Pigmenty (z latinského pigmentum – barva) jsou jemně rozptýlené práškové barviva, nerozpustné ve vysychajícím oleji, vodě a organických rozpouštědlech. Dodávají materiálům různé barvy, dekorativní efekty a nejrůznější fyzikální a chemické vlastnosti. Používají se téměř ve všech průmyslových odvětvích – od výroby průmyslových barev a laků, plastů, masterbatchů (masterbatchů) až po výrobu kosmetiky, potravinářských obalů, tiskařských barev.

Tradičně se pigmenty dělí na organické a anorganické.

organické pigmenty

Organické pigmenty se nacházejí ve volném i vázaném stavu ve strukturách rostlinného a živočišného původu. Protože jejich extrakce z biomateriálů je velmi nákladná, jsou hlavní typy organických pigmentů vyráběny primární syntézou, především z ropných produktů. Procházejí řadou chemických přeměn, poskytují nerozpustnou sraženinu, požadovaný pigment. Následně se suší při vysokých teplotách, dokud není připraven.

Organické pigmenty jsou výrazně lepší než anorganické pigmenty v barvicí síle, čistotě a jasu barvy. Navíc množství barev a odstínů organických pigmentů je mnohem větší. Proto se používají především při výrobě uměleckých a tiskařských barev, laserových a elektronických zařízení, k barvení látek atd.

Nejdůležitější třídy organických pigmentů jsou:

Azopigmenty jsou největší skupinou organických pigmentů, kombinující nerozpustná monoazobarviva. Základem této skupiny je chromoforová azoskupina – N = N – spojená s aromatickými nebo heterocyklickými zbytky. V závislosti na složení, struktuře a přítomnosti dalších chromoforických a autochromních skupin v molekulách azopigmentů se jejich barva široce mění od žluté po červenofialovou. Azopigmenty mají čistou a jasnou barvu, vysokou krycí schopnost a intenzitu, stejně jako odolnost vůči světlu a atmosférickým podmínkám. Intenzita azopigmentů je 5-8x větší než intenzita anorganických pigmentů podobné barvy (například olověné korunky).

Quinakridonové pigmenty jsou skupinou organických pigmentů odvozených ze základní struktury chinakridonu (QAC, Quinakridon – průmyslový organický pigment a organický polovodič s odstíny od červené po fialovou). Quinakridonové pigmenty mají velmi dobrou odolnost proti povětrnostním vlivům, vysokou barevnou stálost a vytvářejí velmi čisté barvy. Vynikající je také chemická odolnost a teplotní stabilita většiny zástupců. V celém barevném spektru vytvářejí chinakridonové pigmenty barvy od jasně červené po fialovou a růžovou, od zlatožluté a červeno-oranžové až po kaštanově hnědou.

Ftalocyaninové pigmenty tvoří skupinu modrých a zelených pigmentů a jsou to deriváty ftalocyaninu, kde může být centrální atom vodíku nahrazen kovem. Ftalocyaninové pigmenty mají vynikající světlostálost a vysokou tepelnou odolnost, jsou zcela nerozpustné ve vodě, téměř nerozpustné v organických rozpouštědlech a neobvykle odolné vůči chemickým činidlům. Ftalocyaninové pigmenty jsou odolné vůči kyselinám, zásadám a redukčním činidlům.

Do skupiny organických pigmentů patří také diketopyrrolopyrroly, isoindoliny a další polycyklické pigmenty.

Anorganické pigmenty

Anorganické pigmenty se vyrábějí mletím a zpracováním hornin a minerálů a také primární syntézou z umělých surovin. Poté se v kapalné frakci vytvoří sraženina, která se následně promyje a suší při předem stanovené teplotě (na ní často závisí barva pigmentu). Tento suchý zbytek se nazývá anorganický pigment. Zevně jsou anorganické pigmenty barevné prášky.

Anorganické pigmenty se vyznačují vysokou světelnou, tepelnou a povětrnostní odolností, odolností vůči chemikáliím, dobrou krycí schopností a lze je použít s jakýmkoli filmotvorným prostředkem. Díky tomu se aktivně používají při výrobě barev a laků a polymerních produktů se speciálními vlastnostmi (tepelně odolné, elektricky izolační, proti tření, svítí ve tmě, ohnivzdorné atd.) pro agresivní prostředí a aktivní průmyslové a domácí použití.

