FAKULTET ZA TEHNIČKE STUDIJE

KISELJAK

KEMIJA U GRAFIČKOJ TEHNOLOGIJI

PIGMENTI, VRSTE PIGMENATA I FUNKCIJA U BOJI

10.06.2011.god.

II semestar Irena Jukić

SADRŽAJ

Sažetak (abstract)……………………………………………………………………. 3

UVOD, Pigmenti……………………………………………………………….……… 4

PODJELA PIGMENATA, Prirodni pigmenti…………………………..……………. 6

Sintetički pigmenti…………………………………………………….……………….. 8

Crni pigmenti…………………………………………………….……………………. 10

Svojstva pigmenata…………………………………………………………………… 12

Fizička osnova……………………………………………………..………………….. 13

Zaključak……………………………………………………………….…………………14

Literatura………………………………………………………………………………… 15

2

PIGMENTI, VRSTE PIGMENTA I FUNKCIJA U BOJI

PIGMENTS, PIGMENT TYPES AND FUNCTION IN COLOUR

SAŽETAK

ABSTRACT

Pigmenti daju obojenje bojama i oni su osnovni dio svake grafičke boje, vidljiv oku zavrijeme procesa tiska i poslije na tiskovnoj podlozi. Tiskarska boja je zapravo disperzni sustav s vezivom kao disperzivnim sredstvom i pigmentom kao dispergiranom tvari.

Pigments provide color staining and they are an essential part of any graphic color, visible to the eye during the process of printing and later on printing substrate. Ink is actually dispersed system with a binder as dispersion and pigment as dispersed substance.

KLJUČNE RIJEČI

KEY WORDS

Pigment, boja, organski, anorganski

Pigment, colour, organic, anorganic

3

UVOD

PIGMENTI

Pigmenti su prirodni ili umjetno dobiveni prašci koji pomiješani s prikladnim tekućinama (vezivima) imaju svojstvo da oboje neku podlogu. Glavno svojstvo pigmenata je netopivost. Pigmenti daju obojenje bojama i oni su osnovni dio svake grafičke boje, vidljiv oku za vrijeme procesa tiska i poslije na tiskovnoj podlozi. U proizvodnji pigmenata posebno se vodi kontrola veličine cestica pigmenta, jer veličina čestica utječe na fizikalna svojstva grafičkih boja. Kod izbora pigmenta za određenu boju treba voditi računa za koju svrhu se boja priprema (tiskovna podloga, tehnika tiska, vrsta stroja, način sušenja, namjena grafičkog proizvoda...).

U grupu prirodnih organskih pigmenata spadaju oni koji se dobivaju iz biljnih ili životinjskih organizama u kojima se nalaze već obojene tvari. Ta bojila su gotovo istisnuta iz upotrebe pojavom umjetnih organskih pigmenata, koji se dobivaju složenim kemijskim reakcijama.

Prirodni anorganski (zemljani) pigmenti se dobivaju kopanjem iz zemlje na lokalitetima gdje postoje u izraženim i relativno čistim bojama, odnosno koncentracijama. Prerađuju se drobljenjem, filtriranjem, sedimentacijom, sušenjem i selekcioniranjem s ciljem da se dobiju pigmenti što veće obojenosti i što finijeg zrna.

Kemijskim putem se dobivaju umjetni anorganski pigmenti (mineralni). Otopine različitih soli miješaju se pod odgovarajućim postupcima s ciljem postizanja traženih kemijskih karakteristika.

