رنگ چیست و کاربرد رنگ ها در ساختمان؟

رنگ های ساختمانی مواد شیمیایی هستند که برای مصارف حفاظتی یا تزئینی روی سطوح مختلف با روش های مختلف اعمال می شوند و لایه ای نازک بر روی سطح اعمال شده تشکیل می دهند. رنگ به عنوان یک تعریف متفاوت. آنها مواد پوششی محافظ و تزئینی هستند که از رنگدانه های معلق و یک چسب مایع تشکیل شده اند و عموما برای تشکیل یک لایه پوششی روی سطوح جامد اعمال می شوند.

وقتی به تاریخچه رنگ هایی که برای اهداف حفاظتی و تزئینی روی سطوح استفاده می شد نگاه می کنیم، ویژگی پوشش محافظ در دوره اخیر مورد استفاده قرار گرفته است و امروزه نیز ادامه دارد. با این حال، استفاده از رنگ به عنوان تزئینی مصادف با 40000 سال پیش در تاریخ بشر است.

در دوره های پارینه سنگی و نوسنگی تغییر و تنوع زیادی در مواد رنگزا مشاهده نشد. رنگ هایی که به عنوان برخی از سایه های سیاه و قرمز مشاهده می شود از چوب، استخوان و سنگ آهن سرچشمه گرفته اند. استفاده از مواد رنگزای گیاهی و خاکی در دیواره غارها را می توان اولین آشنایی انسان با درک رنگ عنوان کرد.

با گذار انسان به زندگی ساکن، تحولاتی در تکنیک رنگ و نقاشی نیز رخ داده، ابزارهایی مانند قلم مو و خودکار جای نقاشی با دست و انگشت را گرفته و تنوع رنگ ها افزایش یافته است. نقاشی های غار جای خود را به نقاشی دیوارها، ابزار و تجهیزات و توسعه رنگرزی پارچه از رنگرزی ساده پشم داد.

استفاده از سنگ معدن طبیعی به عنوان اولین رنگدانه با کشف مخلوط های برشته شده و رنگدانه های آلی مختلف در حدود قرن ششم قبل از میلاد کاهش یافت. موم و ژلاتین به عنوان ماده چسبنده از مواد اولیه رنگ در تاریخ استفاده شد. مصریان اولین کسانی بودند که از ویژگی محافظ رنگ در تاریخ استفاده کردند. این روش را که مصریان به کار می‌بردند و سوراخ‌ها و شکاف‌های ایجاد شده در کشتی‌های خود را به کمک سنگ و رزین طبیعی می‌بندند، توسط دیگر مردمان باستان نیز به کار می‌رفت.

یکی از پیشرفت های مهم در صنعت رنگ، تولید رنگ با استفاده از اکسید تیتانیوم، سولفات سرب اکسید روی همراه با چسب های مبتنی بر رزین در اواسط دهه 1800 بود. بعدها، پیشرفت‌ها در صنعت پلاستیک منجر به استفاده از سلولزی‌ها در دهه 1920 و چسب‌های اکریلیک و پی وی سی در ساخت رنگ‌ها در دهه 1945 شد. اگرچه رنگ‌های مصنوعی تا پایان قرن نوزدهم امکان‌پذیر نبود، اما افزایش استفاده از آن‌ها در مواد اولیه رنگ (مانند چسباننده‌های پلیمری مصنوعی، رنگدانه‌های رنگی مصنوعی) با توسعه آنها راه را برای بررسی ساختارهای فیزیکی و شیمیایی هموار کرد. از رنگ ها و تولید رنگ های مقاوم در برابر سایش و خوردگی و مقاوم در برابر آتش.

مقاله پیشنهادی:ما به شما توصیه می کنیم برای اطلاعات دقیق در مورد مواد رنگ، تکنیک ها و کاربردهای رنگ نانو ساختمانی، از صفحه نمایندگی های دلیناکو ما دیدن کنید.