ČTĚTE VÍCE
Jak vyzdobit okno bez záclon?

Nejdůležitější třídy anorganických pigmentů jsou:

Korunní olovo je izomorfní směs chromanu olovnatého a síranu olovnatého. Barva korunek je od žluté po světle citronovou. Vyznačují se vysokou krycí schopností a mají dobré antikorozní vlastnosti.

Historicky se koruna vrací k minerálu krokoit, který objevil v roce 1765 na Urale ruský geolog M. Pallas. V roce 1797 izoloval Francouz Louis Vauquelin z tohoto minerálu nový chemický prvek, který nazval chrom kvůli jasným a pestrým barvám jeho sloučenin (z řeckého „chroma“ – barva).

Chemické složení minerálu krokoit se ukázalo jako chroman olovnatý PbCrO4. Ve vodě nerozpustné chromany těžkých kovů používané jako pigmenty se u nás nazývají „koruny“. První podniky na výrobu minerálních barviv na bázi sloučenin chrómu se objevily v roce 1816 v Anglii a v roce 1818 ve Francii.

Ultramaríny jsou bohatý, sytě modrý pigment, který se původně získával mletím lapis lazuli na prášek. Název pochází z latinského ultramarinus, doslova „za mořem“, protože pigment byl do Evropy dovezen z dolů v Afghánistánu italskými obchodníky během 14. a 15. století. Ultramarínová byla nejjemnější a nejdražší modrá barva používaná renesančními umělci.

Z hlediska chemického složení je ultramarín syntetický hlinitokřemičitan sodný obsahující polysulfidy sodné. Od 20. let XIX století vyráběno synteticky. Podle složení může být bílá, zelená, modrá, fialová a červená.

Oxid železitý – anorganické pigmenty, kterými jsou oxid železitý, hydrát oxidu železitého nebo směsný oxid Fe3O4. Oxidy železa mají širokou škálu barev: od černé a modré po žluté a zelené tóny. Oxid železa je jednou z nejpoužívanějších skupin pigmentů v průmyslu.

V moderním chemickém průmyslu se používají především pigmenty na bázi oxidu železa syntetického původu. Od přírodních (okr, olovo, mumie) se liší vyšším obsahem a-Fe2O3, čistou barvou, vysokou dispergovatelností a barvicí schopností (intenzitou), absencí abrazivních nečistot a snadnou dispergovatelností ve filmotvorných a polymerech.

Pigmenty na bázi oxidu železa mají vysokou krycí schopnost, jsou odolné vůči solím, slabým kyselinám a zásadám, jsou neprůhledné vůči ultrafialovým paprskům a dodávají nátěrovému filmu významnou mechanickou pevnost a nepropustnost pro vlhkost. Jsou poměrně levné a dostupné.

Efektivní pigmenty se používají k získání různých dekorativních efektů povlaků, například perleťové záře, interference, fluorescence a efektu „chameleon“.

Pigmenty s perleťovým efektem umožňují vytvářet na nátěrech neobvyklé barevné přechody. Když na perleťový pigment dopadá sluneční paprsek, na předmětu se tvoří nejrůznější odstíny, ačkoliv předmět sám svou barvu nemění. Perleťové pigmenty se používají při výrobě všech typů nátěrů, plastových výrobků, kůže, inkoustů, papíru, stavebních materiálů, polygrafického průmyslu, autoopravárenských nátěrů, epoxidových pryskyřic, kosmetiky, barev a laků.

Fluorescenční efektové pigmenty mohou odrážet absorbované ultrafialové světlo ve viditelné oblasti spektra (odráží 3násobek standardních hodnot), takže barva pigmentu vypadá živější. Povrchy natřené fluorescenčními pigmenty jsou dobře viditelné z velké vzdálenosti i při slabém osvětlení. Za denního světla jsou o 75% viditelnější než jiné pigmenty, ve tmě – o 180%. Fluorescenční pigmenty jsou široce používány a jsou zvláště žádané při výrobě nátěrů, které přitahují pozornost (například pro dopravní značky a ploty).

