اختصاصی بسپار/ پیشرفت فناوری پوشش های آب پایه، علی رغم چالش ها (بخش دوم)

بسپار/ایران پلیمر بخش دوم
مترجم: مهندس محمود شریعت مدار، دانشجوی دکتری رنگ، پژوهشگاه رنگ
…
چالش های پیش رو:
چالش‌هایی برای مقابله با آنها علیرغم علاقه‌مندی روزافزون به پوشرنگ‌ها و پوشش‌های مبتنی بر آب، تعدادی از مشکلاتی که فرمولسازان و تامین‌کنندگان مواد افزودنی همچنان با آنها روبرو هستند وجود دارد. یک مسئله غیر فنی به ارتباط با هزینه بالاتر سیستم‌های مبتنی بر آب مربوط است. وینمن توضیح می‌دهد: برای دستیابی به عملکرد بالا، نیاز به استفاده از افزودنی‌ها، رنگدانه‌ها، مواد پرکننده و اصلاح‌کننده‌های تخصصی است که گران‌تر از جایگزین‌های حلالی هستند. خلا باقی‌مانده بهبود مقاومت رزین‌های آب پایه است؛ بهبود مقاومت به فرمول نویسان اجازه می‌دهد از مواد افزودنی و ابزار فرمولاسیون کم هزینه‌تر و متنوع تری استفاده کنند. بسیاری از کاربردها نیز نیاز به مصرف انرژی بیشتری برای رهایش آب نسبت به تبخیر حلال ها دارند، مرچ افزود: کاهش هزینه‌های فرمولاسیون کلی پوشش و تأثیرات زیست محیطی خشک-کردن و افزایش پایداری مواد اولیه، به خصوص با استفاده از مواد مبتنی بر زیستی، مسائل مهمی هستند که باید به آن ها پرداخته شود.

به عنوان محور اصلی، به گفته گریب ، تشکیل فرمولاسیون با رزین‌های بر پایه آب نسبت به رزین‌های پایه حلالی نیاز به توجه دقیق به افزودن مواد اولیه، کنترل pH و مخلوط کردن در سرعت‌های بالا دارد.استرن افزود، افزوده شدن منابع آموزشی و تجربه برای شرکت‌هایی که می‌خواهند پوشرنگ‌ها و پوشش‌های مبتنی بر آب توسعه دهند، به تسریع فرآیند توسعه فناوری کمک می‌کند. طبق گفته رینشتادلر، رخ دادن کاهش VOCs و HAPs، همچنان در حالی که ویژگی‌های مطلوب قابل تکرار در تشکیل فیلم و چسبندگی را دارا باشد، بدون استفاده از حلال‌های توسعه‌یافته مشکل است. او افزود: “در سطوح کمتر حلال، فرمولسازانی پوشش بیشتر باید به ویژگی‌های ذاتی رزین‌های آبی تازه‌توسعه‌یافته و افزودنی‌ها اتکا کنند تا به چالش‌های مذکور پاسخ دهند.

به گفته بیشتر متخصصان، بزرگ‌ترین چالش باقی مانده برای پوشش و پوشرنگ، مربوط به زمینه‌ی کاربرد است. سامانه های آب پایه می‌توانند عملکردی معادل سیستم‌های حلال پایه ارائه دهند؛ اما چالش اصلی اعمال و پخت این پوشش هاست. به عنوان مثال، به گفته اسکاروان در صنعت خودرو در بخش OEM، پوشرنگ‌های آب پایه مشکلات بیشتری در اعمال و پخت دارند و معمولاً نیاز به سرمایه‌گذاری قابل توجهی در تجهیزات اسپری و کوره ها دارند. فو افزود که نیروی انسانی در این زمینه به‌طور عمومی نیاز به آموزش در سطح بالاتری دارند تا پس از اعمال به‌طور کامل به عملکرد مورد انتظار در فرمولاسیون پوشرنگ های آب پایه دست یابند. براساس گفته بائر، برای غیرحرفه‌ای‌ها، زمان کوتاه اعمال، سبب سخت‌تر شدن فرآیند اعمال قبل از ژل شدن پوشرنگ می شود. او همچنین افزود که پوشش‌های آب پایه می‌توانند علائم زنگ‌زدگی روی سطح‌های فلزی و افزایش حجم چوب را نیز ایجاد کنند

