شیمی رنگ

رنگ در دنیای امروز

رنگ در دنیای امروز نقش بسیار مهمی را در پرورش ذوق و قرایح بشری و ارضای نیازهای زیبا شناسی وی ایفا می کند. بدین جهت است که احساس رنگ را به تعبیری حس هفتم می گویند. رنگ با حفظ اهمیت ویژه و بی چون و چرای خود در مبانی زیبایی های هنر قدیم در روزگار ما عامل پر توانی در آراستن و جلوه گری همه ی آثار زندگی و زیبا گردانیدن و مطلوب نمودن کالاها و وسایلی است که به دست توانای انسان تولید می گردد. انسان در پهنه ی تولید / تزئین خانه ها ‌‌/ پوشاک / در هنر نقاشی /  صنایع کشتی رانی /  امور ارتباطات / محصولات مصرفی / و خلاصه در همه ی شئونات زندگی با رنگ سروکار دارد.

بطور کلی از رنگ علاوه بر ایجاد زیبایی محیط / جهت حفاظت اشیاء در مقابل عوامل طبیعی و سببی از قبیل ضربه / خراش / ساییدگی / مواد شیمیایی / حلال ها / آی و هوای جوی و غیره استفاده میگردد و بندرت دیده شده است که سطح یک جسم مورد دید را فقط با رنگ حفاظتی بپوشانند و از رنگ رویه تزئینی استفاده ننمایند.
صنعت رنگسازی قدمت طولانی دارد اوایل رنگ را به طریق ابتدائی از روغن های گیاهی با استفاده از آسیاب های سنگی و دستی جهت نرم کردن رنگدانه ها تولید می کردند. اما امروزه با پیشرفت صنعت و تکنولوژی صنعت رنگ سازی پیشرفت شایانی نموده به طوری که توانسته در میدان علم و صنعت جای پر نفوذ برای خود باز نماید و به جرات می توان گفت یکی از ارکان مهم هر یک از تولیدات صنایع گوناگونی که به مصارف عمومی و خصوصی می رسند باشند.

تاریخچه

سابقه استفاده از مواد رنگی توسط انسان به دوران غارنشینی می رسد. اولین کاربرد واقعی و عملی مواد رنگی را می توان در ساختن کشتی نوح مربوط دانست که برای جلوگیری از نفوذ آب و پوسیدگی آن از مواد رنگی استفاده شده بود. بعدها از مواد رنگی برای حفاظت چوب از پوسیدگی در بناهای چوبی و زمانی که استفاده از وسایل آهنی متداول شد. برای جلوگیری از زنگ زدن آنها استفاده می شد .  اجزای تشکیل دهنده رنگ ها  هر رنگ اصولا از دو قسمت اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:
رنگ دانه :

که ماده رنگی نامحلول در آن است ( خاک رس ناخالص رنگی و پودر برف از سنگهای رنگی به عنوان اولین رنگ دانه ها مورد استفاده انسان قرار می گرفتند ).
محمل رنگها:مایعی است که با رنگ دانه مخلوط شده کاربرد آنرا آسان می کند و در چسبیدن آن کمک می کند ( از سفیده تخم مرغ چسب عسل محلول قند به عنوان محمل های رنگ استفاده می شد. امروزه متداول ترین محمل های رنگ دانه ها را آب یا روغن تشکیل می دهد. از اینرو رنگ ها را به دو دسته رنگ‌های روغنی و رنگ‌های آلی تقسیم می کنند.

رنگ چیست ؟

تاثیر فیزیکی و روانی است که پس از باز تابش نور از جسم به چشم ما میرسد .

توسط 3 فاکتور بیان میشود :

1 – فام : بیانگر نوع رنگ میباشد . ( زرد – قرمز- آبی و….. )

2- عمق : نشاندهنده کمرنگ و پررنگ بودن میباشد .

3- خلوص : شفافیت رنگ را بیان مینماید

 

مواد رنگرزاي مصرفي در نساجي به دو گروه اصلي و هر گروه به چند شاخه فرعي تقسيم  شده است .

 

الف – مواد رنگزاي گروه اول – تمام مواد رنگرزي در اين گروه در آب محلول هستند به جز مواد رنگرزي ديسپرس كه خيلي جزيي محلول مي باشند و شامل مواد رنگرزي اسيدي ، مستقيم، بازي و ديسپرس هستند.

 

ب- مواد رنگرزي گروه دوم – تمام مواد رنگرزي در اين گروه در آب نامحلول هستند كه به گروههاي فرعي ديگري تقسيم مي شوند:

1)مواد رنگرزي در نهايت به صورت ذرات بزرگ نامحلول در آب بر روي الياف ايجاد مي شوند و شامل مواد رنگرزي گوگردي ، خمي و آزوئيك است .

2 )با الياف پيوند كوالانسي تشكيل مي دهند و شامل مواد رنگرزي راكتيو مي باشد .

3 ) مواد رنگرزيي كه با دندانه هاي فلزي روي الياف به كار مي روند و شامل مواد رنگرزي كرومي ، يا متاكروم هستند .

4 ) ذرات غير قابل حل در داخل ليف محاط مي شوند و به خاطر اندازه و بي اثر بودنشان فرآيند برگشت ناپذير است .

– درخشان كننده هاي فلورسنتي

1 – رنگ هاي اسيدي

مهمترين مصرف اين رنگ ها در رنگرزي پشم بوده ولي گاهي براي رنگرزي ابريشم ، پلي آميدها ، آكريليك و الياف پروتئيني ديگر نيز به كار مي روند . معمولاً محيط حمام رنگرزي اين اسيدي و شامل اسيد سولفوريك ، فرميك و استيك مي باشد ولي گاهي بعضي از آنها در محيط هاي خنثي و كمي قليايي نيز به كا برده مي شوند . از نظر شيميايي رنگهاي اسيدي شامل رنگ هاي آزو ، آنتراكينوني ، تري فنيل متان ، آزين ، گزنتين ، كينون ، ايمين ، نيترو و نيتروزو مي باشند . مقاومت اين نوع رنگ ها بسيار متغير است و به ساختمان شيميايي آنها بستگي دارد . اين رنگ ها بر روي انواع مختلف پشم ، نخ ، نمد ، آستري و گاهي ابريشم ، پلي آميدها ، الياف آكريليك و الياف پروتئيني رنگهاي روشن ايجاد مي نمايند .

2 – رنگ هاي بازي

اين رنگ ها كه از نظر شيميايي به رنگ هاي كاتيوني معروف هستند ، به صورت نمك بوده و سيستم كروموفريك آن در قسمت كاتيون مي باشد . اين رنگ ها از اولين رنگ هاي سنيتيك بوده ولي امروزه به مقدار خيلي زياد تهيه مي شوند . رنگ هاي بازي از شفافيت به خصوصي بر خوردار هستند و رنگ هاي قرمز ، بنفش ، آبي و سبز را توليد مي كنند . در مقابل نور مقاومت خوبي از خود نشان نمي دهند ولي در عوض اغلب الياف را توسط آنها مي توان رنگ نمود . رنگ هاي تري فنيل متان و دي فنيل متان از عمده ترين رنگ هاي كاتيوني مي باشند . سيستم كروموفوري آن شامل كربن مركزي بوده كه سه حلقه آروماتيك به آن متصل است . رنگ و خواص تركيب بستگي به نوع و تعداد آكسوكرومهايي از قبيلNR2  – OH – ( آريل آلكيل ، آريل يا آلكيل = R ) و غيره در سه محل پارا خواهد داشت . نمونه هايي از اين رنگ ها سبز مالاكيت ، بنفش كريستال و آبي ميكرل هيدرول مي باشد . اين رنگ ها براي رنگرزي پشم ، ابريشم ، پنبه دندانه دار شده با تانن و الياف آكريليك به كار مي روند .

3 – رنگ هاي مستقيم

از آنجايي كه اين رنگ ها بدون دندانه به كار برده مي شوند ، لذا به رنگ هاي مستقيم معروف هستند . اين دسته رنگ هاي آنيوني بوده كه در محيط آبكي شامل الكتروليت براي رنگرزي الياف سلولزي مصرف مي شوند . در ضمن بعضي از اين رنگ ها توسط واكنشهاي آزوتاسيون مستقيماً بر روي الياف ظاهر مي گردند .

4 – رنگ هاي ديسپرس

اين رنگ ها كه از نوع شيميايي آزو ، آنتراكينوني و نيترو مي باشند ، اغلب داراي گروه هاي آمينو يا آمينوي استخلاف شده هستند . ولي گروه هاي قابل حل نظير اسيد سولفونيك ندارند و در محيط هاي آبكي همراه با مواد ديسپرس كننده به كار مي روند . موارد استعمال اصلي اين رنگ ها در رنگرزي استات سلولز ، نايلئن ، پلي استر ، الياف آكريليك ، پشم و الياف پلي آميدي است .

5 – رنگ هاي گوگردي

اين رنگ ها كه عمدتاً براي رنگرزي الياف سلولزي به كار مي روند داراي ثبات متوسط در مقابل اكثر عوامل خارجي هستند . نمونه هاي سياه ، سبز ، آبي و قهوه ايي اين رنگ ها ثبات خوبي در مقابل نور از خود نشان مي دهند . آنها رنگ هاي غير قابل حل در آب هستند كه شامل گوگرد در سيستم كروموفري و هم جزء زنجير پلي سولفيد مي باشند . اين رنگ ها معمولاً در حمام سولفيد سديم به كار رفته و مي توانند به فرم قابل حل در آب احياء گردند و توسط هوا ، اكسيداسيون دوباره رنگ دوباره بر روي الياف انجام مي پذيرد .

6 – رنگ هاي خمي

اين رنگ ها كه گروه بزرگي را تشكيل مي دهند عمدتاً از انواع شيميايي آنتراكينوني ، نيلي گوگردي مي باشند . اين رنگ ها نامحلول بوده و به كمك سود كوستيك و سديم هيدروسولفيت احياء مي شوند و به صورت لوكوي محلول در مي آيند . اين لوكو جذب ليف شده توسط اكسيداسيون ( در بعضي موارد به كمك اكسيزن هوا و در بعضي موارد توسط بيكرومات پتاسيم ) مجدداً به شكل نامحلول در داخل ليف در مي آيد . اين رنگ ها در درجه اول براي رنگرزي پنبه و در درجه دوم براي پشم ، ابريشم و استات سلولز مورد استفاده قرار مي گيرند .

7 – رنگ هاي آزوئيك

اين رنگ ها ، رنگ هاي آزوي غير قابل حل مي باشند كه بر روي الياف تشكيل مي گردند و اغلب از تركيبات نفتل ها و مشتقاتشان با نمك هاي دي آزونيم حاصل مي شوند .ثبات اين نوع رنگ ها در روي الياف سلولزي نظير پنبه در مقابل نور و شستشو بسيار ساده است .

8 – رنگ هاي راكتيو

اين رنگ ها در سالهاي اخير كشف شده است و از مشخصات آنها وجود يك اتم و يا مجموعي از اتم هاي مستعد فعل و انفعالات مانند NH2 OH CLL مي باشد كه با عامل هيدروكسيل سلولز و يا عامل آمين و آميد پشم و بالاخره با الياف سنتتيك مشابه واكنش مي دهد . مواد رنگرزي راكتيو هم اكنون از اهميت قابل توجهي براي رنگرزي الياف سلولزي ، به تنهايي و يا در مخلوط با ديگر الياف برخوردارند. آنها همچنين براي رنگرزي الياف پشمي و ابريشمي نيز به كار مي روند . گروه كوچكي از مواد رنگرزي ديسپرس راكتيو به نام پرسينيل قابل استفاده براي رنگرزي نايلونها هستند .

