Pigmento di ossido di ferro: produzione, applicazioni e controllo del colore
I pigmenti di ossido di ferro sono coloranti inorganici ampiamente utilizzati, noti per la loro durevolezza, atossicità e ampia gamma di tonalità. Prodotti con metodi a secco (termici) o a umido (per precipitazione), questi pigmenti trovano impiego in applicazioni che spaziano dall'edilizia e dai rivestimenti alla plastica e all'asfalto. Questo articolo esplora come i processi di produzione influenzano la formazione del colore, come le dimensioni delle particelle influenzino la brillantezza o l'intensità della tonalità e come vengano definiti diversi indici di colore come R110 o R180. Che si tratti di rossi vivaci o di gialli terrosi, i pigmenti di ossido di ferro offrono prestazioni versatili e stabili in tutti i settori.
I pigmenti di ossido di ferro sono pigmenti inorganici ampiamente utilizzati, noti per la loro natura atossica, l'eccellente stabilità chimica e i colori vivaci e durevoli. Il suo utilizzo è il secondo pigmento inorganico in natura, a meno di biossido di titanioQuesto articolo fornisce una panoramica completa su come vengono prodotti i pigmenti di ossido di ferro, come vengono formate e controllate le diverse tonalità di colore, le loro applicazioni e gli indicatori chiave presenti nei certificati di qualità.
1. Come vengono prodotti i pigmenti di ossido di ferro: processo a secco vs. a umido
Pigmenti di ossido di ferro vengono realizzati principalmente attraverso due processi: il processo a secco e il processo a umidoEntrambi i metodi producono pigmenti con proprietà diverse, studiati appositamente per applicazioni specifiche.
Processo a secco (metodo di decomposizione termica)
Nel processo a secco, i sali di ferro (spesso solfato di ferro o nitrato di ferro) o i rottami di ferro vengono calcinati ad alte temperature (300-1000 °C). Il riscaldamento provoca ossidazione e cristallizzazione, formando ossidi di ferro:
- Ossido di ferro (III) (Fe₂O₃) per le tonalità rosse
- Ossido di ferro (II,III) (Fe₃O₄) per le tonalità nere
Questo processo è ideale per produrre pigmenti rosso scuro o nero, specialmente per costruzione O applicazioni di rivestimento.
Processo a umido (precipitazione e ossidazione)
Il processo a umido prevede una serie di reazioni chimiche in acqua. Un esempio tipico (per l'ossido di ferro rosso) prevede:
- Scioglimento del solfato ferroso (FeSO₄) in acqua per formare una soluzione di Fe²⁺.
- Aggiunta di alcali (ad esempio, NaOH o latte di calce) per formare un precipitato verdastro di Fe(OH)₂.
- Ossidante questo con l'aria per formare Fe(OH)₃.
- Riscaldamento controllato (50–100°C) favorisce l'idrolisi e la cristallizzazione in Fe₂O₃.
- Il pigmento è quindi filtrato, lavato, essiccato e macinato in polvere fine.
I processi a umido consentono una migliore controllo del colore E messa a punto fine della dimensione e della forma delle particelle, rendendoli più adatti per applicazioni ad alto valore come rivestimenti e materie plastiche.
2. Applicazioni dei pigmenti di ossido di ferro
I pigmenti di ossido di ferro sono versatili e utilizzati in una vasta gamma di settori:
| Industria | Applicazione |
|---|---|
| Costruzione | Mattoni di cemento, pavimentazione, tegole, cemento colorato |
| Rivestimenti e vernici | Primer anticorrosivi, vernici architettoniche, rivestimenti industriali |
| Plastica | Masterbatch, colorazioni PVC, PP, PE |
| Gomma | Colorazione dei pneumatici, riempitivi in gomma sintetica |
| Asfalto e bitume | Asfalto colorato e pavimentazione decorativa |
3. Come viene controllata la tonalità nei pigmenti di ossido di ferro lavorati a umido
Lo spettro delle tonalità del diagramma del pigmento di ossido di ferro
Nel processo a umido, il tono di colore (tonalità) del pigmento di ossido di ferro è influenzato da:
Temperatura di reazione
Temperature più elevate favoriscono la cristallizzazione e la disidratazione:
- 50–70°C → Tonalità gialle (FeOOH)
- 80–100°C → Tonalità dall'arancione al rosso (Fe₂O₃)
- 100°C (o calcinazione a secco) → Rosso intenso a rosso porpora
Tempo e condizioni di ossidazione
Tempi di ossidazione più lunghi consentono una conversione più completa di Fe²⁺ in Fe³⁺, dando origine a toni più scuri.
Crescita dei cristalli e dimensione delle particelle
Le particelle più piccole riflettono più luce → toni più luminosi (ad esempio, R110). Le particelle più grandi assorbono più luce → toni più profondi/opachi (ad esempio, R180).
