Coloranți anorganici - pigmenți

Caracteristici generale

Pigmenţii naturali minerali au constituit, încă din cele mai vechi timpuri, baza produselor de cosmetică decorativă.

Criteriile severe de inocuitate şi exigenţele legate de puritate au determinat abandonul progresiv al materialelor naturale în favoarea celor obţinute prin sinteză chimică, de puritatea mai mare.

În general, indiferent de natura lor, organică sau anorganică, pigmenţii pot avea structură cristalină (majoritatea), dar există şi forme amorfe bine definite. Particulele pigmenţilor pot avea diferite forme, şi anume:

• sferică (toate cele trei dimensiuni au acelaşi ordin de mărime);

• lamelară (una dintre dimensiuni este mică în comparaţie cu celelalte două);

• aciculară (o dimensiune este mult mai mare decat celelalte două);

• plăci (cele trei dimensiuni sunt diferite);

Proprietăţile colorante ale pigmenţilor depind de:

◦ dimensiunea particulelor (granulaţie);

◦ densitatea particulelor;

◦ suprafaţa specifică;

◦ indicele de ulei;

◦ caracterul hidrofil sau oleofil al pigmentului;

Granulaţia particulelor influenţează, pe de o parte, culoarea, şi pe alta parte, viteza de sedimentare. În ceea ce priveşte culoarea, un exemplu elocvent îl constituie albastrul de cobalt, care, în funcţie de mărimea particulelor, prezintă două coloraţii diferite, şi anume albă la granulaţii de 40-50 μm şi albastră la granulaţii de 10-12 μm. Acest efect se datorează variaţiei indicelui de refracţie cu granulaţia.

În cazul particulelor de pigmenţi nu se poate vorbi de dimensiunea particulelor, ci de o dimensiune medie – diametrul mediu. Pentru o particulă de un anumit diametru viteza de sedimentare este diferita de cea a unei particule cu diametru mai mare sau mai mic, fapt care conduce la apariţia unui fenomen de separare a particulelor în medii cu vâscozitatea redusă (cum ar fi rujurile, care încălzite la 80ºC au vâscozitatea mult diminuată).

Suprafaţa specifică corespunde raportului suprafaţă/masă(m2/g). Aceasta este o mărime esenţială pentru aprecierea posibilităţii de udarea a solidului de către un lichid.

Indicele de ulei se defineşte drept cantitatea de ulei de in necesară umectării a 100 g sau 100 ml de pigment. În domeniul produselor cosmetice, această marime se defineşte folosind un ulei specific, precum uleiul de ricin, dar este posibilă şi utilizarea ca referinţa a unui ulei utilizat efectiv în prepararea produsului colorat. Prin intermediul acstui indice se poate stabili capacitatea liantului de a umecta particulele pigmentului, eficacitatea agenţilor tensioactivi folosişi în formulare, şi se poate stabili cea mai bună variantă pigment-liant care se poate utiliza în formularea unui anumit produs cosmetic. Indicele de ulei permite şi determinarea ordinii de încorporare a ingredientelor, produsul cu cel mai mare indice necesită cantitatea cea mai mare de ulei. Cea mai bunaş dispersabilitate o prezintă pigmenţii cu indice de ulei mic.

Densitatea particulelor influenţează mai puţin viteza de sedimentare decât diametrul particulelor. Pentru ca efectul de colorare să fie cel scontat, este necesară repartizarea uniformă a particulelor de pigment în liant.

Calităţile pigmenţilor sunt evaluate prin anliza unor proprietăţi carcteristice precum:

culoarea, puterea de colorare şi acoperire, rezistenţa faţă de agenţii fizici şi chimici(lumină, temperatură, intemperii, solvenţi, acizi, baze), stare de cristalizare, greutate specifică, indicele de ulei.

Culoarea, cu toate atributele ei – tonalitate, saturaţie, luminozitate, intensitate şi strălucire, caracterizează cel mai bine un pigment şi oferă posibilitatea comparării acestuia cu ceilalţi pigmenţi.

Pentru pigmenţii de culoare albă se utilizează noţiunea de grad de alb, care reprezintă procentul de lumină reflectată din cantitatea totală de lumină căzută pe o suprafaţă. În evaluarea pigmenţilor se are în vedere puterea de colorare, adică capacitatea pigmentului de a-şi amesteca culoarea cu unul alb într-o vopsea sau un alt sistem dispers şi puterea de acoperire, care este definită, ca necesarul dintr-un pigment pentru acoperirea unei suprafeţe de 1 m2. Aceste proprietăţi depind de gradul de dispersie al pigmentului, fiind proporţionale cu fineţea particulelor pigmentului.

Proprietăţile fizice ale pigmenţilor, cum sunt greutatea specifică, forma cristalină sau amorfă prezintă importanţă, deoarece influenţează culoarea, puterea de acoperire şi colorare, dispersabilitatea.

În afara proprităţilor decorative, pigmenţii trebuie să fie rezistenţi la acţiunea unor agenţi fizici şi chimici, pentru ca preparatele în care au fost incluşi să nu îşi modifice caracteristicele în condiţii diferite de utilizare.

În general, pigmenţii anorganici au o serie de carcteristici comune şi anume:

• soliditate foarte bună (trebuie să fie respectate condiţiile de pH adecvate în cazul ultramarinelor, albastrului de Prusia şi violetului de mangan);

• putere de colorare relativ limitată (cu excepţia albastrului de Prusia) ceea ce face necesară operarea cu concentraţii destul de ridicate în acele produse în care este nevoie de efecte evidente(creioane dermatografe, mascara, farduri de ochi);

UNIVERSITATEA TEHNICĂ „GH. ASACHI” IAŞI

FACULTATEA DE INGINERIE CHIMICĂ ŞI PROTECŢIA MEDIULUI