فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: آشنايي با رنگ

مقدمه. 2

بخش 1: توليد صنعتي مواد رنگزاي.. 4

1-1تكنولوژي.. 4

2-1 مصرف كننده. 4

3-1 ساختار اساسي و اقتصادي صنعت مواد رنگزا6

1-3-1 اروپاي غربي.. 7

1-3-2 بريتانيا8

3-3-1 آلمان غربي.. 8

4-3-1 سوئيس.... 9

5-3-1 ايتاليا9

6-3-1 آمريكا9

7-3-1 ژاپن.. 10

8-3-1 ساير كشورها10

4-1 محدوده توليد. 10

5-1 مواد خام و مواد واسطه اوليه. 11

1-5-1 مواد خام. 12

6-1 مواد واسطه اوليه. 14

1-6-1 شرح نمونه هايي از مواد واسطه اوليه مشتق شده از بنزن. 15

7-1 مواد واسطه و فرايندهاي واحد. 16

8-1 فرايندهاي واحد. 16

1-8-1 تعريف رنگينه. 16

2-8-1 طبقه بندي رنگينه. 17

3-8-1 كاربرد رنگينه. 19

4-8-1 توليد مواد رنگزا19

5-8-1 پگمينت و مواد رنگرزي آزو. 20

6-8-1 مواد رنگرزي آنتراكنيون. 20

9-1 فرمولاسيون و تكميل.. 21

10-1 عمليات واحد. 21

بخش 2: شناخت رنگ.... 23

1-2 مقدمه. 23

2-2 رنگ.... 24

3-2 طيف هاي جذبي.. 25

4-2 جذب تابش بوسيله مولكولها25

5-2 خواص رنگ.... 26

6-2 تعريف و دسته بندي رنگ.... 26

7-2 خواص اختصاصي و اساسي رنگ ها27

1-7-2 چسبندگي.. 27

2-7-2 سهولت كاربرد. 27

4-7-2 كيفيت ثابت... 28

5-7-2 خواص ويژه. 28

8-2 اصول يك رنگ آميزي خوب... 29

10-2 محمل رنگ.... 32

11- 2 فرمول رنگ.... 33

1-11-2 رنگ هاي شفاف... 34

2-11-2 تغيير رنگ دهنده هاي سطح.. 34

3-11-2 لعابهاي براق.. 34

4-11-2 رنگ هاي مات... 35

5-11-2 بتونه ها و آستري ها35

6-11-2 رنگ هاي منزل. 35

7-11-2 رنگ هاي گچكاري.. 35

8-11-2 تركيبات پر كننده و درزگير. 36

12-2 مكانيزم تشكيل فيلم يك رنگ.... 36

1-12-2 عوامل مهم در تشكيل يك فيلم.. 36

2-12-2 طرق تشكيل يك فيلم.. 38

13-2 آماده سازي سطح.. 40

14-2 معايب رنگ.... 40

1-14-2 معايب ناشي از رنگ.... 41

2-14-2 معايب ناشي از كاربر رنگ.... 42

3-14-2 معايب ناشي از طراحي سطح و نيروهاي خارجي.. 42

4-14-2 معايب ناشي از مواد شيميايي.. 43

15-2 نمونه اي از ماشين آلات رنگسازي و روش كار با آنها44

بخش 3: مواد اوليه. 47

1-3 مقدمه. 47

2-3 روغن ها48

1-2-3 ساختمان روغن.. 49

2-2-3 عمل آوردن روغن.. 49

3-3 رزين ها50

4-3 لاك ها51

5-4 پلي مرهاي آبي و اموسيون. 52

6-3 رنگدانه ها و اكستندرها52

1-6-3 خصوصيات عمومي فيزيكي رنگدانه. 53

2-6-3 رنگدانه ها56

الف – 2-6-3 رنگدانه ها58

ب- 3-6-3 رنگدانه یارها65

7-3 حلال ها67

1-7-3 طبقه بندی حلال ها69

8-3 مواد افزودنی.. 72

1-8-3 خشک کننده ها73

2-8-3 مواد ضد پوسته یا ضد اکسایش.... 75

3-8-3 مواد ضد تهنشینی.. 75

4-8-3 پخش کننده. 75

5-8-3 هم سطح کننده. 76

6-8-3 مواد ضد کف... 76

7-8-3 مواد غلیظ کننده. 76

8-8-3 مواد ضد چروک.... 77

9-8-3 مواد ضد یخ.. 77

10-8-3 بازدارنده از فساد. 77

