Требования, предъявляемые к пигментам

1. Цветовая характеристика пигмента должна быть наиболее близкой к идеальной краске (краске Гюбеля).

2. Иметь высокую интенсивность, чтобы готовить краску с меньшей концентрацией. Пример: белок и сахар.

3. Образовывать со связующим прозрачные или кроющие краски.

4. Не изменять цвет под действием света.

5. Пигмент должен иметь мягкие частицы, чтобы не вызывать износа печатной формы.

6. Пигмент должен иметь не большую маслоемкость (масляное число), что позволяет поддерживать его стабильную концентрацию в краске, сокращает время изготовления краски.

7. Быть устойчивым к действиям воды, масел, органических растворителей.

СТРУКТУРА ПИГМЕНТА. На качество и поведение красок оказывает влияние структура пигмента:

1. размер частиц;

2. характер распределения по размерам;

3. адсорбционная способность;

4. физическая структура.

Мелкие размеры пигмента (высокая дисперсионность) обеспечивает стабильность краски и повышает интенсивность краски. Интенсивность достигает своего максимума при уменьшении размера частиц до определенной величины.

Чаще всего процесс изготовления пигмента связан с получением какого-то осадка, который промывают водой, потом сушат. Во время сушки происходит спекание пигмента. Для того, чтобы получить порошок его снова размалывают. В результате образуются частицы с разными размерами. Установлено, что чем меньше (уже) разброс частиц по размерам, тем выше качество краски и изображение.

Для характеристики адсорбционной способности пользуются показателями маслоемкость и масляное число. Эти показатели характеризуют взаимодействие пигмента и связующего. Маслоемкостью называют показатель, который характеризует минимальное количество масла, необходимого для перевода порошка пигмента в пастообразное состояние. Измеряют в мл/100г пигмента.

По структуре пигменты могут быть кристаллическими, аморфными и смешанными. Известно, что качество оттиска выше у красок, изготовленных из кристаллических пигментов. Однако кристаллические пигменты обладают абразивными свойствами, что приводит к уменьшению срока службы печатной формы.

Как правило размер пигментов составляет 0,1-0,5 микрона (мкм). Верхней границей размера пигментов является величина 10 мкм.

Светостойкость печатной краски полностью зависит от светостойкости пигмента. Светостойкость пигмента измеряют в баллах по восьми балльной шкале. Для этого пигменты или краски на их основе освещают специальной ультрафиолетовой лампой, лучи которой вызывают быструю деструкцию пигмента. Параллельно освещают этими же лучами специальный стандарт и сравнивают степень обесцвечивания стандарта и пигмента.

Плотность пигментов измеряется в очень широких пределах. Но в любом случае пигменты тяжелее воды. Плотность пигмента колеблется от 1,5 до 8 г/см³. Наиболее тяжелые – металлические пигменты, которые имитируют золотой и серебряные цвета. Наиболее легкие пигменты это печатные белила – производные алюминия и цинка.

ПОЛУЧЕНИЕ ПИГМЕНТОВ

Почти все пигменты получают по реакции осаждения. Например, неорганический пигмент гидроокись алюминия (Al(OH)3) получают по простой реакции: Al2(SO4)3+NaOH = Al(OH)3(осадок, белый пушистый порошок)+Na2SO4.

ЛК

18.09.12

Существуют и другие способы получения пигментов, которые основаны на обменных реакциях между органическими соединениями типа аминов или сульфакислот с неорганическими реагентами.

Товарные формы пигментов

1. Порошки – образовавшиеся в результате обменных реакций пигменты высушиваются при температуре около 100 градусов Цельсия. После сушки они образуют агломераты (спекаются) Для восстановления нужных размеров пигмент размалывают. Однако размолотый пигмент уже не обладает необходимой степенью дисперсности. В его состав входят как частички очень маленьких, так и «очень больших» размеров. Кроме того, такой пигмент при хранении слеживается и способен к агломерации. Преимуществом порошковой формы пигмента является устойчивость к перепадам температур (они удобны при транспортировке).

2. Модифицированные пигменты. Для того, чтобы при размоле размеры частиц пигмента были стабильны, их размалывают в присутствии модификатора. Модификатор – это канифоль или соли канифоли. Модификатор во время размола сорбируется на поверхности канифоли, что способствует получению пигмента с узким распределением частиц, уменьшению слеживаемости, повышение смачиваемости в связующем, уменьшению времени изготовления краски.

3. Водная паста. Паста образуется после осаждения пигмента в воде, его фильтрации и промывки. Содержание основного вещества в пасте составляет 50%. Такую пасту можно непосредственно смешивать с органическим связующим. В этом случае происходит избирательное смачивание пигмента органическим связующим. Вода при этом вытесняется с поверхности пигмента. Очевидно, что процесс применения пасты исключает сушку и размол, а так же позволяет сохранить и регулировать размеры пигмента (его дисперсность). Недостатком данного способа является образование так называемых «хвостов». «Хвосты» -- это вода, которая загрязнена органическим связующим. Очистка такой воды связана со значительными затратами энергии. Второй недостаток: транспортировка водной пасты затруднена в зимнее время.

