رنگ لغتي است كه تنوع كاملي از مواد نظير: لعابها، لاكها، جلاها، پوششهاي زيرين، آستريهاي اول و دوم، سيلرها، پر كننده ها، مسدود كننده ها( آب بندها) و تعدادي ديگر از اين نوع را در بر مي گيرد. اينها و ديگر محصولات خيلي كم وابسته مانند: پلاسترها، بتن، قيرها و چسبها، همگي روي اصول كاملا مشابهي فرموله مي شوند و داراي برخي يا همه اجزاء تركيبي اساسي مي باشند، مي توان گفت عموما پوشش آلي از اختلاط مواد زير حاصل مي شود:

· رزين (Resin)
· رنگدانه (Pigment)
· حلال (Solvent)
· مواد اضافه شونده (Additives)

در صنعت رنگسازي اساس كار، پخش كردن رنگدانه در رزين مي باشد. ذرات رنگدانه بايستي به طور يكنواخت در محيط پخش شود. در صورتي كه ذرات رنگدانه ها به خوبي در رزين پخش نشود، پس از مدتي بسته ميزان پخش شدگي در ته ظرف ته نشين مي شود و هنگام مصرف اگر مصرف كننده نتواند رنگدانه هاي ته نشين شده را دوباره مخلوط كند، رنگ كيفيت مورد نظر را نخواهد داشت. پايداري مخلوط به نيروي چسبندگي بين سطح تماس رنگدانه و رزين بستگي دارد. اگر اين نيروها زياد باشد، ذرات رنگدانه از يكديگر جدا شده و به طور معلق در محيط باقي مي مانند و البته پس از گذشت زمان، ذرات رنگدانه به جهت داشتن وزن مخصوص بالاتر به ته ظرف سقوط كرده و و مايع نسبتا شفافي شامل مقدار كمي رنگدانه، رزين و حلال و مواد اضافه شونده در بالاي ظرف باقي مي ماند. ولي اگر نيروي چسبندگي كم باشد، ذرات از مايع جدا شده و در هم فرو رفته ودر ته ظرف يك كيك سخت به وجود آورده كه حتي با به هم زدن نيز قابل امتزاج با بقيه اجزاي رنگ نيستند.

در رابطه با پوششهايي كه در بالا اشاره شد، به طور مختصر به شرح زير تعريف مي شوند:
1. پر كننده ها Fillers)) : موادي با محتوي جامد بالا هستند كه براي پر كردن حفره ها و ناهمواري هاي عميقتر استفاده مي شوند و سطح همواري را براي پوشش بعدي فراهم مي كنند.
2. آستري ها: (Primers) براي سطوح پر شده يا نشده، براي بالا بردن چسبندگي، جلوگيري از جذب پوشش هاي بعدي توسط سطوح خلل و فرج دار و براي ايجاد مقاومت در مقابل خوردگي فلزات به كار مي روند. رنگدانه هاي ويژه در آنها خواص ضد خوردگي را افزايش مي دهند.
3. آستريهاي سطح ساز(Surfacers) : ( در رنگهاي تجاري خانگي آستر دوم ناميده مي شوند) موادي هستند كه به مقدار زيادي رنگدانه يار دارند. آنها به آساني با كاغذ سمباده، ساييده و يكنواخت مي شوند. آنها ضخامت لايه رنگ را زياد مي كنند، ناهمواري هاي كوچك سطح زمينه را هموار مي كنند و بايد داراي چسبندگي خوبي به آستري و رويه باشند.
4. آستريهاي سطح ساز اوليه Surfacers)- (Primers : مي توان آنها را به طور مستقيم روي سطح اشياء (زمينه) به كار برد.
5. سيلرها (Sealers) : مواد جلادهنده يا رنگينه داري مي باشندكه در پوششهاي نازك براي جلوگيري از عبو مواد از يك پوشش رنگ به ديگري يا از زمينه به درون پوشش بعدي به كار مي روند. آنها را مي توان طوري ساخت كه چسبندگي ميان پوششها را در مواردي كه چسبندگي ضعيف است بهبود بخشيد.
 