11-8-3 عوامل براق کننده. 77

12-8-3 مواد تنظیم PH... 77

13-8-3 عوامل بهم پیوستگی.. 78

بخش 4: آزمون رنگ.... 79

1-4 هدف از آزمون رنگ.... 79

2-4 آزمون کمی و کیفی.. 79

3-4 روش های استاندارد آزمون. 79

4-4 طبقه بندی آزمونها80

5-4 سنجش و آزمایشات رنگ.... 80

1-5-4 آزمون قابلیت شستشوی رنگ.... 80

2-5-4 آزمون زمان خشک شدن فیلم رنگ.... 82

3-5-4 آزمون انحنای فیلم رنگ.... 82

4-5-4 آزمون اندازه گیری ویسکوزیته. 83

6-5-4 آزمون دانه بندی رنگ.... 84

5-5-4 آزمون اندازه گیری قدرت پوشش.... 84

6-5-4 آزمون دانه بندی رنگ.... 85

7-5-4 آزمون اندازه گیری براقیت... 85

 

فصل دوم: آشنايي با پيگمان هاي صدفي

پیشگفتار. 106

تاریخچه پیگمنت های صدفی.. 107

بخش 1: آشنایی با پیگمنت های صدفی.. 110

پیگمنت های صدفی.. 111

بخش 2: پیگمنت های صدفی.. 112

پیگمنت ها112

تقسیم بندی پیگمنت های صدفی.. 112

1-1 پیگمنت های مرواریدی (صدفی) سفید – نقره ای.. 113

1-2 پیگمنت های تداخلی.. 114

1-3 پیگمنت های درخشان صدفی به رنگ قرمز، مسی و برتزی.. 114

1-4 پیگمنت های ترکیبی: طلایی و رنگ های دیگر.115

2- پیگمنت های صدفی تک کریستالی.. 116

1-2 پیگمنت های صدفی بر پایه کربنات سرب... 116

2-2 پیگمنت های صدفی بر پایه بیسموت اکسی کلراید. 117

3- پیگمنت های با ماهیت صدف طبیعی.. 117

بخش 3: پدیده های نوری در پیگمنت های صدفی.. 126

مقدمه. 126

بخش 4: کاربرد پیگمنت های صدفی در پلاستیک ها131

بخش 5: پیگمنت های صدفی در پوشش ها140

4- کاربردهای ویژه پیگمنت های صدفی.. 144

منابع و مأخذ. 147

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

رنگ و نقاشي قدمتي به تاريخ وجود بشريت دارد. 35 هزار سال پيش، زماني كه بشر اوليه در غارها زندگي مي كرد با اسفاده از مواد طبيعي از جمله خاك رس، گچ و دوده و چربي حيواني ديوارهاي غار خود را با اشكال انسان ها و حيوانات نقاشي مي كرده است. مصريان قديم در حدود 250 سال قبل از ميلاد مسيح نيز همچنان از مواد طبيعي استفاده مي كردند تا اين كه كم كم از مواد معدني به رنگدانه آبي لاجوردي دست يافتند. آثار نقاشي آن دوران در آرامگاه مصريان باقي مانده است.

حدود 300 سال قبل از ميلاد مسيح، مصريان موزه و كحتابخانه اي در اسكندريه تاسيس كردند كه مردم از اقصي نقاط جهان براي كسب علم به آنجا رفتند و در آنجا با دانش و فن نقاشي مصري نيز آشنا مي شدند. در قرون اول بعد از ميلاد مسيح، يونانيان توجه خاص به هنر نقاشي نشان دادند و اين هنر را در كشور خودشان و همچنين در روم باستان توسعه دادند.

يونانيان روش جديدي از هنر نقاشي را ابداع كردند، با اختلاط رنگ ها با آب، خمير غليظ رنگي به وجود مي آوردند و هنرمند امكان مي يافت تا به نقش هاي خود حالت بدهد و تركيبي از فام تيره و روشن داشته باشد. اين آغازي براي پيشرفت هاي چشمگير صنعت رنگ و نقاشي بود.

