نقش حلال ها که مایعات فرار هستند در سهولت کار و استفاده از رزین ها و رنگ ها بر همگان روشن است، زیرا استفاده از رزین های 100% غیر فرار در استفاده از آنها: کار بسیار دشواری است و وجود دارد. بشکه، تانکر و غیره آنها در نیاز به مخازن حمل و نقل مانند جریان و برداشت شک ندارند. نیاز به گرما دارد که به خودی خود زمان و هزینه زیادی را می طلبد. بنابراین با کمک حلال ها از 100% به 30% تا 80% غیرفرار تبدیل می شوند تا حلال اضافی نه تنها رزین یا رنگ مورد نظر را در خود حل کند، بلکه ویسکوزیته و در نتیجه استحکام موجود را کاهش می دهد. آن را افزایش دهید و کار با آن را بسیار آسان تر کنید. کاربرد حلال و کاهش درصد غیرفرار در صنعت رنگ بسیار مهمتر از سایر صنایع است زیرا برس زدن، پاشش، تشکیل فیلم همگن، براقیت، زمان خشک شدن و پخت به درصد غیرفرار مورد نظر بستگی دارد. رنگ و حلالی است که با قدرت حلال خود به درصد دلخواه و مطلوب و قابل مصرف رنگ می دهد. انتخاب صحیح یک حلال یک عامل مهم است و بستگی به ویسکوزیته، شستشو، زمان خشک شدن و غیره دارد. روی خواص آن تاثیر مستقیم دارد و از اثرات ثانویه آن می توان به سفید شدن، لحیم کاری، سیالیت ضعیف و مواردی از این دست اشاره کرد. یک حلال به عنوان رنگ روی فیلم در پایان عمل باقی نمی ماند، اثرات باقی مانده باقی می ماند.
حلال باید خواص مورد انتظار را داشته باشد تا بتواند رزین را حل کرده و ویسکوزیته رنگ را به مقدار بهینه برای استفاده کاهش دهد. انتخاب صحیح حلال بر پارامترهای کیفی ویسکوزیته، ظرفیت تغذیه، سرعت خشک شدن و خواص نهفته مختلف دیگر تأثیر می گذارد. مهمترین خواص حلال های مورد استفاده در صنعت رنگ عبارتند از:
حلالیت، سرعت تبخیر، نقطه جوش، طیف تقطیر، نقطه اشتعال، چگالی، سمیت، محتوای آب، قدرت اسیدی یا قلیایی.
حلال ها با توجه به پایه خود به گروه های زیر تقسیم می شوند که هر کدام خواص متفاوتی دارند.
الف) متانول، اتانول، ایزوپروپیل الکل و غیره. حلال های الکلی
ب) حلال های کتون (استون، متیل اتیل کتون، متیل ایزوبوتیل کتون و ...
ج) حلالهای اتر (دی اتیل اتر، دی ایزوپروپیل اتر و غیره)
د) حلال های استر (متیل استات، اتیل استات، بوتیل استات نرمال و غیره)
ه) حلال های ترپنیک (روغن کاج، دی پنتن و ... قدیمی ترین نوع حلال هایی هستند که از درختان کاج و صنوبر به دست می آیند و در گذشته در ساخت رنگ های ساختمانی، لاک ها و رنگ های هنری کاربرد فراوانی داشته اند).
و) حلالهای هیدروکربنی معطر (بنزن، تولوئن و غیره)
ز) حلال های هیدروکربنی آلیفاتیک (روح سفید، نفت و غیره)
ح) حلال های هیدروکربنی کلر (متیلن کلرید، تری کلرواتیلن و غیره)
1) نیتروپارافین ها
از این حلال ها می توان برای حل کردن وینیل، اکریلیک، اپوکسی، رزین های نیتروسلولزی، استات سلولز، بیوتری، روغن ها، چربی ها، موم ها و رنگ ها استفاده کرد. نیتروپارافین ها در چهار نوع تجاری موجود می باشند که نوع 2-نیتروپروپان که دارای درجه تبخیر مشابه بوتیل استات معمولی و سمیت کمتری است، بیشتر در صنعت رنگ استفاده می شود. همچنین، به دلیل حلالیت قوی و بوی کم، نیتروپرین را می توان به جای کتون ها در رزین های وینیل استفاده کرد که بو نگرانی اصلی آن است. حلال های نیتروپارافین گران قیمت و سمی اند.