Efektové pigmenty se obecně vyznačují nízkou toxicitou (schváleno pro použití v kosmetice), odolností vůči agresivnímu prostředí, vysokou odolností vůči světlu a povětrnostním vlivům a bez přechodu barvy v průběhu času. Mají vysokou tepelnou stabilitu, nejsou vodivé, snadno se dispergují v jakémkoli pojivu a jsou nehořlavé.

ČTĚTE VÍCE
Jaké krmivo pro psy je považováno za hypoalergenní?

Tepelně odolné pigmenty jsou syntetická minerální barviva ve formě barevných oxidů kovů a jejich kombinací, pevných roztoků nebo chemických sloučenin. Jsou schopny zachovat své fyzikální a chemické vlastnosti při vytvrzování nátěrů za tepla (od 800°C do 1400°C) a při dlouhodobém provozu nátěrů při zvýšených teplotách. Nepostradatelný produkt pro lakování zařízení jaderné energetiky a chemického průmyslu.

Přes srovnatelnou jednoduchost samotného produktu (sypký barevný prášek) vyžaduje technologie výběru a použití pigmentů ve většině průmyslových odvětví vysokou kvalifikaci a zohlednění mnoha parametrů.

Přírodní minerální pigmenty jsou anorganické složky barev.

Pigmenty pro barvy se od starověku až do současnosti připravovaly z mletých přírodních pestrobarevných minerálů (hlavně pro tempery ve stojanové malbě, dále pro kvaše a olejové barvy).

Syntetické pigmenty a některé složky, které nemají v přírodě obdoby, jsou vyráběny průmyslově pomocí speciálních technologií.

Účel a vlastnosti pigmentů

Pigmenty a plniva jsou navrženy tak, aby dodávaly nátěrovým kompozicím barvu, neprůhlednost, zlepšovaly mechanické vlastnosti a trvanlivost.

Pigmenty jsou barevné jemně mleté ​​minerální nebo organické látky, které jsou nerozpustné nebo málo rozpustné ve vodě a organických rozpouštědlech; Jako pigmenty se používají také kovové prášky (prášky). Pigmenty mohou být přírodní i umělé, minerální i organické.

Každý pigment má svou barvu a má určité vlastnosti. Mezi obecné vlastnosti pigmentů patří krycí schopnost, barevnost, jemnost mletí, světlostálost, ohnivzdornost, odolnost proti chemickým vlivům a odolnost proti povětrnostním vlivům.

  • Krycí schopnost pigmentu vyznačující se svou spotřebou na 1 m 2 natírané plochy.
  • Barvicí schopnost – to je vlastnost pigmentu přenášet svou barvu, když je smíchán s bílými, černými a modrými pigmenty.
  • Jemnost mletí pigmentu má silný vliv jak na krycí schopnost, tak na barvicí schopnost. Se zvyšující se jemností mletí se zvyšuje krycí schopnost a barvicí schopnost.
  • Stálost na světle – schopnost pigmentu udržet si barvu pod vlivem světla. Tato vlastnost je velmi důležitá pro vnější nátěry budov a konstrukcí.
  • Chemická odolnost – schopnost některých pigmentů udržet si barvu pod vlivem alkálií a jiných činidel.
  • odolnost proti povětrnostním vlivům – schopnost pigmentů odolávat kombinovaným účinkům teploty, vlhkosti, oxidu uhličitého a dalších činitelů prostředí. Železné olovo má například dobrou odolnost proti povětrnostním vlivům.
  • Požární odolnost pigmentů — schopnost odolávat vysokým teplotám bez zničení nebo změny barvy. Organické pigmenty nejsou ohnivzdorné; minerální pigmenty reagují odlišně na změny teploty.
  • Antikorozní schopnost — schopnost v kombinaci s pojivy chránit kovy před korozí. Například červené olovo a bílé olovo mají antikorozní vlastnosti, zatímco saze naopak podporují rozvoj koroze.