9 – رنگ هاي دندانه ايي ( رنگ هاي كروم دار يا متا كروم )

اين رنگ ها شامل انواع شيميايي آزو و آنتراكينوني مي باشند . بعضي از رنگ هاي اسيدي نيز با فلزات كمپلكس و بر روي الياف لاك توليد مي نمايند ( به عنوان مثال با كروم ) كه داراي مقاومتي بهتر از رنگ اسيدي در مقابل آب و رطوبت مي باشد . رنگ هاي كمپلكس فلزي همان لاكهاي كروم دار است كه از كمپلكس فلزي رنگ هاي دي هيدروكسي تهيه شده و براي رنگرزي پشم و الياف پلي آميدي به كار مي روند . رنگ هاي كمپلكس فلزي بر حسب كاربدشان در حمام هاي مختلف رنگرزي به دو دسته تقسيم مي شوند :

الف ) رنگ هاي فلزي با رنگرزي در محيط اسيدي ( رنگ هاي آزو با فلز كروم به نسبت 1:1)

ب ) رنگ هاي فلزي با رنگرزي در محيط خنثي ( رنگ هاي آزو با فلزات كروم يا كبالت به نسبت 2:1 )

10 – پيگمنت ها

اساس كاربرد پيگمنت ها براي رنگ كردن الياف نساجي كاملاً با طبقات مواد رنگرزي ذكر شده كه در آنها نفوذ مولكول ماده رنگرزي به داخل ليف يك مرحله اساسي فرآيند رنگرزي مي باشد ، متفاوت است . پيگمنت ها چون از نظر فيزيكي داراي ذرات درشت غير محلول در آب مي باشند ، بنابراين آنها را نمي توان در هر مرحله اي از فرآيند نساجي به داخل ليف وارد كرد . به هر حال پيگمنت ها را مي توان در طي توليد الياف با مواد تشكيل دهنده الياف كه به صورت پليمر مي باشد ، قبل از عمل ريسندگي كه منجر به تشكيل فيلامنت ها مي گردد مخلوط نمود . چنين فرآيندي را رنگ كردن توده پليمري مي نامند . كالاي رنگ شده ثبات شستشويي بالايي دارد . اين روش به رنگ كردن الياف مصنوعي محدود شده است .

11 – درخشان كننده هاي فلورسنتي

اين مواد تركيبات بي رنگي هستند كه تشعشعات ماوراء بنفش را جذب نموده و تبديل به تشعشعات نور مريي كه معمولاً بين طيف آبي تا بنفش مي باشند مي نمايند . هنگاميكه اين مواد را براي سفيد كردن كالاهاي نساجي به كار مي برند ، به خاطر نور آبي منتشر شده از سطح كالاي نساجي اثر زردي كالا را خنثي مي كنند . به طوريكه مقدار كلي نور منتشر شده را افزايش داده و كالا سفيدتر و درخشان تر به نظر مي رسد . درخشان كننده هاي فلورسنتي به معرفهاي آبي كننده قديمي مثل اولترامارين متيل بنفش برتري دارند . اين مواد به مقدار زياد در تهيه صابون و پودر هاي رختشويي مصرف مي شوند . به منظور رنگرزي در درجه اول براي پنبه و در درجه دوم براي پشم و نايلون به كار مي روند .

 

رنگها را معمولا براساس خواص آنها و ساختمان ماده اصلی (ساختمان شیمیایی مواد) طبقه بندی می‌کنند. روش دیگر طبقه بندی رنگها براساس روش مصرف آنها در رنگرزی می‌باشد. روش و تکنیک رنگرزی به ساختمان ، طبیعت الیاف یا شئ مورد رنگرزی بستگی دارد. به عبارت دیگر رنگرزی پشم و ابریشم و دیگر الیاف به دست آمده از حیوانات با رنگرزی پنبه و الیاف به دست آمده از گیاهان تفاوت دارد.

نقش ساختمان شیمیایی الیاف در تعیین رنگ مورد نیاز :

در رنگرزی همیشه ساختمان شیمیایی الیاف تعیین کننده نوع رنگ مورد نیاز و تکنیک رنگرزی می‌باشد. به عنوان مثال الیاف حیوان مانند پشم و ابریشم از پروتئین تشکیل شده‌اند و دارای گروههای اسیدی و بازی می‌باشند. این گروهها نقاطی هستند که در آنها مولکول رنگ خود را به الیاف متصل می‌کند. پس برای رنگرزی این گونه الیاف باید از رنگهایی که دارای بنیان اسیدی و بازی هستند استفاده کرد.

پنبه یک کربوهیدرات می‌باشد و تنها محتوی پیوندهای خنثای اتری و گروههای هیدروکسیل است. در این نقاط پیوندهای هیدروژنی بین الیاف و رنگ ایجاد می‌شود. پس باید از رنگهای متناسب با خصوصیات الیاف پنبه‌ای استفاده کرد. متصل کردن رنگ به الیاف مصنوعی و سنتزی مانند پلی اولفین‌ها و هیدروکربنها که کاملا عاری از گروههای قطبی هستند، تکنیک و روش دیگری را می‌طلبد. بر اساس روش رنگرزی به صورت زیر دسته‌بندی می‌شود.

رنگهای مستقیم یا رنگهای جوهری :

این دسته از رنگها دارای گروهها و عوامل قطبی مانند عوامل اسیدی و بازی هستند و با استفاده از این گروهها ، رنگ با الیاف ترکیب می‌شود. برای رنگرزی پارچه با اینگونه رنگها فقط کافی است که پارچه را در محلول آبی و داغ رنگ فرو ببریم. اسید پیکریک و ماریتوس زرد از جمله این رنگها هستند. هر دو رنگ ، اسیدی بوده و با گروههای آمینه الیاف پروتئینی ترکیب می‌شوند. نایلون نیز که یک پلی‌آمید است، با این رنگها قابل رنگرزی است.

رنگ دانه‌ای :

این دسته از رنگها شامل ترکیباتی هستند که می‌توانند با برخی از اکسیدهای فلزی ترکیب شده و نمکهای نامحلول و رنگی که لاک نامیده می‌شوند، تشکیل دهند. روش رنگرزی با این رنگها از کهن‌ترین روشهای تثبیت رنگ روی الیاف بوده است. این رنگها بیشتر برای رنگرزی ابریشم و پنبه بکار می‌رود. در رنگرزی با رنگهای دانه‌ای پارچه یا الیاف ، رنگی به نظر می‌رسند. چون الیاف توسط لایه‌ای از رسوب رنگین پوشانده می‌شود. برای ایجاد دندانه روی رنگها معمولا از اکسیدهای آلومینیوم ، کروم و آهن استفاده می‌شود. آلیزارین نمونه‌ای از این رنگها می‌باشد.

رنگ خمیری :

رنگ خمیری ماده‌ای است که در شکل کاهش یافته ، محلول در آب بوده و ممکن است بی‌رنگ هم باشد. در این حالت الیاف به این رنگ آغشته شده و پس از جذب رنگ توسط الیاف ، آنها را از خمره خارج کرده و در معرض هوا با یک ماده شیمیایی اکسید کننده قرار می‌دهند. در این مرحله رنگ اکسید شده و به صورت رنگین و نامحلول در می‌آید. رنگهای باستانی ایندیگو و تیریان از این جمله‌اند.

رنگ واکنشی:

این رنگها که تحت عنوان رنگهای ظاهر شونده هم شناخته می‌شوند، در درون خود پارچه ، تشکیل شده و ظاهر می‌گردند. مثال مهمی از این گروه رنگها ، رنگهای آزو می‌باشند. رنگرزی با این رنگها به این صورت است که پارچه را در محلول قلیایی ترکیبی که باید رنگ در آن مشتق شود (فنل یا نفتول) فرو می‌بریم. سپس پارچه را در محلول سرد آمین دی ازت دار شده در داخل خود الیاف انجام شده و رنگ تشکیل می‌گردد. به رنگی که به این صورت حاصل می‌شود رنگ یخی نیز می‌گویند، زیرا برای پایداری و جلوگیری از تجزیه نمک دی آزونیوم دمای پائین ضرورت دارد.

رنگ پخش شونده:

این دسته از رنگها در خود الیاف محلول هستند، اما در آب نامحلول می‌باشند. رنگهای پخش شونده در رنگرزی بسیاری از الیاف سنتزی بکار می‌روند. به این الیاف گاهی اوقات الیاف آبگریز نیز گفته می‌شود. معمولا ساختمان شیمیایی آنها فاقد گروههای قطبی است. روش رنگرزی به اینگونه است که رنگ به صورت پودر نرم در بعضی از ترکیبات آلی مناسب (معمولا ترکیبات فنل) حل می‌شود و در دما و فشار بالا در حمام‌های ویژه به الیاف منتقل می‌شود

 

پژوهش در زمينه رنگ، رزين و روكش‌هاي سطح و كاربردهاي متنوع اين مواد در صنايع مختلف، در گروه رنگ و روكش‌هاي سطح پژوهشگاه پليمر ايران انجام مي‌گيرد. در اين راستا گروه رنگ پژوهشگاه از طريق همكاري با صنايع مختلف طرح‌هاي مشتركي را بصورت طرح‌هاي ملي، صنعتي و پژوهشي در دست مطالعه و اجرا دارد.
تحقيقات در زمينه ارائه دانش فني و فرمولاسيون‌هاي روكش‌هاي سطح، اعم از سيستم‌هاي پايه آبي، حلالي، پودري و مركب‌هاي چاپ، ارائه سرويس و خدمات علمي و فني و تدوين استانداردهاي صنعتي در زمينه رنگ، روكش و چسب در اين گروه انجام مي‌گيرد. همچنين با توجه به كاربردهاي متنوعي كه مواد از قبيل چسب و رزين در صنايع مختلف دارند و در راستاي اعتلاي صنايع رزين كشور، بخش ديگري از فعاليت اين گروه در اين زمينه انجام مي‌گيرد. طراحي خط توليد نيمه‌ صنعتي رزين، ارائه تكنيك‌هاي رزين در صنايع چسب و رزين، منطبق كردن اين صنايع با مسائل زيست محيطي از طريق ترويج عدم استفاده از حلال‌ها و نيز ارائه سمينارها و دوره‌هاي آموزشي در زمينه رنگ، رزين و روكش‌هاي سطح از جمله ديگر فعاليت‌هاي اين گروه مي‌باشد.

شيمي رنگ فعال
پيگمنتهاي ارگانيک ومعدني(چين،هند، آلمان ) بنتون 34 و44 بيندرUB-UD- آکرونال290

ليتوپون 28-30 انواع رنگهاي نساجي و مواد کمکي چين وآلمان وهند

تيتان انواع روغنهاي کرچک- برزک- DOP

زينک داست ايزو پروپيل الکل(پتروکم وساسول)45٪- 95٪

آلجنات سديم پرمنگنات روسي- مينکومالزي- شل

پرل شيشه اي 3 و4 و6 انيدريد مالئيک وانيدريد فتاليک

ضد رويه هگزا متا فسفات

هاردنراپوکسي- تولونيت کربنات سديم سبک وسنگين

سرب- کلسيم – کبالت -پتاس اسيد سيتريک آبدار وخشک

پترو رزين تايوان اسيد فرميک (چين وآلمان)- اسيد فسفريک-

انواع حلالهاي ايراني واروپايي اسيد سولفاميک- اسيد اگزاليک- اسيد سولفوريک
تولوئن- زايلن- استون- EMK(پتروکم وساسول)- DMF بوتيل گليکول- اتيل گليکول -بوتيل استات- اتيل استات مرکبهاي چاپ افست- فلکسو- آبشور

پودرهاي فت خمير EM90- خمير نقره اي- طلايي- مسي ويتامينC

اکليل وسرنج اتانول- متانول پودر فلورسنت کاستيک سودا(سود پرک)
پيگمنتهاي کلارينت- سيبا- کپل سيکلوهگزانون- کاليفون- نشادر- کلر- آب ژاول
اپوکسي شل 1001- جانا70- عربستان71 هيدرو سولفيتBASFوچين
گل ماش1910-313))- اخرا- امرا- ايران- باير C.M.C(خوراکي و صنعتي)
چسب چوب- ضدکف(روغني ،سيلي*****ي) پلي کربنات- پلي آميد- پلي استايرن دوده ايراني- دگوسا اسانس(خوراکي –بهداشتي- صنعتي)

رزينهاي لاينگ-اويل- شورت آمونياک درجه 1

برموکول- PVA GH17- کوآري 220 کلروفرم280-290

لاجورد پنتا- بوراکس- اسيد بوريک

خميرهاي حلال در آب(WATER BASE)چين،آلمان،هند لاتکس

آب اکسيژنه35٪- ٪) 50دگوسا) سيليکات آلومينيوم و اروزيل

گليسيرين تيلوزکلارينت

صنعت رنگ سازی قدمت طولانی دارد. اوایل رنگ را به طریق ابتدائی از روغن های گیاهی با استفاده از آسیاب های سنگی و دستی جهت نرم کردن رنگدانه ها تولید می کردند.اما امروزه با پیشرفت صنعت و تکنولوژی ، رنگ سازی پیشرفت شایانی نموده به طوریکه توانسته در میدان علم و صنعت جایی پر نفوذ برای خود باز نماید و به جرات می توان گفت که یکی از ارکان مهم هر یک از تولیدات صنایع گوناگونی که به مصارف عمومی و یا خصوصی می رسند، می باشد.

