Pigmentlerin Kullanım Alanları

11 Ağustos 2017

 

M.Namık Kayaalp
Kimya Mühendisi
Ecelak Boya Kimya Ltd. Şti.

 

 

Pigment, renklendirici bir madde olarak kullanılan herhangi bir maddedir ve bir bağlayıcı ortam içinde süspansiyon halinde tutulan
özellikle ince öğütülmüş parçacıklardır. Öteki malzemeleri renklendiren bir maddedir. Tıptan dekorasyona kadar çok geniş kullanım
alanı vardır. Başlıca kullanım alanları şunlardır:

1. Ambalaj Sektöründe Renklendiriciler
Ambalaj ve karton kutu sektörü, kağıt endüstrisi alanında son derece uzman bir bölümdür. Bu sektörde renklendiricilere büyük bir
talep vardır. Artan bu talebi Geleneksel Bazik Renklendiricileri, son derece gelişmiş ve değiştirilmiş Modifiye Bazik ve Direkt
Renklendiriciler desteklemektedir. Geleneksel Temel Renklendiriciler,yüksek renk gücü, kabul edilebilir özellikleri ve az ya da çok
uygun fiyatları gibi önemli birçok faktörleri nedeniyle yıllarca rakipsiz bir konumda olmuşlardır. Fakat yıllar içinde direkt
renklendiricileri de içeren öteki renklendirici türleri, ambalaj sektöründe mükemmel bir seçim olarak ekonomi göstergesini kendi
lehlerine çevirmişlerdir.

Renklendirici Seçme Kriterleri
Ambalajlama tiplerine gelindiğinde, renklendiricilerin seçimi, üç geniş kategoride yani Bazik Renklendiriciler, Modifiye Bazik
Renklendiriciler ve Anyonik Direkt Renklendiriciler olarak sınırlar. Ancak burada unutulmaması gereken çok önemli bir nokta
da renklendirici türünün seçiminin birbirlerinden ayrı yapılamaması olmaktadır. Eğer son ürün baskı ölçüsüne ya da ıslak uca
(stok ekleme) eklenecek olup olmadığını gibi öteki noktalar da iyice düşünülmelidir. Burada kullanılacak renklendirici türü
dikkate alınarak sırasında uygulanan kriterlerlerin birkaçı verilmiştir.

• Ton ve istenen renk derinliğini,
• Işık haslığı gibi gerekli teknik özellikler,
• Temel renkler ve bunlardan edinilen türleri,
• Çevre yasaları,
• Maliyet faktörleri.

Ambalajlamada Renklendirici Uygulamaları
Renklendiriciler aşağıdaki popüler ambalaj sektörlerinde uygulama alanı bulur.
1. Gazete kağıtlarında,
2. Torbalarda,
3. Viyollerde,
4. Karton kutularda,
5. Elyaf levhalarda,
6. Kraft kağıtlarda,
7. Katyonik boyutlu baskı formülasyonlarında,
8. Anyonik boyutlu baskı formülasyonlarında.

Ambalaj Sektöründe Kullanılan Renklendirici Türleri Arasındaki Karşılaştırma
Aşağıdaki tabloda, ambalaj sektöründe kullanılan üç türün sırasıyla Bazik Renklendiriciler, Modifiye Bazik Renklendiriciler ve
Anyonik Direkt Renklendiricilerin karşılaştırmalı olarak avantajları ve dezavantajları verilmiştir.

 

2. Cam Sanayinde Renklendiriciler
Halen, dünyadaki cam pazarında cam malzemeleri boyama için çeşitli pigment kullanılır. Önceleri gözlük camlarındaki renkler
pigmentlerden elde edilememişlerdir.O zamanlar, çok değişik türdeki yabancı maddeler cam malzemelerin renklendirilmesinde
sorumlu görülmüştür.Örneğin, 17 yüzyılda demir kirlilikleri bulunduğundan ‘siyah bombe gözlük’ rengi koyu kahverengi ya da
yeşil olarak görünmekteydi. Bu yabancı maddeler, gözlük camlarına iki kaynaktan gelmekteydi. İlki bu gözlükleri yapmak için
demir kullanılmaktaydı ikincisi ise bu gözlükleri eritmek için kullanılan kömürden çıkan dumanlardaki sülfürdü. Ancak bugün,
cam çeşitli pigmentler (saf metal tuzları) kullanılarak renklendirilmektedir.

