مقالات

آیا فناوری نانو، صنعت رنگ و لاک را دگرگون میکند؟

۱.چکیده

بسیاری از رنگ ها برای مصارف داخل ساختمان و محیطهای بیرون (خارج از ساختمان)، حاوی زیستکش ها و افزودنی هایی برای محافظت در برابر تخریب های میکروبی، فیزیکی و شیمیایی هستند. زیست‌ کشها باید تا زمانی که درون رنگ هستند فعال باقی بمانند و حفاظت در برابر کلنی سازی میکروبی باید حداقل به مدت یک دهه دوام بیاورد. هنگامی که زیست کشها آزاد می شوند، باید در مدت زمان کوتاهی تجزیه شوند تا هیچ تجمعی در محیط صورت نگیرد. صنعت رنگ نه تنها تحقیقات خود را بر روی تولید بهتر فرمولاسیون رنگ با زیست‌ کش‌ های تجزیهپذیر متمرکز کردهاست، بلکه استفاده از نانوموادی مانند نانونقره، نانومس، فوتوکاتالیست فعال نانودی اکسید تیتانیوم و نانودی اکسید سیلیکا را به عنوان افزودنی برای محافظت از رنگ ها در برابر تجزیه میکروبی و تخریب فیزیکی و شیمیایی در نظر میگیرد. در آینده نانو مواد باید جایگزین زیست‌ کشهای زیست تخریبپذیر شوند و خواص رنگ را بهبود بخشند، همچنین مانع تجمع میکروارگانیسم‌ ها شوند.

از آنجا که هیچ مطالعه‌ ی بلند مدتی صورت نگرفته است، تضمینی مبنی بر کارایی بلندمدت نانومواد در رنگ ها و نما های خارجی وجود ندارد. مشخص شده است که نقره در رنگ‌ های آلاییده با نانونقره، به راحتی به وسیله باران شسته میشود. فوتوکاتالیست فعال نانو دی اکسید تیتانیوم نور فرابنفش را جذب میکند و رادیکال های هیدروکسیل تولید میکند که این رادیکال های هیدروکسیل نه تنها از رشد میکروبی جلوگیری میکند، بلکه میتواند موجب تجزیه فوتوکاتالیستی ماتریس رنگ نیز بشود و یا آن را سرعت بخشد. بنابراین تا این لحظه همچنان نامشخص است که استفاده از نانومواد در رنگها معنا و مفهوم درستی دارد یا خیر. برای پاسخ گفتن به سوالات تحقیقات گسترده ای نیاز است.

نکات کلیدی

o       ‌‌‌ صنعت رنگ می تواند از منافع فناوری نانو با جایگزینی نانوذرات به جای زیستکشها  بهرهمند شود.

o       کارایی نانوذرات فعال ضدمیکروبی در رنگ ها هنوز مورد سؤال است.

o       امروزه هیچ اثر سمیت حادی از نانوذرات فعال زیستکش گزارش نشده است.

o    نانوذرات در رنگ‌ ها، میزان نانوذرات آزاد را پس از سنباده زنی افزایش نمی دهند.

۲.مقدمه

  ارگانیسـم هایی که  در رنگ‌ ها،  نمـاهای خارجی و مصالح ساختمانی رشد میکنند

در دهههای اخیر، مطالعات در زمینه ارگانیسمهایی که باعث تخریب مواد ساختمانی (مثلاً نماهای خارجی) و رنگها میشوند، تکمیل شده و نشان داده شده که میکروارگانیسمها تأثیر زیادی در هوازدگی و تخریب مصالح ساختمانی دارند. میکروارگانیسمهایی که در مواد ساختمانی رشد میکنند، از قبیل جلبک، باکتری، قارچ، و گلسنگها از این سطوح به عنوان زیستگاهی که مواد غذایی مورد نیازشان را فراهم میکند استفاده میکنند (شکل ۱). این میکروارگانیسمها میتوانند به دستههای متفاوتی تقسیم شوند مانند فوتوتروپیک، کموارگانوتروپیک (هتروتروپیک) و ارگانیسمهای کمولتوتروپیک (خودتغذیه شونده).

ارگانیسمهای فتوتروپیک مانند جلبک سبز، سیانو باکتریها (جلبک آبی) و گلسنگها از پیشگامان تشکیل کلنی بر روی مصالح ساختمانی و نماهای خارجی هستند. این گروه از ارگانیسمها از نور خورشید به عنوان منبع انرژی استفاده میکنند. دیاکسیدکربن هوا بهوسیلهی متابولیسم فوتوسنتزی کاهش مییابد و به زیستتودهها ملحق میشود.این روش فوتوسنتز اجازه رشد بر روی مواد بیجان و خنثی را میدهد، زیرا آنها از نماهای خارجی فقط به عنوان میزبان استفاده میکنند. خوردگی میکروبی سنگ و رنگها به وسیله ارگانیسمهای فتوتروپیک، میتواند با دفع (ترشح) اسیدهای آلی یا آنزیمها و همچنین بهوسیلهی حل کردن مواد معدنی ضروری اتفاق بیفتد.کاهش pH، تغییر رسانایی الکتریکی و همچنین تغییر غلظت دیاکسیدکربن، میتواند سبب فرسایش یا پوسیدگی نمای خارجی و رنگها شود.