رزین (Resin) در لغت به معنی صمغ کاج است.  رزین پایه اصلی رنگ است و سایر اجزای رنگ به وسیله آن به یکدیگر و به سطح مورد نظر می چسبند. ضمنا رزین، با تشکیل فیلم، بعد از خشک شدن رنگ، باعث محافظت سطوح در برابر عوامل خارجی می شود.

کیفیت یک رنگ به نوع رزین آن بستگی دارد. به همین دلیل است که پوشش ها و رنگ های مختلف را بر حسب نوع رزین آن طبقه بندی می کنند.

واکنش تبدیل رنگ تر به یک فیلم جامد را که منحصرا به رزین مربوط می شود، خشک شدن می گویند که به روش های زیر انجام می شود:

الف) با تبخیر حلال موجود در رنگ مانند رزین های ونیلی

ب) ترکیب رزین با اکسیژن و یا بخار آب مانند آلکید رزین ها

پ) با کمک رطوبت هوا

ت) استفاده از حرارت جهت تسریع خشک کردن

ث) ترکیب با یک سخت کننده

پوشش ها و رنگ های مختلف را بر حسب نوع رزین آن طبقه بندی می کنند. رزین های مصرفی در رنگ ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

الف) رزین های طبیعی: این رزین ها اغلب از صمغ و شیره درختان به دست می آید.

ب) رزین های مصنوعی : این رزین ها که امروزه به طرق مختلف تهیه می شوند عبارت اند از: رزین های آلکید، پلی استر، فنولیک، کلروکائوچو، آکریلیک و …

 

رنگ جادویی

محققان دانشگاه صنعتی سیدنی استرالیا، تحقیقی برای استفاده از نانوذرات اکسید وانادیم به عنوان رنگ‌دانه‌های هوشمند در دست انجام دارند. خواص نوری این ترکیب در دمای 60 درجه‌ی سانتی‌گراد تغییرات شدیدی می‌کند. نوع نانوساختاری این ماده خصوصیات دیگری نیز دارد و بر اثر تابش نور می‌تواند رفتار رزونانس پلاسمونی از خود نشان دهد. در این صورت شاید بتوان با استفاده از این رنگ، نور خورشید را به جریان برق تبدیل کرد.

در نگاه اول به نظر می‌رسد دمای 60 درجه برای کاربردهای هوای آزاد، دمای بالایی باشد. اما چند نکته وجوددارد؛ اول این‌که با افزودن (دوپ کردن) مولیبدن یا تنگستن به نانوذرات اکسید وانادیم می‌توان دمای انتقال مذکور را چندین درجه پایین آورد. از طرفی، دمای هوا در کشوری مثل استرالیا خیلی وقت‌ها بالاتر از 40 درجه می‌شود. در چنین شرایطی دمای سطوح فلزی رنگ شده به آسانی به بالاتر از 60 درجه می‌رسد.

در طیف فروسرخ نزدیک (near-infrared) نور، تفاوت بین حالات دماپایین و دمابالا خیلی برجسته است؛ این بخش از نور دقیقاً همان چیزی است که برای رنگ هوشمند مورد نیاز است. اما آیا تفاوت، آنقدر هست که بتواند میزان حرارت وارد شده به سطح رنگی را تغییر دهد؟

تیم محققان دانشگاه سیدنی در مقاله‌ی اخیر خود در مجله‌ی Nanotechnology اینگونه به این سوال پاسخ داده اند؛ آنها مقداری رنگ‌دانه‌ی اکسید وانادیم را به یک روش ساده‌ی شیمی‌ترتهیه کردند و خواص پراکنش نور را در سطوحی که با آن رنگ شده بود اندازه گرفتند.

 

شبیه‌سازی خواص نوری نانوذرات اکسید وانادیم

آنها اعلام کردند که پاسخ این سوال هم بله است هم خیر! بله به این علت که تغییر در دمای رنگ باعث تغییر در میزان امواج فروسرخ جذب شده به‌وسیله‌ی رنگ می‌شود و این تغییرات با پیش بینی‌های تئوری تطابق دارد. اما نه به این دلیل که این تغییرات می‌تواند حرارت وارد شده به ساختار را فقط چند درصد تغییر دهد.
بنابراین اکسید وانادیم علی‌رقم خواص فوق‌العاده‌ی انتقال فاز در 60 درجه‌ی سانتی گراد، نمی‌تواند راه حلی برای این مسئله باشد.

 

رنگ در دنیای امروز نقش بسیار مهمی در پرورش ذوق و قرایح بشری و ارضای نیازهای زیبا شناختی وی ایفا می کند. بدین جهت است که احساس رنگ را به تعبیری حس هفتم می گویند. انسان در پهنه تولید تزئین خانه ها ، پوشاک و حتی نوشابه ها در هنر ، نقاشی ، صنایع کشتیرانی و امور ارتباطات محصولات مصرفی در صنایع فضایی و خلاصه در همه شئونات با رنگ سر و کار دارد . بطور کلی از رنگ علاوه بر ایجاد زیبایی محیط جهت حفاظت اشیا در مقابل عوامل طبیعی و غیره استفاده می شود .

رنگینه ها

رنگینه های اصلی كه در پلاستیك ها مورد استفاده قرار می گیرند، رنگدانه ها هستند. این رنگ ها در پلیمر حل نمی شوند و به صورت پودرهای بسیار ریز آسیابی كه باید به طور یكنواخت در پلیمر پراكنده و یا توزیع شوند، ساخته می شوند. رنگدانه ها به دو صورت آلی و غیرآلی وجود دارند. به طور كلی برتری اصلی رنگدانه های آلی به نوع غیرآلی، روشنی، میزان رنگ كنندگی و شفافیت بیشتر آن است.

رنگ كردن پلاستیك ها بیشتر با استفاده از یكی از چهار روش خشك، پیش ساخته، مایع و رنگ های تغلیظ شده انجام می شود كه از این میان رنگ های تغلیظ شده یا مستربچ بیشترین كاربرد را داراست.

رنگدانه های ویژه ای نیز وجود دارند كه امروزه دارای كاربرد بسیار زیادی هستند. این رنگدانه های ویژه شامل : رنگدانه های صدفی، رنگدانه های فلزی، فلوئورسان ها و فسفرسان ها هستند.

 

صنعت رنگ سازی
رنگ در دنیای امروز نقش بسیار مهمی در پرورش ذوق و قرایح بشری و ارضای نیازهای زیبا شناختی وی ایفا می کند. بدین جهت است که احساس رنگ را به تعبیری حس هفتم می گویند. انسان در پهنه تولید تزئین خانه ها ، پوشاک و حتی نوشابه ها در هنر ، نقاشی ، صنایع کشتیرانی و امور ارتباطات محصولات مصرفی در صنایع فضایی و خلاصه در همه شئونات با رنگ سر و کار دارد . بطور کلی از رنگ علاوه بر ایجاد زیبایی محیط جهت حفاظت اشیا در مقابل عوامل طبیعی و غیره استفاده می شود .

انواع رنگ دانه ها

اکسید ها :

لیمونیت ( Fe2O3.2H2O ) برای تهیه رنگ قرمز مصرف می شود و یکی از قدیمی ترین رنگ دانه هاست. هماتیت ( Fe2O3 ) برای تهیه رنگ قرمز روشن بکار می رود. دی اکسید تیتان ( TiO2 ) برای تهیه رنگ سفید روشن و بسیار مرغوب که در هوا تیره نمی شود به کار می رود. معمولا آن را با سولفات باریم مخلوط می کنند. ZnO که از مهم ترین رنگ دانه های سفید است و از تجزیه کربنات روی و یا سوزاندن فلز روی در هوا حاصل می شود. سرنج ( Pb2O3 ) که رنگ سرخ یا قرمز تیره دارد و بیشتر برای پوشانیدن سطح قطعات فو لادی به منظور حفاظت آن ها از زنگ زدن ، کاربرد دارد.

سولفید روی و لیتوپن :

سولفید روی برای تهیه رنگ سفید مات مصرف می شود و از مزایای آن این است که بر خلاف سفید اب سرب در هوا سیاه نمی شود. این رنگ دانه معمولا در تجارت بصورت مخلوطی از سولفید روی و سولفات باریم به نام لیتوپن مصرف دارد که رنگ سفید بسیار مرغوب است.

سفید اب سرب :

این رنگ دانه عمدتا شامل Pb(OH)2 , pbCO3 که از قرن ها پیش شناخته شده بود . قدرت پوشش آن ها زیاد است ولی در هوا به علت وجود H2O به مرور سیاه می شود . برای تبدیل مجدد آن به رنگ سفید می توان از تاثیر پر اکسید هیدروژن بر آن استفاده کرد.

دوده چراغ و زغال استخوان :یکی از اجزایی رنگ سیاه و مرکب است و برای تغییر رنگ سفید به میزان دلخواه نیز مصرف می شود.

رنگ دانه های فلزی :

مانند پودر آلومینیم در روغن جلا که که از آن برای حفاظت وسایل آهنی و فولادی استفاده می شود.

برنز آلومینیم ( آلیاژ AL,CU) در روغن جلا که از آن برای ایجاد رنگ بسیار زیبای طلایی برای دور قاب ها و … استفاده می شود.

رنگ دانه های آبی :

مهم ترین این این رنگ دانه ها آبی پروس و آبی نیلی یا لاجورد است. آبی پتروس که یکی از مهم ترین رنگ های آبی است . لاجورد نیز یکی از رنگ های آبی مرغوب است که از حرارت دادن مخلوط کائولین ، کربنات سدیم ، گوگرد و زغال سنگ در غیاب هوا حاصل می شود.

رنگ دانه های زرد :

مهم ترین این رنگ دانه ها کرومات روی و کرومات سرب است . از قطران زغال سنگ نیز رنگ دانه های الوانی بصورت نمک های نامحلول فلزات به دست می آید که در هیدروکسید آلومینین بصورت ژله می بندد. این ژله را پس از خشک کردن به صورت پودر با رنگ دانه های نظیر کربنات کلسیم و سیلسس مخلوط می کنند و در انواع رنگ های مورد نیاز به کار می برند.