بخش اصلي پوشش هاي حفاظتي، رزين است كه سايز اجزاي را درون خود نگاه داشته و به عنوان محمل رنگ وظايف عمده اي را در سيستم پوششي به عهده دارد و انتخاب نوع پوشش از روي تعيين نوع رزين انجام مي گردد و معمولا رنگ را بر حسب نوع رزين آن مي شناسند.
از وظايف اصلي رزين در پوشش، ايجاد فيلم رنگ بر روي سطح است. تركيبات با اندازه مولكولي كوچك ممكن است روي سطح به خوبي پهن شوند ولي قادر نيستند فيلم ايجاد كنند.
رزين ها در حقيقت پليمرهايي و يا به عبارت بهتر كوپليمرهايي با وزن مولكولي بالا هستند كه در درون زنجيره خود گروههاي فعالي دارند. رزين هاي پلي استر، پلي آميد، پلي اورتان، پلي اوره، پلي سيليكون، اوره فرمالدئيد، كوپليمر وينيل كلرايد و ونيل استات( رزين وينيل) همگي مثالهايي از انواع پليمرهايي هستند كه در صنعت رنگ و پوشش كاربرد دارند. اين پليمرها اكثرا در دماي محيط مايعي با ويسكوزيته بالا و ظاهر عسل مانند، شفاف و با فام زرد روشن مايل به قهوه اي هستند و يا به صورت پولك و دانه هايي هستند كه بر حسب نياز دز حلال مناسب حل مي شوند.
معمولا رزين به صورت مايع روي سطح پهن شده و با انجام يك يا چند واكنش پليمريزاسيون جامد مي شوند. با اينكه رزين مايع خود ساختمان پليمري دارد ولي روي سطح پليمريزه شده و جرم مولكولي آن بالاتر مي رود. خواص فيلم پليمري نهايي به تعداد و كيفيت پيوندهاي بين مولكولي بستگي دارد.

تبديل رنگ مايع به فيلم جامد روي سطح را خشك شدن رنگ مي گويند كه منحصرا به رزين مربوط مي شود و فرآيندها و عوامل متعددي در طريقه و سرعت خشك شدن دخالت دارند.

خشك شدن بدون واكنش شيميايي

· تبخير حلال همراه رزين : از فرآيندهاي مؤثر در خشك شدن رنگ محسوب مي شود. پس از كاربرد رنگ روي سطح، مولكولهاي حلال به تدريج از لايه هاي زيرين به سطح رنگ حركت كرده و از روي سطح تبخير مي شوند. هرچه سرعت تبخير حلال بيشتر باشد، عمل خشك شدن سريعتر صورت مي گيرد و به همين حهت انتخاب نوع حلال مناسب يا مجموعه حلال ها، هماهنگ ب سرعت تشكيل فيلم رنگ و خشك شدن رزين اهميت زيادي دارد. اگر سرعت تبخير حلال خيلي زياد باشد، سطح رنگ چروك خورده و اگر سرعت تبخير كم باشد درون لايه هاي رنگ محبوس مي ماند و فيلم رنگ نرم خواهد بود و خواص مناسبي نخواهد داشت. رزين هاي وينيلي و كلرو كائوچو و رزين سيليكوني به اين طريق خشك مي شوند.

خشك شدن همراه با واكنش شيميايي
بدون شك، در توليد يك لايه رنگ خشك، داراي پليمر شبكه اي به عنوان تشكيل دهنده لايه، مزيتهايي وجود دارد. در هر حال چنين پليمرهايي نامحلول هستند و بنابراين نمي شود آنها را در حلالها حل كرد و تشكيل محمل رنگ در ظرف نمي دهند. بنابراين ما مجبور هستيم كه پليمرهاي خطي (يا كمي شاخه دار) يا حتي مواد شيميايي ساده را در ظرف وارد كنيم و يك واكنش شيميايي شبكه اي را بعد از اينكه رنگ مصرف شد ترتيب دهيم. اين كار مي تواند به دو روش انجام شود:

· واكنش با اكسيژن هوا : رزين هايي كه در زنجيره خود پيوندهاي دوگانه كربن- كربن دارند با اكسيژن دارند با اكسيژن هوا تركيب مي شوند. رزين هاي آلكيد به اين طريق خشك مي شوند.

· جذب بخار آب و رطوبت هوا :از ديگر فرآيندهاي خشك شدن رنگ، جذب رطوبت و بخار آب هواست. رزين هاي پلي اورتان و اتيل سيليكات به اين روش خشك مي شوند.

