Pigmentler ve boyar maddeler
- JACOM_CONTENT_CREATED_DATE_ON
- JACOM_CONTENT_WRITTEN_BY
Â
Genel prensipleri
Plastikleri renklendirmede kullanılan maddeleri pigmentler ve boyar maddeler olarak iki grupta toplamak gerekir. Boyar maddeler plastikler içinde çözülebilen kimyasallar iken pigmentler ancak dispersiyon yoluyla plastiÄŸi renklendirebilir.Â
Pigmentlerde tanecik büyüklüğü önemli bir faktör olup genelde 0.01 – 1.0 mikron arasında deÄŸiÅŸiklik gösterebilir. Ãœretim esnasında oluÅŸan en küçük taneciÄŸe esas tanecik, bunların birleÅŸmesinden oluÅŸan topaÄŸa agregat ve onların birleÅŸmesiyle oluÅŸan kütleye de aglomeran denir.Â
Genellikle ilk ezilme sonucu elde edilen pigment pastada agregatlar bulunmkta ve rengi de bunlar oluÅŸturmaktadır. Toz halindeyken aglomeran halinde olan pigment baÄŸlayıcı ile karıştırılınca reçineyle ıslatılarak agregat haline dönüşür. Bu iÅŸleme dispersiyon denir. Boyar maddelerin reçine ile karıştırılmalarında ise çözülme iÅŸlemi gerçekleÅŸir. Boyar maddelerin plastik içinde çözülme oranı bunların kimyasal yapısı ile plastiÄŸin cinsine baÄŸlıdır. Pigmentlerin dispersiyonunda ise tanecik büyüklüğünün yanında pigment bileÅŸiminin kristal yapısı da önemli rol oynar.Â
Pigment dispersiyonunu kolaylaÅŸtırmak için üreticiler pigment yüzeyini kaplama yoluna da, gidebilirler. Yüzey kaplamasının (coating) dispersiyonu kolaylaÅŸtırmanın yanında UV’ye, dış etkilere ve kimyasallara dayanıklılığı artırmak gibi avantajları vardır.Â
Pigment dispersiyonlarını daha da kolaylaÅŸtırmak için piyasada deÄŸiÅŸik pigment karışımları sunulmaktadır.Â
• Sıvı pigment karışımları – pigment bir baÄŸlayıcı içinde dispers edilmiÅŸ durumdadır.Â
• Katı pigment karışımları – pigment katı bir reçine içinde dispers edilmiÅŸ durumdadır. Bunun için pigment sıcakta reçine içinde dağıtılır, soÄŸutup katılaÅŸtırılır ve kırılarak toz haline getirilir.Â
Pigment özellikleri
Optik prensipler
Plastiklerin renkli görünmeleri ışığın absorbe edilmesi ve yansıtılmasından kaynaklanmaktadır. Boyar maddeler ışığı absorbe ederler, dağıtıp yansıtmazlar. Bu nedenlerle de ÅŸeffaf bir görünüm sergilerler. Pigmentlerde de rengi absorbe edilmiÅŸ ışık belirlerlerse de pigmentlerin kırılma indeksleri plastiklerden farklı olmaları nedeniyle ÅŸeffaf bir görüntü saÄŸlayamazlar. Tanecik büyüklükleri nedeniyle de opak bir görüntü oluÅŸtururlar.Â
Pigmentlerle absorbsiyonun dışında reemisyonunda önemli rolü vardır. Remisyon absorbe edilen ışığın yeniden ışınlanması olup pigmentin tanecik büyüklüğüyle doğrudan ilişkisi vardır. Titandioksid de optimal reemisyon 0.3 mikron seviyelerinde yakalanırç daha ince ve daha kalın tozlarda bu optimal beyazlık yakalanamamaktadır. Pigmentler arasında ışığı yansıtmayan türlerinin de olduğunu da kaydetmek gerekir. Bunlar arasında şeffaf demir oksid ve ultramarini saymak yeterli olur kanısındayız. S
Isı dayanımıÂ
Plastiklerin üretilmesinde ve ÅŸekillendirilmesinde yüksek ısı heran problem yaratabilir. Isı sorunları incelenirken sadece uygulanan ısının yüksekliÄŸi deÄŸil aynı zamanda tatbikat süresini de hesaba katmak gerekir. Bu nedenledir ki ısı dayanıklılığı belirtilirken kesinlikle bu deÄŸerlerin geçerli olduÄŸu süre de verilmelidir. Bu konuda anorganik pigmentlerin bir sorunu olmaz zira onların ısı dayanımı genelde son derece yüksektir. Örnek vermek gerekirse – titandioksid – nikeltitan sarı – demiroksid kırmızı – kromdoksid yeÅŸil – kadmiyum pigmentleri ve kobalt pigmentleri sayılabilir.Â