اما علاوهبر ارگانیسمهای فتوتروپیک که در هوازدگی و تخریب نماهای خارجی و رنگها نقش دارد، ارگانیسمهای کمواورگانوتروپیک مانند باکتری و قارچ نیز میتوانند سبب خوردگی نماهای خارجی و رنگها شوند این ارگانیسمها انرژی و کربن مورد نیاز برای رشد را از تخریب زیستی ترکیبات ارگانیک (قندها، نشاسته، سلولز، پروتئین و…) بهدست میآورند. باکتریهای زنده کمواورگانوتروپیک (هوازی و غیرهوازی) ، تخریبکنندههای زیستی مواد آلی هستند. همچنین آنها قدرت حل کردن عناصر کاتیونی دو و سه ظرفیتی را از طریق شلاته کردن۳ آنها با اسیدهای آلی دفعی خود دارند. این اسیدها نه تنها باعث حلالیت و شلاته شدن یونها میشوند، بلکه pH زیستگاه را کاهش میدهند و در نتیجه سبب افزایش هوازدگی نمای خارجی میشوند.

علاوهبر ارگانیسمهای کمواورگانوتروپیک، باکتریهای کمولیتوتروپیک، مانند اکسیدکنندههای گوگرد و آمونیاک، در هوازدگی و خوردگی سطوح خارجی شرکت دارند. باکتری های اکسیدکننده گوگرد قادرند ترکیبات غیرآلی احیا شده گوگرد را اکسید و سولفوریک اسید تولید کنند. باکتری اکسیدکننده آمونیوم، با اکسید کردن ترکیبات غیرآلی احیا شده نیتروژن، نیتریک اسید تولید میکند. اسید دفع شده، کربنات را حل میکند و نیترات آزاد شده باعث حل شدن بهتر کاتیون‌ ها بهوسیلهی آب و رهایش بهتر مواد معدنی میشود.

 [EasyDNNGallery|17858|Width|200|Height|200|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل ۱. رشد میکروبی بر روی نمای خارجی گچی ناهموار. نمای خارجی شمالی بوده و در نتیجه از نور مستقیم محافظت شده است. بنابراین، نمای خارجی مدت زمان بیشتری مرطوب مانده است که شرایط رشد میکروبی را فراهم کرده است. A: نمای خارجی گچی تماماً بهوسیلهی جلبک سبز پوشیده شده است. B: کلنی قارچ‌ ها و گلسنگ‌ ها، که میتوانند تا مدت زیادی بدون هیچ مشکلی زنده بمانند، بر روی نمای خارجی گچی.

 

    زیستکش ها در رنگ ها و لاک ها تجمع‌ میکروارگانیسم‌ ها بر روی سطوح خارجی را کاهش میدهد

زیستکش های ضدمیکروبی معمولاً برای جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها بر روی سطوح استفاده میشوند و برای افزایش کارایی و زیبایی ظاهری معمولاً در مقادیر کم به رنگ ها و لاک‌ ها افزوده میشوند. با افزایش تقاضا برای عایق های حرارتی، مواد بسیار آسیبپذیرتر با غلظت بالای پلیمرهای طبیعی در ساختمانها به کار گرفته شدهاند. یک نمای خارجی غنی از مواد پایه کربنی، تحت رطوبت، تجمع ارگانیسمها را ممکن میسازد. این موضوع استفاده از زیستکشهای با عمر بالا را برای جلوگیری از تجمع میکروبی در نماهای بیرونی، ضروری میکند.

قرارگیری زیستکشها و ترکیباتی با اثر زیستکشی در بازار اروپا، مطابق »راهنمای محصولات زیستکش اروپایی EC/ ۸/ ۹۸

 BPD برای محیطزیست تنظیم شده است. BPD ارزیابی خطرات محیطی محصولات زیست کش را نیاز دارد، که بر مبنای مقایسه غلظت‌ های مورد انتظار از اجزای فعال در محیط و داده های سمیتی این مواد است. محصولات زیست‌ کش باید برای محافظت از زیرلایه (به عنوان مثال نمای خارجی ساختمان ها) از طریق مهاجرت زیستکش های فعال از درون رنگ به سطح خارجی فیلم رنگ مناسب باشد. بنابراین، رنگ باید بهینه گردد تا حداقل تأثیر بر محیط زیست طبق BPD تضمین گردد. صنعت رنگ با راهبرد های متفاوتی در حال کار کردن بر روی ایجاد فرمولاسیون های جدید رنگ است که BPD را براورده سازند و قادر باشند برای سالیان سال رنگ را از تجمع میکروبی حفظ کنند.

یک راه برای صنعت رنگ تولید فرمولاسیونی با زیستکش‌ های تجزیه پذیر است. این زیست کش ها به میزان کمی در آب حل میشوند و بنابراین فقط به میزان کمی رها میشوند. بنابراین مقدار آنها برای حفاظت طولانی مدت از رنگ ها در مقابل تجمع میکروبی باید کافی باشد. تا زمانی که زیست‌ کش‌ های تجزیه‌ پذیر در رنگ موجودند، باید فعالیت زیست‌ کشی خود را حفظ کنند. هنگامی که زیست‌ کش ها آزاد شوند در زمان کوتاهی تجزیه خواهند شد و در محیط تجمع نمیکنند. احتیاجات برای این نوع رنگ‌ ها بسیار زیاد است. مهم است که زیست‌ کش‌ های تجزیهپذیر جاسازی شده فعالیت خود را طی سال‌ ها حفظ کنند و فقط مقدار کمی از این زیست‌ کش‌&nb

نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا