تکنیک های تولید انواع طیف های رنگ سفید در پلاستیک ها

چنانچه به یک سوپر مارکت و یا یک مرکز خرید در سطح شهر گذری داشته باشیم، می بینیم که هزاران محصول رنگی برای جلب رضایت مشتری در غرفه ها چیده شده اند تا خریدار در میان آن همه تنوع قدرت انتخاب بیشتری داشته باشند و گاه این انتخاب تنها به دلیل زیبایی و رنگ قطعه و بدون در نظر گرفتن کیفیت آن انجام می پذیرد.

به گزارش صنایع پلاستیک، اگر انتخاب شما رنگ سفید باشد، مسلما هر رنگ سفیدی را نخواهید پسندید و حتما به هماهنگی رنگ مصنوع خریداری شده به ویژه اگر پلاستیک باشد با رنگ دکوراسیون منزل خود توجه خواهید کرد، چنانچه رنگ اتاق خواب شما “سفید شیری”( رنگ روشنی و گرما بخش) باشد شاید دوست نداشته باشید کاغذ دیواری و کفپوش های پلاستیکی اتاقتان به رنگ “سفید یخچالی” باشند.
رنگ سفید در انواع مختلفی برای قطعات پلاستیکی وجود دارند و مهم ترین آن ها عبارتند:

سفیدهای یخچالی،برفی،صدفی، استخوانی، فیلی، یاسی، کاپوچینو و…

پایه تمام رنگهای سفید “دی اکسید تیتان” است، آن چه باعث پیدایش شیدهای مختلفی از سفید می گردد، هنر و فنی است که سازنده فرمول با آشنایی از ویژگی های برخی دیگراز رنگدانه ها در کنار دی اکسید تیتان به آن دست خواهد یافت.

تصویر) ipad در فام های مختلف سفید

دی اکسید تیتان مهم ترین رنگدانه سفید است که به دو صورت بلوری “روتیل” و “آناتاز” وجود دارد. هر دو رنگدانه زمانی که در معرض پرتو فرا بنفش قرار می گیرند به شدت آن را جذب می کنند، فعالیت کاتالیستی نوع روتیل بسیار کم بوده و بیشتر انرژی جذب شده را به صورت گرما از دست می دهد در حالی که فعالیت کاتالیستی و نقش اکسید کنندگی آناتاز بسیار زیاد است، لذا مقاومت جوی این نوع برای برخی کاربردها کافی نیست و به طور عمده از نوع روتیل برای رنگ آمیزی پلاستیک ها استفاده می شود.اکسید روی، سولفات روی و سرب سفید، رنگدانه های سفید دیگری هستند که اهمیت کاربردی چندانی در پلاستیک ها ندارند.

در میان رنگدانه های سفید، دی اکسید تیتان دارای قدرت پوشانندگی بیشتر و همرنگ کنندگی بهتری است و به همین دلیل به عنوان رنگدانه سفید، بیشترین مصرف را به خود اختصاص داده است. این رنگدانه غیر سمی است وپایداری حرارتی خوبی در فرایند انواع پلاستیک ها دارد. هم چنین پایداری شیمیایی آن خوب است، و تنها در اسید سولفوریک غلیظ حل می شود، البته سرعت واکنش بسیار کم است.

همان طور که اشاره شد این رنگدانه در دو نوع آناتاز و روتیل وجود دارد. ساختمان کریستالی هر دو یکسان است اما وزن مخصوص آناتاز کمتر از روتیل است که به دلیل فاصله بیشتر بین اتم های تیتانیوم و اکسیژن است. هر دو رنگ دانه زمانی که در معرض پرتو فرا بنفش قرار می گیرند به شدت آن را جذب می کنند. نوع آناتاز در اثر جذب اشعه شدیدا تحریک می شود و فعالیت کاتالیستی سطحی زیادی از خود نشان می دهد، اما، تهییج و فعالیت کاتالیستی نوع روتیل بسیار کم بوده و بیشتر انرژی جذب شده را به صورت گرما از دست می دهد.

گچی شدن یا سفیدک زدگی پدیده ای منفی است که گاه در مصنوعات پلاستیکی سفید اتفاق می افتد. زمانی که در اثر تجزیه لایه سطحی رنگ پایه، رنگدانه های آزاد و بدون اتصال شیمیایی به وجود آیند، این پدیده مشاهده می شود. در این صورت در اثر ساییدن نوک انگشت روی سصح قطعه، رنگدانه به صورت پودر سفید یا گچ از آن جدا می گردد.