بعد از تاخت و تاز بربريان به دنياي روم در قرن پنجم ميلادي. بسياري از آثار هنري از بين رفت و بسياري از روش هاي نقاشي به فراموشي سپرده شد.

اما با احيا جشن هاي مذهبي و ترقي تجارت در قرون دوازده سيزده، جنبه هاي تزييني هنر نقاشي بيشتر مورد توجه قرار گرفت و كليسا مركزي بود كه به نقاشي هاي با شكوه مذهبي اهميت مي داد.

دوره رنسانس دوره جديد حيات علمي و ادبي اروپا، در تبادل افكار و انديشه ها گسترش ها سهم بسزايي داشت اما هنوز هنرمند نقاش كار خود را به صورت يك راز حفظ مي كرد نقاشي هاي داخل ساختمان تا اين زمان منحصر به كليساها و مكان هي عمومي بود و به عنوان يك امتياز اجتماعي در خانه هاي اشرافي استفاده مي شد و هنرمند با استفاده از مواد خام و فرمول هايي كه آن را رمز راز خود مي‌دانست رنگ را با بهاي گراني توليد مي كرد.

در اواخر قرن هجدهم كارخانه هاي توليد رنگ ابتدا در اروپا و سپس در امريكا فعال شدند و در اويل نوزدهم خواص حفاظتي رنگ در كنار آثار تزئيني آن مورد توجه قرار گرفت و طولي نكشيد كه رنگ به توليد انبوه رسيد. در قرن بيستم صنعت رنگ به عنوان يك شاخه تخصصي شيمي مطرح شد و توليد رنگ از هنر به علم تبديل شد. استفاده از مواد اوليه موجود نظير روغن ها و رنگدانه هايي كه از سنگ ها به دست مي آمد (رنگدانه هاي معدني) و اختلاط آن ها با انبوه مواد آلي موجود نيازمند تخصص بود. در اين رن براي پوشش اتومبيل ها، تجهيزات كشاورزي، كشتي ها هواپيما، لوازم خانگي، تجهيزات صنعتي و بسته بندي هاي مواد غذايي علاوه بر زيبايي، مقاومت هاي شيميايي و حفاظتي نيز مورد توجه قرار گرفت.

كارخانه بارك با مساحت 5000 متر 100 آمپر برق در سال 59 شروع به كار نمود و در حال حاضر داراي 28 كارگر به صورت يك شيفت در حال توليد رنگ مي باشد 12 نفر كادر اداري مي باشد.

توليدات انواع رنگ هاي پلاستيك، ضد زنگ، تينر روغي، ساختماني چسب چوب – چسب فوري، بتونه و غيره مي باشد.

 

 

بخش 1: توليد صنعتي مواد رنگزاي

1-1تكنولوژي

به طور كلي تكنولوژي توليد مواد واسط و مواد رنگزا تركيبي از اجزاي زير است.

الف – محصول prodect

ب – كاربردAppli cation

ج – تكنولوژي فرايند process Techno logy

د – تكنولوژي ماشين آلات توليدي plant Techno logy

تكنولوژي توليدي صنعتي را مي توان بعنوان تركيبي از تكنولوژي فرايند ماشين آلات توليدي در نظر گرفت تكنولوژي فرايند به شيميدن ها، مهندسين رنگ و مهندسين شيمي مربوط مي شود.

در تكنولوژي ماشين آلات توليدي، مهندس رنگ مهندس شيمي در ارتباط نزديك با مهندس مكانيك قرار مي گيرد و نيز مانند تكنولوژي فرايند، معمولست كه تكنولوژي ماشين آلات توليدي نيز از ديد عمليات واحد مورد بررسي قرار گيرد ثبت اختراع تكنولوژي فرايند و عمليات توليدي در صنعت توليد مواد رنگزا بندرت مشاهد مي شود زيرا اولا ريسك افشاي تكنولوژي توليد را نمي توان پذيرفت دوم اينكه عدم اجراي قوانين ثبت اختراع نيز امكان پذير است.

 

2-1 مصرف كننده

تمام مردم مصرف كننده محصولات رنگي هستند از لحاظ جهاني ميانگين مصرف مواد رنگزاي آلي ساليانه تقريباً 200 گرم براي هر نفر است با وجود اينكه در كشورهاي پيشرفته اين رقم بسيار بيشتر است.

