İnorganik Pigmentler Nedir?

İnorganik pigmentleri, çözünürlüğü yok sayılabilecek kadar az olan metal tuzları veya metal oksitleri olarak genel bir tarif içinde sınıflandırabiliriz.

Bilindiği gibi, pigmentler kimyasal yapılarına göre esas itibarı ile iki grupta incelenir : Organik pigmentler ve İnorganik pigmentler. Organik pigmenleri bir önceki yazımızda açıklamay a çalışmıştık.İnorganik pigmentleri, çözünürlüğü yok sayılabilecek kadar az olan metal tuzları veya metal oksitleri olarak genel bir tarif içinde sınıflandırabiliriz.

Ticari değeri olan ve bu amaçla üretilen, koloristik ve teknolojik açıdan enteresan sayılabilecek inorganik pigmentler, renk seçiminde doyurucu olabilecek geniş bir palet teşkil etmemektedirler. Bu sebeple bunları üreten firmalar,bir kısım temel özellikleri üzerinde oynayarak, teknolojik ve koloristik açıdan, bu pigmentlerin kullanılabilir renk serisini genişletmeye özen göstermişlerdir. Bu çalışmalara örnek olarak , pigment kristallerinin büyüklüklerinin değiştirilmesini veya kromofor (renk taşıyıcı) olarak bilinen başka metal iyonlarını söz konusu pigmentin kristal sistemi ile kombine ederek renk tonlarının çeşitlendirilmesi söz konusudur.

İnorganik pigmentlerin üretim metodlarından bahsetmek gerekirse bu pigmentlerin en büyük kısmı, metal oksitler ve/veya bunların karışımlarıdır. İmalatları esnasında  pişirme işlemine tabi tutulurlar.
İkinci bir grup ise, çözünmeyen metal tuzlarıdır. Bunların imalatları esnasında bir metalin çözünen bir tuzu suda çözülür ve kendisini suda çözünmez kılacak olan uygun bir anyonu (kökü) ihtiva eden diğer bir kimyasal tuz çözeltisi ilavesiyle çöktürülür, filtre edilir, yıkanır, kurutulur ve öğütülür. Eğer yüzey iyileştirme işlemleri uygulanacak ise, bu öğütme esnasında gerçekleştirilir.

Üçüncü bir grup olarak ise, organik ve anorganik pigmentler arasında bir sınıf olarak sayılabilecek olan karışım pigmentlerini  sayabiliriz. Bunlar sulu fazda veya filtrepres çamurunda birlikte çöktürülmüş olarak elde edilirler.Kapatma kabiliyetleri açısından inorganik pigmentlerin örtücülüğünü gösterdikleri gibi,aşağı yukarı organik pigmentlerin de boyama gücünü ve parlaklığını sergilerler.Bu gruba misal olarak: Kurşun kromat + milori mavisi à Krom yeşili’nden söz edilebilir.

Bunlardan ayrı olarak, organik / inorganik karışım pigmentler de bir grup olarak sayılabilir. Bu grupta her bir pigment, ayrıca üretilir ve üretimlerinden sonra uygun cihazda karıştırılır ve ayrı bir pigmentmiş gibi tanımlanırlar. Örnek : Kurşun kromat + Phtalocyanine blue àChrome fast green (has krom yeşili)
İnorganik pigmentlerin genel özelliklerini sıralayacak olursak;

  • Isı (kavurma, pişirme de denilmektedir) prosesi ile elde edilmiş olan metal oksit veya karışım metal oksit pigmentleri,haslık özellikleri yönünden mükemmel değerlere sahiptirler. Bunlara örnek olarak, Nikeltitan sarısı, Ultramarin mavisi , Krom oksit yeşili, Bizmut Vanadat sarısı‘ndan söz edebiliriz. Bunlar kavrularak elde edildiklerinden, yüksek ısılarda çalışılan boya ve plastiklerin (Silikon bazlı baca/egzost boyaları, nylon boyanması gibi) imalatında kullanılabilirler. Ancak, neticede tek veya karışım metal oksitlerinden ibaret olduklarından, şayet imalatları esnasında korunmuş (kaplanmış) değillerse, asitlere karşı dayanıklılıkları da düşüktür.
  • Hydroxyd veya oksit-hidrat bağlantılı olanları ise (kimyasal olarak veya absorbe ederek bünyelerinde su tutanlar), bünyelerinde muhafaza ettikleri suyu kendileri için muayyen bir ısı derecesinde kaybedecek olduklarından, nisbeten daha düşük bir termik stabiliteye (ısı dayanıklılığı) sahiptirler.Bu gruba örnek olarak sarı demir oksit, krom orange ve krom oxyhydrat yeşili pigmentleri sayabiliriz.
  • Metal sülfid ve selenid’lerinden oluşan ve 500 oC‘nin üzerindeki ısılarda elde edilen bir diğer grup pigment ise ihtiva ettikleri sülfid gruplarının, oksidasyon maddelerine (örneğin hava oksijeni) karşı zaafından dolayı, ışık haslıklarının mükemmel olmasına rağmen hava haslıkları düşük olan Cadmium sarı ve kırmızıları ile, sülfid ihtiva ettiği için bu grupta da sayılabilen Ultramarinden söz edebiliriz.  Ayrıca kimyasal oksidatif özelliği olan maddelere karşı da hassas olduklarından, boya sanayinde kullanılacakları zaman bu özellikleri dikkate alınmalıdır. Örneğin peroxyd ihtiva eden polyester gibi bir malzemede kullanılacakları zaman, peroxyd‘in oksidatif etkisine karşı özenle test edilmelidirler. Cadmium pigmentlerinin dış cephe kaplamalarında bilhassa pastel renklerde kullanımlarından vazgeçilerek, yerine nickeltitan sarıları ikame edilmelidir. Alkyd reçine bazlı dış cephe boyalarında, full ton ve orta koyuluktaki renklerde, yüksek derecede stabilize edilmiş krom sarı ve molybdat orange pigmentleri, pastel renklerde ise ancak nickeltitan sarıları ile garantili çözümlere ulaşılabilir.
  • Çökeltme metodu ile elde edilmiş pigmentlerden olan kromatlar ve cyanyd‘ler ise (krom sarıları ve Prusya mavileri) 200oC  civarındaki ısılarda bozunma gösterdiklerinden, ısıya mukavemetleri, bu ısı değeri ile sınırlıdır. Ancak, yüzey işlemlerine tabi tutularak modifiye edilmiş bazı krom sarısı markaları, bundan hariçtir. Örneğin Truveal  Yellow 1000 P 280oC ısıya 5 dakika müddetle bozunma göstermeksizin dayanmaktadır.

