Pigmentin sınıflandırılması

Pigmentler, renkleri, kimyasal yapıları, üretim metotları ve kullanımları gibi değişik şekillerde sınıflandırılabilmektedir. Pigmentleri en basit sınıflandırma şekli; inorganik, doğal ve sentetik olmalarına göre alt gruplara ayırmaktır. Bu sınıflandırma şekli tarihten bu yana yapılsa da hiçbir zaman yeterli olmamıştır. Genel olarak sınıflandırılırsa; doğal, organik, inorganik ve sentetik, özel efektli pigmentler olarak tanımlanabilir.

Doğal pigmentler, doğada bulunan pigmentlerdir ve uzun bir zaman için, pigment olarak sadece bu pigment grubu kullanılmıştır. Doğal oksitlerin en önemlileri, basit oksit grubu olarak geçen, sarıdan kahverengi ve siyaha uzanan, geniş renklenme aralığına sahip demir oksit mineralleri ve geçiş metallerini içeren kromit gibi spinel yapılardır. Bu pigmentler, mükemmel renk özellikleri ve düşük maliyetli olmalarına rağmen, kompozisyon kararlılığının zayıf olması ve farklı bölgelerde farklı oluşumlara sahip olmaları ve ayrıca safsızlıklar içermelerinden dolayı

sentetik pigmentlere göre daha nadir kullanılmaktadırlar (Tanışan, 2018; Özel, 2004; Kılınç Mirdalı, 2007; Yalçın Yastı, 2004).

Organik pigmentler, antik çağlara dayanan bir pigment türüdür. Organik pigmentler; bitki ve hayvanlardan elde edilirler ve çok parlak renk tonu vermeleri ile iyi çözünürlüklerinden dolayı, binlerce yıl öncesine dayanan kullanımları bulunmaktadır. Organik pigmentlerin molekül yapıları basitçe C-C bağlarından meydana gelmektedir. Organik pigmentlerin yapılarında, karbon haricinde hidrojen, azot ve oksijen atomu da yer almaktadır. Genel olarak bu pigmentler, renge duyarlı fonksiyonel grubun bulunduğu kimyasal maddelerdir. Renge duyarlı fonksiyonel grubun bulunduğu kimyasal maddeler, spektrumda, hangi rengin dalga boyu aralığında ışığı soğuruyorsa, geri kalan renk pigmentin rengini oluşturur. Organik bir pigment, kimyasal yapı, çözünürlük, tane boyutu, tane şekli, fiziksel kararlılık, kimyasal kararlılık, yoğunluk, kırınım indisi, ışık soğurma gibi özelliklere sahiptir ve kullanım alanlarına göre bu özelliklerin her birinin yeri ayrıdır.

Üretim sürecinde kullanılan organik pigmentlerin hacmi düşüktür ve çok pahalı yani maliyetli bir pigment türüdür. Organik pigmentlerde, en çok kullanılan renk mavidir ve en çok kullanıldığı alan ise tekstildir (Gündüz ve Kaçar, 2001; Ballı, 2015; MEB, 2013; Yılmaz, 2013).

İnorganik pigmentler, sentetik pigmentler olarak da adlandırılmaktadır. Etkili örtücülük sağlarlar, fakat renk seçenekleri sınırlıdır. İnorganik pigmentler, toprak elementlerini ya da renk verici geçiş elementlerini içerirler. Metal oksittirler ve doğal haldeki mineralleriyle aynı kristalin yapıya sahiptirler. İnorganik pigmentlerin rengi, geçiş metal iyonunun koordinasyon numarasına, ligant alan mukavemetine, oksidasyon seviyesine bağlı olarak değişebilir. İnorganik pigmentlerin tercih sebebi renk kararlılığıdır. Kullanım sırasında, kimyasal maddelere karşı dayanımları yüksektir ve termal kararlılıklarının yüksek olması sebebiyle, yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılabilirler.

Şekil 1.11. İnorganik pigmentleri oluşturan elementler (Nassau, 2001).

Şekil 1.11’de görüldüğü gibi açık renkle gösterilen geçiş elementleri, renk verici olarak kullanılırken; koyu renkle gösterilen elementler renksizdir; yük dengesini sağlar ve renk tonu düzenleyici görev üstlenirler.

İnorganik pigmentler; doğal oksitlerden farklı olarak, kimyasal proseslerden geçirilerek hazırlanırlar ve endüstriyel ürünlerdirler. Yüksek sıcaklıkta, kalsinasyon sonucu elde edilirler ve çeşitli kristalin formlarda kararlıdırlar.

İnorganik pigmentler hazırlanırken, yüksek saflıkta hammaddeler kullanılır ve hammaddeler metal oksitlerden seçilir. Geçiş elementlerinin oluşturduğu başlangıç hammaddeleri, uygun kompozisyonlarda karıştırılarak hazırlanırlar. İnorganik pigmentler şu özellikleri taşırlar:

 Yüksek saflıkta ve homojenitede olacak şekilde üretimleri yapılır.  Sinterleme sıcaklıklarında; termal ve kimyasal olarak kararlıdırlar.

 Üretimlerinde; öğütme, karıştırma, yıkama, kalsinasyon gibi işlem basamaklarını içerirler.

 Yüksek saflıkta başlangıç hammadeleri kullanılmasından ve üretiminde çeşitli işlem basamakları olmasından dolayı pahalıdırlar.

İnorganik pigmentlerin üretiminde, gelişen teknoloji ile birlikte, geniş elementel çeşitlilik sağlanmıştır. Bu durum ise renk çeşitliliğini arttırmaktadır.

Türkiye pigment üretimi ağırlıklı olarak inorganik pigmentlerle yapılmaktadır. En önemli örnekler ise demir oksit ve titan dioksittir (Tanışan, 2018; Ballı, 2015; Özel, 2004; http://www.mhilmieren.com/endorganik3.pdf; Yılmaz, 2011; Kılınç Mirdalı, 2007; Küçükoğlu, 2014; Gürbüz, 2014).

Özel efektli pigmentlerin, %70’ini otomativ sanayi için üretilen, metalik boyada kullanılan alüminyum oluşturur ve kalan %30’luk pay ise sedef boyanındır (http://www.mhilmieren.com/endorganik3.pdf; Kılınç Mirdalı, 2007).

1.2.3.1. Yapısal özelliklerine göre pigmentlerin sınıflandırılması

Yapılarına göre pigmentler üç grubta incelenmektedirler. Pigmentlerin yapısal

olarak sınıflandırılması Çizelge 1.3’de açıklanmaktadır.

Çizelge 1.3. Pigmentlerin yapısal özelliklerine göre sınıflandırılması (Özel, 2004; Akdemir, 2010; Güngör, 2015).

Pigment Özellik

Yapısal ve İdiokromatik pigmetler

Renk verici iyon stokiometrik olarak büyük oranda kristalin yapıda bulunur ve bu yüzden renkli element yapının bir parçasıdır (Spinel, olivin, periklas vb.). CoAl2O4 ve CoSiO4

pigmentleri bu grupta yer almaktadır.

Katı Çözeltiler ve Allokromatik pigmetler

Pigment kristali kendi başına renksizdir. Renk verici iyon kristalin yapıyı oluşturan iyonlardan biri ile yer değiştirir ve renkli kristaller oluşur. Renk verici iyonlar kristal yapıya arayer ya da arayer boşluklarına girer. (V,Zr)SiO4 pigmenti

bu grupta yer almaktadır.

Absorpsiyon pigmentleri

Camsı ya da kristalin fazda enklizyonlar oluşturularak renkli pigmentler üretilmektedir. Fe-zirkon ve Cd(SxSe1-x)

pigmentleri, bu tür pigmentlere örnek olarak verilebilir.

1.2.3.2. Özelliklerine göre pigmentlerin sınıflandırılması

 Renkli pigmentler; boyanın rengini vermek üzere, boya formüllerinin içerisinde yer alırlar.

 Siyah pigmentler; karbon siyahı, bakır-krom kompleks siyahı ve anilin siyahı başlıca türleridir.

 Dolgu maddeleri; içinde bulunduğu ortamda çözünmeyen taneciklerden oluşurlar. Boya maliyetini düşürmek için ve bazı teknik özelliklerin iyileşmesini sağlayan katı malzemelerdir.

 Metalik pigmentler; metalik yüzey etkisi vermek amacıyla kullanılırlar. Alüminyum, bakır, tunç ve nikel kullanılan en yaygın örnekleridir.

 Korozyon önleyici pigmentler; korozyon hızını azaltmak için kullanılırlar. Çeşitli kromat bileşikleri bilinen en etkin korozyon önleyici pigment grubunu oluşturur (Ballı, 2015).

1.2.3.3. Renklerine göre pigmentlerin sınıflandırılması

Renklerine göre sınıflandırılmada; kırmızı, mor, mavi, sarı, turuncu, kahverengi ve yeşil renkleri temel alınmış olup, kullanılan oksitlerin stokiyometrik oranları üzerinde oynanarak farklı renk tonları da elde edilebilmektedir. Çizelge 1.4’de renklere ait pigment türleri gösterilmiştir (Güngör, 2015; http://www.mhilmieren.com/endorganik3.pdf).

Çizelge 1.4. Renklerine göre pigmentlerin sınıflandırılması (Lewis, 1998).

Kırmızı

Demir oksit kırmızısı (Hematit, ferrit, mars kırmızısı) PbCr₂O₄, PbMoO₄, PbSO₄ CdS.xCdSe CdS.xHgS Mor MnNH₄P₂O₇ Mavi FeNH 4Fe(CN)6.H2O CoAI₂O₄ Na₆Al₆Si₆O₂₄S₄ Co(Al,Cr) 2O4 Sarı SrCrO₄ PbCrO₄ • xPbSO₄ CdS-xZnS 4ZnO • K 2O • 4CrO3 • 3H2O CdS FeOxHiO Turuncu CdS • xCdSe PbCrO 4 • xPbO CdS • xHgS Yeşil Cr 2O3 Cr 2O3.2H2O CoCrO 4 Co 2TiO4 Kahverengi Magnetit MgO • Fe 2O3 Siyah Fe2O3 •xFeO • yH2O

1.2.3.4. Kimyasal bileşenlerine göre pigmentlerin sınıflandırılması

Silikat pigmentleri

Montiselit, rankinit, garnet, akarminit ve forsterit gibi kristal yapılı pigmentlerdir. Forsterit yapısına CoO’in ilavesi ile pembeden mora doğru giden renkli pigment elde edilir.

Alüminat pigmentleri

Kobalt (II) oksit ve alüminyum oksit kullanılarak elde edilen spinel yapılı pigmentlerdir. Bu pigmentlerin termal kararlılığı ve UV opasitesi (ışık geçirmezlik, saydamlık) oldukça iyidir.

Kromitler ve Ferritler

Renksiz oksit miktarı az olan; krom oksit, demir oksit ve bu oksitlerin karışımı ile elde edilirler. Spinel yapıya sahip olup, kahverengi-siyah arasında renkte bulunmaktadırlar. Aynı zamanda titanat ve alüminatlara yakın fiziksel özelliklere sahiptirler (Küçükoğlu, 2014).