محتوای رنگ آمیزی نانو در صنعت ساختمان سازی

اگرچه اجزای رنگ های فرموله شده به روش های خاصی متفاوت است، به طور کلی، مواد شیمیایی موجود در رنگ را می توان در چهار عنوان مواد اولیه اصلی دسته بندی کرد. این مواد اولیه:

• بایندرها
• رنگدانه ها و پرکننده ها
• حلال ها
• افزودنی های شیمیایی

بایندر: همه انواع رنگ یک لایه پیوسته، محکم و چسبنده روی سطح اعمال شده تشکیل می دهند. بایندرها بخشی از رنگدانه ها و پرکننده ها هستند که با پراکندگی همگن این لایه را تشکیل می دهند. به همین دلیل از آنها به عنوان سازنده فیلم نیز یاد می شود. بیشتر خواص عملکردی رنگ ها مانند زمان خشک شدن، چسبندگی، دوام، انعطاف پذیری، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و سختی بر اساس نوع بایندر تعیین می شود. بایندرها ستون فقرات کل رنگ را تشکیل می دهند و چسبندگی آن را به سطح تضمین می کنند و در عین حال ذرات رنگدانه را به هم می چسبانند تا یک لایه رنگ یکنواخت را تشکیل دهند.

بایندرها که عموما محلول‌ها، پلیمرها یا پراکنده‌های رزین‌های طبیعی یا مصنوعی هستند، علاوه بر گروه بایندر پلیمری، می‌توانند ساختارهای مونومر یا الیگومری نیز داشته باشند. از آنجایی که این گونه چسب‌ها مولکول‌های خیلی بزرگی ندارند، بر خلاف گروه دیگر، نمی‌توانند در اثر تبخیر حلال یا آب به صورت یک لایه سخت و جامد روی سطح باقی بمانند و بیشتر تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش پلیمریزه می‌شوند و اندازه مولکولی برای تشکیل یک لایه سخت.

چسبندگی خوب رنگ روی سطح به انعطاف پذیری پلیمر بایندر مربوط می شود، خواه در ساختار زنجیره ای مستقیم یا شبکه ای باشد. نسبت مستقیمی بین نسبت زنجیره مستقیم پلیمر و رابطه رنگ با سطح ایجاد می شود.

رایج ترین موارد استفاده به عنوان چسب اکریلیک، وینیل و کوپلیمرهای آنها است. وینیل بایندر شامل پلیمریزاسیون افزودنی مونومرهای وینیل (CH2 = CRX) و چسب اکریلیک از پلیمریزاسیون افزودنی مونومرهای حاوی گروه اسید (CH2 = CR-COOH) یا استر (CH2   =CR-COOR’) است. بایندرهای اکریلیک به دلیل چسبندگی بهتر گروه های استر نسبت به کلاسورهای وینیل برای استفاده در تولید رنگ مناسب تر هستند.

رنگدانه ها و پرکننده ها: همانطور که در تاریخچه رنگ ذکر شد، رنگدانه هایی که در بایندر به صورت ذرات معلق جامد در ابعاد میکرون به شکل خالص از طبیعت یا از طریق تصفیه یا روش های مصنوعی به دست می آیند، یافت می شوند. آنها عمدتا مواد جامد غیر آلی هستند که برای اهدافی مانند رنگ‌های رنگی، جلوگیری از زنگ زدگی و پوشش استفاده می‌شوند. رنگدانه ها در بایندرها و حلال ها نامحلول هستند. یکی از مهمترین مراحل تولید رنگ، پخش همگن رنگدانه ها در محیط حلال بایندر است.

خواص رنگ آمیزی رنگدانه ها توسط کروموفور، یعنی گروه های رنگ آمیزی در ساختار شیمیایی آنها، و گروه های رنگی اکسوکروکروم کمکی تعیین می شود. تفاوت رنگدانه ها با سایر مواد اولیه که خاصیت رنگ دهندگی دارند مانند مواد رنگزا در این است که پایداری حرارتی و مقاومت خارجی بالاتری نسبت به مواد رنگزا دارند.