Druhy pigmentů

Minerální pigmenty přírodní se získávají obohacováním a mletím přírodních materiálů (ruda, hlína) ve speciálních zařízeních. Používají se k přípravě vápenných a lepicích barev, tmelů a barevných malt. Do této skupiny pigmentů patří: přírodní mletá bílá křída; suchý žlutý okr (jíl obsahující více než 15 % oxidu železa); železné olovo (Fe23, FeO) hnědočervená barva, s vysokou světelnou a antikorozní odolností; přírodní suchá mumie (bauxit, světlá a tmavá), mající světle hnědočervenou barvu; grafitová šedá; zelený glaukonit a černý peroxid manganu.

ČTĚTE VÍCE
Jaký olej je nejlepší na strie během těhotenství?

Umělé pigmenty nerosty se získávají chemickým zpracováním nerostných surovin. Tyto pigmenty jsou:

  1. oxid titaničitý Ti02 bílá, získaná z titanových rud;
  2. zinková bílá, získaný sublimací kovového zinku následovanou oxidací zinkových par; mají dobrou krycí schopnost, světlostálost a jsou netoxické;
  3. bílý lithopon, což je směs sulfidu zinečnatého a síranu barnatého; není dostatečně odolný vůči působení atmosféry, používá se především pro vnitřní práce;
  4. korunka zinkové barvy suché světle žluté (citronové) barvy, což je dvojitá sloučenina oxidu zinečnatého s chromanem draselným nebo sodíkem; obsahuje malé množství zásaditého síranu zinečnatého nebo chloridových solí; používá se v olejových, lepicích a základních barvách na kov;
  5. suřík červená barva se získává kalcinací olova při teplotě 450 °C; je odolný vůči zásadám, ale rozpouští se v kyselinách, dobře chrání ocel před korozí; používá se v olejových barvách, antikorozních základních nátěrech na kov a dřevo;
  6. ultramarine modrá barva, průměrná odolnost vůči světlu a alkáliím; používá se v nátěrových kompozicích na olejové bázi, barevných roztocích a vápenných barvách;
  7. oxid chromitý SG23 zelená barva je odolná vůči kyselinám, zásadám, světlu a vysokým teplotám; získané zahříváním rozdrcené směsi K2О2О7 s jakýmkoli redukčním činidlem (prášek z dřevěného uhlí, síra); používá se v mnoha barvách;
  8. saze — produkt spalování plynů (acetylen), je nejlehčím pigmentem, má vysokou krycí a barvicí schopnost a je odolný vůči kyselinám a zásadám.

Kovové prášky používá se spolu s minerálními umělými pigmenty: jedná se o hliníkový prášek – jemný prášek kovového hliníku – pro vnější nátěry kovových konstrukcí a pro dekorativní nátěry; zlatý prášek – bronzový prášek – pro dekorativní malbu na kov.

organické pigmenty jsou syntetická barviva organického původu, mají vysokou barvicí sílu a barevnou čistotu. Organické pigmenty jsou nerozpustné nebo mírně rozpustné ve vodě a jiných rozpouštědlech.

Mezi organické pigmenty používané v barvách patří: žlutý, světlu odolný, citronově zbarvený pigment; odolný oranžový, červený, šarlatový, rubínový lak, ftalokyanitový modrý pigment, světle modrá; zelený ftalokyanitový pigment atd. Organické pigmenty se používají k dodání tónu barevným kompozicím v různých pojivech. Jejich odolnost vůči alkáliím je však relativně nízká a jejich odolnost vůči světlu je poněkud nižší.

Druhy a účel plniv

Plniva jsou nerozpustné minerální látky, ve většině případů bílé barvy, přidávané do barev a laků za účelem úspory pigmentů a pro získání speciálních vlastností těchto materiálů, jako je zvýšená pevnost, odolnost proti kyselinám, ohnivzdornost atd.

Jako plniva pro přípravu roztoků a vyrovnávacích hmot se používají kaolin, mletý mastek, písek, prachový křemen, andezit, diabas, azbestový prach, vlákna a další materiály.

Úloha pigmentů a plniv v nátěrových hmotách

Zaváděním pigmentů a plniv do laků se získávají pigmentované barvy a laky. Úloha těchto látek v kompozicích je velmi důležitá.

