رنگ چیست و چگونه ساخته می شود؟

همه چیز درباره رنگها و نحوه ساخت رنگ

رنگ ها از اصلی ترین بخش های زندگی ما را تشکیل می دهند و جلوه ای زیبا به هرچیزی می بخشند. همانطور که می دانید انسان ها از دوران غارنشینی با استفاده از زغال و… به خلق آثاری روی دیوارها می پرداختند. با این حال تنها چند قرن است که توانسته ایم با رنگ ها از جهات مختلف از جمله ساخت رنگ، نحوه تولید رنگ و تاثیرات آنها و… آشنا شویم.

رنگ چیست؟

بسیاری از دانسته های تکمیلی ما در رابطه با ماهیت و چگونگی پدید آمدن رنگ با کشفیات اسحاق نیوتن، دانشمند انگلیسی در سال ۱۶۶۶ آغاز شد. او در آزمایشی متوجه شد هنگامی که نور سفید (نور خورشید) از یک منشور عبور داده می شود به رنگ های قابل رویت قرمز، آبی و زرد تجزیه می شود که آنها را به عنوان رنگ های اصلی میشناسیم.

همچنین هرکدام از این رنگ ها طول موجی منحصر به فرد داشتند و قابل تجزیه به رنگ های دیگر نبودند. علاوه بر این او دریافت که ترکیب نورهای رنگی باعث ایجاد رنگ جدید می شود (برای مثال ترکیب نور زرد و قرمز که به رنگ نارنجی تبدیل می شود)، به این رنگ ها ترکیبی می گویند. برخی رنگ ها نیز مانند زرد و ارغوانی در صورت ترکیب یکدیگر را خنثی کرده و نور سفید میسازند که به آنها نیز مکمل می گویند.

رنگ های سفید و سیاه نیز باعث روشن تر یا تیره تر شدن هر رنگ می شوند. البته طیف رنگی خاصی نیز وجود دارد که با ترکیب رنگ های اصلی با سفید یا سیاه به وجود می آیند که از جمله آنها می توان به زرشکی که از ترکیب قرمز و سیاه تشکیل شده است یا صورتی از ترکیب قرمز و سفید اشاره کرد.

تعداد رنگ های قابل ساخت رابطه مستقیمی با تعداد رنگ های در دسترس دارد. برای مثال پس از ترکیب رنگ های اصلی و ایجاد رنگ های ثانویه، می توان رنگ های ثالثیه مانند خردلی از ترکیب نارنجی و زرد، فیروزه ای از ترکیب آبی و سفید و مقداری زرد و… اشاره کرد.

ساخت رنگ در انواع مختلف

همانطور که متوجه شدید رنگ های بسیار زیادی وجود دارند که با ترکیب یکدیگر ساخته می شوند، علاوه بر این امروزه انواع مختلفی از رنگ ها وجود دارد که با هدف زیبایی و محافظت استفاده می شوند. نقطه مشترک تمامی رنگ ها در استفاده از رنگدانه یا Pigment که در مواد معدنی و مختلف وجود دارد می باشد. رنگدانه ماده ای است که با استفاده از جذب طول موج انتخابی رنگ نور انعکاسی یا انتقالی را تغییر می دهد.

مهم ترین نکته نیز در رابطه با رنگدانه ها کیفیت و ثبات انهاست که در زمینه های صنعتی و هنری مورد توجه است. به رنگ دانه هایی که بی دوام باشند و به مرور زمان یا قرار گرفتن در معرض نور خاصیت خود را از دست دهند «پیگمنت فرّار» می گویند و پس از مدتی رنگ آنها به سیاه تغییر می کند.

ماده اولیه ساخت رنگ ها، سنگ های معدنی حاوی رنگدانه هستند که با تبدیل شدن به پودر در یک سیال (مایع مناسب) ترکیب می شوند تا پوششی محافظتی و جلوه ای زیبا به اشیا یا محیط ببخشند. در گذشته از شیره درختان، آب قند، عسل یا برخی روغن های گیاهی به عنوان سیال طبیعی استفاده میکردند و با مخلوط کردن این سیال و پودر رنگی به تولید رنگ می پرداختند. پایه گذاری صنعت رنگ به سال ۱۸۶۵ باز می گردد. در این سال شخصی به نام فلین رنگی بر پایه آب ساخت و آنرا ثبت اختراع کرد. او در این رنگ علاوه بر آب از اکسید روی، هیدروکسید پتاسیم و رزین طبیعی (صمغ درختان) به همراه شیر و روغن بذر کتان استفاده کرده بود. با گسترش این صنعت و تکنولوژی ما با انواع رنگ در تنوعی وسیع برای کاربردهای مختلف روبرو شدیم که با ترکیب پودرهای معدنی طبیعی یا صنعتی (به شکل ذرات بسیار ریز یا پودر میکرونیزه) با سیال مناسب ترکیب شده و مایعی نرم و یکنواخت را تشکیل می دهند. امروزه از مشقات روغنی و رزینی به عنوان سیال استفاده می شود. البته استفاده از آب نیز در این صنعت رایج است که با فرایند های مخصوصی همراه است.