İnorganik pigmentleri renklerine göre sınıflandırırsak;

  • Beyaz pigment olarak en önemlisi titandioksittir. Kullanılan hakiki pigmentlerin % 80 kadarını oluşturur. Titandioksit, yüksek kapatıcılığı , kolay disperse olması , beyaz ve pastel renklere olan büyük talep nedeniyle ilk sırayı almaktadır. Beyaz pigment olarak kurşun ve çinko, birleşikleri eski önemini kaybetmiştir.
  • Siyah inorganik pigment olarak magnetit yapıdaki demiroksidi gösterebiliriz.
  • Mavi-lacivert olarak çivit yani sodyum, alüminyum silikat içinde alkaliye kükürdün polisülfür halinde bağlanmasıyla doğan bu pigment bünyesindeki kükürt miktarına göre yeşilimsi maviden, mora doğru giden renkleri verir. Prusya mavisi denilen ferroferrisiyanür bünyesindeki pigment bileşimindeki sodyum, potasyum, amonyum gibi katyonlara göre çeşitli lacivert – mavi pigmentleri verir. Mangan mavisi : baryum sülfat, baryum manganat, kobalt mavisi: kalsinekobal taluminat, olarak anorganik mavileri meydana getirir.
  • Sarı pigmentlere gelince; demiroksit hidroksit bünyesinde pas rengi sarıyı, kurşunsülfat kromat limon sarısından turuncuya doğru, bazik kurşunoksid kurşunkromat turuncu renkteki pigmentleri sağlar. Bu arada çinkokromat – potasyumkromat bileşiminde çinko sarısı, kadmiyumsülfür bileşimli kadmiyum sarısı, kurşunantimonat yani nepal sarısı ve nikeltitan sarısıda söylenebilir.
  • Kırmızı olarak demiroksid, oranja bakan kırmızı olarak kurşunkromati kurşunhidroksit karışımı kromanj pigmentler, kurşunmolibdat, kurşunkromat karışımı molibden kırmızıları ve oranjdan bordoya doğru renkleri veren kadmiyumselenür bileşimindeki kadmiyum pigmentleri vardır.
  • Yeşil inorganik pigment olarak açıktan koyuya doğru mavi oranı artan kromsarısı prusya mavisi karışımları yanında kromoksid ve kromhidroksid gösterilebilir. İnorganik pigmentler içinde çinko, alüminyum ve bronz tozları da vardır.

İnorganik pigmentlerden bahsetmişken PVC (Pigment Volume Consantration) kavramından da bahsetmek gerekir.

PVC  pigmentlerin boya içerisindeki hacimce derişimini veren önemli bir bağlantıdır ve doğru formülasyonunda hesaplanması en gerekli değerlerden birisidir. Boya formülasyonu için yapılan AR-GE çalışmaları daha çok deneme yanılma yoluyla yapılır. Yine de bazı temel bilgiler gereklidir. Yani rastgele reçete oluşturup olmayınca sil baştan edilemez.

Bu nedenle boyayı oluşturan bileşenlerin her yönden özelliklerini bilmek iyi bir başlangıç olur. Özellikle pigmentler boyanın önemli bir bölümünü oluşturduğu ve dıştan görülen özellikleri de çok etkiledikleri için baştan “hangi pigment ne kadar kullanılacak” sorusu yanıtlanmalıdır. PVC bu anlamda çok önemli bir kavram olarak karşımıza çıkar.

PVC=(boya içinde yer alan pigment hacmi*100)/(boya içinde yer alan pigment hacmi+boya içinde yer alan ucucu olmayan diğer bileşenlerin hacmi)

Kaynaklar:
1.Söğüt,B.,İnorganik Pigmentler, Erişim tarihi: 14 Haziran 2016, http://bulentsogut.com/bulletins/01.pdf
2. Armat Mühendislik (2010, Eylül 18), Boya Teknolojisi, Erişim tarihi: 14 Haziran 2016, http://www.armatmuhendislik.com/mantolama_boya/boya/Boya_Teknolojisi.pdf
3. MEGEP, (2008) Pigmentler, Erişim tarihi: 14 Haziran 2016, http://hbogm.meb.gov.tr/modulerprogramlar/kursprogramlari/kimya/moduller/Pigmentler.pdf

117 yorum

Bir yanıt yazın