4

Pigmenti se mogu definirati kao obojene supstance koje se karakteriziraju sposobnošću da apsorbiraju vidljivu svijetlost i mogu prenijeti svoju obojenost na druge materije. Obojene supstance se mogu podijeliti na neorganske i organske, a zatim na prirodne i sintetske, mada se danas mnoge obojene supstance prirodnog porekla dobivaju sintetskim putem. Najvažnija podjela obojenih supstanci je ona koja ih dijeli na boje i pigmente.Idealni pigmenti se karakteriziraju time što su nerastvorivi u mediju pomoću kojeg se nanose na neki supstrat, dok se boje potpuno ili djelomično rastvaraju u takvom istom mediju.Razvojem organske kemije i otkrivanjem prave strukture organskih spojeva, struktura boja je počela da biva poznata. Ispitivanja korelacije kemijske strukture spojeva i njegove boje počela su sa prvim danima kemije boja. Tako je utvrđeno da pri hidrogeniziranju nekih obojenih organskih spojeva boja nestaje. Tako je azobenzen narančaste boje, ali pri hidrogeniziranju, kada dolazi do adicije vodonika na dvostruku vezu i kada nastaje hidrazobenzen, boja nestaje i dobiva se bezbojno jedinjenje. Na osnovu ovoga, smatralo se da boje imaju nezasićen karakter. 

Danas je poznato da u strukturu obojene supstance ulaze kromofora, auksokroma i antiauksokroma. Auksokrome su elektron-donorske grupe (amino, alkilamino, dialkilamino, hidroksi grupa), a antiauksokrome elektron-akceptorske (nitro, nitrozo, azo, karbonilna grupa), dok su kromofore linearni ili ciklični sistemi konjugovanih dvostrukih veza. Spoj kromofore, auksokrome i antiauksokrome se naziva kromogenom:

Treba napomenuti da su organski pigmenti u vodi nerastvorive obojene supstance koje ne sadrže sulfo- i karboksi-grupu, koje inače osiguravaju rastvorljivost. I boje i pigmenti treba da budu otporni prema različitim agensima kako u toku njihove proizvodnje tako i u toku njihove upotrebe. Najznačajnije je da pigmenti budu postojani na svijetlost, toplotu, rastvarače, vodu, baze, kiseline i druga kemijska sredstva.   

5

PODJELA PIGMENATA

Pigmente možemo podijeliti prema podrijetlu, kemijskom sastavu, boji, strukturi i uporabi.

Prema podrijetlu imamo:

- PRIRODNE PIGMENTE (mineralne, biljne I životinjske)- UMJETNE ILI SINTETIČKE PIGMENTE

Prirodni pigmenti

Pigmenti su većinom prirodni materijali koji se od davnina koriste za bojenje, najčešće su to minerali samljeveni u fini prah: ugljen (crna), željezni oksidi (crvena i smeđa), spojevi sumpora (žuta i narančasta), spojevi bakra (plava i zelena) i kreda (bijela). Mnogi se takvi pigmenti i danas koriste u slikarstvu, pa često i samo ime sugerira njihov sastav, na primjer kadmijeva žuta, titan bijela i slično. Postoje i pigmenti organskog podrijetla koji su izdvojeni iz biljaka, najpoznatiji su indigo i broć. Organski su pigmenti manje stabilni od anorganskih. Neki se pigmenti mogu dobiti kombiniranjem boje i bezbojnog anorganskog nosača (najčešće stipse). Danas se proizvodi veliki broj sintetiziranih pigmenata svih boja. Kako bi iz pigmenata nastala boja potrebno ih je umiješati u neki nosač: vodu, ulje ili na primjer jaje. Tradicionalna tempera je pigment umiješan u jaje. Akvarel ili kako ih često zovu vodene boje su pigmenti pomiješani s malom količinom ljepila. Kad voda ishlapi pigment ostaje zalijepljen na površini papira. Tempera i uljana boja nakon sušenja ostavljaju sloj u kojem je pigment trajno zarobljen.

Neki primjeri prirodnih pigmenata su:

- Okeri

Okeri su prirodni zemljani pigmenti. Po sastavu su željezov hidroksid Fe(OH)3s primjesama gline, manganovih i kalcijevih spojeva.Prema sadržanoj količini željezovog hidroksida i gline okeri dobivaju svijetložutu, zlatniju ili tamniju nijansu. Žutom okeru obojenost daje željezov hidroksid. Zbog primjesa manganovog oksida i željezovog oksida okeri dobivaju smeđe ili crvenkaste nijanse. Smeđim okerima ton daje

prisustvo manganovog oksida. Zlatni okeri obično se dobivaju miješanjem s kromovom žutom. Razne kombinirane vrste okera dobivene miješanjem prirodnih i umjetnih pigmenat nazivaju se satinoberi.