Buna karşılık organik pigmentlerin sorunsuz kullanılabileceÄŸi üst ısılar vardır ve molekül yapısına göre geniÅŸ bir yelpaze oluÅŸturur. Organik pigment kullanımında buna dikkat etmek sonradan oluÅŸacak sorunlarla karşılaşılması için çok önemlidir.Â
Işık haslığı
Pigment ve boyar maddelerin plastiklere verdiÄŸi rengi ısının yanında ışık da bozar ve dÅŸarıda kullanılan plastiklerde bu daha büyük bir tehlike arz eder.  Işık da ısı gibi bir enerjidir ve daha güçlü olduÄŸu için dokulara zarar verir. Pigmentlerin ışığa olan dayanıklılığı ışık haslığı deÄŸerleriyle ölçülmektedir. Bu ölçüm için oluÅŸturulan DÄ°N 53389 nolu standarda göre ışık haslığı mavi skalasına veya yün skalasına göre deÄŸerlendirilir. DÄ°N-normunun esası deÄŸiÅŸik ÅŸekilde renklendirilmiÅŸ tekstil parçası ile örneÄŸin kıyaslanmasına dayanır. DeÄŸerlendirme 1’den 8’e kadar numaralandırılmış ışık haslığı derecesine göre yapılır. En düşük ısık haslığı 1 en yükseÄŸi ise 8’dir ve her deÄŸer bir öncekinden iki kat daha has demektir. Yani 4’le deÄŸerlendirilmiÅŸ bir parça aynı ışık ÅŸartlarında 3 ışık haslığındaki bir parçadan iki kat daha fazla dayanacak demektir.Â
Bir pigmentin ışık haslığı ısıya dayanımı gibi sistemle yakından ilgilidir. Pigmentin içinde bulunduÄŸu matrix reçinesiyle olan baÄŸlılığı da ısı ve ışık dayanımını büyük ölçüde etkiler. Bazı pigmentler UV-absorber gibi davranarak plastik malzemeyi ışığa karşı korurken diÄŸerlerinde hiç böyle bir etkileme görülmez. Hatta bazıları bir fotoinisiyatör olarak çalışarak sistemin bozulmasını baÅŸlatabilirler. ÖrneÄŸin titandioksidin anatas modifikasyonunda durum aynen böyledir.Â
Işık haslığı ölçümleri DÄ°N 53888 normuna göre gün ışığında yani güneÅŸ ışınının etkisi altında yapılır. Bunun yanında hızlandırılmış test imkanları da vardır. DÄ°N 53389 normunda gün ışığı dalga boyunda ama çok daha güçlü olan bir ışık kaynağından yararlanılır. Bu sayede kısa sürede parçanın zaman içinde göstereceÄŸi deÄŸiÅŸiklikler saptanarak gerekli önlemler alınabilir.Â
Åžeffaf renklerde ışık haslığının ilave edilen boyar madde miktarına oranlı olduÄŸu görülmüştür. Beyaz boyada durum tam tersinedir. Boya miktarının artışı ışık haslığında azalmaya yol açmaktadır. EÄŸer karışım içinde ışık haslığı düşük komponentler varsa zamanla renk kaymalarının oluÅŸması kaçınılmazdır. Renkli pigmentler beyaz pigmentle veya anorganik bir pigmentle çok farklı ışık haslığı gösterirler.Â
Dış etkenlere dayanıklılık
Dış etkiler çok deÄŸiÅŸik faktörlerden oluÅŸtuklarından malzemeyi etkileme oranını saptamak için de kompleks test metotları uygulamak gerekmektedir. Bu faktörler içinde en etkili olanlar güneÅŸ ışını ,UV etkisi, ısı, nem, hava kirliliÄŸini oluÅŸturan kükürt ve nitrojen bileÅŸikleridir. Bu testlerden n güvenilecek olanları dışarıda normal ÅŸartlarda yapılanladır. DoÄŸal olarak da ancak yapıldıkları ortam tam geçerlilik saÄŸlarlar. DÄ°N 53386 normuna göre yapılan bu testlerde yer, zaman, süre ve iklim ÅŸartları titizlikle tespit edilmiÅŸ olmalıdır. Bu nedenle de diÄŸer normlarda olduÄŸu gibi bir kıyaslama tablosu verilememektedir.Â