رنگ‌های روغنی :

در این نوع رنگ‌ها ، رنگ دانه را در یک روغن خشک شونده که استر گلیسیرین با اسیدهای چرب نظیر اسیدهای اولیک و یا لینولنیک می باشد حل می کنند. این روغن‌‌ها در هوا اکسیده شده و به ترکیبات سیر شده تبدیل می شوند و لایه‌ای سخت مقاوم و محافظ تشکیل می دهند که از نفوذ آب در رنگ دانه جلوگیری می کنند.

رقیق کننده :

برای رقیق کردن و سهولت کاربرد رنگ به کار می رود و معمولا یک حلال هیدرو کربنی نظیر ترپنتین است که به روغن تربانتین شهرت دارد.

خشک کننده :

یکی از اجزای رنگ‌های روغنی است که در حقیقت نقش کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون و خشک شدن رنگ ها را دارد و معمولا مخلوطی از اکسید های سرب ، منگنز و کبالت در ( روغن بزرک )بصورت استر مصرف می شود.

رنگ‌های پلاستیکی

با اضافه کردن رزین های سنتزی نظیر رزین حاصل از فنل و فرمالدئید که خاصیت پلاستیکی دارد در روغن جلا رنگ های پلاستیکی حاصل می شود. این نوع رنگ ها به خاطر دوام و قابل شستشو بودن اهمیت و کاربردهای زیادی دارد.

رنگ‌های لعابی یا مات با اضافه کردن رنگ هایی نظیر TiO2 به روغن جلا آن را به صورت مات درآورده و بعد برای مات کردن هر نوع رنگی به کار می رود .

رنگ اتومبیل :

این نوع رنگ ها باید این ویژگی را داشته باشند که به سرعت در هوا خشک شوند. برای این منظور رنگ دانه را در حلال های آلی بسیار فرار نظیر استات آمیل ، استات اتیل یا استات بوتیل حل می کنند . برای رنگ‌های متالیک ( فلزی ) از رنگ دانه های فلزی استفاده می شود .

پركننده ها:

به احتمال زیاد تولیدكنندگان به دلیل نقش اكثر پركننده ها در كاهش قیمت آمیزه، با این دسته از مواد، بیشتر از سایر افزودنی ها آشنایی دارند. اما استفاده از این مواد همیشه و فقط برای ارزان تر شدن نیست، بلكه در بسیاری از موارد، ویژگی های محصول را نیز بهبود می بخشد.

انواع پركننده ها

*       كربنات كلسیم

*       پركننده های شیشه ای

*       پركننده های كربنی

*       الیاف سلولزی

*       اكسیدهای فلزی

*       سیلیكاها (دی اكسید سیلیس)

*       سیلیكات ها

*       پلیمرهای خردشده

میزان رنگ موردنیاز :

برای سطح خوب به ازاء هر 6 متر مربع یک کیلو گرم و برای سطح بد به ازاء هر 3 تا 4 متر مربع یک کیلو گرم است .

نکات قبل از رنگ آمیزی :

1.       قبل از ک……

١.       قبل از کار کردن بهتر است دستهای خود را با وازلین یا روغن چرب کنید و بعد از اتمام کار با آب گرم بشویید .

2.       فاصله زمانی بین هر دست رنگ بهتر است بیشتر از 2 ساعت باشد .

3.       زمان خشک شدن اولیه 24 ساعت و خشک شدن کامل 7 روز است .

4.      اگر رنگ به جایی مالیده شد برای پاک کردنش میتوان از دستمال خیس استفاده کرد ( البته قبل از خشک شدن رنگ)

نکات قبل از اجرا :

زیر کار رنگ بسیار مهم است

– بهتر است قبل از رنگ آمیزی هر سطح ابتدا تمیز شود که اصولا این کار با سنباده زدن صورت میگرد

–  اگر زیر کار رنگ پلاستیک نا مرغوب یا گچ مرده باشد احتمال پوسته کردن هست در این صورت باید روی سطح سنباده نرم زده شود و سپس یک دست پرایمر اکرلیک زده شود در این صورت سطح زیر کار برای رنگ زدن آماده میشود

– اگر سطح کار رنگ روغنی باشد باید روی آن سنباده زده شود تا سطحی مناسب به وجود می آید

 

نکته : اگر سطح زیر کار توانایی جذب رنگ را داشته باشد رنگ هیچ وقت پوسته نمی کند .

نکته : بهتر است برای سنباده زدن از سنباده 150 استفاده شود

دستور عمل اجرا :

– نسبت ترکیب رنگ به آب حدوداً هر 10 کیلو گرم رنگ به  حد اقل 6 کیلو آب نیاز دارد

این رنگ دارای غلظتی بالاست که برای حل شدن کامل آن با آب حدوداً دو ساعت زمان نیاز است .

–  پس از ترکیب رنگ با آب محلول را خوب هم بزنید سپس از صافی ( جوراب زنانه یا پارچه صدفی  ) عبور دهید و لرد های باقی مانده را به سطل اصلی  بگردانید و این عمل را آنقدر انجام دهید تا  رنگ کاملا باز شود سپس رنگ آمیزی را با رنگ صاف شده آغاز کنید.

نکته: این رنگ هیچگونه  دور ریزی ندارد و کاملا قابل استفاده است

 

–   برای ساختن مایه رنگ ابتدا کمی از رنگ رقیق شده را در ظرفی بریزید سپس مایه رنگ را به آن اضافه کرده و خوب ترکیب کنید تا کاملا یکنواخت شود سپس مایه رنگ رقیق شده را به رنگ اصلی اضافه کنید

– برای بتونه کاری بهتر است از  ترکیب رنگ اکرلیک خالص (رنگین بام) باk 10 استفاده شود

– قلم مو آغشته به رنگ باید به راحتی و روان بر روی سطح حرکت کند که این نشانه غلظت مناسب است

–  رنگ در اولین دست باید رقیق باشد تا بخوبی به سطح نفوذ کند

–  پس از اتمام کار قلم مو یا غلتک را با آب بشویید ، در غیر این صورت رنگ به آن خشک شده و دیگر تمیز نمیشود

–  درصورت استفاده از پیستوله یا دستگاه ایرلس بهتر است غلظت رنگ بالا باشد

 

رنگدانه های فلزی

بواسطه علاقه و تقاضای فراوان برای جلوه های فلزی عرضه کنندگان رنگدانه های فلزی در صدد اند تولیدات جدیدی ارائه دهند تا با کمک به فرمول نویسان رنگ، تحول جدیدی را در فام های با جلوه های فلزی ایجاد کنند.جلوه های فلزی در بین مشتریان محصولات الکترونیکی و نیز هواداران خودرو از محبوبیت زیادی بر خوردار است و این بی شک خبر خوشایندی برای عرضه کنندگان رنگدانه های فلزی خواهد بود. نقره ای و طلایی و همه انواع فام های با جلوه فلزی همیشه در تیررس نگاه مشتریان بوده و به همین دلیل سازندگان محصولات صنعتی از تولید کنندگان پوشش ها می خواهند، جلوه های فلزی مهیج تری را خلق کنند تا در این بازار رقابتی از جایگاه برتری برخوردار گردند.

مقدمه
بنا به گفته برخی عرضه کنندگان رنگدانه های فلزی ، تقاضا برای فام های نقره ای و دیگر فام های فلزی و نیز برای رنگدانه های فلزی با قابلیت کاربری در سامانه های مختلف رو به افزایش است.بنا به گفته John Kruzel مدیر فروش پلاستیک ها و پوشش های Eckat Amerca فام های با جلوه فلزی هنوز یک مد پر طرفدار است و تا چندین سال نیز به همین منوال باقی خواهد ماند.
Thomas Schaller مدیر تولید صنعتی در MD-Both عنوان می کند که امکان استفاده از رنگدانه های فلزی در بیشتر سامانه های زیست سازگار از قبیل سامانه های آب پایه، پوشش های پودری و نیز سامانه های پرجامد رو به گسترش است.وی همچنین معتقد است که تمایل برای رنگدانه های فلز دار شده تحت خلاء جهت دستیابی به ظاهر کرومی نما وجود دارد. صنعت خودرو همچنان نیروی محرکه اصلی است
یکی از مصرف کنندگان عمده رنگدانه های فلزی، صنایع خودرو سازی می باشد. اگرچه محبوبیت آن نسبت به گذشته کم شده ولی میل به فام های نقره ای اصلاً تغییر نکرده است. با وجود ازدحام وسائط نقلیه نقره ای در همه بزرگراه ها، طبق گفته متخصصان برخی شرکت های بزرگ طراحان خودرو به دنبال تحول جدید در فام های براق و صیقلی هستند.

به اعتقاد BASF Coating ، نقره ای آینده رنگارنگ تر بوده و با انواع سفید ملون خواهد شد.Michaela Finkenzller معتقد است: رنگ های نقره ای محتوی اندکی سبز، آبی و یا بژ ، جایگزین فام های نقره ای متداول خواهد شد و رنگ های جدید با کمی تفاوت در وسائط نقلیه مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
John Hall یکی از متخصصین رنگ BASF در شمال آمریکا می گوید: گرایش به انواع ریزدانه نقره ای ابریشمی و نقره ای خاکستری نشانگر تفاوت جزئی رنگ های مختلف است. او همچنین اظهار می کند فلز پرداخت شده از براقیت و درخشش کمتری برخوردار است و تا زه است.

DuPont نیز پیش بینی می کند که در آینده یک دگرگونی در زمینه رنگ های نقره ای حاصل شود اما متخصصین این شرکت می گویند : به نظر می رسد که تحولی عظیم در رنگ قهوه ای فلزی روشن در بازار خودرو در حال وقوع است.
قهوه ای روشن متالیک همچنین در کامیون سبک و خودرو های شتاب دار که همواره مصرف کننده رنگ سفید بوده اند مورد استفاده قرار می گیرد.
یک برنامه جدید

بکار گیری متالیک در جهتی نوین از اهداف آتی بازار به شمار می رود.
برای تولید کنندگان ، ارائه محصولات با فام های جدید که بتواند به طراحان در تهیه اثرات جدید کمک کند ، بسیار حیاتی است.Eckart اخیراً دو محصول جدید متالیک با نام های Silver shine و Ferricon را به بازار عرضه کرده است.
رنگدانه های Silver shine ظاهری ریز و یکنواخت دارند و می توانند در طیف وسیعی از محصولات، پلاستیک های با کیفیت بالا گرفته تا صنایع بزرگ خودروسازی استفاده شوند.
قدرت پوشش دهی رنگدانه های خیلی ریز آلومینیومی آن، 5/2 برابر بیشتر از رنگدانه هایی نظیر خود از جمله Silver dollar می باشد. Eckart برای تهیه رنگدانه های فلزی جدید Ferricone از کربونیل آهن با خلوص بالا و فناوری نرم سازی جدید استفاده کرده تا به محصولی با ویژگی های کاربردی خاص رنگدانه دست یابد. اما انعکاس این رنگ از خاکستری متالیک به مشکی متالیک به تحولی نو به شمار می رود.
چنین اثر انعکاسی با نام فام های تیره قبلاً با استفاده از یک رنگدانه قابل حصول نبود. به گفته شرکت سازنده Ferricon ، این رنگدانه ای ایده آل جهت دستیابی به فام های تیره با جلوه فلزی قوی است. اما رنگدانه های متالیک علاوه بر جلوه زیبا ، فواید و کاربردهای دیگری نیز دارند. برخی شرکت های سازنده در حال تحقیق بر روی بتونه های بر پایه اپوکسی هستند که حاوی آلومینیوم بوده و در پوشش های صنعتی که در آن ها از آلومینیوم جهت مقاصد حفاظتی استفاده می شود، به کار می روند.
علاوه بر این رنگدانه های حاوی مس نیز می توانند جهت رسانایی و رنگدانه های روی برای ممانعت از خوردگی مورد استفاده قرار گیرند. تا زمانیکه کاربردهای عملی رنگدانه های متالیک توسعه می یابد ، زیبایی و طراحی برای طراحان از ملزومات است. اما فرمول نویسان رنگ مجبورند روی ارائه جلوه های بدیع که از لحاظ زیست محیطی بی عیب باشد ، تمرکز کنند. جنبه های تجاری
خط تولید Metasheen شرکت Ciba Specialty Products رنگدانه های آلومینیومی فلزدار شده تحت خلاء می سازد که از انعکاس بالائی برخوردارند. این محصول جدید شرکت اخیر در میان دیگر محصولات آن از جایگاه ویژه ای برخوردار گشته است. سیبا امتیاز تولید را به قیمت 45 میلیون یورو از Wolstenholme International خرید. به گفته Armin Meyer این دستاورد به ما این امکان را می دهد تا سفارشات متنوع تری بپذیریم و طیف محصولاتمان را کامل تر کنیم. بنا به گفته Meyer سیبا به اهمیت یک کاتالوگ متشکل از رنگ دانه های متنوع متالیک برای طراحان پی برده است. این رنگدانه های متالیک امکان دستیابی به طیف وسیعی از اثرات درخشان ، پر تلالو و تابان را میسر می سازد و موجب آزادی عمل بیشتر و قدرت مانور بالاتر سازندگان و طراحان می شود تا بتوانند نیاز بازار امروز را با اثرات درخشان ، پر تلالو و پر زرق و برق ، برآورده سازند.

پوشش های بر پایه آب :

پوشش های پایه حلالی تماماً از چهار جزء اصلی تشکیل شده اند: رزین، رنگدانه، حلال و مواد افزودنی. این اجزا خواص نهایی سامانه پوشش را معین می کنند و پوشش های بر پایه آب سامانه هایی هستند که آب حلال اصلی آنها به شمار می رود.پژوهش در باره پوشش های بر پایه آب از دهه 1950 آغاز شد و امروزه با گذشت بیش از 50 سال، کاربردهای متعددی پیدا کرده اند.در سال های اخیر با توجه به سخت تر شدن قوانین زیست محیطی ، سازندگان پوشش ها برای بهبود کیفیت پوشش های بر پایه آب اولویت زیادی قائل شده اند و نتیجه آن پیشرفت های فناورانه ای است که ضمن برخورداری از مزایای متعدد، با مشخصه های اصلی و کارآمد پوشش های بر پایه حلال برابری می کند.

مزایا و معایب یکی از مهمترین مزایای پوشش های بر پایه آب ، کاهش شدید VOC در آن هاست. این امر موجب می شود تا این نوع پوشش ها جوابگوی سخت ترین مقررات زیست محیطی باشند . میزان آلاینده ها در پوشش های بر پایه آب دارای حد VOC زیر 25% است و از آن جا که این نوع پوشش ها به جای حلال ابتدا با آب رقیق می شوند، می توان آن ها را با آب و صابون پاک کرد، بنابر این برای کاربران موجب صرفه جویی زیادی در هزینه حلال می شود. کاهش بو در حین کار و حذف خطرات ناشی از آتشگیری نیز از دیگر عوامل کاهش هزینه است که نتیجه آن پایین آمدن حق بیمه و بالا رفتن ایمنی کار می گردد. پوشش های بر پایه آب روی اغلب سطوح مانند :فلز، پلاستیک، چوب ، شیشه ، مصالح ساختمانی ، با انواع روش های رنگ کاری مانند افشاندن ، غوطه وری یا پوشش دهی از راه الکترواستاتیک قابل اعمال اند. برخی از پوشش های بر پایه آب هوا خشک و برخی از آنها به پخت نیاز دارند.
کابرد پوشش های بر پایه آب محدود است این پوشش ها فقط تا ضخامت فیلم خشک در حدود mils2/1 کارایی خوبی دارند و هنگامی که رطوبت زیاد باشد، خشک شدن پوشش های بر پایه آب بیشتر طول می کشد. بنابراین، سامانه های گردش هوا یا خروج بخارات بیشتری مورد نیاز است. در ضمن رنگدانه های آن نسبت به سایر سامانه های پوشش دهی گرانترند. انواع پوشش های بر پایه آب
پوشش های بر پایه آب کاملاً فاقد حلال نبوده و دارای مقدار کمی حلال آلی نیز هستند. این پوشش ها اغلب به همان روش سامانه های بر پایه حلال از راه واکنش های اکسایش یا ایجاد پیوند عرضی گرماسخت، سخت می شوند.پوشش های بر پایه آب از نوع لاتکسی از راه به هم پیوستگی لاتکس سخت می شوند. این امر هنگامی رخ می دهد که حلال و آب هر دو تبخیر شده و در اثر فشار های حاصل، ذرات لاتکس در پوشش به هم می پیوندند. امروزه بیشتر پوشش های بر پایه آب دارای یکی از 3 نوع بسپارهای سنتزی است که تا حد زیادی خواص نهایی پوشش ها را معین می کند:
1-بسپار های امولسیونی یا به حالت پراکندگی آبی
2-بسپارهای انحلال پذیر در آب یا به حالت پراکندگی کلوئیدی
3-رزین های کاهش پذیر در آب
این سه نوع بسپار دارای خواص مکانیکی و فیزیکی بسیار متفاوتی هستند. بنابر این، در توسعه سامانه های پوشش های بر پایه آب، فرمول نویس آزادی عمل کاملی دارد و با توجه به سامانه های متنوع رزین می توان به طیف کاملی از خواص کاربر شیمیایی و فیزیکی آن ترکیبات دست یافت ، که ضمن برخورداری از خواصی چون سختی، مقاومت در برابر لکه شدن، انعطاف پذیری و پایداری بالا در برابر خوردگی با براقیت بالا در برابر حلال و رطوبت نیز مقاوم باشد.

1-پوشش های امولسیونی آبی پوشش های امولسیونی آبی حاوی بسپارهای امولسیونی اند که از ذرات کروی گسسته با وزن مولکولی زیاد تشکیل شده اند و در آب پراکنده اند. با جدا شدن ذرات بسپار از آب ، وزن مولکولی بسپار ها بالا می رود، بدون آنکه روی گرانروی اثر بگذارد و بدین ترتیب خواص کاربری بهبود می یابد. به دلیل این مزیت ، بسپارهای امولسیونی بیشترین مقدار چقرمگی و مقاومت در برابر آب و مواد شیمیایی را در بین انواع پوشش های بر پایه آب دارا هستند.
با روش خشک شدن از طریق الکترواستاتیک می توان به سختی های مدادی از H2 تا H3 دست یافت . همچنین، پوشش های امولسیونی آبی می توانند بیشترین درصد جامد را هنگام اعمال داشته باشند.

در سال های اخیر، توسعه رزین های امولسیونی با کارایی بالا پیشرفت های چشمگیری را در فن آوری پوشش های امولسیونی آبی به وجود آورده و انتخاب صحیح مونومر و اصلاح و بهسازی در کنترل وزن مولکولی به بهبود سامانه های پوشش های بر پایه آب کمک کرده است. اصلاح و بهسازی در سامانه امولسیونی آبی باعث بهبود چسبندگی آنها به پلاستیک های جدید نیز شده است. پوشش های امولسیونی آبی می توانند هوا خشک باشند ولی برای بهبود مقاومت در برابر حلال و مقاومت شیمیایی در برخی از موارد افزایش چقرمگی در معرض فرایند گرماسخت شدن قرار می گیرند که در این صورت با افزایش وزن مولکولی همراه می شوند. این پوشش ها به طور روز افزون ، در صنایعی به کار می روند که مستلزم کارایی بیشتر و بهتر از آنهاست، به ویژه در پوش نهایی فلزات، پلاستیک های مورد استفاده در خودرو ها و ماشین های اداری.
2-پوشش های انحلال پذیر پوشش های انحلال پذیر در آب شامل ذرات کروی پراکنده در آب اند. این ذرات از ذرات امولسیون آبی کوچکتر بوده و در آب متورم می شوند، بنابر این وزن مولکولی آن ها بین بسپارهای آب متورم امولسیونی و محلول های حقیقی است. این ذرات که به بسپارهای پراکنده کلوییدی موسوم اند ، دارای گروه های قطبی اسیدی یا بازی هستند که در تعیین درجه انحلال پذیری نقش اساسی دارند.
بسپارهای پراکنده کلوییدی به عنوان هیبریدهای بسپارهای محلول و امولسیونی در نظر گرفته می شوند، زیرا این بسپارها مشخصه های هر دونوع را دارند. پوشش های انحلال پذیر در آب براقیت، چقرمگی و مقاومت در برابر آب و مواد شیمیایی خوبی دارند و افزون بر آن از دوام بالا و آسانی کاربرد نیز بر خوردارند. این پوشش ها اغلب در بسیاری از پوشش های صنعتی به عنوان لایه نهایی کاربرد دارند.
3-پوشش های کاهش پذیر در آب پوشش های کاهش پذیر در آب شامل هم بسپارهایی هستند که طی واکنش های بسپاری شدن در حلال های آبی قابل اختلاط با آب مانند الکل ها و استر ها تشکیل می شوند. گروه های قطبی روی بسپار باعث تشکیل محلول های حقیقی بسپار در آب و در نتیجه کاهش پذیری در آب می شوند.
بر خلاف بسپار های امولسیونی آبی، گرانروی و خواص این پوشش ها به وزن مولکولی شدیداً وابسته است. پوشش های کاهش پذیر در آب بسیار براق و شفاف بوده و از ترشدگی رنگدانه و پراکندگی خوب و خواص کاربردی مناسبی برخوردارند. این پوشش ها اغلب به عنوان پوشش های صنعتی جهت فلزات استفاده می شوند. با استفاده از رزین های جدید در این پوشش ها مقاومت آنها در برابر عوامل خوردگی نیز افزایش یافته است.

انواع رزین در ترکیب پوشش های بر پایه آب، رزین های آلکید، لاتکس، آکریلیکی، اپوکسی، هیبرید اپوکسی/آکریلیک، پلی یورتان، پلی استر و سایر رزین ها به کار می روند و در پوشش های صنعتی جهت فلزات معمولاً از پوشش های بر پایه آب همراه با رزین های آلکیدی استفاده می شود.آکریلیک ها نیز به مقدار زیادی در پوشش لایه نهایی فلزات به کار می روند. آلکید ها و اپوکسی استر های انحلال پذیر در آب به طور وسیعی جهت پوشش انواع قطعات خودرو به کار می روند.
اپوکسی های کاهش پذیر در آب اغلب به عنوان پرایمر استفاده می شوند که با غالب پوشش های دیگر قابل پوشش دهی است. هنگامی که مقاومت در برابر عوامل خوردگی بالا و خواص کارکردی عالی مورد نیاز است، روی این نوع پرایمر ها بیشتر با پلی یورتان ها پوشش داده می شود. انتظار می رود در آینده با روند پیشرفت در فناوری پوشش های محلول در آب سامانه های پوشش همیشه برتر به وجود آید و بهبود مشخصات محصولات محلول در آب تا نیل به بهترین مشخصه های کاربردی ادامه یافته و کاربران پوشش ها نیز کارهای موثری در زمینه چالش VOC مورد قبول ارائه نمایند

 

اثر مواد آلی فرار -VOC در ایجاد فن آوری جدید رنگ های محافظ خوردگی:

هدف از انجام این مطالعه بررسی ملاحظات زیست محیطی در تولید رنگ های صنعتی و محافظ در مقابل خوردگی می باشد.مطابق تحقیقات انجام شده در دهه 70 یکی از منابع آلوده کننده محیط زیست حلال های آلی مورد استفاده در صنایع شیمیایی خصوصاً صنایع رنگ سازی و رزین سازی و صنایع وابسته به آنها بوده است. متعاقب نشست های بین المللی و تصویب قوانین در مورد میزان مجاز آلودگی محیط زیست، در دهه 80 حرکت به سمت شیوه های نوین اعمال رنگ و تهیه ترکیب های جدید سازگار با محیط زیست در دستور کار مراکزتحقیقاتی صنایع رنگ قرار گرفت. به دنبال آن محصولاتی با مقدار مواد فرار کمتر تهیه و روانه بازار مصرف شد. این مقاله سعی دارد ضمن تاکید بر اهمیت مضر بودن آلاینده های محیط زیست بررسی اجمالی بر روی ترکیب های جدید مواد رنگی محافظ در مقابل خوردگی در قالب سامانه های پر جامد ، سامانه های رنگ پودری ، سامانه های پایه آبی و سامانه های پخت شونده با اشعه داشته باشد.