Na jedné straně pigmenty umožňují získat všechny barvy a odstíny emailů a barev. Na druhou stranu jsou mnohé pigmenty pro barvy chemicky aktivními látkami, které se mohou podílet na tvorbě filmu, čímž je pevnější a odolnější.

Mimořádně důležitá je také role pigmentů při zvyšování antikorozních vlastností barev a laků.

ČTĚTE VÍCE
Kteří sloni přinášejí štěstí?

Plnivo je cílená přísada. Když se tedy do systému zavede mastek, jehož částice mají plochý tvar, materiál se nejen zpevní, ale také se zvýší jeho odolnost proti povětrnostním vlivům.

Mletá slída zlepšuje tepelnou odolnost a zabraňuje praskání filmu při vysokých teplotách.

V závislosti na účelu materiálu se složení pigmentové části mění kvalitativně i kvantitativně.

Druhy pigmentovaných materiálů

Existuje několik druhů pigmentovaných materiálů, jsou to: základní nátěry, tmely (tmely) a vrchní laky, barvy.

Tento termín označuje skupinu materiálů, které jsou suspenzemi pigmentů nebo jejich směsí s plnivy ve filmotvorné látce, tvořící po vysušení neprůhledný stejnoměrný film.

Suspenze (suspenze) je směs látek, z nichž jedna (pevná) je distribuována ve formě malých částic ve druhé (kapalná) v suspendovaném stavu.

Základní nátěry jsou určeny pro nanášení první vrstvy nátěru, proto jsou na ně kladeny vysoké nároky. Musí zajistit dobrou přilnavost filmu k lakovanému povrchu ak nátěrovým materiálům naneseným přes základní nátěr (adheze mezi vrstvami). Kromě toho musí základní nátěry spolehlivě chránit povrch výrobků a mít vysokou odolnost proti korozi. K tomu se do základního nátěru přidávají speciální pigmenty.

Existuje několik typů primerů:

  • Izolační základní nátěry poskytují nízkou propustnost filmu, zabraňují pronikání vlhkosti a agresivních médií na lakovaný povrch. Obvykle se do takových primerů přidává červené olovo, zinková běloba (oxid zinečnatý) atd.
  • Pasivační primery obsahují pigmenty, které mohou pasivovat kov. Jedná se především o různé chromany a fosforečnany, po zavedení do základního nátěru se i v malém množství vytvoří na povrchu kovu ochranný oxidový film zabraňující korozi.
  • Ochranné základní nátěry obsahují až 90 % kovových pigmentů (zinkové prášky, slitina zinku s hořčíkem, olovo). Ochrana kovu ochrannými základními nátěry je způsobena skutečností, že při kontaktu s elektrolytem je nátěrový a lakový materiál obsahující zinkový prášek stmelován zinkovými korozními produkty, čímž se vytváří zhutněná vrstva filmu, která se stává neprostupnou.
  • Fosfátovací primery se používají pro fosfátování povrchu výrobků ze železných a neželezných kovů. Primery usnadňují pasivaci kovu, fosfátují jej a výrazně zvyšují přilnavost filmu k železným i neželezným kovům. Typicky se tyto primery skládají ze dvou základních složek a kyselého ředidla obsahujícího kyselinu fosforečnou.
  • Rez konvertující primery nanáší se přímo na povrch, ze kterého nebyly odstraněny korozní produkty (rez, vodní kámen). Primery obsahují kyselinu ortofosforečnou, která tyto produkty přeměňuje na nerozpustné fosforečnany železa. Tyto základní nátěry, zatímco transformují rez, vytvářejí na povrchu polymerní film, který dodává celému nátěru odolnost proti korozi.

Primery jsou extrémně důležité materiály. Bohužel při návrhu základního nátěru jako první nátěrové operace bývají často opomíjena doporučení a požadavky na nátěr, což vede ke snížení životnosti nátěru, zrychlené korozi podkladu, nutnosti častějšího přetírání a v konečném důsledku , k nadměrné spotřebě dražších nátěrových hmot, zvyšování nákladů na lakýrnické práce.

Odhaduje se, že při správném lakování by základní nátěry měly tvořit až 30 % z celkového množství barev a laků.

Je třeba poznamenat, že základní nátěry nemají vysoké dekorativní vlastnosti, proto se prakticky nepoužívají samostatně jako dokončovací materiály.