· واكنش با يك عامل سخت كننده: بخش اصلي رنگ با ميل تركيبي زياد شامل رزين و رنگدانه در ظرفي جدا از سخت كننده نگهداري مي شود كه هنگام مصرف با هم مخلوط مي گردند. به محض اختلاط دو جزء، واكنش بين گروههاي فعال رزين وسخت كننده شروع شده و با تشكيل شبكه سه بعدي، رنگ خشك مي شود. اين نوع رنگها را دو جزئي مي نامند. رنگهاي اپوكسي و پلي اورتان دو جزئي نمونه اي از اين رنگها هستند.

از حرارت نيز براي عمل خشك شدن رنگ و يا تسريع خشك شدن استفاده مي شود چنين رنگهايي را كوره اي مي نامند.حرارت كوره هم به تبخير حلال كمك مي كند و هم فرايند ايجاد شبكه سه بعدي را تا حد دلخواه پيش مي برد.

از ديگر وظايف رزين در رنگ چسبندگي به سطح است . پس از كاربرد رنگ روي سطح و در حين خشك شدن و سخت شدن رزين، تعدادي از گروههاي فعال زنجيره پليمري رزين با گروههاي فعال سطح واكنش داده و سبب چسبندگي رنگ به سطح مي گردد. هرچه تعداد و استحكام اين پيوندها بيشتر باشد چسبندگي رزين به سطح بيشتر باشد چسبندگي رزين به سطح بهتر خواهد بود. اگر چسبندگي پوشش به سطح زيرين خوب باشد مي تواند به صورت يك لايه محافظ دائمي عمل كند.
اصولا سه نوع باند يا پيوند در چسبندگي دخالت دارند:

· پيوندهاي شيميايي: مؤثرترين باندها، بان شيميايي است. اين پيوند زماني تشكيل مي شود كه رزين و سطح فلز با هم تركيب شوند و پيوند شيميايي ايجاد كنند. تحت اين شرايط چسبندگي پوشش بسيار عالي خواهد بود.

· پيوندهاي قطبي: چسبندگي بيشتر پوشش هاي آلي به اين وسيله صورت مي گيرد. در واقع پيوندهاي قطبي زماني ايجاد مي شوند كه پوشش آلي و سطح فلز به اندازه كافي به يكديگر نزديك باشند به عبارت ديگر نيروي جاذبه اين پيوند با افزايش فاصله بين اتم ها طبق رابطه افزايش مي يابد كه در اين رابطه R فاصله بين اتم هاست، اين رابطه به ازاي R كوچكتر از 5 آنگستروم برقرار است.

· پيوندهاي مكانيكي: پيوندهاي مكانيكي يا به عبارت ديگر پيوندهاي حاصل از ناهمواريهاي سطح مي تواند در چسبندگي دخالت داشته باشد. استفاده از بعضي روشهاي آماده سازي از جمله پاشيدن ساينده به سطح يا سندبلاست ايجاد ناهمواري روي سطح فلز را به دنبال دارد كه در اصطلاح پروفايل سطح ناميده مي شود.

مقاومت در برابر عوامل خورنده يكي ديگر از وظايف رزين در رنگ است و فيلم حاصل از رزين، با توجه به نوع رزين و مقاومت هاي رزين مانع از عوامل خورنده به سطح مي شود.
مقاومت شيميايي يك سيستم پوششي در برابر اسيدهاي معدني، اسيدهاي اكسنده، اسيدهاي آلي، مواد قليايي، نمكهاي محلول، پاك كننده ها، مواد نفتي، روغن ها، چربي ها، آب مقطر، آب دريا، آب گرم و بخار آب عمدتا به نوع رزين مصرفي بستگي دارد. دماي مواد شيميايي، نحوه تاثير آنها (ريزش چكه چكه يا پاشيدن)، ميزان تلاطم و راكد بودن مواد در تماس با سطح رنگ و غلظت مواد عاملي هستند كه در ميزان خوردگي آنها روي رنگ اثر دارند و لذا براي انتخاب نوع مناسب رزين، كليه اين موارد مد نظر قرار مي گيرد. براي مثال آب دريا در جزر و مد و در برخورد امواج به اسكله، خوردگي بيشتري به وجود مي آورد. هرچه غلظت و دماي اسيد بيشتر باشد، ميزان خوردگي بيشتر خواهد بود ولي هر اسيدي يك حد ماكزيمم براي خوردگي فلز دارد و در صورتي كه غلظت اسيد از آن حد بيشتر شود، ميزان تاثير آن بر فلز كمتر شده و خورندگي آن كاهش مي يابد.
مود اكسيد كننده از جمله اسيد سولفوريك، اسيد فسفريك، هيپو كلريت سديم و هيدروژن پر اكسيد بالاترين ميزان خوردگي را ايجاد مي كنند و كمتر رنگي است كه در مقابل اينگونه مواد به مدت زيادي از خود پايداري مناسبي نشان دهد.