Bazı antik renkli cam örnekleri şunlardır: Yakut cam (pigment olarak 1679 da bulunmuş olan altın klorür kullanılırdı), uranyum
cam (pigment olarak 1830 yılında bulunmuş olan uranyum oksit kullanılırdı). Renkli camların her zaman yararlı olduğu
söylenemez. Bazen, herhangi bir rengi olmayan böyle cama gerek duyulabilir. O zaman istenmeyen rengi camdan kaldırmak
gerekir. Renk kaldırma işlemi Renksizleştirme (Decolorizing) süreci olarak adlandırılır. Sık kullanılan bazı renksizleştirme katkıları
bulunmaktadır. Bunlar: Mangan Dioksit ve Seryum Oksittir.

 

Pigment Kullanarak Gözlükte Özel Efekt
Bazı pigment tek başına ya da öteki tip pigmentlerle kombine şeklinde kullanılarak, gözlükte özel renk efekti oluşturulabilir.
Örneğin, yanardöner (iridescent) camın (iris cam) özel bir renklendirme etkisi vardır. İris camdaki bu renklendirme efekti,
bazı metalik bileşikler (pigment) ekleyerek oluşturulabilir. Bazen, iris camdaki renklendirme efekti, cam yüzeyine kalay klorür
ya da kurşun klorür püskürtülerek ve ardından indirgen bir ajan varlığında ısıtarak oluşturulabilir. Başka bir renkli cam da
Dichroic Camdır. Farklı açılardan bakıldığında cam rengi değişmiş gibi görülebiliyor. Bu durum, kolloidal metallerin (altın ya
da gümüş) çok ince bir tabakası cam yüzeyine uygulandığından dolayı oluşmuştur.

Cam Sektöründe Bazı Kullanışlı Pigmentler
Kobalt İnorganik Pigmentler: Kobalt inorganik pigmentler, çeşitli uygulamalarda kullanılırlar. Bu uygulamalar, bitmiş cam ürünlerini
üretmek için renk verilmesinden istenen renk şiddetine kadar değişiklik gösterir.

Nikel İnorganik Pigmentler: Nikel inorganik pigmentler renk eklemek için kullanılırlar. Son cam ürünlerinin renk gücünü artırmak ve
cam ürünlerinin öteki bazı özellikleri geliştirmek için kullanılır.

Antimon Trioksit (Sb2O3): Bu pigment beyaz pigment olarak da bilinir. Bu Pigmentler, cam endüstrisinde renk açıcı (decolorizing)
ajanlar olarak kullanılır. Gözlükte istenmeyen rengi kaldırmak için bu pigmentler kullanılabilir. Bu pigmentlerin saflaştırma kapasitesi
çok yüksektir ve her türlü yabancı maddelerden arınmıştır.

Sodyum Antimonat: Sodyum pigmentler de cam sektöründe decolorizing ajanlar olarak kullanılırlar. Bu pigment bir arındırma katkısı
olarak kullanılır.

3. Kauçuk Endüstrisinde Renklendiriciler
Kauçuk endüstrisinde, dayanıklılık, ısıya ve ışığa karşı direnç, güçlendirme kapasite vb. gibi farklı özellikler vermek için farklı
pigmentler kullanılır. Kauçuk sektöründe uygulanan/kullanılan pigmentlerden bazıları şunlardır:

Karbon Siyahı: Karbon siyahı, petrol rafinerisi işleminden elde edilen bir pigment türüdür. Araba lastikleri üretim sürecinde, yüksek
dayanım, aşınma ve uzun ömür ve zemin kavrama sağlamak için kullanılır. Bu nitelikler, başarılı olması için herhangi bir lastik için
geçerlidir. Karbon siyahı, kauçuk ürünlerin farklı türlerindeki çeşitli uygulamalarda kullanılır. Kauçuktaki bu ürün yelpazesi
havacılıktan sıradan ev ürünlerine kadar uzanır.

Toz Organik Pigmentler: Toz organik pigmentler renklendirme işlemlerinde ve yapılan kauçuk ürünlerindeki öteki belirli özellikleri
geliştirmek için kullanılır.

Titanyum Dioksit: Kauçuk uygulamalarda, titanyum dioksit pigmentler de kullanılır. Çünkü bu pigmentlerin bazı iyi niteliklerinden
dolayı kauçuk uygulama sürecinde bu pigmentler kullanılır. Bu iyi nitelikler olarak yüksek kırılma indisi, parçacık boyutunun
yoğunluğu, dispersiyonu ve yüksek ultra viyole ışın direnci verilebilir.

