رنگدانه

پیگمنت یا رنگدانه ماده‌ای است که با استفاده از جذب طول موج انتخابی می‌تواند رنگ نوری انعکاسی یا انتقالی را تغییر دهد. این فرایند فیزیکی با فرآیندهایی دیگری همچون فلورسنس، فسفورسانس و دیگر اشکال لومینسانس (تابناکی) که در آنها یک ماده از خود نور ساطع می‌کند، متفاوت است.

 

بسیاری از مواد انتخابی، طول موج‌های خاصی از نور را جذب خود می‌کنند. موادی همچون پیگمنت‌ها که بشر آن را جهت استفاده گزینش و گسترش داده است، معمولاً از ویژگی‌های خاصی برخوردار هستند که این ویژگی‌ها سبب شده که آنها برای رنگ کردن سایر مواد بهترین گزینه انتخابی باشند. یک پیگمنت باید نسبت به موادی که قرار است به آن رنگ دهد، از خاصیت رنگ دهی بالایی برخوردار باشد. پیگمنت بایستی در دمای محیط به شکل جامد باقی بماند.

 

دوام و ثبات رنگ از جمله ویژگی‌های مطلوب یک پیگمنت در زمینه کاربردهای صنعتی و هنری به شمار می‌رود. پیگمنت‌های بی دوام «پیگمنت فرار» نامیده می‌شوند. پیگمنت‌های فرار در مرور زمان ویا با در معرض نور قرار گرفتن، محو می‌شوند تا جایی که نهایتاً رنگ آنها رو به سیاهی می‌زند.

 

پیگمنت‌ها برای رنگی بخشیدن رنگ، جوهر، پلاستیک، پارچه، لوازم آرایشی، مواد غذایی و دیگر مواد بکار می‌روند. بیشتر پیگمنت‌هایی که در صنایع تولیدی و هنرهای تجسمی مورد استفاده قرار می گیرند کلرانت‌های رنگی (colorant) هستند که معمولاً به شکل پودر ریز در می‌آیند. این پودر به ماده نسبتاً خنثی یا بی‌رنگ همچون رنگپایه (یا محمل) افزوده شده که پیگمنت را در خود به حالت تعلیق نگه داشته و چسبندگی خود را به رنگ می‌دهد.

 

بین یک پیگمنت که در محمل خود نا محلول است (دراثریک تعلیق) ویک رزانه که خود به تنهایی مایع بوده و یا در محمل خود محلول می‌باشد (در اثر حل شدن) معمولاً تفاوتی وجود دارد. یک کلرانت بسته به محملی که با آن درگیر است، می‌تواند بعنوان یک رنگدانه و یا رزانه عمل نماید. در برخی موارد، رنگدانه می‌تواند از ته‌نشینی یک رزانه محلول با یک نمک فلزی حاصل شود. پیگمنت حاصل، «رنگدانه دریاچه» نامیده می‌شود. عبارت پیگمنت بیولوژیکی برای تمامی رنگدانه‌هایی بکار می‌رود که مواد رنگی آنها مستقل از قابلیت انحلال پذیری آنهاست.

 

در سال ۲۰۰۶، حدود ۷٫۴ میلیون تن پیگمنت آلی، معدنی و خاص روانه بازار جهانی شد. بیشترین نرخ آماری متعلق به قاره آسیا و پس از آن اروپا و آمریکای جنوبی بوده است. پیش بینی می‌شود در سال ۲۰۲۰ در آمد حاصل از این پیگمنت‌ها از رقم تخمینی ۲/۳۴ بیلیون دلار آمریکا تجاوز نماید. تقاضای جهانی برای پیگمنت در سال ۲۰۰۹ با افزایش ۵/۱ الی ۲ درصدی نسبت به سال گذشته، به رقم ۵/۲۰ بیلیون دلار آمریکا رسیده بود. افزایش نرخ رشد پایدار در سالهای آتی، از قبل پیش بینی شده بود. فروش این پیگمنت‌ها در سرتاسر جهان نشانگر افزایشی در حدود ۵/۲۴ بیلیون دلار آمریکا در سال ۲۰۱۵ بوده که تا سال ۲۰۱۸ این رقم به ۵/۲۷ بیلیون دلار آمریکا خواهد رسید.

 

 معمولا مواد رنگی را به دو دسته پیگمانها ( رنگدانه‌ها ) و رنگها طبقه‌بندی می‌کنند. رنگدانه با رنگ متفاوت می‌باشد. تفاوت آنها در این است که رنگ بایستی توسط ماده مورد رنگرزی جذب شود در حالیکه رنگدانه فقط سطح جسم را رنگی می‌کند. رنگدانه‌ها در آب نامحلول هستند. اما می‌توان آنها را مانند رنگدانه‌های مورد مصرف در نقاشی ، توسط حلال مناسبی به صورت سوسپانسیون در آورد.

 

اگر ساختمان شیمیایی رنگدانه را بتوان اندکی تغییر داد بطوری که در آب انحلال پذیر گردد، در اینصورت ممکن است بتوان آن را به عنوان رنگ در رنگرزی مصرف کرد.

 

 

انواع رنگدانه‌ها

معمولاً رنگدانه‌ها را براساس انواع شیمیایی به رنگدانه‌های معدنی یا آلی طبقه‌بندی می‌کنند، اما این رنگدانه‌های آلی یا معدنی می‌توانند طبیعی یا سنتزی باشند.

رنگدانه‌های طبیعی و مصنوعی

رنگدانه‌های معدنی طبیعی از پوسته زمین استخراج می‌شوند، خرد شده ، شسته شده ، از لحاظ اندازه درجه‌بندی می‌شوند. غالباً برای این رنگدانه‌های طبیعی ، معادل مصنوعی هم وجود دارد، یعنی رنگدانه از اجزاء دیگری در اثر یک فرآیند شیمیایی ساخته می‌شود. ظاهراً از نظر شیمیایی با نمونه طبیعی یکسان است، ولی اغلب خواص متفاوتی دارد و معمولاً به خاطر شکل بلوری مطلوبتر ، خلوص بیشتر و دانه‌بندی مطلوبتر ، مرغوبتر از نوع طبیعی می باشد.

 

رنگدانه‌های معدنی طبیعی که هنوز اهمیت دارند، از خانواده اکسید آهن می‌باشند که عبارتند از: گل اخرا ، گل ماشی (خاک سرخ) ، اخرای زرد ، اکسیدهای آهن قرمز زرد و سیاه.

رنگدانه‌های آلی

امروزه رنگدانه‌های آلی به مراتب بیشتر از رنگدانه‌های معدنی می‌باشند. بعضی از جدیدترین رنگدانه‌ها ساختمان آلی فلزی دارند. بیشتر رنگدانه‌های آلی ، مواد شیمیایی آلی هستند که روی یک هسته معدنی هیدروکسید آلومینیوم رسوب داده شده‌اند. از مهمترین رنگدانه‌های آلی می‌توان به گروه فتالوسیانین‌ها اشاره کرد که طیف رنگهای آبی و سبز را در بر می‌گیرند و فتالوسیانین مس ، رنگدانه آبی می‌باشد که به علت خواص مقاومتی خوب در برابر عوامل مختلف ، یک رنگدانه با ارزش به شمار می‌رود.

 

فتالوسیانین‌ها را از فتالیک و اوره سنتز می‌کنند. رنگدانه‌های آلی ، به صورتی که امروزه در صنعت استفاده می‌شوند، در طبیعت یافت نمی‌شوند و تقریباً همه آنها سنتزی می‌باشند.