Gene de DÄ°N 54001 normunda verilen gri ölçüsünü bir mihenk olarak almak olasıdır. Renk deÄŸiÅŸikliÄŸini genel bir etkilenme ölçüsü olarak kabul etmek o kadar da yanlış sayılmaz. Bu ölçüm sonucu kademe 5 olmuÅŸsa malzemede hiç deÄŸiÅŸiklik oluÅŸmamış denebilir. Hatta kademe 4 ve 3 bile kabul edilebilecek deÄŸiÅŸimler olarak nitelenebilirler. Yani ışık haslığı ölçümünde yararlanılan aletleri dış etkileri ölçmede de kullanabiliriz.Â
Renk ayrışmasıÂ
Boyar maddeler
Renk ayrışmasının asıl nedeni tamamen çözülmemiÅŸ boyar maddelerin hareket etmesidir. Pigmentlere ayrışmanın nedenini baÅŸka yerde aramak gerekir zira pigmentler zaten çözünmüş halde bulunmamaktadırlar.Â
Boyar maddelerin ayrışma nedenlerini şöyle sıralamak olasıdır:Â
 Solventin Akması: bazı boyar maddeler bazı solventlerde kolayca çözünerek sistemden uzaklaÅŸabilirler.Â
 Temas Akması katı/katı: örneÄŸin üst üste konmuÅŸ folyolarda renk ayrışması özelikle pigmentin temasta olduÄŸu olduÄŸu diÄŸer plastikle baÄŸdaÅŸma olasılığının yüksek olması.Â
 Dışarı Akma: durduÄŸu yerde boyanın plastik içinden yüzeye yayılması. Genellikle bronz bir görüntü oluÅŸur. Bunun nedeni o boyaya o ısıda doymuÅŸ olan plastiÄŸin içinden kristalize olarak çıkmasıdır. Bu görüntü günler haftalar, aylar sonra ortaya çıkabildiÄŸi gibi aniden bir darbe veya el teması sonucunda da oluÅŸabilmektedir. Yani konsantrasyon efekti olup sadece organik boyar maddelere has bir özelliktir. CamlaÅŸma ısısı depolama ısısından daha yüksek olan plastiklerde ayrışma tehlikesi yoktur zira boyar maddeler hareket imkanı bulamamaktadırlar. ÖrneÄŸin ÅŸeffaf polistiren böyledir.Â
Pigmentlerde renk ayrışımıÂ
Plate out olarak adlandırılan plastik parçalarıyla pigmentin kalıp yüzeyine yapışması renk ayrışımının bir sonucudur. Valslerin üzerine kalenderden geçen folyonun yapışması, ekstrüzyon esnasında kalıp üzerinde parçaların takılıp kalması da aynı nedene dayanmaktadır. Bu şekilde ciddi üretim kayıpları ve hurda oluşması sorunları yaşanmaktadır. Sorunların nedeni karışımdaki komponentlerden bir veya bir kaçının bağdaşma problemleridir. Örneğin PVC’de stabilizatörün veya kaydırıcının sisteme uymaması böyle problemlere neden olur. Bu durumda sistemden bazı parçalar kopar ve pigmenti de beraber sürükleyerek üretimi bozar. Problemin çözümü için yapılabilecekler:
 * Dispersiyonu daha dikkatli yapmak
 * Tansiyo aktif maddeler ilavesiyle baÄŸdaÅŸmayı saÄŸlamakÂ
 * Formülde değişikliğe giderek sorunlu komponentleri değiştirmek
 * Pigmentlerde de değişikliğe gitmek
Reolojinin ayarlanması
Plastiklerin akma özellikleri üretimin gerektirdiÄŸi ÅŸekil ve yönde ayarlanabilir. Solventler her ne kadar viskoziteyi düşürürseler de etkileri çok yüksek olmadığından ancak büyük miktarda ilave edilirlerde yeterli etkiyi gösterebilirler. Plastik içinde çözünen boyar maddelerin viskoziteyi düşürmede çok etkin olmadığı görülmektedir. Pigmentler ise dolgu maddeleri gibi viskozite artışında neden olmaktadırlar. Pigmentlerin viskozite artışına etkileri tanecik büyüklüğüne doÄŸrudan baÄŸlıdır. Daha ince öğütülmüş pigmentler aynı oranda ilave edildiÄŸinde daha kalın pigmentlerden daha viskoz bir karışım oluÅŸtururlar.Â
Buna raÄŸmen pigmentlerin viskoziteye etkisi toplamda fazla rahatsız etmez zira ilave edilen miktarlar oldukça düşüktür. Gene de sorun yaratması halinde tansiyoaktif maddelerle konu kolayca kontrol altına alınabilir.Â
Dr. Metin BaÅŸbudak