رویه زدن ، پوشش دادن ( Surface Coating ) ، رنگرزی انبوه ( Mass Coloration ) و دیسپرسیون در هوا میباشد . برای رویه زدن از محلواهای آبی حاوی مواد سفت کننده مثل چسب و سایر رزین ها ، روغنهای خشک کننده ( معمولا به همراه یک یا چند حلال آلی ) ترکیبات نرم کننده ( Plastici zers  ) و غیره استفاده میشود . در رنگرزی انبوه مواد پلاستیکی گوناگون ، پلاستیکها و الیاف مصنوعی گوناگون را بکار میبرند .

        از آنجا که بیگمانها به صورت دیسپرس مصرف میتواند از استکل و ابعاد ذرات آنها حائز اهمیت میباشند . اغلب بیگمانها بصورت پلی مرفیک ( یعنی برای ساختن و ظاهر کردن آنها باید از مراحل مختلف گذشت ) بوده و شرایط تهیه شان باید طوری انتخاب گردد که فرمهای کریستالی با اندازه ذرات ( Partical size  ) کوچک حاصل شوند در غیر اینصورت اشکالاتی در فرایند رنگ زدن به وجود خواهد آمد .

        بیگمانهای اولیه و قدیمی غالبا ترکیبات معدنی بوده که منشا طبیعی داشته اند ولی چون کیفیت و خواص جالبی از خود نشان نمیدادند لذا به مرور زمان جای خود را به بیگمانهای مصنوعی و آلی دادند . 

رنگ و حالت الکترونی مولکولها

– رنگ

        رنگ نمودی از تاثیر متقابل نور مرئی و ماده است و ماده به این ترتیب رنگی به نظر میرسد . خود پدییده دید نیز نتیجه جذب نور توسط شبکیه چشم میباشد . جذب نور سبب میشود که ساختمان پروتوئینهای چشم در اثر یکسری واکنشهای شیمیایی تغییر یابد و یک ردیف پاسخهای شیمیایی داده شود و درنتیجه ، علامت دریافت شده بوسیله عصب نوری به مغز انتقال می یابد .

       تابش نور سفید به ماده بر حسب ساختمان و حالت سطحی ماده با پدیده های زیر پاسخ داده میشود :

 الف : تمامی پرتوهای تابیده شده بازتاب یا پخش میگردند بدین ترتیب ماده سفید به نظر میرسد .

ب : تمامی پرتوها جذب میشوند ، ماده سیاه به نظر میرسد .

ج : قسمتی از پرتو ها بطور انتخابی جذب میشوند ماده رنگی به نظر میرسد .

        باید تصریح کرد که نور سفید منتشر شده توسط خورشید تابشهای الکترو مغناطیسی در ناحیه 400 تا 800 n m  را در بر میگیرد . در دو سوی طیف مرئی نور از تابشهای غیر مرئی برای چشم انسان تشکیل یافته است طول موجهای بیشتر از 800 n m  نور در ناحیه زیر قرمز (I R  ) و طول موجهای کمتر از 400 n m  در ناحیه فرا بنفش ( U V  ) قرار دارد . بنابر این رنگ هر جسم یک حالت ویژه از پدیده ای بسیار عمومی ، یعنی پدیده جذب انتخابی است .

       در داخل حوزه مرئی ، نوارهای خیلی باریک طول موجها به رنگهای کاملا معین مربوط میگردند . این رنگها نه تنها از ایجاد نوری با طول موج کاملا مشخص ناشی میشوند بلکه آنها از نور سفیدی که توسط جذب پرتوی که طول موج رنگ مورد نظر را در بر نداشته باشد نیز حاصل میگردند بدین ترتیب است که بر اثر جذب « رنگهای تکمیلی » ما رنگها یاجسامی که ما را احاطه کرده اند می بینیم جدول زیر رنگهای جذب شده و دریافت شده را نسبت به طوول موج نور جذب شده نشان میدهد . 

آب و رسانایی الکتریکی

یون های سازنده ترکیب های یونی مانند NaCl ، به هنگام حل شدن در آب یون های مثبت شبکه بلور به طرف قطب منفی ، یون های منفی شبکه به طرف قطب مثبت مولکول های آب جذب می شوند و در سراسر آب پراکنده می شوند. حال اگر این محلول را در یک مدار الکتریکی قرار دهیم ، انتظار می رود محلول رسانای جریان برق باشد. زیرا یون های مثبت محلول می توانند به طرف قطب منفی ، و یون های منفی محلول به طرف قطب مثبت حرکت کنند.