مقدمه
از حلال های آلی در بسیاری از فرایندهای صنعتی استفاده می شود آنها به علت فراریت زیاد می توانند در بسیاری از فرایندها به طور مستقیم و یا به طور غیر مستقیم وارد اتمسفر شوند. تاثیرات آنها بر روی چهار مورد مهم در اتمسفر که عبارت است از لایه ازون، اثر گلخانه ای، باران اسیدی و واکنش فتو شیمیایی مطالعه شده است.
بر طبق مطالعات انجام شده در مرکز کنترل آلودگی هوا در لوس آنجلس حلال های آلی به دو دسته تقسیم می شوند: حلال های فعال که قادرند تولید ازون نمایند. حلال های غیر فعال که تولید ازون نمی کنند. حلال های فعال می توانند در مه های فتوشیمیایی که با وجود اکسید نیتروژن و تشعشعات ماورای بنفش ایجاد می شود تولید اکسیژن اتمی کنند که در ترکیب با اکسیژن اوزن ایجاد می شود. در سال 1950 آلودگی هوا در شهر های لندن و سانفرانسیسکو مشکلات زیست محیطی زیادی پدید آورد که علت آن وجود پر اکساید نیتریت بود.در واقع اوزن تشکیل شده ناشی از فعالیت پراکساید نیتریت و اکسید نیتروژن و مواد آلی بود. حلال های غیر فعال حلال هایی هستند که در مجاورت نور تخریب و تولیدCO2 و رادیکال های آزاد OH می کنند. CO2 در ایجاد اثر گلخانه ای و تشکیل باران اسیدی نقش به سزایی دارد. البته تشکیل CO2 ناشی از تخریب حلال های آلی موجود در رنگ 0001/0 میزان آن در سوخت های فسیلی است.
آلودگی لایه ازون تروپوسفری و وجود ازون در لایه های پایین جو اثر ناخوشایندی بر سلامتی انسان ها ، جنگل ها و مراتع دارد لذا فعالیت هایی در سطح بین المللی در زمینه کنترل این آلودگی ها صورت گرفته است. مطابق آمارهای ارائه شده ، صنایع خودرو سالانه بالغ بر 15000 تن حلال های آلی مصرف می کردند به همین منظور قوانین و مقرراتی در اروپا برای کاهش میزان VOC ناشی از مصرف حلال های آلی خصوصاً در صنایع رنگ و رزین وضع گردید. نصب برچسب زیست محیطی بر روی محصولات، انتشار جزوات راهنما برای محدودیت های وضع شده ، تدوین استانداردها و روش های اندازه گیری مقدار VOC از جمله اقدامات اولیه بودند. در سال 1993 طی یک توافقنامه بین المللی تصویب گردید که تا سال 1999 میزان VOC به مقدار 30% در سال کاهش یابد مطابق توافقنامه به عمل آمده میزان ازون مجاز به مقدار g/m3µ110 تعیین گردیده است. در حال حاضر برای کاهش VOCدر صنایع رنگ سازی و تولید مواد اولیه رنگ اقدامات مناسب صورت گرفته است. اهم فعالیت مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی بر روی محورهای جایگزین بر ساختن ترکیب های جدید، روش های اعمال مناسب یا ترکیبی از هر دو استوار شده است.
در مورد جایگزینی ترکیب های جدید تحقیقات روی چهار بخش رنگ های پرجامد و بدون حلال ، رنگ های پودری، رنگ های پایه آبی و رنگ های پخت شونده با اشعه متمرکز شده است. البته توسعه هم زمان این سامانه ها ، مشارکت بهتر بین مراکز تحقیقاتی و تولید کنندگان برای بهبود دیدگاه عمومی نسبت به شرکت هایی که محصولاتشان از دیدگاه تجارتی صدمات کمتری به محیط زیست وارد می کند، را می طلبد.
با توجه به اینکه بعد از صنایع خودرو سازی ، بیشترین مصرف رنگ های مایع در صنعت به منظور حفاظت سطح از عوامل خوردگی مصرف می شود لذا موضوع اصلی این مقاله بر روی انواع رنگ های حفاظتی ممانعت کننده از خوردگی متمرکز شده است.
راه های کاهش VOC در صنایع رنگ

1-جایگزینی ترکیب های جدید

الف-رنگ های بدون حلال و پرجامد در اوایل سال 1990 سامانهHSP تقریباً 10% حجم بازارهای تجارتی اروپا و آمریکا را به خود اختصاص داده بودند و پیش بینی ها نشان می داد که این رشد تا سال 2000، به 14-12% برسد. رنگ های پایه حلال سنتی نوعاً دارای 40-8% جامد هستند. در حالیکه در رنگ های پرجامد مقدار مواد غیر فرار افزایش یافته و بسته به نوع ترکیب بین 100-45% می باشد. در ترکیب این رنگ ها به منظور کاهش گرانروی از رزین های با وزن مولکولی 2000-500 استفاده می شود. این رزین ها دارای محمل های فعالی هستند که به فرایند بسپار شدن و افزایش درجه شبکه ای شدن کمک می کند.رنگ های پرجامد عمدتاً یک جزئی یا دو جزئی و بر پایه رزین های اکریلیک، الکید، اپوکسی، پلی استر یا پلی یورتان هستند. این رنگ ها می توانند در شرایط مختلف از جمله دمای کم و در برابر هوا یا در برابر حرارت در محیط کوره سخت شوند. کاهش میزان حلال در این رنگ ها معایبی را هم ایجاد کرده است از جمله:

1-دقت فراوان در آماده سازی سطح ، زیرا حلال های موجود در رنگ های سنتی قادرند چربی و آلودگی های دیگر را از بین ببرند.

2-کاهش سهولت در تمیز کاری لوازم و تجهیزات رنگ آمیزی پس از اعمال رنگ های پرجامد به وسیله روش های اعمال سنتی ویا تجهیزات مخصوص برای رنگ های 100% جامد اعمال می شوند. گاهی اوقات برای رنگ های با گرانروی بالا لازم است فشار هنگام اعمال از طریق افشانش افزایش یابد یا از دما برای کاهش گرانروی کمک گرفته شود که در این صورت تجهیزات اعمال رنگ باید به امکانات خاصی مجهز شوند.
یک نوع از رنگ های پرجامد ، رنگ های بدون حلال می باشند.رزین های مصرفی در این نوع رنگ ها پلی استر همراه رقیق کننده های فعال، رزین ملامین با عوامل ایجاد کننده پیوند عرضی پلی ایزوسیانات است. اخیراً دی ال ها ی الیگومر با ایزوسیانات با گرانروی کم تهیه شده که خواص پوشش عالی با مقدار VOC خیلی کم را دارد.

رنگ های پودری رنگ های پودری مواد خشک و جامد متشکل از رزین، رنگدانه و مواد افزودنی هستند که حداکثر می تواند 10% مواد فرار را هنگام حرارت دادن آزاد کنند. مشخصات کاربردی مناسب و استثنایی، خواص پوششی خوب و آلودگی کم زیست محیطی سبب رشد مصرف این نوع رنگ در اروپا و آمریکا شده و در حال حاضر 16% حجم بازار فروش را به خود اختصاص داده است. این رنگ ها در دو دسته گرمانرم با رزین هایی با وزن مولکولی زیاد نظیر پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی آمیدها،پلی استر های گرما نرم، پلی وینیل کلراید، فلوئور پلیمرها و گرما سخت با رزین هایی با وزن مولکولی کم نظیر اکریلیک، اپوکسی/پلی استر هیبرد، یورتان/پلی استر طبقه بندی می شوند.معمولاً این رنگ ها با افشانش مخصوص به صورت ذرات معلق پودر در هوا که بار الکتریکی شیئی هستند، بر روی شیئی پرتاب و در سطح آن می نشیند و سپس تحت عمل حرارت، ذوب و تشکیل لایه می دهند. از جمله مزایای این رنگ حذف مشکلات حاصل از شره کردن ، طبله کردن،اختلاط مایع و پمپ کردن آن و مشکلات تنظیم گرانروی می باشد. از سوی دیگر رنگ های پودری به راحتی می توانند لبه های تیز جسم با هر شکل را پوشش دهند . مصرف انرژی در این سامانه کم و مصرف ماده به هنگام رنگ آمیزی به ازای هر واحد سطح نسبت به رنگ های پایه حلالی سنتی کمتر می باشد. در ضمن امکان بازیافت مواد اضافی استفاده نشده هنگام افشانش هم وجود دارد. امکان به کارگیری این نوع پوشش روی زیرآیندهای مختلف از جمله زیرآیند آلومینیومی ، فولادی و برای کاربردهای مختلف وجود دارد.بسته به نوع ترکیب این رنگ ها خواص مختلف از جمله خواص تزیینی، خاصیت ضد خوردگی، مقاومت در مقابل سایش، عایق الکتریکی و مقاومت در برابر اشعه ماورا بنفش را ایجاد می کند. از جمله معایب این رنگ ها محدود بودن فام آنها و ظاهر فیلم است.همچنین برای زیرآیندهای حساس به حرارت مناسب نیستند. نشست دادن بخار یون روی سطح
یک روش جایگزین برای زیرلایه های محتوی کرومات نشست بخار یون روی سطح IVD است. IVD فرایندی است که طی آن قطعات در یک محفظه مخصوص پوشش داده می شوند. محفظه کاملاً غیر قابل نفوذ هوا و بسته می باشد و با یک گاز خنثی مثل آرگون پر شده است. در نتیجه پتانسیل منفی بالایی که بر روی سطح زیرآیند اعمال می شود، گاز خنثی یونیزه می شود. یون های مثبت در محیط گاز خنثی یونیزه شده و به سوی زیرآیند دارای بار مخالف که سطح کاملاً تمیز دارد پرتاب می شوند و به علت وجود بارهای مخالف به آن می چسبند. مواد پوشش دهنده مثل آلومینیوم به محفظه وارد، ذوب و بخار شده و یونیزه می شود و این بخار یونیزه است که به سطح زیرآیند می چسبد و تولید پوشش محافظ می نماید.IVD آلومینیوم پوششی نرم ،با چسبندگی خوب ایجاد می کند که عمدتاً برای محیط های خورنده مناسب است. البته این نوع پوشش کاربرد خاصی دارد. رنگ های پایه آبی جایگزین بعدی برای آستر و رنگ رویه پایه حلالی، رنگ های پایه آبی هستند.پوشش های پایه آبی در ترکیب خود حاوی آب به عنوان حلال اصلی محیط پراکنش می باشند. اما با این وجود حاوی 20-5 % حلال های آلی نیز هستند که به تر شدن ، کنترل گرانروی و پراکندگی رنگدانه ها کمک می کنند. رنگ های پایه آبی معمولاً به صورت امولسیونی ، پراکنش کلوئیدی، پراکنش حلالی دسته بندی می شوند و به وسیله افشانش معمولی ، افشانش بدون هوا، فروبری، پرده ریز، افشانش الکترواستاتیک، electro coating، electro deposition، flow coating، اعمال شوند.اولین رنگ های پایه آبی محافظ خوردگی یک جزیی و بر پایه استایرین-پلی بوتادین ان، بسپارهای وینیل اکریلیک و الکید امولسیونی بودند. بعدها با توسعه آن ها محصولاتی بر پایه اپوکسی دو جزیی ، فلوئور بسپارها و پلی یورتان های پراکنشی هم ایجاد شدند.در حال حاضر این رنگ ها بر پایه بسپارهایی با مشخصات پراکنشی ساخته می شوند. بسپارهای اصلاح شده به روش هیدروفوبی، میکروژل، امولسیون در محلول های قلیایی و بسپارهای قابل احیا در آب ترکیب می شوند.
ترکیبات آسترهای ضد خوردگی پایه آبی بسیار حساس هستند اگر به طور صحیح و دقیق ترکیب نشوند، می توانند با تشکیل پیل های موضعی روی سطح محصولات خوردگی ایجاد کنند معمولاً برای جلوگیری از این پدیده از روش های ذیل استفاده می کنند:

1-تعیین PH در محدوده10-5

2-غیر فعال کردن سطح زیرآیند فلزی یعنی ایجاد شرایط مناسب برای غیر فعال کردن شیمیایی سطح با استفاده از بازدارنده های خوردگی .