6

- Prirodno crveni okeri

Prirodni crveni okeri su crveno obojene zemlje. Nositelj obojenosti je željezov oksid, Fe2O3- (hematit). Nalazišta su ublizini vulkanskih područja pa ih možemo smatrati prirodno pečenim žutim okerima. Ležišta prirodnih crvenih okerasu u Italiji, Španjolskoj, Indiji i Perziji. Po njima su i dobili nazive kao indijsko crvena, perzijsko crvena,pompejansko crvena, venecijansko crvena.Prirodne i umjetne vrste crvenog okera (sadrže željezov

oksid i aluminosilikate) dolaze na tržište kao željezo crvena,englesko crvena, caput mortum, venecijansko crvena, crveni bolus, terra di pucoli itd.

Sintetički pigmenti

Dva prva sintetička pigmenta su bili bijeli grafit i plavi frit (Egipatsko plava). Bijeli grafit je nastao kombinacijom grafita sa octom (octenom kidelinom, CH3COOH) uz prisustvo CO2. Plavi frit je nastao od stakla obojenog sa bakrenom rudom, kao što je malahit. Ovi pigmenti su korišteni još u u drugom tisućljeću prije naše ere.

Industrijska I znanstvena revolucija su donjele golemu ekspanziju u rasponu sintetičkih pigmenata, pigmenata koji su proizvedeni ili rafinirani od materijala koji se pojavljuju u prirodi, a dostupni su I za industrijsku proizvodnju I umjetničke potrebe.

Pruško plava je prvi moderni sintetički pigment, otkriven slučajno 1704.god.( Fe 7 (CN) 18 ⋅ 14h 2 O)

7

Prema kemijskom sastavu razlikujemo:

- ORGANSKE PIGMENTE- ANORGANSKE PIGMENTE

Prema boji dijelimo ih na:- AKROMATSKE PIGMENTE ( bijele i crne)- KROMATSKE PIGMENTE (obojene i šarene)

CRNI PIGMENTI

Crnim tiskarskim bojama obojenje daju najvećim dijelom čađe. Oko 2/3 ukupne potrošnje čađa koristi se za izradu crnih boja za tisak novina. No, od ukupne proizvodnje čađa oko 92 % koristi se u gumarskoj industriji. Čađe obuhvaćaju široku paletu crnih pigmenata koji se dobivaju nekompletnim izgaranjem plina i ulja te termalnom dekompozicijom (rasčlanjivanjem) plina.

Kanalne čađe dobijaju se izgaranjem prirodnog plina na puno malih plamenika. Tokom procesa izgaranja plina, čađe se hvataju na hladnu metalnu ploču i zatim stružu sa površine iste.

Pećne čađe dobijaju se izgaranjem plina na relativno velikim plamenicima postavljenim u vatrostalnim komorama. Sagorijevanjem plina u komoramastvara se čađa koja se hvata na hladne stjenke komore. Nakon zatvaranja plinaodnosno prestanka sagorijevanja, sa hladnih stijenki komora skidaju se čađe.

Čađa svjetiljke dobije se nepotpunim izgaranjem ulja na čeličnim tavama. Dobivena čađa sabire se kanalima ili elektrostatski.

Termalne čađe dobivaju se u pećima gdje se ugljikovodični plinovi dekomponiraju (rastavljaju) na ugljik i vodik.

Drugi crni pigmenti

Grafit, dobija se kopanjem rude ili grijanjem odabranih ugljikovih minerala u električnim pećima i mljevenjem.

Koštani crni pigment, dobija se iz pougljenjenih životinjskih kosti u pećima imljevenjem koštanog ugljena u fini crni prah.