این پدیده منفی در سطح قطعه بعد از مدتی که در مجاورت اتمسفر قرار گیرد اتفاق می افتد. گچی شدن در نوع آناتاز سریع تر از نوع روتیل است. به طور کلی نوع روتیل، به ویژه نوعی که بر روی آن فرایند سطحی انجام شده باشد مقاومت بهتری در برابر گچی شدن دارد و به همین علت نوع روتیل در مصنوعاتی که کاربرد در فضای آزاد دارند، مورد استفاده قرار می گیرند.تیتان آناتاز در کاربردهایی که سفیدی قطعه مهم است ولی مقاومت آن در برابر آب و هوا چندان اهمیتی ندارد به کار می روند.

هر تیتان با توجه به محتوی دی اکسید تیتانیوم، وجود ناخالصی ها، فرایند تولید و اندازه ذرات، دارای سفیدی منحصر به خاص خود است. شاید رنگ سفید در ابتدا تنها یک فام رنگی را در ذهن تداعی کند، ولی آنچه که واقعیت دارد، وجود فام های بسیار مختلف از رنگ سفید است. برای رسیدن به سایه های مختلف از رنگ سفید، نیاز به آگاهی ازویژگی های فنی سایر رنگدانه ها و تونر ها است، و هم زمان همچون کشیدن یک تابلو و اثر هنری، نیاز به یک هنرمند است، البته نه هنرمندی آشنا به بوم و قلم ،بلکه هنرمندی دوستدارپلاستیک؟ هنرمندی که علاوه برآشنایی مفاهیم اولیه و روان شناسی رنگ، تسلط کامل به پلیمر، مواد افزودنی و فرایند تولید نیز داشته باشد.

سفید یخچالی

رنگهای سفید یخچالی دارای فام سفید با سایه آبی و یا بنفش هستند . برای رسیدن به رنگ “سفید یخچالی” در پلاستیک ها می توان از دو روش زیر استفاده کرد.

الف-آبی و بنفش لاجورد

رنگدانه های آبی و بنفش لاجورد، رنگدانه هایی معدنی با ساختار شیمیایی سولفو سلیکات سدیم آلومینیوم هستند.

 شکل۱)ساختارفیزیکی سنگ لاجورد

آبی لاجورد (شکل۱) یک رنگدانه درخشان و یکی از قرمزترین آبی های موجود است، که این رنگ را به سادگی با مخلوط سایر رنگ ها نمی توان بدست آورد.

رنگدانه آبی لاجورد، فام زرد را در رنگهای سفید خنثی ساخته ورنگدانه بنفش آن علاوه بر از بین بردن زردی، سایه ای بنفش در سفید ایجاد می کند.

میزان استفاده از پیگمنت های فوق در کنار رنگدانه سفید فرمول بسیار ناچیز است و با توجه به میزان یخچالی (تمایل به آبی) بودن و ضخامت قطعه مورد استفاده قرار می گیرند.

آبی های لاجورد مقاومت شیمیایی بسیار خوب و پایداری حرارتی تا بیشتر از ۳۰۰ درجه سانتی گراد دارند.ثبات نوری آن ها عالی است. این رنگدانه ها به دلیل قدرت همرنگ کنندگی ضعیف، کمتر به تنهایی مورد استفاده قرار می گیرند.

ب-آبی فتالو سیانین و بنفش دی اکسازین

رنگ دانه های آبی فتالو سیانین گروه مهمی از رنگ های آلی هستند و شید رنگی آن ها از آبی سیر تا سبز مایل به زرد متفاوت است . به طور کلی رنگدانه فتالوسیانین مس یک رنگ درخشنده روشن با قدرت هم رنگ کنندگی و دوام نوری بالا است.

فتالو سیانین آبی در چندین شکل بلوری یافت می شود که تنها دو نوع آن از لحاظ کاربردی مهم هستند. این دو نوع یکی به شکا آلفا (قرمزتر) و دیگری به شکل بتا (سبزتر) هستند. فتالوسیانین خام از نوع بتا است اما در اثر فرایندهای بعدی تبدیل به شکل آلفا تبدیل می شود.

رنگ دانه های فوق به جز چند استثنا در اکثر پلاستیک ها کاربرد دارند، در HDPE ممکن است موجب تغییر ابعادی در قطعه گردیده و در رزین های پلی استر اشباع موجب تاخیر در پخت پراکسیدی گردند.

استفاده ازمقادیر کم رنگ دانه آبی فتالو سیانین در کنار رنگدانه سفید (دی اکسید تیتان) در واکنش به دمای فرایند، موجب جلوگیری از ایجاد زردی در قطعه تولیدی خواهد شد، البته میزان سفیدی قطعه، در صورتیکه تواما از رنگ دانه بنفش دی اکسازین نیز استفاده شود فزونی خواهد یافت. لازم به توضیح است علیرغم آنکه ثبات نوری و قدرت هم رنگ کنندگی این رنگ دانه بسییار خوب است ولی تحمل حرارتی آن حداکثر ۲۲۰ درجه سانتی گراد است.

تصویر) صندلی سفید یخچالی

سفید برفی

رنگ سفید برفی همان طور که از نام آن پیداست، ویژگی سفیدی برف (سفیدتر از سفید) را دارد. سفیدی برف فاقد هر سایه رنگی دیگری است، چنانچه مدتی به برف خیره شوید حتما چشم هایتان از پرتو فرابنفش ناشی از انعکاس بازگست نور، آزرده خواهدشد.

تصویر) کفش ورزشی پلی یورتان به رنگ سفید برفی

سفید کننده های فلوئورسنت

رنگدانه های فلوئورسان، پرتو فرابنفش و یا نور مرئی را جذب کرده و انرژی جذب شده را در طول موج های بالاتر دوباره پخش می سازند. این رنگدانه ها با توجه به زمینه رنگی جسم از خود تابش نشان می دهند. قسمت فعال رنگدانه فلوئور سان معمولا از یک مولکول آلی تشکیل شده است. رنگدانه های فلوئورسان پس از حذف منبع نور ویژگی خود را از دست می دهند، در حالیکه رنگدانه های فسفرسان حتا پس از قطع نور اثر خود را حفظ می کنند.

رنگ دانه های فلوئورسان همراه با رنگدانه سفید تیتان، باعث درخشندگی بیشتر و ماهیت سفید تر رنگ خواهند شد.

تصویر) منحنی فرایند جذب نور (قرمز) و بازتاب (آبی) آن توسط رنگدانه فلوئورسان

سفید صدفی

رنگ های صدفی حالت قوس و قزح گونه ای در محصول ایجاد می سازند. ذرات رنگ دانه به صورت ورق های بسیار ریز با ضریب شکست بالا هستند که هر دو خاصیت انعکاس و انتقال نور را از خود بروز می دهند. این ورقه ها به اندازه ای هستند که موجب تداخل نور گردیده و در همین حال ایجاد رنگ می کنند.(شکل) رنگدانه های صدفی کمتر از یک میکرون ضخامت و ابعاد متوسط ۱۰ تا ۴۰ میکرون دارند.مهم ترین رنگ دانه های صدفی دی اکسید تیتان و اکسید فریک پوشش شده بر روی میکا هستند. ویژگی اساسی این گونه رنگ دانه ها، ثبات و عدم واکنش آنها با پلیمر است . دی اکسید تیتان (آناتاز و روتیل) حدود ۱۰ تا ۶۰ در صد غلظت رنگدانه را تشکیل می دهند. رفتار ذرات میکا در رنگدانه های صدفی، هم چون ورقی است که اکسید فلزی را محافظت مکانیکی کرده و جز این نقش دیگری در خواص نوری ترکیب ندارد. امروزه انواع ویژه ای از میکای پوشش شده به بازار عرضه شده اند که سال ها در معرض شرایط جوی قرار گرفتن، ویژگی های خود را از دست نمی دهند. در حال حاضر انواع مختلفی از رنگدانه های صدفی با فام های مختلف رنگی به بازار عرضه می شوند که ویژگی قوس و قزح بسیار زیادی دارند. به طور کلی رنگدانه های صدفی با توجه به ویژگی بازتاب نور در جهات مختلف، حالتی را ایجاد می نمایند که سایر رنگدانه ها فاقد آن هستند.

از نکات منفی این رنگ دانه می توان به قدرت پوشاندگی ضعیف آن ها اشاره داشت. به عنوان مثال برای تولیدی فیلمی با ضخامت کمتر از ۱۰۰ میکرون حداقل نیاز به ۱۰ پارت رنگدانه صدفی است، که البته این مقدار در قطعاتی با ضخامت بیشتر کاهش خواهد یافت.

هر چند استفاده از رنگ دانه تیتان در کنار رنگدانه های صدفی، ویژگی این رنگدانه را کاهش خواهد داد ولی به جهت افزایش پوشش قطعه و کاهش قیمت می توان آن را با تیتان همراه نمود.

تصویر) مقایسه خواص اپتیکی پیگمنت سفید، پیگمنت عادی، پیگمنت متلیک و پیگمنت صدفی.پیگمنت های سفید و عادی نور را جذب و منتشر می کنند. پیگمنت های متالیک انعکای آینه ای کامل دارند.پیگمنت های صدفی جزیی از نور تابیده شده را انعکاس داده و مابقی نور بین ذرات دیگر توزیع می شود و لذا سبب به وجود آمدن موجی از براقیت از عمق و حالت چهلچراغ گونه ای می شود.

در بازتاب نور از قطعه صدفی، نور در جهات مختلفی بازتاب شده و بخشی از آن به درون قطعه تغییر جهت داده می شود. به همین دلیل چشم حالت قوس و قزح گونه ای در قطعه مشاهده می کند.

سفید استخوانی

سفید استخوانی با استفاده از رنگدانه سفید قابل دسترسی است، برای تولید این رنگ در کنار رنگدانه سفید می توان از کربنات کلسیم (شیری رنگ) استفاده نمود.در فرمول های پی وی سی، با توجه به ضعف حرارتی این پلیمر، عدم استفاده از هر گونه رنگدانه ای در کنار تیتان موجب ایجاد رنگ سفید استخوانی خواهد شد. البته استفاده از مقادیر کمی رنگدانه اکسید آهن زرد (گل ماش) و مشکی به زیبایی قطعه تولیدی خواهد افزود.

اکسیدهای زرد و قرمز آهن بیشتر با نام های گل اخری و گل ماشی در بازار ایران معروف هستند، آنها از اکسیدهای بسیار فراوان موجود در پوسته زمین هستند. این مواد به طور وسیعی در سزتاسر کره زمین پراکنده هستند و از قرن ها پیش به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار می گرفته اند.

گل های اخری در واقع خاک های رنگینی هستند که مخلوطی از اکسید آهن آبداربا سیلیکات های معدنی هستند. در رنگدانه های اکسید آهن، خواصی از قبیل قدرت پوشش دهی و همرنگ کنندگی با میزان اکسید آهن موجود در آن فرق می کند. میزان اکسید آهن موجود در انواع گل اخری از ۱۶ تا ۶۰ در صد متغیر است و همین مسئله موجب بروز اختلاف در شید رنگ آن ها می شود.

اکسید زرد آهن که با نام گل ماشی معروف است، رنگدانه اصلی در کنار رنگدانه سفید برای تولید، رنگ سفید استخوانی است.

سفید فیلی

رنگ سفید فیلی با اضافه کردن مقادیر بسیار کمی از رنگ دانه مشکی، اکسید زرد آهن با تیتان بدست می آید.

سفید یاسی

سفید یاسی با اضافه کردن مقادیر کمی رنگدانه بنفش به تیتان حاصل می شود. استفاده از رنگ دانه “الترامرین بنفش “فام زیبایی را در محصول ایجاد خواهد کرد.

تصویر) دکوراسیون اتاق با زمینه رنگ سفید یاسی و استفاده از رنگ بنفش جهت ایجاد هارمونی

سفید کاپاچینو

سفید کاپاچینو با اضافه کردن مقادیر کمی رنگدانه قهوه ای واکسید زرد آهن به تیتان حاصل می شود.

لازم به توضیح است که در کلیه رنگ های مورد اشاره، بخش اصلی رنگدانه مربوط به دی اکسید تیتان است ،مقدار مورد نیاز از رنگ دانه های مورد اشاره بستگی به نوع پلیمر،ضخامت قطعه و شید رنگی مورد نظر دارد، و لازم است بهینه سازی لازم جهت حصول به مناسب ترین شید رنگی انجام پذیرد.

تصویر) نمونه کفش پلی یورتان صدفی

تصویر) دکوراسیون داخل آشپزخانه و کابینت با استفاده از سفید فیلی

منبع: شماره ۳۳۶ ماهنامه صنایع پلاستیک