پیگمنت های سرامیکی پیگمنت هایی معدنی هستند که در لعاب ها، اجسام سرامیکی، سرویس های بهداشتی، کاشی و موزاییک، گرانیت ها و غیره استفاده می شوند و نسبت به درجه حرارت های بالا (1000 درجه سانتیگراد و بالاتر) مقاوم هستند. این پیگمنت ها دارای یون های کروموفور هستند که با پراکنده شدن و تشکیل مخلوط نا همگن با مواد بدنه کالاها و وسایل سرامیک یا لعاب دار کردن آنها رنگ را منتقل می کنند.
طبقه بندی و ویژگی های پیگمنت های سرامیکی
بیشتر پیگمنت های سرامیکی نمک ها یا اکسیدهای فلزی با خلوص شیمیایی صنعتی هستند. اکسیدها، اسپینلزها، زیرکونات ها، آلومینات ها و بورات ها مثال هایی از پیگمنت های سرامیکی هستند. این پیگمنت ها را می توان هم به صورت طبیعی و هم مصنوعی به دست آورد.
به طور کلی پیگمنت های سرامیکی در 3 طبقه قرار می گیرند: پیگمنت های ایدیوکروماتیک (Idiochromatic) مانند سبز یوارویت (Ca3Cr2Si3O12) که خود پیگمنت رنگ دارد، ترکیبات آلوکروماتیک (Allochromatic) که در آن کانی های بدون رنگ با کروموفورهای فلزی (متالیک) تحت واکنش های خاص الحاق شده اند تا خاصیت رنگ دهی داشته باشند مانند زرد زیرکون ((Zr,Pr)SiO4) و پیگمنت های کامپوزیتی که از دو فاز ساخته شده اند و به دو گروه تقسیم می شوند: پیگمنت های جذب شیمیایی شده که فاز رنگی به صورت یک فیلم بر سطح ساختار میزبان جذب می شود مانند زرد بادِلیت (V2O5-ZrO2) و ترکیبات در بر گرفته شده که در آن ذرات فاز رنگ در یک فاز پایدار و شفاف گرفتار شده است مانند قرمز کادموزلیت که در آن کادمیوم سولفو سلنید با زیرکون مسدود شده است (ZrSiO4-CdSexS1-X). کادمیوم سولفو سلنید تنها پیگمنت سرامیکی است که می تواند لعاب رنگ های قرمز و نارنجی تولید کند.
پیگمنت های غیر آلی کمپلکس یا پیگمنت های کریستالی گروهی از پیگمنت های سرامیکی برای تولید لعاب هستند که برای ساختن آنها اکسیدها و سیلیکات ها را به شکل پودرهایی با اندازه ذرات و پراکندگی مناسب به صورت مخلوط اولیه در می آورند و در ادامه آنها را با مخلوطی از نمک های کانی ساز مانند هالیدها، بورات ها و غیره ترکیب می کنند. برای ایجاد ماده ای با ساختار کریستالی مناسب کلیه مواد تحت واکنش در محلول یا واکنش در حالت جامد یا حتی آسیاب کردن قرار می گیرند. محصول نهایی می تواند آیدیوکرومیک یا آلوکرومیک باشد. این گروه از پیگمنت ها از نظر شیمیایی خنثی هستند و مقاومت حرارتی بالایی دارند.
|
عمومی ترین ساختارهای کریستالی مورد استفاده به عنوان پیگمنت های سرامیکی |
|||||
|
ساختار |
سیستم |
نقطه ذوب (°C) |
دانسیته (g/cm3) |
ضریب شکست نور |
|
|
اسپینل |
مکعبی |
2100~ |
6/3 |
1/2 |
|
|
زیرکون |
چهار وجهی |
*1700~ |
6/4 |
0/2 |
|
|
روتایل |
چهار وجهی |
1800~ |
2/4 |
8/2 |
|
|
کروندوم |
شش وجهی |
2050~ |
4 |
8/1 |
|
|
ورتزایت |
شش وجهی |
1300~ |
8/4 |
5/2 |
|
|
تیتانیت |
مونو کلینیک |
1400~ |
4/4 |
8/1 |
|
|
گارنت |
مکعبی |
1800~ |
4/3 |
9/1 |
|
|
الوین |
ارترومبیک |
*1550~ |
4/4 |
8/1 |
|
|
بادلیت |
مونو کلینیک |
*2250~ |
7/5 |
2/2 |
|
|
* ذوب ناهم نهشت |
|||||
پیگمنت های سرامیکی مرکب از اکسیدهای فلزی به صورت مصنوعی تولید و در طیف وسیعی استفاده می شوند که جلوه درخشان و شفاف به لعاب می بخشند. اکسید آهن که رنگ های صورتی، زرد، قرمز و قهوه ای تولید می کند، اکسید کروم با رنگ سبز و اکسید مس با رنگ آبی و سبز، اکسید کروم با رنگ آبی، اکسید منگنز با رنگ قهوه ای و اکسید نیکل با رنگ های زرد و بنفش ارغوانی در این گروه قرار دارند. مصرف این گروه از پیگمنت ها همواره با عیوبی همراه است. این پیگمنت ها نسبت به شرایط فرایند مانند pH محیط حساس هستند و ممکن است با ترکیبات بدنه و لعاب واکنش شیمیایی دهند که از جمله نتایج آن تغییر رنگ آنها است.
پیگمنت های سرامیکی باید قدرت رنگ دهی بالا داشته باشند، در برابر شرایط تولید مانند دمای پخت پایدار باشند و از نظر شیمیایی نسبت به ترکیبات بدنه و لعاب مقاوم (حلالیت پایین در لعاب مذاب) و هنگام استفاده با ثبات باشند و ویژگی های نوری مناسب داشته باشند.
از نوآوری ها در این حوزه می توان به تولید نانو پیگمنت های سرامیکی برای افزایش عملکرد و ارتقا ویژگی های اینگونه پیگمنت ها اشاره کرد. نانو پیگمنت های سرامیکی در مقایسه با پیگمنت های معمولی سطح بالاتری دارند از این رو میزان پراکندگی آنها در حامل بهبود یافته است و تعداد نقاط بازتاب امواج نور در آنها بیشتر است. برای مثال در فرمولاسیون رنگ ها این پیگمنت ها به دلیل ایجاد مخلوط های همگن با حامل، پراکندگی بهتری دارند و مقاومت مکانیکی این رنگ ها را بعد از خشک شدن افزایش می دهند.
به دلیل موفقیت آمیز بودن تحقیق و توسعه در زمینه های فناوری های لعاب دهی و مکانسیم های رنگ آمیزی این پیگمنت ها روند مصرف و روآوری صنایع مختلف به آنها افزایش یافته است. این امر به ویژه برای پیگمنت های مورد مصرف در فناوری های چاپ سه بعدی، دکوراسیون، بخش مسکن و مصالح ساختمانی روند صعودی داشته است.
افزایش علاقه مشتریان به تزیینات دیجیتال و پرینترهای جوهر افشان با جلوه های نوری چشم نواز عامل محرک بازار پیگمنت های سرامیکی است. به علاوه تمایلات و سبک زندگی بازار مصرف به محصولات با کیفیت باعث گسترش بازار این محصولات شده است.