4. Гранулы – существуют некоторые виды пигмента, которые должны использоваться в виде гранул. К таким пигментам в первую очередь относятся – технический углерод (сажа). В силу специфики своего получения размеры сажи составляют 0,001 – 0,1 мкм. Порошки с такими размерами невозможно равномерно распределить в связующем – они сильно слипаются и поэтому не смачиваются. После гранулирования пигмент представляет собой цилиндр неправильной формы размером 2-3 мм. Такие гранулы равномерно распределяются в связующем, а затем распадаются, так как их механическая прочность мала.

Понятие о красящем веществе

Появление краски обусловлено избирательным поглощением части видимого света. Причина избирательного поглощения заключается в том, что молекулы красящего вещества способны образовывать систему сопряженных двойных связей (чередующихся) либо представляют собой металлы переменной валентности.

1. АЗОКРАСИТЕЛИ. Содержат систему сопряженных двойных связей, которые включают группировку –N=N- . Ассортимент красок на основе азокрасителей составляет 50 % и более. Основной недостаток пигментов – частичная растворимость в связующем и невысокая стойкость при повышенной температуре.

2. АРИЛМЕТАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ. Имеют высокие показатели, однако растворяется в спирте. Поэтому краски, которые изготовлены с применением арилметанового красителя нельзя лакировать.

3. КСАНТЕНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ – производные ксантена. Близки к арилметановым по свойствам.

4. ФТАЛОЦИАНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ. Сложные комплексные соединения, включающие в свой состав медь, никель, хром. Краски, изготовленные на основе фталоциановых красителей обладают наилучшими свойствами, но очень дорогие.

Кроме вышеперечисленных используются красители на основе: ИНДУЛИНА, РОДАМИНА, АУРАМИНА, ХРИЗОИДИНА (желтый).

Технический углерод. Используется для изготовления черной краски. Свойства: поглощает 95-97 % падающего на него света; абсолютно светопрочен (имеет высокую стойкость к действию воды, масел и органических растворителей; низкая стоимость. Недостатки: 1) тонкие слои краски, изготовленной из технического углерода, имеют коричневатый или зеленоватый оттенок, для устранения оттенка в краску вводят подсветку синего или фиолетового цвета. 2) Наличие технического углерода в краске замедляет процесс сушки. 3) Имеет высокую маслоемкость – это значит, что для перевода его в красочное (пастообразное) состояние необходимо ввести большое количество связующего и, следовательно, интенсивность краски понижается.

ЛК

02.10.12

Получают при сжигании различных видов органического топлива: природный газ, ацетилен, мазут, керосин.

CH4 + O2 = CO2 + H2O+Q

CH4Q  C+H2^

Из этого уравнения следует, что при недостатке кислорода, тепло, которое выделяется при сжигании, тратится на разложение метана с образованием технического углерода С и водорода Н2. Технический углерод имеет форму достаточно правильных сферических частиц. В состав сажи входит 95 % углерода, остальное приходится на долю водорода и кислорода.

Плотность технического углерода примерно в 2 раза больше, чем у воды. Размеры частичек технического углерода колеблются в пределах от 0,001 – 0,5 мкм.

В зависимости от способа производства выделяют различные виды технического углерода: газовый канальный, газовый печной, ацетиленовый, форсуночный, окисленный.

Газовая канальная сажа по степени черноты, мягкости и дисперсности является лучшей из всех черных пигментов. Недостаток: она в наибольшей степени замедляет высыхание краски.

Газовая печная сажа является наихудшей из всех видов технического углерода, но совершенно не препятствует высыханию краски.

Окисленные технические углерод получают дополнительным окислением канального технического углерода, что приводит к тому, что его содержание в краске может быть доведено до 25 %, в то время как другие сорта сажи позволяют получать краску с концентрацией 20 %.

Неорганические пигменты

Неорганические пигменты – это белые и цветные соли, оксиды некоторых металлов, а так же сами металлы. Неорганические пигменты, в отличие от органических, имеют низкую стоимость и высокую стойкость к действию света и тепла. Основной их недостаток – невысокая интенсивность. Поэтому в полиграфической промышленности используют только несколько пигментов белого цвета, один синий пигмент, один желтоватый, один красноватый пигмент, два пигмента, которые имитируют цвет золота и серебра.

К белым пигментам относятся: Al(OH)3, ZnO, BaSO4, TiO2. Данные пигменты используют как для получения прозрачных, так и непрозрачных белых красок. Среди них условно наилучшими свойствами обладают диоксид титана и сульфат бария, а наихудшими два других. Первые два пигмента способны взаимодействовать со слабыми растворами кислот и щелочей, а последние два устойчивы к ним.

В качестве желтого пигмента: Fe2O3·H2O

Красный: Fe2O3.

Синий пигмент: милори – имеет сложное комплексное строение.

Металлические пигменты – это грубодисперсные (большие) порошки с частицами в виде чешуек, полученные измельчением бронзы или особо чистого алюминия. Бронза имитирует золотой цвет, а чистый алюминий – серебро. В некоторых случаях для имитации золота используют чистое сусальное золото.