رنگدانه های اصلی و منابع

با توجه به شناختی که از رنگدانه ها به دست آوردیم می توان فهمید که مهم ترین رنگدانه ها، آنهایی هستند که رنگ های اصلی شامل زرد، آبی، قرمز و رنگ های سفید و مشکی دارند.

● رنگ زرد

به عنوان یکی از سه رنگ اصلی و از رنگ های گرم شناخته می شوند که پیگمنت آن در کرومات روی و کرومات سرب وجود دارد.

● رنگ آبی

رنگ آبی که بیشتر برای ایجاد احساس آرامش و به عنوان رنگی سرد به کار می رود از رنگدانه آبی پروس و آبی نیلی (لاجورد) ساخته می شود. نوع با کیفیت رنگدانه آبی، لاجورد است که با حرارت کائولین، کربنات سدیم، گوگرد و زغال سنگ در شرایط خلاء تولید می شود.

● رنگدانه قرمز

رنگ قرمز که به عنوان یک رنگ گرم که احساساتی از جمله صمیمیت و گرم بودن تا احساس خشم، عصبانیت و خطر را بیان می کند از زمان های دور مورد استفاده انسان ها بوده است. منابع این رنگ به وفور یافت می شوند و اصلی ترین ماده ای که این رنگ در آن وجود دارد ترکیبات آهن مانند اکسید لیمونیت و…. می باشد. منابع دیگری نیز مانند سولفید روی و لیتوپن برای این رنگ استفاده می شوند. همچنین از سرنج نیز می توان رنگ قرمز تهیه کرد اما به علت کیفیت کم از آن تنها برای پوشش ضد زنگ و محافظتی استفاده می شود.

● رنگ سفید

اصلی ترین ماده تشکیل دهنده این رنگ سفید آب است؛ این ماده پوشش دهی مناسبی دارد اما در صورت قرار گرفتن مقابل رطوبت هوا تیره می شود. جهت جلوگیری از این مشکل در روند تولید آن پراکسید هیدروژن اضافه می شود. همچنین از اکسید روی یا دی اکسید تیتان نیز می توان برای تولید رنگ سفید استفاده کرد و مرغوب ترین نوع آن پیگمنت موجود در دی اکسید تیتان است

● رنگ سیاه

از قدیمی ترین رنگ هایی ست که انسان ها آنرا شناخته و به کار گرفتند. بسیاری از نقاشی های موجود بر روی دیوار غار ها به رنگ مشکی و با استفاده از زغال کشیده شده اند و منابع با کیفیت برای رنگدانه سیاه از تقطیر زغال سنگ بدست می آیند. منابع دیگر آن نیز شامل دوده چراخ، زغال استخوان و… می باشند.

نحوه تولید رنگ

پس از دانستن نحوه ساخت و مواد اولیه رنگ ها ممکن است این سوال برای شما نیز پیش بیاید نحوه تولید رنگ و تبدیل این مواد اولیه جامد به مایع چگونه است. ترکیب پودر رنگی با آب باعث تشکیل یک مایع رنگی می شود اما سرعت تبخیر آب بسیار بالاست و ریختن پودر خشک شده احتمال زیادی دارد، البته این روش برای تهیه شربت های خوراکی و موارد این چنینی کاربرد دارد اما برای تولید رنگ صنعتی از چندین ماده مختلف استفاده می شود که عبارتند از:

● رنگدانه

تا اینجای مقاله تقریبا با رنگدانه ها آشنا شدیم که شامل پیگمنت های معدنی و آلی می شوند.

● رزین

رزین از دیگر عوامل اصلی در تولید رنگ است که نام گذاری آنها بر اساس ساختار، مولکول ها و منشا پیدایش انجام می شود. همچنین نوع رزین استفاده شده در نام گذاری محصول نهایی نیز تاثیر گذار است که از جمله آن می توان به رنگ های پلاستیک که با رزین پلی ونیل استات فرموله می شوند اشاره کرد.

همچنین رزین های پایه حلالی نیز وجود دارند که بحث آن گسترده است اما رایج ترین نوع رزین پایه حلالی در بخش ساختمان، رنگ های روغنی (بر پایه رزین های آلکیدی) می باشد که معمولا از ان برای رنگ فلزات استفاده می کنند.

● حلال

همانطور که از نام آن نیز مشخص است به عنوان حاملی برای رنگدانه ها و رزین عمل کرده و می تواند شامل مواد معدنی، آلی یا آب باشد.

● پرکننده ها

از پر کننده ها با اهداف مختلفی از جمله کاهش قیمت تمام شده، ضد اسیدی کردن، خمیری کردن و غیره استفاده می کنند. از جمله پرکننده های مورد استفاده برای تولید رنگ می توان به کربنات کلسیم، تالک، کائولین، میکا و باریت اشاره کرد.