3-پایداری لایه اکسیدی اولیه ایجاد شده روی سطح آهن، با عامل کمپلکس کننده و غیر محلول شدن این لایه .

4-پایداری سطح زیرآیند فلزی با استفاده از مواد فعال ساز سطح تمام ترکیب های پراکنش بسپاری قابل رقیق شدن با آب دارای مواد فعال کننده سطح چند منظوره هستند که خواص بازدارندگی مورد انتظار را بدون ایجاد اثرات منفی روی سایر خواص پوشش نظیر مقاومت در برابر جذب آب ایجاد می کنند. مخلوط مواد فعال کننده سطح با اسیدهای چرب اتوکسیلات ها و سولفونات ها بهترین مشخصات حفاظتی را دارند.
سامانه پخت شونده با اشعه از زمان های گذشته که رنگ ها در کوره و با استفاده از حرارت یا در کوره های الکتریکی و با استفاده از فوتون خشک می شدند جاذبه به سمت رنگ های سخت شونده با اشعه وجود داشته است.از همین رو پوشش های پخت شونده با اشعه برای پخت در معرض اشعه فرابنفش، پرتو الکترونی، اشعه مادون قرمز و تشعشعات ماکروویو، فرموله می شوند. رنگ های پخت شونده با اشعه بطورکلی 3-2% بازار صنایع رنگ اروپا و آمریکا را درسال 1990 در دست داشته و در سال 2000 میزان مصرف این رنگ ها به 5% رسیده که نشان دهنده رشد مصرف آن می باشد. مزایای اصلی رنگ های پخت شونده با اشعه در مقایسه با رنگ های سنتی به شرح ذیل می باشند:

1-میزان voc خیلی کم

2-مصرف انرژی خیلی کم

3-خشک شدن سریع و سرعت تولید زیاد

4-بهبود مشخصات اصلی پوشش

5-فضای خط تولید تقریباً کوچک

6-میزان افزایش خیلی کم دمای زیر آیند substrate از سوی دیگر محدودیت اصلی این فن آوری در این حقیقت نهفته است که اعمال آن منحصراً در سطوح تخت صورت می گیرد.از جمله محدودیت های فنی آن حضور هوا می باشد که می تواند فرایند بسپارش را به تاخیر اندازد.بنابراین وجود یک گاز خنثی ضروری است.همچنین به علت کاهش مقدار حلال ، ترکیبات این نوع رنگ ها دارای گرانروی بالا هستند و محدودیت کاربرد دارند. پوشش های پخت شونده با اشعه دارای درصد جامد بالایی نسبت به رنگ های سنتی هستند و ترکیبات محتوی یک رزین با وزن مولکولی کم و یک حلال فعال حاوی گروه های غیر اشباع و یک شروع کننده می باشد.
در حال حاضر دو نوع پوشش پخت شونده با UV و پوشش های پخت شونده با پرتو الکترونیEB نسبت به سایر روش ها مرسوم تر هستند. در ترکیبات پوشش های پخت شونده با UV از رزین های پلی استر، اپوکسی نووالاک، رزین های سیکلونی و پلی یورتان آکریلات استفاده می شود. در حالیکه سامانه پخت شونده با پرتو الکترونی با ترکیبات غیر اشباع مثل وینیل پلی استر یا بسپار های اکریلیک غیر اشباع فرموله می شوند و بسپارش و تشکیل فیلم به وسیله رادیکال های تشکیل شده تحت پرتو الکترونی صورت می گیرد. تجهیزات مصرفی مربوط به این نوع پوشش ها پیچیده تر و گران قیمت تر و وجود گاز خنثی در این روش هم ضروری تر است.
خطوط متعددی از پخت با EBدر اروپا، آمریکا . ژاپن وجود دارد اما به میزان پخت با UV عمومیت نیافته است.ولی مزایایی مثل عدم نیاز به شروع کننده نوری و سرعت بالای فرایند نسبت به UV سبب توجه به این سامانه شده است.
البته برای کاهش هزینه مربوط به تجهیزات مصرفی در سامانه های پخت شونده با اشعه، تحقیقاتی در دانشگاه میشیگان روی یک پوشش اپوکسی یک جزیی صورت گرفته که با قرار گرفتن در معرض نور آفتاب برای مدت چند ساعت پخت می شود و در صنایع به منظور مقاصد حفاظتی و تزییناتی کاربرد دارد. از مزایای دیگر این پوشش صفر بودن VOC، گرانروی کم و در نتیجه کاربرد آسان است. این پوشش با ترکیبات اپوکسی سیکلوآلیفاتیک و یا گلسیدیل اترهای آروماتیک فرموله می شود . حضور شروع کننده کاتیونیک سبب می شود که در مقابل نور آفتاب یک اسید قوی تولید و پخت فیلم صورت پذیرد.از جمله خواص این فیلم سختی خوب و چسبندگی عالی در مقابل حلال ها است.

همانطور که فناوری تولید خودرو نسبتاً به حد کمال رسیده است، در مورد فناوری آتی پوشش ها و رنگ های خودرو نیز باید روندی مشابه صورت گیرد تا فرایند پوشش دهی و زیر ساختارهای ضروری آن به گونه ای بنا شود که بتوانند فناوری مربوط به گزینش مواد به منظور ساخت بدنه و نیز فرایند های تولید را با در نظر داشتن جنبه های اقتصادی آن تغییر دهند. توانا بودن در امر ارائه راه حل های مناسب جهت کنترل دقیق تولید که هر روزه با سرعت سرسام آوری پیچیده تر می شود، امری الزامی است. طراحی ساختاری و دانش تولید باید مد نظر قرار گیرند و بالا گرفتن تقاضا برای پوشش های با عملکرد خوب می بایست در ساخت ترکیب رنگ و پوشش و فنون اعمال آن همواره لحاظ گردند. تنها مسیری که به آینده منتهی می گردد، تغییر نگرش است.

ساخت بدنه فرایند تولید در ساخت خودرو عموماً با ساخت بدنه آغاز می گردد، یعنی جایی که در آن اجزای فولادی که از واحد پرس کاری دریافت شده اند ، روی هم سوار می شوند.تقریباً در سراسر جهان متداول ترین روش اتصال اجزا همان جوشکاری است. در پی این مرحله بدنه به واحدهای اجرای فرایند های پوشش دهی منتقل می شود، یعنی جایی که کار با شستشو و چربی زدایی آغاز شده و سپس سطح فلز فسفاته می شود. در ادامه، مرحله سوم همیشه شامل اعمال لایه ضد خوردگی از طریق الکتروفورز، آستری و لایه رویه اجرا می گردد. کلیه مراحل فوق مستلزم صرف هزینه های قابل ملاحظه ای هستند که شامل، فناوری اعمال رنگ، کنترل جریان مواد نظیر مقادیر متنابهی از هوای تهویه شده، مسیرهای جریان آب و بازیافت ضایعات و مقادیر بالای مصرف انرژی در فرایند سوار کردن قطعات خودرو و دقت، در کاربری و نشانیدن پوشش هاست.

همانطور که میدانیم در ادامه کار مراحل نصب اجزای اصلی داخل بدنه ، شاسی و پوشش بی رنگ نهایی انجام می شود. هدف از عملیات پوشش دهی در راستای فرایند تولید خودرو ، حفاظت زیر آیند ها یا قطعات و نیز جنبه های تزئینی محصول است.
تغییر یافتن کل فرایند تولید خودرو و بخصوص ساخت بدنه آن اثر فاحشی بر فرایندهای پوشش دهی بر جای گذاشته که اجتناب از آن ها ممکن نیست. از آنجاییکه نهایتاً این بدنه است که نیروهای وارده بر وسیله نقلیه را تحمل می کند، در نظر داشتن سه عامل در طراحی ساختاری بی نهایت حائز اهمیت است: وزن، سختی و چگونگی تغییر شکل بدنه در تصادفات.

تغییرات جدیدی صورت گرفته تا با دسترسی به مواد نوین از وزن بدنه کاسته و علاوه بر بخش های فولادی، از مواد سبکی نظیر پلاستیک ها، آلومینیوم و منیزیم نیز استفاده گردد. با وجودی که طراحی وسایل نقلیه تمام آلومینیومی مد روز گشته ولی هنوز هم فولاد، ماده اصلی سازنده بدنه خودرو است و بطور متوسط 600 کیلوگرم از بدنه را شامل می شود.

مورد دیگری که بحث بر سر آن ادامه دارد ، حرکت تدریجی از بدنه های یکپارچه به سوی طراحی های داربستی است. گذشته از جنبه های ساختاری، این نوع طرحی جدید، سوار کردن نهایی را با امکانات بیشتری روبرو می سازد و در مجموع کار را انعطاف پذیر تر خواهد کرد.

در رابطه با صنعت پوشش دهی شخص می تواند اینطور تصور کند که در طراحی های نوین تنها باید پوسته بیرونی را پس از نصب اجزای اصلی و قطعات داخلی ، روی مجموعه سوار شده پوشش داد.

دانش تولید برای باقی ماندن در میدان رقابت ، صنعت خودرو همواره دانش تولید پیشتاز را تجربه می کند. در حال حاضر، عمده تمرکز روی مونتاژ واحدهای پیش ساخته بزرگ است. طراحی هایی وجود دارد تا بتوان نهایتاً واحدهای سرهم شده آماده را بکار برد که البته دیدگاهی کاملاً متفاوت است. با ورود این دانش تولید، باید واحدهای مونتاژ مرسوف، یعنی ساخت بدنه، پوشش دهی و سرهم بندی نهایی، برچیده شوند و همزمان مجموعه واحدهای مونتاژ بدنه و پوشش دهی بدنه با واحدهای غیر متمرکز ، کارخانه تولید خودرو تنها محل سوار کردن و تکمیل نهایی خواهد بود یعنی جایی که در آن اجزا یا واحدهای مختلف طی یک روش نظام دار منطقی زمانبند تحویل گرفته می شوند. این ملاحظات از طریق بخش های کلیدی طرح و توسعه که امروزه به عنوان نگرش های اساسی توصیف می شوند، نیز منعکس می گردند.
ده نگرش اساسی عبارتند از:

1- انعطاف پذیری، نیاز ها و موجودی ها

2- دیجیتالی کردن

3- روش تولیدی که بسوی انعطاف پذیری هر چه بیشتر جهت گیری نموده است

4- محصولی با انعطاف پذیری هر چه بیشتر

5- سازمان اطلاعات

6- مواد نوین

7- ایمنی

8- راحتی و آسودگی

9- قابلیت پشتیبانی

10- سامانه های انتقالی نیروی نوینی که سرعت خودرو را با شتاب آن بطور پیوسته و خودکار هماهنگ می کنند.