 

Floresan Pigmentler: Toz renk olarak adlandırılan toz formda bir tür parlak bir pigment olan floresan lastik endüstrisinde kullanılır.
Bu tür pigmentler organik ya da inorganik yapıda olabilirler. Uygun renk seçimi, öncelikle bazı üreticilerin gereksinimlerine bağlı
olarak değişir. Bu gereksinimler, ışık kararlılığı, ısı dayanımı, kanama direnci, migrasyon direnci ve gerekli renk tonu sayılabilir.

Bifonksiyonel Organik Silikon Bileşikler: Kauçuk sektöründe kullanılan pigmentler genellikle bifonksiyonel organik silikon
bileşiklerdir.Bu bileşiklerin iki reaktif grupları vardır. Yüksek kaliteli kauçuk bileşikler için bu pigmentler kullanılır. Kauçuk
sektöründe bu tür bir pigmentler kullanıldığında sinolan grubu taşıyan pigmentler ile kombine edilirler. Bu şekilde etkinliğini
daha etkili olacaktır.

Molibden Pigmentler: Kauçuk sektöründe kullanılan bir başka pigment de molibden pigmenttir. Bu pigmentler ışık ve ısı dayanımlı ve
parlak kırmızı-turuncudan kırmızı sarı  aralığında olan parlak renklerdedir. Kauçuk ürünleri dışında bu pigmentler seramik, plastik,
boya ve mürekkeplerde de kullanılır. Ultramarine pigmentler olarak bilinen bir başka tür pigmentler de kauçuk ürünlerinde
kullanılırlar. Bu  Pigmentler, ısı, ışık ve dış ortam direnci yüksektir.

Kadmiyum Pigmentler: Kauçuk sektöründe önemli bir uygulama alanı olmasa da kadmiyum pigmentler bazı küçük amaçlar için
kauçuk endüstrisinde kullanılırlar.

Pigment Olarak Çinko Oksit (Çinko Beyazı): Kuruluşundan bu yana, kauçuk sanayi çinko oksidi kullanmaktadır. Çinko oksidin
kauçuk endüstrisindeki büyük önemi, fiziksel ve kimyasal özellikleriyle pek çok optik özelliklerinden gelmektedir. Ağır pnömatik
yük ve dayanıklılık için araba lastikleri, yüksek çalışma hızlarında ısısal yapının kritik olmasından dolayı desteklemesinin yanı sıra
yüksek ısı iletkenliği için yüksek çinko oksit yüklenmesini gerektirir. Kürleşme işleminde birçok tür sentetik kauçuk kumu doğal
kauçuk, çinko oksidin kimyasal reaktivitesi, organik hızlandırıcıları etkinleştirmek için gereklidir.

Çinko oksit kauçuk endüstrisinde popüler kılan bazı özel özellikleri şunlardır:

Isı Kararlılığı: Çinko oksidin çok yüksek ısı kararlılığı (direnç) vardır. Bu yüzden araba lastiği üretimi için kullanıldığı zaman,
lastikler, yüksek sıcaklıklarda bile daha sağlam ve dayanıklı olurlar.

Lateks Jelasyonu: Lateks köpük kauçuk ürün üretildiği zaman köpük jelasyonunda yeterli kararlılığı verir.

Işık Kararlılığı: Tüm beyaz pigmentlerin dışında çinko oksit UV ışınları en yüksek düzeyde absorbe etme yeteneğindedir.
Bu nedenle kauçuk lastiklerde kullanıldığı zaman, yıkıcı gün ışığına karşı lastiklere fazladan dayanıklılık sağlar. Bu tip
kauçukların fazladan dayanıklılık gerektirmeleri nedeniyle çinko oksit beyaz ve renkli lastiklerde özel olarak kullanılır.

Pigmentasyon: Çinko oksidin yüksek parlaklıkta, yüksek kırılma indisinde ve uygun partikül boyutunda olması bu
pigmentin kauçuk ürünleri ile karıştırıldığında ürünler daha beyazımsı olacaktır. Bu pigment özellikle kauçuktan
yapılan tıbbi cerrahi donatımlarda, lastik kaplamalarda ve araba lastiklerinin yanaklarında kullanılır.

Destekleme: Doğal Kauçuk, destek dayanımını bu pigmentten alır.

Kauçuk-Metal Bağlanması: Çinko oksit, bakır oksit ile kauçuğu pirince bağlamak için reaksiyona girer.