اسيدهاي آلي داراي گروه عاملي –COOH با هيدرليز كردن گروه استري و اتري موجود در زنجيره رزين، رنگ را تبخير مي كنند و مواد قليايي با صابوني كردن اسيدهاي چرب موجود در زنجيره رزين هاي آلكيد سبب تخريب رنگ مي شود.

محلولهاي نمكي با نفوذ در منافذ حد فاصل رنگ و سطح فلز و ايجاد پيل الكتروشيميايي باعث خورده شدن فلز و كنده شدن رنگ از سطح مي شوند. رزين هاي ترموپلاست در حلال ها حل مي شوند و رزين هاي ترموست با جذب حلال متورم شده و يكنواختي و چسبندگي خود را از دست مي دهند. اثر تخريبي عوامل خورده با افزايش دما بيشتر مي شود.

اكثر رنگها در مقابل روغن ها و چربي ها مقاومت كافي دارند ولي گاهي ممكن است به مدت طولاني در مجاورت با آنها متورم شوند.

رزين ها در مقابل نفوذ گازها و و رطوبت هوا مقاومت طولاني مدتي ندارند و هرچه فشار گاز بيشتر باشد، تاثير آن بر رنگ بيشتر خواهد بود. گازهاي بي اثر مانند هليم و هيدروژن قادرند اثرات تخريبي فيزيكي بر رنگ و سطح داشته باشند ولي گازهاي فعال مثل دي اكسيد كربن و اكسيژن در واكنش هاي اكسايش و احيا وارد شده و سرعت تخريب را افزايش مي دهند، از طرف ديگر هرچه مولكول هاي گاز كوچكتر باشند، در بين زنجيره بلند مولكولهاي پليمري رزين قدرت نفوذ بيشتري خواهند داشت. رنگدانه ها در اين مورد نقش مؤثري دارند كه در جاي خود اشاره مي شود.

 
رنگدانه ها بر حسب خواص و تاثیرشان در ÷وشش به گروههای متعددی تقسیم می شوند:

رنگدانه های واقعی:

رنگدانه هایی که فقط برای ایجاد فام استفاده می شوند. نظیر فتاسیانین آبی، اکسید آهن مشکی، تیتانیوم اکسید و کربن بلاک. تاثیر این رنگدانه ها در بهبود خواص شیمیایی، مکانیکی و حرارتی رنگ اهمیت کمتری دارد.

رنگدانه های حفاظتی:

رنگدانه هایی که علاوه بر فام دهی، خواص ضد خوردگی هم دارند. نظیر پودر روی و فسفات روی. برای حصول حفاظت در برابر خوردگی لازم است درصد زیادی از این رنگدانه ها در رنگ استفاده شود، بنابراین فام پوشش متاثر از فام این رنگدانه هاست. برای مثال آستری زنیک ریچ اپوکسی فقط با فام طوسی فلزی قابل تولید است.

رنگدانه ها با اثر خاص:

این رنگدانه ها برای افزایش مقاومت در برابر حریق، افزایش براقیت، افزایش خواص ضد رطوبت و ضد خزه و مشابه آن به رزین افزوده می شوند. خمیر آلومینیوم، اکسید آهن میکاسیوس، گرافیت، هیدراتهای آلومینیوم و اکسید مس مثالهایی از این نوع رنگدانه ها می باشند که با توجه به نوع و درصد مصرف آنها، فام پوشش محدودیت هایی خواهد داشت.