از ده مورد فوق حداقل هشت مورد آن به طرق مختلف، در ارتباط با فناوری پوشش دهی اثر جدی می گذارد. با انجام هر یک از تاثیرات فوق در صنعت خودرو سازی با تاثیرات زیادی در توسعه فناوری پوشش دهی مواجه خواهیم شد، یعنی دقیقاً همانند مواردی که در گذشته هم وجود داشت چرا که باقی نگه داشتن ارزش محصول ( خودرو) در نهایت غیر قابل اجتناب خواهد بود                           .
البته وسایل نقلیه باید این اثر را که کدام سازنده آن را ساخته است روی خریدار بر جای گذارد. تفاوت ها در نوع تزئین و ظاهر بدنه باید فقط از بابت طراحی چشمی قابل تمیز باشد و نه با توجه به نیازهای ساختاری. نتیجه آنکه، توسعه درست و مناسب و نیز سازگاری در ساختارهای تولید باید این اطمینان را بوجود آورند که فرایند های پوشش دهی را می توان با اطمینان به سوی یک چهار چوب هدف دار و به طریقی کاملاً کنترل شده هدایت کرد                          .
متاسفانه دلایل صرفاً اقتصادی، همواره بر خلاف این روش های کاملاً تخصصی جهت گیری می کنند . البته صحبت هایی وجود دارد که بر امکان ایجاد مصالحه بین روش های نوین و جنبه های اقتصادی از طریق ارزیابی های کل نگرانه دلالت دارد. برای عملی شدن چنین موردی باید میان بهینه کردن روش کنترل پیچیدگی فرایند و حداکثر میزان عمومیت یافتن آن راه سازشی پیدا کرد. با این حال، علاوه بر کنترل پیچیدگی فنون مورد نیاز برای ایجاد لایه پوشش نهایی ، بسیار ضرورت دارد که با موادی کارشود که حداقل اثرات منفی را بر محیط زیست بر جای گذارند.
ترکیبات نانو همراه با بسیاری از دیگر صنایع، صنعت پوشش ها نیز تحت تاثیر موارد کاربردی و خصوصیات نوین مواد نانو قرار گرفته است. اکنون توان بالقوه بازار برای ورود این دسته از مواد بسیار نیرومند است. در حال حاضر کارایی را که از ترکیبات نانو در پوشش دهی سطوح انتظار می رود هم مد نظر مصرف کنندگان حرفه ای و هم عموم است.

همانطور که قبلاً اشاره شد، در این بخش از صنعت رقابت میان جنبه های اقتصادی و میزان کارایی مواد محافظت کننده و زیرآیندها و نیز گاهاً دستیابی به زیبایی مطلوب ، ایجاد می کند که برای رسیدن به مواد با خواص مورد نظر و نیز زمینه های طراحی آن ها ، نانو مواد حضور داشته باشند. بویژه برای بالا بردن مقاومت سطح به نظر می رسد که در آینده ترکیبات نانوی مناسبی پیدا خواهد شد که حتی از مواد توسعه یافته برای بالا بردن مقاومت سطح نیز پیشی خواهند گرفت. صنایع تحقیقاتی پوشش ها و رنگ ها در پی پیشرفت های علمی و تقویت آن ها در زمینه علوم نانو و فناوری نانو با حداکثر توجه به علم ابعاد و همگام کردن آن ها با سامانه های پوشش دهی هستند.
پوشش های هوشمند صنایع تحقیقاتی پوشش و رنگ شدیداً در حال کار بر روی اصولی هستند که به واقعیت پیوستن پوشش های هوشمند را ممکن خواهد ساخت ولی البته استفاده از آنها به عنوان مثال در پیوسته بیرونی بدنه خودرو ، هنوز چندان قابل پیش بینی نیست. با این حال ، نباید این حقیقت را از نظر دور داشت که برای به حقیقت پیوستن این مورد جهت کاربری در پوسته بیرونی وسایل نقلیه، در قیاس با دیگر کاربردها مانع بزرگی وجود دارد و البته هم زمان برای کلیه فرایندهای صنعتی تقاضایی وجود دارد مبنی بر ممانعت از بالا رفتن بی رویه فشار های رقابتی از طریق استاندارد کردن و استفاده از روش های به حد کافی مقتصدانه جهت کاهش قیمت ها.
یک راه دیگر برای رسیدن به این هدف کاهش زمان فرایند پوشش دهی است. هنوز هم روش های نوین فرایندهای پوشش دهی و رنگ آمیزی خودرو دقیقاً بیش از چهار ساعت وقت می گیرند. به همین دلیل توجه زیادی روی کم کردن این زمان شده است.
دیگر انواع واکنش های شبکه ای شدن پوشش نظیر سامانه های سخت شوند با تابش نه تنها انرژی گرمایی مصرفی را تا حد زیادی کاهش می دهد بلکه زمان کار را نیز کوتاه می کند. این فناوری برای سطوح دو بعدی و زیرآیند های شفاف پیش از این بسیار مورد استفاده بوده است. اما در این مورد که تولید خودرو مد نظر است باید به مشکلات فنی بسیار حادی فائق آمد که البته قبلاً در این فناوری مطرح نبوده و در حال حاضر نیز راه حلی برای آن وجود ندارد. در ضمن شکل هندسی پیچیده بدنه خودرو چالش واقعی برای کار واقع گشتن فناوری تابش دهی است. البته شواهد نشان می دهد که تلاش های فراوانی برای فائق آمدن بر این مشکلات آن هم از طریق سرمایه گذاری روی تحقیق و توسعه در حال انجام است. در فناوری UV سعی می شود تا اشیا سه بعدی را در پلاسمای UV پخت کنند.

با توجه به این دیدگاه می توان نتیجه گرفت که در آینده هنوز هم وظایف مرسوم پوشش های سطح باید همان حفاظت سطح و تزیین باشند. از بابت زیرآیند نیز که حداکثر آن ها هنوز هم بر پایه فلزات هستند، موقعیت همچنان بی تغییر باقی خواهد ماند.
حفاظت از خوردگی بدان جهت نیاز است که زیرآیند باید بتواند وظیفه خود را در رابطه با محافظت مکانیکی و تخریب در برابر UV که توسط عملکرد آستری مهیا می گردد، حفظ نماید. به احتمال خیلی زیاد جنبه تزئینی نیز همچنان هردو وظیفه فام دهی و محافظت از خوردگی را بطور کامل اجرا می نماید.
این را نیز باید به خاطر سپرد که از دیدگاه کلی نگرنانه فرایند یکی سازی، حداقل نشر مواد آلی فرار، بالاترین کارایی برای مواد و تاب تحمل آوردن در برابر تغییرات می تواند به حقیقت تبدیل شود ، اگر از عملکرد پوشش بطور سامانه گرا فقط در جایی که به آن نیاز است استفاده گردد. برای توسعه هر چه بیشتر فرایندهای یکپارچه سازی، صنایع پوشش و رنگ روند تحقیق و توسعه را بر روی موادی انجام می دهند که تحت شرایط کاربردی و در نظر گرفتن عوامل بوم شناسی که وابسته به سامانه های تولید فعال اند، کارکرد بهتری داشته باشند تا به این ترتیب موانع موجود بر سر راه سرمایه گذاری روی صنایع خودروسازی به حداقل میزان خود برسد.

تحلیل فرایند پوشش دهی صنایع تحقیقاتی رنگ و پوشش ها بطور معمول در حال بررسی دیگر فرایند های پوشش دهی هستند تا با تحلیل آن ها بنیاد اساسی روش های نوین آتی را پی ریزی کنند. مولف معتقد است که بررسی کل فرایند محافظت در برابر خوردگی ، فرصت های مناسبی برای بهینه سازی جهش قدم به قدم از طریق شیمی هوشمند تر بوجود خواهد آورد ، طوریکه فرایندهای منطبق با آن کارایی به مراتب بالاتری خواهند داشت. با این حال باید وقت زیادی صرف کرد تا به این افق جدید رسید.
روش طراحی و دانش بر پایه کاربرد قطعات پلاستیکی یا صفحات پوشش داده شده راه را برای طراحی اجزا و کل بدون نیاز به کارگاه رنگ آمیزی باز خواهد کرد. برای این مقصود لازم است که صفحات پوشش داده شده به شکل کلاف یا سطح رنگ خورده همراه با لایه نهایی مهیا گردند. با این وجود ، این موارد در صورتی تحقق خواهد یافت که در تولید اجزا و یا سرهم کردن اجزا بتوان تماماً از فرایند اتصال گرمایی بهره جست.
برای زیر آیند غیر فلزی، دانش پلاستیک های تقویت شده بسیار جلب توجه می کند و می توان آن را برای تولید اجزا با کارایی بالا به کار برد. مشکل تمام روش ها ، توسعه یافتن راهی برای رسیدن به کیفیت سطح با کلاس A بود که در برخی موارد با اشکالات بسیار جدی برخورد شد و یا اصلاً نا ممکن گردید ولی محققین می دانستند که رسیدن به این مورد برای قسمت بیرونی بدنه خودرو اجتناب ناپذیر است. گذر از این مشکل و امکان استفاده از خواص این زیرآیندها در قطعات بیرونی بدنه خودرو، زمانی با موفقیت روبه رو شد که سامانه ای توسعه یافت که در وحله اول اساس آن را تفکیک ، بر مبنای عملکرد شکل داده بود.

یک سطح پیش ساخته با فام مورد نظر از طریق تزریق پاششی، تزریق فشاری یا تزریق اسفنج به یک قطعه کامپوزیتی تبدیل می شود و این امکان را مهیا می سازد که زیرآیندی با بهترین خواص به دست آید طوریکه نیازها با برترین کلاس سطح را برآورده سازد.

برای رسیدن به این شرایط توسعه روش تولید ورقه های پیش پوشش شده الزامی بود ، چرا که تنها در اینصورت می شد انطباق بین فام درخواستی و فام نهایی بدنه خودرو را بی هیچ محدودیتی در اختیار داشت. در ضمن از این طریق می توان از سازگار بودن سطح با سامانه پوشش شفاف نهایی نیز مطمئن بود.
صنایع پوشش دهی و رنگ همانند بسیاری از دیگر صنایع به تلاش پی گیر در زمینه های مختلف وابسته است. تلاش هایی که همواره به یافتن راه حل های مناسب منتهی خواهد شد تا نیازهای اقتصادی و تقاضا در یک طیف وسیع را جوابگو باشد. برای آنکه میزان ارزش افزوده در صنایع تولید خودرو در حداکثر میزان خود تثبیت گردد لازم است که میان صنایع خودرو، سازندگان ماشین آلات و سامانه ها و نیز صنایع رنگ ارتباط قوی و نظام مند برقرار گردد و برای آنکه به این هدف پیچیده اما کامل دست یافته شود باید همکاری ها بسیار بیشتر گردد. اگر محافظت و تزئین وسیله نقلیه در راس امور باقی بماند، در آینده چالش اصلی برای پوشش های مصرفی در صنعت خودروسازی اساساً بر بهینه سازی کارایی و اثر گذاری در بلند مدت متمرکز خواهد شد

 

آشنایی با مواد تشکیل دهنده پوشش های پودری و نقش مواد افزودنی در این پوشش ها

در حال حاضر استفاده از فناوری پوشش پودری به دلیل مزایای متعدد آن بسیار رایج است. یکی از مهم ترین اجزای تشکیل دهنده پوشش های پودری افزودنی ها هستند. بکارگیری این مواد خواص مختلف پوشش را بهبود می بخشد که تحقیق در این زمینه افق های جدیدی را در این صنعت گشوده است.در این مقاله تلاش شده تا شش افزودنی مورد بررسی قرار گیرد.این افزودنی ها عبارتند از: عوامل جریان یابی و گاز دار، پایدار کننده های نوری، عوامل جریان یابی خشک، کاتالیزورها و موم ها.