محدوده محصولات رنگي بسيار وسيع است و از پارچه تا اتومبيل را شامل مي شود. بسياري از صنايع مختلف مواد رنگرزي پيگمنت ها را مورد مصرف قرار مي دهد كه عمدتاً در صنايع نساجي، چرم و كاغذ مي باشد. پيگمنت در مواد نقاشي و روكش هاي سطح ديگر شامل چاپ منسوجات، جوهر، پلاستيك، و لاستيك مصرف مي شوند.

از لحاظ مصرف مواد رنگزا، منسوجات حاكمند و تقريباً 75% توليد جهاني مواد رنگزا را مورد استفاده قرار مي دهد.

كاربردهاي خاص مواد رنگزا شامل مصرف در مصرف در صنايع غذايي، عكاسي، پوست، مو الكترونيك مي شود كه توليد صنعتي مواد رنگزا براي اين اهداف گاهي اوقات توسط صنعت مواد رنگزا انجام مي گردد و يا اينكه توليد مواد رنگزا توسط مصرف كننده به اجرا مي آيد.

نظر به اينكه طبقه هاي مختلف مواد رنگرزي براي انواع مختلف الياف كاربرد دارند، لذا ماهيت صنعت مواد رنگزا پيوند ناگسستني با صنعت نساجي دارد.

توليد كل الياف مصنوعي در دهه هاي اخير رشد سريعي داشته است و اين توليد تقريباً به توليد الياف طبيعي نزديك شده است رونق و پابرجايي صنعت توليد مواد رنگزا كاملا به ثبات و پايداري توليد كنندگان الياف وابسته است.

اخيراً يك بررسي دقيق در بازار فروش آمريكا كاهش قابل ملاحظه اي در مصرف مقدار مواد رنگزا بعنوان بخشي از مصرف الياف بين سال هاي 1965 و 1981 نشان داده است. زمانيكه مصرف مواد رنگزا در ارتباط با مصرف الياف كاهش پيدا مي كند چهار پارامتر اصلي كه در اين كاه نقش دارند به قرار زير است.

الف – روندهاي مد كه باعث ترجيح دادن رنگ هاي روشن و سفيد در مقايسه با رنگ هاي تيره و سياه مي شوند.

ب- استفاده از تكنولوژي بهبود يافته كاربرد مواد رنگزا كه سبب بازدهي رنگي بهتري بر روي كالا مي شود،

ج- اپتيمم كردن نسخه ها و فرم فيزيكي

د- استفاده از مواد رنگرزي قوي تر يا با افزايش قدرت ذاتي رنگي و يا بطور ساده افزايش نوع با قدرت تر رنگ همان محصول

مواد رنگرزي تجارتي بندرت حاوي 100% ماده فعال مي باشند. درست است كه ارزش مالي تجاري مواد رنگرزي براي توليد كننده مهم مي باشد. ليكن مقايسه هايي كه بر حسب رزش مالي انجام شوند نيز در دوران تورم اقتصادي گمراه كننده مي باشند.

 

3-1 ساختار اساسي و اقتصادي صنعت مواد رنگزا

توليد جهاني

تا اوايل قرن بيستم حدود 85% درصد نيازهاي جهاني مواد رنگزا در آلمان توليد مي گرديد وكشورهاي اروپايي ديگر 10 درصد ديگر نياز جهاني را توليد مي كردند.

با گذشت هفتاد سال و دو جنگ جهاني تغييرات اساسي در اين روند پديد آمده است.

ليكن چون قسمت اعظم توليد آمريكا و بعضي از كشورهاي ديگر تابع سوبسيدهاي اروپايي غربي است لذا سهم كلي آنها در پيش از 50 در صد باقي مي ماند.

ارقام ارائه شده در جدول پيشرفت توليد را در پنج دهه اخير نشان مي دهد از سال 1974 به بعد ارقام توليد ملي بسياري از كشورها منتشر نشده است ليكن ارقامي كه در دسترس مي باشند نمايانگر اين مطبند كه سال 1974 اوج توليد دهه 70 بوده و مينيمم مقدار توليد در سال 1975 بوقوع پيوسته است ركورد جهاني باعث 20 درصد كاهش گرديده كه اين ميزان امروزه جبران شده است. در نتيجه ارقام
جدول 1-1- در محدوده دقت و صحت آنها هنوز هم تا به امروز كاربرد دارد.

 

جدول: 1-1 تخمين هاي توليد جهاني مواد رنگزا

كشور اروپاي امريكا چين ژاپن ديگران كل

سال / غربي

1936 110 37 35 - 28 210

194 - 110 - - - -

1958 112 80 127 - 27 346

1966 191 130 - 49 - -

1974 300 138 200 68 44 75

 

1-3-1 اروپاي غربي

جدول زير نمانگر بررسي آناليز كشور به كشور توليد كنندگان اروپايي مواد رنگزا همراه با ارزش مادي آنها مي باشد. نمونه واضحي از اين مطلب كه در اين نوع آناليزها نياز است كه علاوه بر حجم توليد قيمت نيز در نظر گرفته شود، مقايسه بين كشور سويس و فرانسه است. هر كشور از لحاظ تناژ تقريباً توليدي يكسان داشته اند. ليكن ارزش مادي 1974 آنها ترتيب 3/12 دلار آمريكا براي هر كيلوگرم و 75/4 دلار آمريكا مي باشد و در صورتي كه ميانگين قيمت بالا براي مواد رنگزاي سويسي منعكس كننده اين مطلب است كه تركيبي از محصولات با قدرت رنگي بالا و همچنين توليد محصولات تخصصي گران قيمت مدنظر اين كارخانجات مي باشد.

 

جدول 1-1 تخمين هاي توليد مواد رنگزا در اروپاي غربي در سال 1974

كشور توليد تن ارزش كشور توليد ارزش

آلمان غربي 148 976 ايتاليا 75 62

انگلستان 54 268 اسپانيا 15 42

سويس 30 370 بلژيك 6 23

فرانسه 31 147

 

1-3-2 بريتانيا

بيشتر از 90% توليد مواد رنگزا در بريتانيا توسط بخش آلي كمپاني ICI، شركت شيميايي يور كشاير و يا شعب عملياتي شركت هاي سويسي و آلماني انجام مي گيرد.

خويش بيني اويل دهه 1970 باعث سرمايه گذاري قابل ملاحظه اي در بريتانيا بر روي افزايش ظرفيت توليد مواد واسطه و مواد رنگزا گرديد ظرفيت مازادي كه از ركود اقتصادي بعدي منتج شده است به نظر مي رسد كه در دهه 1980 نيز ادامه يابد.

3-3-1 آلمان غربي

توسعه هاي متنوع بع از جنگ در سه كمپاني اصلي در آلمان منجر به چهار چوب هاي متضاد ساختاري شده است. اين سه كمپاني عبارتند ازHoechst, BASF, Bayer همانند ICI، توسعه تجارت مواد رنگزا كه كمتر از 5% كل تجارت مواد شيميايي مي باشد، بايد از نقطه نظر مواد شيميايي سنگين (شامل پلاستيك ها و الياف) و مواد شيميايي سبك ويژه (شامل مواد رنگزا) مشاهده كردند.

4-3-1 سوئيس

بر خلاف آلماني ها و بريتانيايي ها، سويسي ها خود را بر پايه اوليه شيميايي سبك مخصوص خودشان محدود كرده اند. بطوريكه مواد رنگزا 30-20% صنايع شيميايي آنها را تشكيل مي دهند البته اين ميزان به خاطر توسعه سريعتر بخش هاي دارويي و مواد شيميايي در ارتباط با كشاورزي مي بايد به طور مداوم كاهش يابد سويس 80% از كل توليد مواد رنگزاي خود را مقايسه با 65% براي بريتانيا و 50% براي آلمان صادر مي كند.

5-3-1 ايتاليا

ACNA (شعبه اي از Montedisong) تا مدتي پيش توليد كننده اصلي به شمار مي رفت ليكن عليرغم سرمايه گذاري هاي متعددي در واحد هاي توليدي جديد كه از نظر زيست محيطي بهبود يافته بودند، بخاطر عدم سود دهي و ركود اقتصادي در صنايع نساجي فلج گرديد در سال 1983 عمليات توليد مواد رنگرزي نساجي تعطيل گرديده و كارخانه توليد پيگمنت به شركت Inmot آمريكا فروخته شد. ACNA بيشتر از ديگر توليد كنندگان اروپايي، تكنولوژي توليد مواد رنگزا او مواد واسطه خود را يا به كشورهاي اروپايي شرقي فروخته است. و يا در اين كشورها تحت ليسانس به توليد ادامه مي دهد.

6-3-1 آمريكا

در آمريكا اين چشم انداز اجزاي بيشتري نسبت به اروپاي غربي تقسيم مي شوند توليد حداقل بين ده وليد كننده نسبت به 3 يا 4 توليد كننده در هر كشور اروپايي تقسيم مي گردد. تمام توليد كنندگان اصلي اروپا حضوري چشمگير در آمريكا دارند كه به تدريج جانشين صادرات از اروپا مي گردند.

واگذاري تجارت مواد رنگزاي پر قدمت Dupont در سال 1979 كناره گيري Cyanamide American در سال 1980، انحلال شركت رنگ و شيميايي آمريكايي در سال 1982 و واگذاري قسمت sodyeco در شركت Martin – Marietta به sandoz در سال 1983 باعث شده است كه شركت Cromptin and Knowles Atlantic تقريباً آخرين توليد كننده ها با مالكيت محلي با محدوده وسيعي از محصولات پابرجا بماند ه كمپاني Atlantic شركت تجاري مشتركي با Mitsubisi chemical Indust rices در سال 1982 تشكيل داد كه منجر به ورود چشمگير ژاپني ها به بازار آمريكا گرديده است.

7-3-1 ژاپن

صنعت منقسم ژاپن به دنبال رشد سريع تامين نيازهاي داخلي در سال 1979، با توافق 5 توليد كننده اصلي كارتلي را به منظور هماهنگ كردن تحقيقات توليد مشترك تشكيل دادند. عملكرد موفق اين توافق مي تواند بر موقعيت بين المللي ژاپن در اواخر قرن تأثيرات مهمي داشته باشد.

8-3-1 ساير كشورها

توليد در ند، آمريكاي جنوبي و مكزيك اساسا يا از طريق شعب نمايندگي كمپاني هاي ديگر عمل مي كند و يا شركت هاي هستند كه سهامداران آنها شركت هاي بزرگ اروپايي مي باشند. در كشورهاي شرق دور به جز ژاپن به تعداد زيادي توليد كننده كوچك به خصوص در تايوان و كره جنوبي وجود دارند.

 

4-1 محدوده توليد

جزييات توليد طبقه هاي مختلف مواد رنگزا فقط براي امريكا و ژاپن در دسترس است كه در جدول زير به طور خلاصه آورده شده است، هدف فقط مقايسه توليد اين دو كشور نيست بلكه مي توان با 4 برابر كردن توليد اين دو كشور توليد جهاني را به طور تقريب تخمين زد:

جدول 3-1 توليد مواد رنگزا در آمريكا و ژاپن در سال 1980

طبقه مواد رنگزا ژاپن آمريكا

اسيدي 2300 11600

بازي 5000 6600

مستقيم 3200 14000

ديسپرس 13600 21000

راكتو 7500 17000

سفيد كننده فلورسنت 1500 200

دندانه اي 3000 4800

حلالي 2400 18000

خمي 2400 1800

طبقه هاي ديگر 8200 15200

جمع 51400 111000

پيگمنت آلي 21000 31000

جمع كلي 72400 142000

 

5-1 مواد خام و مواد واسطه اوليه

تعريف

واژه مواد خام غالبا براي تشريح مواد شروع كننده نظير بنزن، كلروبنزن و نفتالن بكار مي رود كه در صنايع شيميايي مختلف مصرف مي شوند مواد واسطه اوليه به وسيله يك يا چند توصيف زير مشخص مي شوند كه آنها را بيشتر با مواد خام مرتبط مي سازد.

الف – در كارخانجات اختصاصي توليد مي شوند يعني توليد اين كارخانه وقف يك تك محصول و يا حداكثر دو يا سه محصول وابسته مي گردد.

ب – حداقل ظرفيت توليد سالانه يك تك واحد توليدي 1000 تن است اين رقم مي تواند به 10000 تن نيز برسد.