یکی از عوامل مهم موثر بر کدورت رنگ، ضریب شکست رنگدانه ها است. ضریب شکست نسبت سرعت نور در خلاء به سرعتی است که در ماده مشخص شده دارد. ماده ای با بیشترین ضریب شکست در بین مواد اولیه مورد استفاده در صنعت رنگ، دی اکسید تیتانیوم روتیل با مقدار 2.76 می باشد. دی اکسید تیتانیوم روتیل (TiO2) که در این مطالعه نیز مورد استفاده قرار گرفت، نوع دیگری به نام آناتاز دارد. با این حال، روتیل TiO2 از نظر چگالی و ضریب شکست به دلیل آرایش مولکولی محکم‌تر از ارزش بالاتری برخوردار است.

رنگدانه ها را می توان به روش های مختلفی طبقه بندی کرد. اینها بر اساس توزیع وظایف در رنگ هستند.

• رنگدانه های اصلی: برای رنگ دادن به رنگ و ایجاد پوشش استفاده می شوند. نمونه های اصلی عبارتند از اکسید آهن، دی اکسید تیتانیوم، اکسید روی.
• رنگدانه های کاربردی: رنگدانه هایی هستند که وظایف خاصی مانند مقاومت رنگ در برابر خوردگی و سوختن دارند. فسفات، کرومات، اکسید روی نمونه هایی هستند.
• افزودنی های پیگمنت: افزودنی هایی هستند که هدفشان کنترل جریان و زوال ماده در تولید رنگ و جلوگیری از تشکیل باکتری است.
• رنگدانه های ضربی: برای کنترل حجم رنگدانه رنگ استفاده می شود. میزان رنگدانه چند برابری بر براقیت رنگ و خواص مکانیکی آن مانند پخش شدن اثر می گذارد. سیلیکات‌ها و کربنات‌های فلزاتی مانند آلومینیوم، باریم، کلسیم نمونه‌هایی هستند.

جدای از این طبقه بندی، رنگدانه ها را می توان به عنوان رنگدانه های معدنی، رنگدانه های آلی، رنگدانه های مرواریدی و رنگدانه های آلومینیومی نیز طبقه بندی کرد. اندازه ذرات رنگدانه های معدنی و آلی کمتر از 1 میکرومتر است، در حالی که رنگدانه های مرواریدی بین 2-110 میکرومتر و رنگدانه های آلومینیومی بین 8-80 میکرومتر هستند. رنگدانه های آلی دارای کروموفور، یعنی گروه های اتمی رنگ ساز در مولکول های خود هستند، در حالی که رنگدانه های معدنی رنگدانه هایی هستند که توسط ترکیبات رنگزای فلزی نامحلول تشکیل می شوند و رنگ آنها به سطح الکترون های فلزی بستگی دارد.

پرکننده ها: مواد جامدی که رنگ و پوشش ندارند، در محیطی که در آن هستند حل نمی شوند، برای ایجاد مزایای اقتصادی رنگ استفاده می شوند و می توانند برخی از خواص فنی رنگ را بهبود بخشند.

 تفاوت اصلی فیلرها و رنگدانه ها

در بی رنگ بودن آنهاست و رفتار شفافی را در لایه رنگ از خود نشان می دهند. نرخ پوشش بسیار کمتر از رنگدانه ها است و قیمت آنها مقرون به صرفه تر است. فیلرها ترکیبات کربناته یا سیلیکات سولفاتی هستند که از سنگهای مناسب طبیعی به روش رسوب شیمیایی به دست می آیند. پرکننده‌های اصلی که معمولاً در صنعت استفاده می‌شوند، پرکننده‌های کلسیت، باریت، تالک، دولومیت و سیلیس هستند.

حلال ها: اینها مواد شیمیایی هستند که با ایجاد تنظیم مناسب جریان و ساختار رنگ ها، اجازه می دهند رنگ روی سطح اعمال شود، سایر مواد موجود در رنگ را در کنار هم نگه می دارد و به رنگ اجازه می دهد تا به سطح بچسبد. یک لایه نازک با تبخیر پس از اعمال رنگ. حلال ها مایعات رقیق کننده ای هستند که خواص رنگ را از بین نمی برند، هنگام خشک شدن پرواز می کنند و قوام رنگ را تنظیم می کنند. حلال ها همچنین بر حل شدن اجزای مختلف آلی تشکیل دهنده رنگ، زمان خشک شدن و قدرت چسبندگی رنگ به سطح تأثیر می گذارند. سرعت تبخیر حلال نیز یکی از عواملی است که بر خواص فیزیکی و مکانیکی رنگ تاثیر بسزایی دارد. اگر حلال خیلی سریع تبخیر شود، خاصیت پخش شدن رنگ خواهد بود به دلیل این که زنجیره های پلیمری زمان کافی برای ترکیب و پوشش دادن سطح و چسبیدن به سطح را ندارند، کاهش می یابد. تبخیر بسیار دیر حلال نیز باعث می شود که قسمت های بالایی سطح رنگ که جریان نامیده می شود نسبت به قسمت های زیرین نازک تر شود.

مواد افزودنی: مواد اولیه ای هستند که تغییرات قابل توجهی در خواص فنی رنگ ایجاد می کنند و فعالیت های مهمی در تولید، کاربرد و نگهداری رنگ دارند.

در فرآیندهای تولید و نگهداری رنگ، از مواد افزودنی برای ایجاد خواص مختلف یا جلوگیری از عوامل منفی که ممکن است روی رنگ رخ دهد، استفاده می شود. مواد افزودنی با توجه به نوع رنگ نانو و کاربرد مورد نظر آن اضافه می شود. این می تواند ویژگی هایی مانند حذف تشکیل کف، تشکیل فیلم سخت و بادوام، درخشندگی و مات بودن اضافی را ارائه دهد. متداول‌ترین افزودنی‌های مورد استفاده در صنعت رنگ را می‌توان با توجه به ویژگی‌هایی که می‌دهند به شرح زیر طبقه‌بندی کرد:

• کف زداها: با کاهش کشش سطحی، اطمینان حاصل می کنند که فوم های تشکیل شده توسط حباب های هوا که در حین پراکندگی وارد مولکول می شوند، در اثر انفجار از بین می روند. سورفکتانت هستند.
• قوام دهنده ها: قوام رنگ را افزایش می دهند و از رسوب پرکننده ها و رنگدانه ها جلوگیری می کنند.
• عوامل مرطوب کننده: خیس شدن، به این معنی که ذرات رنگدانه توسط چسب در توزیع رنگ احاطه شده اند، تأثیر مثبتی بر پراکندگی و کیفیت چسبندگی رنگ دارد. در عین حال، عوامل مرطوب کننده از پیوند مجدد رنگدانه ها با یکدیگر در طول نگهداری جلوگیری می کنند.
• تشکیل دهنده فیلم: در حالی که حلال در رنگ اعمال شده بر روی سطح تبخیر می شود، ذرات پلیمری با پیچیده شدن در اطراف رنگدانه ها پخش می شوند و یک لایه رنگ تشکیل می شود. این افزودنی ها باعث افزایش پخش و نرم شدن پلیمرها شده و در نتیجه آنها را قادر می سازد تا به راحتی دور رنگدانه بپیچند.

نمونه هایی از این مواد که می توان آنها را افزودنی های ویژه نامید، بیوسیدها، تثبیت کننده های UV فرابنفش، قارچ کش ها، مات کننده ها و بازدارنده های زنگ می باشد.

انواع رنگ های ساختمانی

رنگ ها با در نظر گرفتن معیارهای متعددی از جمله خواص، منطقه مصرف نهایی، روش خشک شدن، نوع چسب از نظر طبقه بندی به روش های مختلفی طبقه بندی می شوند. به عنوان مثال، با توجه به انواع چسب

• رنگ سلولزی
• رنگ اکریلیک
• رنگ های پلی اورتان
• رنگ های اپوکسی.

با این حال، رایج ترین استفاده در صنعت رنگ، طبقه بندی رنگ ها بر اساس نام حلال ها است. در عین حال اجزای مختلف به کار رفته در رنگ بر اساس حلال ها از نظر کنترل ضایعات و کاهش میزان آن به دلیل آلودگی های محیطی و مدیریت ضایعاتی که ممکن است پس از تولید و استفاده از رنگ رخ دهد، طبقه بندی می شوند. رنگها بر اساس نوع حلال:

• رنگ های حلال
• رنگ های پودری
• به عنوان رنگ های پایه آب طبقه بندی می شوند.

رنگ‌های مبتنی بر حلال: رنگ‌هایی هستند که در آنها از حلال‌های حلال مانند تینر، اتیل گلیکول و تولوئن به عنوان حلال اصلی استفاده می‌شود. رنگ های مبتنی بر حلال آلی به دلیل ساختارشان حاوی مقدار قابل توجهی مواد شیمیایی آلی فرار هستند. ضایعات حاصل از رنگ های حلال به طور کلی برای محیط زیست مضر است. این زباله های قابل اشتعال و خطرناک را می توان در زمینه هایی مانند بازیافت زباله و استفاده مجدد با محتوای حرارتی بالا نیز ارزیابی کرد. در رنگ‌های پایه حلال، که می‌توان آن‌ها را بر اساس رنگ‌های پایه آب و پودری به‌عنوان خطرناک طبقه‌بندی کرد، از عوامل استفاده از حلال به عنوان چسب‌کننده می‌توان به قیمت، نرخ تبخیر و نقطه اشتعال اشاره کرد.

پوشش های پودری: بر خلاف رنگ های پایه آب و حلال، پوشش های پودری حاوی حلال نیستند. پوشش های پودری از رنگدانه، چسب، مواد خشک کننده، عوامل کنترل جریان، پرکننده های تقویت کننده و سایر افزودنی ها تشکیل شده است. پوشش‌های پودری با استفاده از روش‌های پاشش الکترواستاتیک و بستر سیال بر روی سطوحی که روی آن‌ها اعمال می‌شود در حالت خشک اعمال می‌شود. پودر با اعمال حرارت ذوب می شود تا لایه ای تشکیل شود تا به سطحی که قرار است رنگ شود بچسبد. روش کاربرد توصیف شده در پوشش‌های پودری که ضایعات بسیار کمی تولید می‌کند و به دلیل راندمان انتقال بالا مزیت زیست‌محیطی ایجاد می‌کند، به عنوان بزرگ‌ترین نقطه ضعف ظاهر می‌شود. زیرا اکثر روش های اعمال پوشش نیاز به حرارت دادن قطعات بزرگ و سنگین دارند.

رنگ های پایه آب: رنگ هایی هستند که از آب به عنوان حلال استفاده می کنند. گروه رنگ های مبتنی بر آب شامل امولسیون های آبی و پوشش های رقیق شده با آب است. پوشش های امولسیونی از پلیمرهای سنتز شده در آب و حاوی سورفکتانت ساخته می شوند. رنگ های امولسیونی از پلیمریزاسیون امولسیونی در نتیجه پلیمریزاسیون مونومر مایع در آب به صورت قطرات کوچک به دست می آیند. دارای انواع مختلف بایندرهای پلیمری می باشد. اکریلیک، استایرن، استایرن بوتادین، استایرن کوپلیمرهای اکریلیک، آلکیدها و پلی استایرن ها استفاده می شود.

رنگ های مبتنی بر آب انتشار مواد شیمیایی آلی فرار را کاهش می دهند. آرسنیک که در آغاز قرن بیستم مورد استفاده قرار می گرفت، پس از مسمومیت های سیستماتیک با ماده ای به نام سقز جایگزین شد و سقز که به مرور زمان باعث اختلالات کلیوی و آلرژی می شد، با حلال های آلی مانند بوتانول، متیل جایگزین شد. اتیل کتون، اتیل استات. از آنجایی که این حلال های آلی فرارتر از سقز هستند، استفاده از آنها در صنعت رنگ به سرعت گسترش یافته است. با این حال، برخی از نتایج مشاهده شده در مطالعات مختلف نشان داده است که آسیب های مختلفی می تواند در سیستم عصبی مرکزی افرادی که به طور حرفه ای در معرض این حلال های آلی قرار دارند، رخ دهد. این وضعیت منجر به استفاده گسترده از رنگ های مبتنی بر آب شده که حاوی حلال های آلی بسیار کمی هستند در صنعت.