ČTĚTE VÍCE
V jaké fázi žena rodí?

Tmely jsou vysoce plněné materiály, které jsou viskózní pastovitou hmotou sestávající ze směsi pigmentů s plnivy ve filmotvorné látce.

Tmely jsou určeny k vyplnění nerovností a prohlubní, vyhlazení povrchu, který má být natřen.

Tmel se zpravidla nanáší na předem natřený povrch, méně často na kov. Aby tmely dobře zaschly v celé tloušťce, nesrazily se a daly se snadno brousit, musí být obsah plniv v tmelu vysoký.

Alkyd (chybně nazývaný olej), nitrát celulózy, epoxid a další tmely se používají v každodenním životě.

Pro velké opravy jsou nejvhodnější alkydové tmely, které mají dobrý rozsah vlastností.

K opravě drobných poškození, pokud je potřeba rychlá práce, se používají rychleschnoucí nitrotmely. Musíme ale počítat s tím, že obsahují větší množství rozpouštědla a tudíž se smršťují. Nesmršťovací tmely zahrnují epoxidové a polyesterové. Motoristům jsou dobře známé. Jedná se o vysoce kvalitní tmely, ale drahé. Mezi jejich nevýhody navíc patří dvousložková povaha, která způsobuje nepříjemnosti při práci, a omezená životaschopnost po zavedení tužidla.

Pro stavební práce a vyrovnávání velkých ploch se dnes vyrábějí tmely na bázi vodných polymerních disperzí, ale pro přípravu kovových povrchů je lze použít až po základním nátěru.

Emaily a barvy jsou určeny k výrobě vrchních vrstev nátěrů, na které jsou kladeny vysoké a různorodé požadavky na dekorativnost a odolnost vůči vnějším vlivům.

Použité pojmy „barva“ a „smalt“ jsou si velmi blízké, ale nejsou totožné.

Barva je suspenze pigmentů nebo jejich směs s plnivy v oleji, vysoušecím oleji, emulzi, latexu nebo jiné filmotvorné látce, která po zaschnutí vytvoří neprůhledný, barevný, jednotný film. Dříve se tento termín používal především pro kompozice na bázi vysychavých olejů a vysychavých olejů. Zachoval se ve vztahu k barvám a lakům pro stavební účely (adhezivní, vodou disperzní, silikátové aj.), materiálům pro nekovové podklady (umělecké barvy, barvy na kůži). Tento termín se také používá pro práškové kompozice (suché barvy, práškové barvy na kov).

Vlastnosti barev jsou vzhledem k rozmanitosti použitých filmotvorných látek velmi odlišné. Používají se k ochraně povrchů a výrobků používaných v nejrůznějších podmínkách, avšak na rozdíl od emailů tvoří povlaky, které jsou méně dekorativní.

Emaily jsou suspenze pigmentů nebo jejich směsí s plnivy v lacích, které po zaschnutí tvoří neprůhledný pevný film s různými texturami (lesklý, matný, „moaré“ atd.) a dekorativními vlastnostmi.

Z hlediska fyzikálních a mechanických vlastností filmů (tvrdost, elasticita) a ochranných vlastností smaltu předčí olejové a vodou ředitelné barvy.

Vysoce dekorativní jsou emaily, které obvykle obsahují velké množství filmotvorného činidla (syntetický lak) a malé množství plniva.

Velmi často je rozdíl mezi barvami a emaily mylně redukován na lesk: emaily jsou lesklé, zatímco barvy jsou matné. S takto zjednodušeným výkladem pojmů se bohužel setkáváme i v literatuře o lacích a barvách pro každodenní použití.

Sortiment syntetických filmotvorných laků je mimořádně rozmanitý. Ale počet laků používaných pro výrobu emailů, s přihlédnutím k jejich různým kombinacím pro získání specifikovaných vlastností, je mnohonásobně větší.

V současné době se pigmenty a plniva používají v různých oblastech činnosti. Hlavními odběrateli produktů jsou podniky, které uvádějí na trh stavební a nátěrové materiály, a také společnosti v ropném, chemickém a hutním průmyslu.