Relazione tra tonalità e finezza (dimensione delle particelle)
Oltre alla temperatura di reazione, alla velocità di ossidazione e al controllo del pH, granulometria (finezza) dei pigmenti di ossido di ferro è un elemento critico fattore fisico influenzando la tonalità finale. La dimensione delle particelle influenza la capacità del pigmento di diffondere o assorbire la luce, alterandone così l'aspetto ottico.
| Dimensione delle particelle (μm) | Comportamento ottico | Aspetto della tonalità |
|---|---|---|
| < 0,3 μm | Diffusione della luce migliorata | Toni più brillanti come il rosso vivo o il giallo |
| 0,3–0,5 μm | Comportamento ottico stabile | Rosso o giallo standard |
| > 0,5 μm | Assorbimento della luce migliorato | Toni più scuri come il marrone, il marrone o il rosso violaceo |
- Particelle più piccole → Riflessione della luce più forte → Toni più luminosi e giallastri
- Particelle più grandi → Maggiore assorbimento della luce → Toni più scuri e tendenti al marrone/violaceo
Per esempio:
- Nei pigmenti rossi di ossido di ferro, i gradi più fini, come R110, tendono ad apparire più vividi e luminosi.
- Le gradazioni più grossolane, come R180 o R190, appaiono più scure e tenui.
Così, controllo della finezza durante la macinazione e la classificazione Permette ai produttori di regolare la tonalità all'interno della stessa famiglia cromatica. Interagisce con i parametri chimici per ottenere una precisa messa a punto del colore e una qualità del prodotto costante.
Conclusione:La tonalità non è controllata solo dalla temperatura, ma da una complessa interazione di condizioni di reazione, cristallinità, E morfologia delle particelle.
4. Come si formano le diverse tonalità di colore: rosso, giallo, nero, verde, blu
| Colore | Forma chimica | Metodo di produzione |
|---|---|---|
| Rosso (Fe₂O₃) | ossido di ferro (III) | Ossidazione a umido o a secco dei sali di Fe²⁺ |
| Giallo (FeOOH) | Goethite (α-FeOOH) | Ossidazione controllata di Fe²⁺ a 50–70°C |
| Nero (Fe₃O₄) | Magnetite (ossido di Fe²⁺ + Fe³⁺) | Ossidazione parziale di Fe²⁺ o decomposizione termica |
| Verde | Ossidi misti di cromo e ferro | Reazioni allo stato solido ad alte temperature (fonte non ferrosa) |
| Blu | Ossidi misti complessi | Spesso i sistemi ferro-cobalto-allumina si formano tramite reazione solida |
Nota: I pigmenti verdi/blu di ossido di ferro sono spesso non ossidi di ferro puri ma includono altri ossidi di metalli di transizione.
5. Cosa significano i codici dei pigmenti all'ossido di ferro? (R110, R130, ecc.)
Codici colore come R110, Y313, B330, ecc., sono designazioni di grado commerciale, generalmente definito da:
- Colore di base (R = rosso, Y = giallo, B = nero)
- Indice dei colori o codice del produttore
- Riflettono le differenze in:
- Tonalità (ad esempio, R110 = rosso più luminoso, R180 = rosso più profondo)
- dimensione delle particelle
- Metodo di lavorazione (umido vs. secco)
- Focus applicativo (rivestimento, plastica, edilizia)
Questi codici sono non standardizzato a livello internazionalee possono variare leggermente tra i produttori.
6. Quali sono le specifiche principali di un COA (Certificato di analisi)?
Un tipico COA per il pigmento rosso di ossido di ferro (ad esempio, Fe₂O₃, R130) include:
| Elemento di prova | Gamma tipica |
|---|---|
| Contenuto di Fe₂O₃ (%) | ≥ 95% |
| Umidità (%) | ≤ 1,0% |
| Assorbimento di olio (g/100g) | 15–25 |
| Valore del pH | 4.0–8.0 |
| Residuo su setaccio (325 mesh) | ≤ 0,3% |
| Forza colorante (%) | 95–105 (rispetto allo standard) |
| Sostanze volatili a 105°C (%) | ≤ 1,0% |
| Tonalità di colore | Rispetto allo standard di riferimento |
I COA garantiscono che il prodotto sia coerente e adatto all'uso finale (ad esempio rivestimenti, materie plastiche, ecc.).
Conclusione
I pigmenti di ossido di ferro, con la loro eccezionale stabilità, atossicità e un'ampia gamma di colori vivaci, svolgono un ruolo fondamentale in numerosi settori, dall'edilizia e dai rivestimenti alla plastica e ai cosmetici. Il loro processo di produzione, che sia tramite ossidazione termica a secco o precipitazione umida attentamente controllata, influenza direttamente le proprietà del pigmento come tonalità, granulometria e prestazioni applicative. Comprendere come si formano questi pigmenti, come vengono regolate le tonalità di colore come rosso, giallo e nero e come vengono designate le gradazioni commerciali (ad esempio, R110, R130) consente a formulatori e produttori di selezionare il pigmento più adatto alle loro esigenze specifiche.
Grazie al controllo preciso di parametri di produzione come la temperatura di reazione, il tasso di ossidazione e la finezza di macinazione, i produttori possono personalizzare i pigmenti per prestazioni ottimali in diversi scenari di utilizzo finale. Con la crescente domanda di pigmenti ecocompatibili e ad alte prestazioni, gli ossidi di ferro continuano a essere una soluzione affidabile e versatile.