2) آب
امروزه استفاده از آب به تنهایی یا به عنوان حلال در مخلوط الکل و الکل های اتری به دلایل بهداشتی و غیرخطرناک به ویژه برای حل کردن رنگ های پلاستیکی، رزین های محلول در آب، رزین های کلوئیدی و امولسیونی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. ; بنابراین یکی از مهم ترین دلایلی که امروزه آب را به عنوان جایگزین مناسبی برای حلال های آلی توصیه می کنند، فراوان بودن، کم هزینه بودن، بی بو بودن، غیر سمی بودن و غیر قابل اشتعال بودن آن است. البته آب حلال ایده آلی نیست زیرا با تمام حلال های آلی دیگر مخلوط نمی شود و رنگ محلول در آب حاصله براقیت کاملی ندارد و همیشه به آب حساس است.
رزین های سلولزی
1) رزین های نیتروسلولزی:
پلیمرهای سلولزی مورد استفاده در رنگ‌ها یا لاک‌های آماده، پلاستیک‌ها، مواد منفجره، فیلم‌های عکاسی، الیاف مصنوعی، هواپیما، شیشه اتومبیل و چسب‌ها عمدتاً از استرها یا اترهای سلولز مانند نیتروسلولز استات و اتیل سلولز، بنزیل سلولز و غیره هستند. مانند اترهای آب استات سلولز. در باره. لازم به ذکر است که رزین نیتروسلولز در واقع نیترات سلولز است که اکنون به اشتباه به عنوان نیتروسلولز شناخته می شود. پلیمرهای نیتروسلولز به دلیل خواص ویژه ای مانند خشک شدن سریع، استحکام فیلم خوب و چقرمگی خوب به طور گسترده در صنعت رنگ استفاده می شوند، اگرچه انعطاف پذیری و چسبندگی آنها در مقایسه با رزین های دیگر نسبتا ضعیف است. با افزایش وزن مولکولی رزین های نیتروسلولزی، استحکام لایه حاصل افزایش یافته و بالعکس، حلالیت کاهش می یابد. بنابراین از آنجایی که پلیمرهای سلولزی وزن مولکولی بالایی دارند، چسبندگی آنها به سطوح پایین نیز زیاد است. آنها از روغن های خشک کننده یا نرم کننده های شیمیایی استفاده می کنند. البته ناگفته نماند که نقش نرم کننده ها تنها افزایش چسبندگی و براقیت نیست، بلکه ایجاد محلول قابل پاشیدن نیز می باشد.
رزین نیتروسلولزی مورد استفاده در صنعت رنگ حاوی مواد نیترات و غیر نیترو در اصل همان نیترات سلولز است که به اشتباه به نام نیتروسلولز شناخته می شود و از واکنش سلولز خالص با اسید نیتریک در حضور اسید سولفوریک تهیه می شود. . این قابلیت را دارد که آب واکنش را تا زمان نیتراسیون مورد نظر از محیط خارج کند.
مکانیسم اثر این است که اسید نیتریک با اثر انتشار هیدروژن بر روی مولکول سلولز واکنش داده و یک استر تشکیل می دهد. در صنعت، نیترات سلولز را می توان با درصدهای مختلف نیتروژن مانند 10.5 تا 13.8 درصد تولید کرد و نوع رایج آن در صنعت رنگرزی، نوع حاوی حدود 10.7 تا 12 درصد، 2 درصد نیتروژن است.
رزین های نیتروسلولزی در سه نوع استاندارد RS، AS، SS و انواع ویسکوزیته در صنعت موجود می باشند. با توجه به اینکه حدود 3٪ الکل (اتیل الکل) با رزین های نیتروسلولزی ترکیب می شود، به نظر می رسد 100٪ باشد زیرا آنها جامد و پودری هستند. به همین دلیل باید توجه داشت که رزین های نیتروسلولزی موجود در بازار 100% جامد نیستند و به همین دلیل در فرمولاسیون باید به این نکته توجه کرد.
حلال های مورد استفاده در رنگ های نیتروسلولزی.