4. Kozmetikte Renklendiriciler
Renklendiriciler, kozmetik sektöründe geniş bir kullanım alanı bulmuşlardır. Saç boyaları, rujlar, şampuanlar ya da ojeler
gibi birçok yerde önemli kullanımı bulunmaktadır. Saç boyalarını ele alırsak piyasada bulunan ticari saç boyası
formüllerinin çoğu, artık karmaşık malzemeler kullanan ve formüllerinin de üreticileri ile önemli ölçüde farklılık gösteren
bir durumdadır. Burada bizi ilgilendiren konu, saç boyası yapımında ne tür renklendiricilerin kullanıldığıdır. Genellikle
kullanılan renklendirici kimyasallar, 4-amino-2-hydroxytoluene ve m-Aminophenol gibi amino bileşiklerden oluşur.
Titanyum dioksit ve demir oksit gibi metal oksitler pigmentler de kullanılır.

Kozmetik Kullanılan Hammadde Türleri: Dekoratif kozmetik kategorisinde kullanılan renklerin çoğunluğunu
pigmentler oluşturur. Bunlar, kozmetikte popüler olan ancak ağır metal düzeylerinin yüksek olmamasını gerektiren
inorganik pigmentlerdir. Kozmetikte kullanılan inorganik pigmentler genellikle çeşitli kimyasallardan oluşmuş
tiplerdir. Birkaç popüler olanları tabloda verilmiştir.

Kozmetik uygulamalarda kullanılan bu tür organik pigmentlere ek olarak, suda çözünen ve yağda çözünen renklendiricileri
çözünür pigmentler (dyestuff) sayılabilir.

Su çözünür renklendirici pigmentlerden (dyestuff) bazı örnekler aşağıda verilmiştir.

 

5. Tarım Sektörü için Renklendiriciler
Temel olarak tarım sanayinde kullanılan üç ana tür renklendirici vardır.
1. Ürün koruma sanayi,
2. Gübre sanayi,
3. Tohum koruma sanayi.
Burada renklendirici kullanımının amacı, tarımsal kimyasalların tanımlama sürecinde ya da tarım kimyasallarını renklendirilmesindedir.
Temel seçim ölçütleri aşağıdaki özelliklere bağlıdır:
• Renklendiricinin renklendirme gücü,
• Renklendiricinin rengi,
• Renk kararlılığı,
• Kullanılan katkılarla renklendiricinin uyumluluğu.
Uygulamalardaki ayrıntıların değerlendirilmesi aşağıdaki gibi yapılabilir:

Ürün Koruma Sanayi:Ürün korumada renklendiriciler,insektisid ve füngisid tip katkıların işlenmiş ve işlenmemiş olanlarının açıkça
ayırt edilerek belirlenmesinde kullanılır. Ayrıca, renklendirici boya maddeleri kullanım işlemlerinde güvenlik açısından da yardımcı
olur.Pestisit ya da herbisitlerin renklendirilmesi genellikle formülasyondaki kuru toz katkılarla kromatik pigmentlerin karıştırılmasıyla
yapılır. Burada viticultural mantar ilaçları ile iyi giden milori mavi pigment en popüler bir pigmenttir. Burada kullanılabilecek öteki
pigmentler ise lithol rubin kırmızı, ftalosiyanin mavi gibi pigmentlerdir. Ürün koruma sanayinde kullanılan öteki renklendiriciler olarak
Solvent Renklendiriciler (Solvent Dyes), Asit Renklendiriciler (Asit Dyes), ya da Bazik Renklendiriciler (Basic Dyes), iyi birer alternatif
sayılabilir.

Gübre Sanayi: Gübreler, niteliklerini ayırt etmek ve uygulamalarda her türlü hataları önlemek için çoğunlukla renklendirilirler. Bunun
yanında gübreler tümüyle pazarlama amacıyla da renklendirilirler. Genellikle seyreltilmiş olarak su bazlı pigment pastalar kullanılır ve
gübre üzerine püskürtülürler ya da bazen de eritilerek karıştırılırlar.

Tohum Kaplama Sanayi: Tohum kaplamada renklendirmenin ana amacı, işaretleme ve uyarı bilgilendirimiyapmak için kullanmaktır.
Herhangi bir tür karışıklığını  önlemek ve hayvan yemi olarak kullanılıp bitirilmediğinden emin olmak için kullanılır. Burada kullanılan
en önemli renklendirici kırmızıdır ve tipik kullanım konsantrasyonu 600 ppm’dir.

Kaynakça:
1. Organic Coating Technology, H.F.Payne,
2. PCI,
3. K. Hunger, Industrial Dyes, Chemistry, Properties, Applications
4. W. Herbst, K. Hunger, Industrial Organic Pigments
5. Industrial Inorganic Pigments, G. Buxbaum and G. Pfaff
6. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry Vol.A-20 VCH Publishers,Inc.-1992