اختصاصی بسپار/ پودر لعاب سرامیکی در قرن 21
بسپار / ایران پلیمر لعاب سرامیکی پوششی شفاف و براق است که در دمای بسیار بالا بر روی سطوح فلزی ذوب شده و سختی، دوام و مقاومت در برابر خوردگی محصولات پوشش دهی شده را به همراه دارد. خواص کلیدی این پوشش ها شامل مقاومت نهایی محصول به خراش و اسید، خوردگی و همچنین تحمل دمای بالا است.
درحالی که از لعاب سرامیکی در طول تاریخ بر روی طلا، نقره، برنز، مس، آهن، فولاد و آلومینیوم استفاده شده است، امروزه لعاب سرامیکی در لوازم خانگی مانند بخاری، وان، ظرفشویی، کباب پز، پانل های ساختمانی، مخازن تصفیه، تخته های آموزشی و … استفاده می گردد. لعاب سرامیکی در صنایع اشاره شده و همچنین صنایع نوین از قبیل تزئینی، پوشرنگ های پودری و پلاستیک استفاده می گردد. در ادامه به برخی از کاربردها و نوآوری های جدید در استفاده از لعاب های سرامیکی به خصوص در صنایع پوشرنگ پودری پرداخته می شود.
مبانی اولیه فنی
لعاب سرامیکی از مواد خام طبیعی و معدنی تهیه می شوند. این محصول علاوه بر اینکه بسیار بادوام است، کاملا قابل بازیافت و سازگار با محیط زیست است. آغاز روند تولید همانند تهیه شیشه، با ذوب کردن ترکیبی از مواد معدنی می باشد. تمامی اجزا در دمای بالاتر از 2000 درجه فارنهایت کاملا ذوب شده و مخلوط مذاب میان غلتک های آب سرد ریخته می شود. نوار شیشه ای که تحت این فرآیند به وجود آمده است، خرد شده و متناسب با نیازهای عملکرد محصول نهایی و بستر فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور پوشش دهی اولین لایه ی شیشه بر روی فلز، لعاب می بایست چسبندگی خوبی به سطح فلز داشته باشد، نسبت به انبساط های گرمایی بستر فلزی سازگاری داشته باشد و سطحی صاف و بدون نقص را تشکیل دهد. برای لایه دوم، لعاب می بایست فام و بافت مطلوب و همچنین پایداری شیمیایی مناسبی را برای مصارف مورد نظر داشته باشد. در موارد خاص، تک لایه از لعاب-های سرامیکی می بایست شامل تمامی این خصوصیات باشد و در موارد دیگر سه لایه از پوشش مذکور موردنظر است. جدول شماره 1 طیف وسیعی از لعاب های سرامیکی همراه با عملکرد اساسی ترکیبات شیمیایی را نمایش می دهد.
تهیه لعاب سرامیکی
برای تهیه مواد به منظور نشاندن بر روی بستر، آن ها را با مواد دیگری ترکیب می کنند که ممکن است شامل ترکیبات نسوز، رنگدانه ها، خاک رس و یا مواد فعال کننده سطح باشد. این مواد به صورت پودر خشک یا سوسپانسیون آبی مخلوط می شوند تا روی بستر فلزی قرار گیرند. لعاب و مواد اولیه به منظور اختلاط کامل و توزیع اندازه ذرات مناسب معمولا تحت آسیاب گلوله ای قرار می گیرند. امروزه، اکثر مصرف کنندگان لعاب های سرامیکی یا پودرهای خشک لعاب الکترواستاتیکی را که آماده پاشش است یا پودر آماده را که در آن از آب برای ایجاد سوسپانسیون استفاده می شود، خریداری می کنند.
کاربردهای لعاب های پودری
حدود 60 سال قبل با اختراع پوشش های پودری ، فعالیت های بسیاری در صنایع مرتبط به پوشش ها صورت گرفته است. صنعت لعاب سرامیکی از اولین پیشگامان در توسعه پوشش های پودری الکترواستاتیک می باشد. با این وجود، در بسیاری از فعالیت ها در این زمینه علاوه بر مواد اولیه، نیاز به توسعه تجهیزات احساس می گردید. در سال 1980 میلادی، پوشش های پودری برای لعاب های سرامیکی جایگاه خود را در بسیاری از کارخانه ها باز کرد که ابتدا در ظروف و سپس در وسایل آشپزخانه استفاده گردید.
از منظر فیزیکی لعاب های پودری مانند پوشش های پودری سنتی هستند اگرچه تفاوت های اندکی میان آن ها می باشد. یکی از تفاوت های قابل توجه راندمان انتقال می باشد که در لعاب های پودری در حدود 40 درصد بیشتر است و موجب می شود که انتقال پودرها در سیستم راحت تر باشد. به علاوه، لعاب پودری در ضخامت-های بالاتری اعمال می شوند؛ معمولا 6 تا 8 میلی متر. به همین دلیل اکثرا برای کاربردهای ضروری تر استفاده می گردند. به عنوان مثال در کاربردهای خارجی نیاز به اعمال در دو مرحله و یک مرحله پخت و در کاربردهای داخلی اعمال در یک مرحله صورت می گیرد و پخت تک مرحله ای دارد. در اعمال دو مرحله ای، لایه اول پوششی از لعاب است که می بایست چسبندگی مطلوبی به سطح داشته باشد و در ضخامت های 1 تا 2 میلی متر اعمال می شود و در ادامه لایه دوم به عنوان پوشش رنگی ثانویه به ضخامت 5 تا 7 میلی متر بر روی آن قرار می گیرد. سپس هردولایه در دمای 1500 درجه فارنهایت ذوب و پخت می شوند. زمان پخت بستگی به ضخامت فلز دارد و برای یک پوشش مناسب، زمانی که دما در حداکثر میزان خود قرار دارد در حدود 2 تا 3 دقیقه است. برای لعاب پودری الکترواستاتیک، شرایط مانند سیستم های پودری می باشد. در این روش کنترل ضخامت پوشش بهتر صورت می-گیرد و به علاوه خواصی از قبیل یکپارچگی فیلم، پوشاندن بهتر لبه ها، براقیت و صافی سطح پس از فرآیند پخت مشاهده می-گردد. مشکل اصلی در این روش انتخاب فام می باشد چراکه با توجه به فرآیند اعمال و نیاز به ذوب شدن رنگدانه ها، فام های مورد نظر محدود می گردند. چرا که تفاوت دمای ذوب، اندازه ذرات و دانسیته رنگدانه ها شرایط استفاده از آن ها را دشوار می سازد. اخیراً رشد قابل توجهی در زمینه روباتیک برای کاربردهای پودری مشاهده شده است که باعث بهبود تکرارپذیری، بازده تولید و همچنین کاهش هزینه ها می شود. تحقیق و توسعه در فرمولاسیون های لعاب پودری الکترواستاتیک و فن آوری های آسیاب نیز با هدف بهبود پارامترهای کاربردی و کاهش نقص ها ادامه دارد.
مترجم: مهندس بابک نظری، دانشجوی دکتری مهندسی پلیمر رنگ
(ادامه دارد …)
متن کامل این گفت و گو را در شماره ۲۲۲ دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در فروردین ماه منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
لینک خرید متن کامل این مقاله: https://b2n.ir/g50732