● سایر افزودنی ها

افزودنی های دیگری نیز برای ایجاد خواص ویژه مانند سهولت قلم خوری، مقاومت در برابر خراش، مقاومت در برابر خشک شدن و کپک زدگی و… به مواد اولیه در فرایند تولید رنگ اضافه می شوند.

رنگ ها با توجه به رزین مورد استفاده، به موارد زیر تقسیم می شوند:

● رنگ های پایه روغن

● رنگ های پایه حلال

● رنگ های پایه الکل

● رنگ های پایه رزین اپوکسی

● رنگ های پایه آب

● و…

فرایند تولید رنگ

به طور کلی مراحل تولید رنگ شامل پنج گام است که عبارتند از:

● اندازه گیری دقیق مواد

در ابتدا مواد اولیه مورد نیاز به وسیله ترازو در مقایس هایی با حجم هزار کیلویی، دو هزار کیلویی یا پنج هزار کیلویی با دقت 0.5± کیلوگرم اندازه گیری می شوند.

● آماده سازی پایه رنگ

دومین مرحله از تولید رنگ است که در ان رنگدانه ها که به صورت پودر جامد هستند با حلالی مناسب مخلوط می شوند. رنگدانه ها در سیستم های پایه آب شدیدا به هم چسپی یا فولوکوله شدن تمایل دارند که در مواقع بسیاری با اضافه کردن عامل پراکنش (دیسپرسینگ) از این عمل جلو گیری میکنند.

میکسر های رنگ سازی با توجه به محصول نهایی متفاوت هستند اما برای تولید اکثر رنگ ها از میکسر با دور های میان ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ دور استفاده می شود. قطر تیغه و تعداد آنها نیز به صورت سفارشی است. این چرخش ها ممکن است تا چندین ساعت طول بکشند که در این صورت چرخش تیغه باعث ایجاد گرما می شود، به همین دلیل بسیاری از مخازن امکان خنک کردن جداره را دارند اما در صورت نبود چنین امکانی باید با کنترل دور و زمان چرخش از ایجاد شوک حرارتی در محتوای مخزن و آسیب دیدن محصول نهایی جلوگیری کرد.

● ترکیب کردن

ترکیب و مخلوط مواد اولیه برای ساخت و تولید رنگ باید بر اساس فرمول ها پیش رود در غیر این صورت نتیجه نهایی قابل پیشبینی نیست و برای رسیدن به نتیجه دلخواه نیازمند آزمون و خطاهای بسیاری هستیم. در روند ترکیب کردن نیز معمولا با اضافه کردن حلال به رنگدانه شروع کرده و رزین ها به عنوان اخرین اجزا به میکسر رنگ سازی اضافه می شوند.

● آزمایش محصول نهایی

کیفیت رنگ در طول فرایند ساخت بارها توسط متخصصین بررسی می شود تا از ایجاد هرگونه مشکل برای محصول نهایی جلوگیری کنند. همچنین تمامی مواد اولیه از جمله  رنگدانه ها پیش از تولید آزمایش می شوند تا کیفیت محصول نهایی پیشبینی شود. علاوه برآن در مرحله ترکیب و مخلوط کردن مواد نیز آزمایش هایی صورت میگیرد تا از ترکیب کامل مواد اولیه مطمئن شوند.

در اخر نیز پس از آماده شدن، محصول نهایی توسط تیم آزمایشگاهی تست می شود تا خواصی مانند درجه پراکنش، ویسکوزیته (گرانروی)، تراکم، پوشش دهی، قدرت رنگ دهی، کاربرد، زمان خشک شدن و ظاهر آن را مورد بررسی قرار میدهند.

● بسته بندی و ارائه محصول

مرحله آخر نیز بسته بندی است که طی آن نیز دوباره دو نمونه از محصول گرفته می شود و از آنها به عنوان مرجعی برای آینده و بازرسی نهایی استفاده می شود. نمونه نهایی که جهت بررسی پایانی گرفته می شود جهت تضمین سازگاری با استانداردها و مشخصات مرتبط با محیط زیست، apas و… مورد بررسی قرار می گیرد و در صورت نبودن مشکل محصول برای پخش و استفاده به انبارهای ذخیره سازی فرستاده می شود.

جمع بندی

با وجود حضور رنگ ها و منابع اصلی آنها از زمان های بسیار دور و استفاده از آنها با اهداف مختلف تنها چند قرن است که انسان ها توانسته اند ماهیت آن را شناخته و در صنایع مختلف به خوبی از رنگ استفاده کنند. امروزه فرایند تولید رنگ با پیشرفت تکنولوژی تغییر کرده است و به یکی از صنایع پرکاربرد در زندگی ما تبدیل شده است. مواد اصلی برای تولید و ساخت رنگ شامل رنگدانه، رزین و حلال می شوند که طی فرایندی چند ساعته ترکیب می شوند.