Vegetabilni crni pigmenti, dobijaju se iz pougljenjenog drveta u pećima imljivenjem u fini crni prah.

Crni željezni oksidi umjetni otporni na temperaturu,alkalije,otapala,sapune ivoskove,ali otapaju se u kiselinama.Jeftini su.

8

Čađe su čisti amorfni ugljik. Dolaze u upotrebi kao prah ili kao kuglice. Čađaje otporna prema svjetlu, atmosferilijama, lužinama i kiselinama. Karakterizirajuje ekstremno fine čestice velike površine. Tipovi čađa koje se koriste zaformuliranje crnih tiskarskih boja su veličine promjera od 20 do 80 μm. Ovečađe imaju veliku tinktorijalnu moć. Što su čestice čađe manje to će boja biticrnija a ujedno je i viša uljna adsorpcija. Miješanjem sa pogodnim vezivimaformuliraju se odgovarajuće crne boje.

Grafit

Prema strukturi imamo:- AMORFNE PIGMENTE ( nemaju pravilnu strukturu)- KRISTALNE PIGMENTE (imaju pravilnu strukturu)

Prema uporabi dijele se na:- OPTIČKE PIGMENTE (koji daju obojenje)- PIGMENTE SA SPECIJALNIM SVOJSTVIMA (magnetne, fluorescentne)

9

SVOJSTVA PIGMENATA

Veličina čestica pigmenta

Karakteristično svojstvo pigmenta je veličina čestica pigmenta.

Prosječna veličina čestica iznosi od 0.01 do 10 μm, a najčešće se upotrebljavaju čestice veličine od 0.1 do 10 μm. Nepoželjne su velike tvrde čestice jer djeluju abrazivno na tiskovnu forumu i tiskovnu podlogu. Međutim, nepoželjne su I male, vrlo fine čestice jer daju mali doprinos opacitetu, mogu zapunjavati raster na tiskovnoj formi, a ponekad mogu uzrokovati i nepoželjan brončani odbljesak.

Zbog toga je veličina čestica pigmenata vrlo bitno svojstvo tiskarskih boja koje

ovisi o:

- uvjetima postanka (za prirodne pigmente)

- uvjetima sinteze (za umjetne pigmente)

- mljevenju pigmenata (finoći mlina - za sve pigmente)

Što su čestice pigmenta manje imaju veću specifičnu površinu pa je veća I uljna apsorpcija odnosno močenje pigmenta vezivom (potrebno je više ulja kako bi se dobro močio pigment). Močenjem se prekidaju sile kohezije između čestica pigmenta, a počinju prevladavati sile adhezije između pigmenata I veziva što pridonosi dobroj disperziji pigmenta u vezivima.

Pokritnost

Pokritnost pigmenta, opacitet ili neprozirnost označava sposobnost pigmenta da pokrije neku tiskovnu podlogu, nakon što se dispergira u određenom vezivu I jednoliko nanese na tu podlogu.

Prema pokritnosti pigmente dijelimo na:

- pokritne

- transparentne

- transparentno-pokritne

Pokritnost ovisi o vrsti i veličini čestica pigmenta.

10

Izdašnost (jačina ili tinktorijalna moć)

Izdašni su oni pigmenti koji imaju veliku pokritnu moć, što znači kako se s malo pigmenta može pokriti relativno velika površina.

Svjetlostalnost (svjetlostabilnost)

Svjetlostalnost je svojstvo neke tvari da pod utjecajem svjetlosnih zraka ne mijenja svoju boju, oblik i površinu. To je vrlo važno svojstvo pigmenta jer većina pigmenata pod utjecajem sunčevog zračenja mijenjaju ton boje. Većina pigmenta izblijedi, a samo neki potamne (kromovi pigmenti). Postojanost pigmenta prema svjetlu označava se brojevima od 1 do 8, gdje je s 8 označen pigment najpostojaniji prema svjetlu, a s 1 najmanje svjetlostalan pigment.

Tekstura

Pod teksturom pdrazumijevamo nekoliko svojstava istodobno:

- relativnu tvrdoću ili mekoću suhog pigmenta

- strukturu pigmenta (kristalni ili amorfni)

- lakoću kojom se pigment moči tijekom miješanja s vezivom

- veličinu čestica

Pigmenti mekane teksture lako se smrve u fini prašak među prstima, dok se pigmenti tvrde teksture smrve u tvrdi (oštri) prašak poput pijeska.

Ostala svojstva

Ostala svojstva pigmenata ovise o uporabi pigmenta odnosno tiskarske boje čime može biti uvjetovana na primjer otpornost pigmenta na lužine, vodu, toplinu, lakiranje, odnosno na organska otapala koja su sastavnice laka, plastificiranje ,otpornost na temperaturu.

Svojstva koja moraju imati pigmenti za pripremu grafičkih boja:

- moć obojenja i pokrivanja

- jasnoča i čista nijansa visokog intenziteta

- dobro kvašenje u vezivima

- netopivost u svim medijima za izradu veziva

- dobro mješanje i dispergiranje u vezivima

- nakon dispergiranja nesmiju ponovno aglomerirati

11

- povoljnu teksturu pogodnu za grafičke boje

- moraju biti inertni na svjetlo, temperaturu i ostale vanjske utjecaje

- otpornost na vodu, kiseline, alkalije, razna otapala

U proizvodnji pigmenata posebno se vodi kontrola veličine čestica pigmenta, jer veličina čestica utječe na fizikalna svojstva grafičkih boja. Što su čestice pigmenta manje, to je specifična površina veća, a veća je i uljna adsorpcija.

Ovdje treba naglasiti da je za formulaciju tiskarskih boja vrlo teško pronaći pigment koji bi zadovoljio sve zahtjeve odnosno imao sva navedena svojstva. Zato se uvijek pri formulaciji i proizvodnji određene boje izabire pigment koji najbolje odgovara određenoj tehnici tiska, tiskovnoj podlogi, uvjetima tiska i grafičkom proizvodu.

12

FIZIČKA OSNOVA

Pigmenti prikazuju boje zato jer selektivno reflektiraju I apsorbiraju određene valne duljine vidljive svjetlosti. Bijelo svijetlo je otprilike jednaka mješavina cijelog spektra vidljive svijetlosti valne duljine u rasponu od oko 380 ili 400 nanometara do oko 760 ili 780 nm. Kada se to svijetlo susretne sa pigmentom, dijelovi spektra su apsorbirani kemijskim vezama konjugiranih sustava I ostalih komponenti pigmenta. Neke druge valne duljine ili dijelovi spektra se reflektiraju ili rasprše.

Tako da je PLAVI PIGMENT plav, zbog toga što ne reflektira crvenu I zelenu, LJUBIČASTI PIGMENT ljubičast, zato što ne apsorbira zeleno svjetlo.

Širok izbor valnih duljina(boja) ide u susret pigmentu. Ovaj pigment upija crveno I zeleno svjetlo, ali reflektira plavo, stvarajući plavu boju.

13

ZAKLJUČAK

 

Pigmenti su čestice koje daju obojenje boji, a moraju biti netopljivi u vezivu, ali se u njemu moraju dobro dispergirati i dobro njime močiti. Logično, od pigmenta se traži definirano obojenje te određena pokritnost. Pored ovih zahtjeva od pigmenata se očekuje što veća svjetlostalnost, otpornost na povišenu temperaturu i razne kemikalije. Najopćenitije, dijele se na prirodne i umjetne (sintetičke) i na anorganske (kromova žuta, milori plava, titan-dioksid, molibdat narančasta, kadmijev pigment) i organske (azo pigmenti, soli kiselih boja, soli kompleksa lužnatih boja, ftalocijanini, "VAT" pigmenti i miješani tipovi). Crni pigmenti - čađe i bronce izučavaju se izdvojeno.

14

Literatura:

- Skripte- Internet

15