از آنجایی که مکانیسم پخت فیلم به دلیل رنگ‌های نیتروسلولزی ناشی از تبخیر حلال است، یکی از پارامترهای مهم هنگام ارائه فرمول رنگ فوری یا کلر، انتخاب صحیح و تعیین حلالهای مصرفی مورد نیاز آنها است. فرمول ساز در این زمینه حلال ها تاثیرات زیادی بر یکنواختی و کیفیت نهایی فیلم دارند و اغلب به دلیل تکنیک و قیمت پیچیده، یک حلال فوری از سه نوع حلال اصلی، کمکی و رقیق کننده تشکیل شده است. حلال رقیق کننده نه تنها قیمت نهایی را کاهش می دهد، بلکه حلالیت را نیز کاهش می دهد. همچنین در حلال اصلی خود نیتروسلولز بهتری می دهد. حلالیت نیتروسلولز با مقدار نیتروژن موجود در آن نسبت معکوس دارد، بنابراین هر چه میزان نیتروژن بیشتر باشد، حلالیت آن در حلال های تجاری معمولی کمتر می شود.
1) حلال های اصلی یا فعال
استرها (اتیل استات، بوتیل استات و غیره)
کتون ها (استون، متیل اتیل کتون و متیل ایزوبوتیل کتون)
نیتروسلولز نه تنها در استرها، بلکه در کتون ها نیز به خوبی حل می شود. کتون ها به دلیل حلالیت بالا معمولاً ارزان تر هستند و نرخ رقت با حلال های غیر واقعی بسیار زیاد است، بنابراین اگر محلول هایی با ویسکوزیته مساوی از کتون ها و استرها تهیه شود، محلول از کتون ها قادر به تشکیل فیلم بهتری خواهد بود. کتون ها به راحتی در تهیه جامدات بالا، محلول های ویسکوزیته کم نیتروسلولز و استرها در تهیه محلول های جامد با ویسکوزیته کم، متوسط و بالا استفاده می شوند. استفاده از کتون‌های با وزن مولکولی پایین‌تر اغلب بر استرهای مشابه ترجیح داده می‌شود، زیرا کتون‌ها امکان استفاده از حلالهای ارزان‌تر و غیر واقعی را بدون تأثیر قابل توجهی بر حلالیت محلول حاصل می‌دهند. استرها زمانی استفاده می‌شوند که حداقل یا متوسط محتوای جامد و حداکثر ویسکوزیته مورد نیاز باشد و کتون‌ها در مواردی که حداقل ویسکوزیته و حداکثر جامدات مورد نیاز است استفاده می‌شوند.
2) حلال ها یا الکل ها
رزین های نیتروسلولز موجود در الکل ها در متانول محلول نیستند اما افزایش میزان الکل در حلال های اصلی حلالیت حلال های اصلی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. استفاده مستقیم (یا مستقل) از الکل به عنوان حلال نیتروسلولز به دلایل زیر امکان پذیر نیست:
الکل ها به تنهایی نمی توانند محلول شفافی از نیتروسلولز تولید کنند.
الکل ها به تنهایی نمی توانند نیتروسلولز را حل کنند.
تبخیر الکل به تنهایی نمی تواند نقشی در ایجاد یک فیلم رضایت بخش و یکنواخت داشته باشد.
3) حلال ها را رقیق یا غیر فعال کنید
- هیدروکربن های آلفا یا غیر فعال
رقیق‌کننده‌های اصلی شامل حلالهای آلفا و هیدروکربن‌های آروماتیک می‌باشند که نمی‌توانند رزین‌های نیتروسلولز را به تنهایی حل کنند، اما به دلیل استفاده از حلالهای فعال و نیمه فعال، دارای نقطه مصرف بالایی مانند تولوئن، زایلن و نفتا هستند. فعال برای حل کردن رزین های فوق باعث افزایش هزینه نهایی تولید می شود، بنابراین برای کاهش قیمت نهایی، از حلال های غیرفعال برای رقیق کردن محلول به دست آمده از حل کردن رزین های نیتروسلولز در مخلوطی از حلال های فعال و نیمه فعال استفاده می شود. رقیق کننده ها به طور کلی بر اساس نسبت رقت آنها انتخاب می شوند. نسبت رقت دو حلال، نسبت حداقل مقدار یک حلال رقیق کننده به مقدار واقعی حلالی است که محلول کدر تولید می کند.