به گفته استوارت ویلیامز، مدیر بازاریابی جهانی افزودنی‌ها در شرکت Dow: توسعه مواد اولیه و فرمولاسیون‌های پوشش‌های آب پایه حاصل خصوصیات کاربردی قوی (مانند کیفیت اسپری و رفتار خشک شدن) و عملکرد نهایی در گستره‌ی وسیعی از شرایط محیطی (مانند دما، رطوبت) در پوشش‌های کارخانه‌ای و میدانی، یک هدف مهم کنونی است.بنابراین، کنترل دما و رطوبت نسبی در زمان اعمال اهمیت دارد. او ادامه می‌دهد که فروشگاه های پوشرنگ و نقاشی خودرو و خطوط اعمال برای پوشش‌های آب پایه مناسب هستند د و معمولاً در مناطقی قرار دارند که محدودیت‌های NESHAPS و آلاینده های VOC بیشتر هستند. اما در محیط بیرونی، اجراکننده ها ممکن است با دامنه‌های متفاوت رطوبت و دما مواجه شوند و احتمال بارش باران ناگهانی وجود دارد، بنابراین بسیار مهم است که پنجره کاربرد را درک کنند.

همچنین مهم است که پتانسیل رشد ریزساختارها در فرمولاسیون‌های آب پایه را درک کنیم که می‌تواند منجر به ایجاد آلودگی در حالت مرطوب شود. کانگلوسی توضیح می دهد: محافظ‌های حالت مرطوب به پوشرنگ‌ها و پوشش‌ها افزوده می‌شوند تا رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها و گونه‌های مختلف مخمر را مهار کنند و یک راه‌حل موثر ارائه دهند. او افزوده که تامین‌کنندگان مانند Troy محافظ‌های حالت مرطوب پیشرفته را بدون استانداردهای دوستدارمحیط زیست و سبز ارائه می‌دهند. او می گوید: محافظ‌های حالت مرطوب موثرتر امروزه ترکیب‌های چندگانه‌ای مانند محصولات پیشرفته Mergal® و Nuosept® از Troy هستند که محافظت در برابر طیف گسترده‌ای از میکروب‌ها با تعادل بهینه کشت و حفظ بلند‌مدت ارائه می‌دهند.

جوانب دیگری نیز نیاز به بهبود دارند: افزودنی‌هایی با پایداری بهتر و عملکرد طولانی‌تر، و پیونده هایی که می‌توانند با درصد جامدهای بالاتر فرموله شوند. به گفته بائر ، درصد جامد پوشرنگ های آب پایه معمولاً کمتر از پوشرنگ های حلال پایه می باشد و این محتوای پایین‌تر باعث می‌شود تا ضخامت لایه خشک کافی برای دستیابی به عملکرد مشابه سخت‌تر شود. او می‌گوید با دستیابی به درصد جامد مشابه، پوشرنگهای آب پایه می‌توانند به سطح عملکرد پوشرنگهای حلال پایه برسند.

علاوه بر این، به گفته ی استرن، پوشش‌‌های آب پایه ممکن است برای تعمیر آسان‌تر نباشند که می‌تواند منجر به نرخ پرت بیشتر و افزایش هدررفت در فرآیند تولید شود. رزین های ترکیبی آب پایه که سازگار با محیط زیست هستند و چسبندگی بهتری را در حالت تر ارائه می دهند، می توانند در شرایط مختلف دمایی و رطوبت استفاده شوند و آب گریزی، پخت سریع، افزایش سختی، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه دهند و به گفته مرچ، ایجاد مقاومت در برابر یخ می کنند که به ویژه برای آسیاب های بادی وACE کاربرد دارند. او همچنین خاطرنشان می کند که افزودنی هایی برای سیستم های پوششی تر روی تر مورد نیاز است که تأثیر بر رئولوژی را کاهش می دهد.

اگرچه پوشش های آب پایه عموماً نسبت به سیستم های پایه حلالی دوستدار محیط زیست هستند، اما سؤالاتی در مورد برخی از افزودنی های مورد استفاده در فرمولاسیون های آب پایه مطرح شده است. به عنوان مثال، مواد سطح فعال آلکیل فنل اتوکسیلات در اروپا ممنوع هستند و اکثر تامین‌کنندگان مواد و سازنده پوشش به محصولاتی که حاوی این ترکیبات نیستند، رو آورده اند.

تولیدکنندگان رزین باید اطلاعات و محصولاتی را که برای توسعه طیف وسیعی از پوشش‌ها نیاز دارند به فرمول‌نویسان ارائه کنند. گریب می گوید، بخشی از این مسئولیت این است که مطمئن شوند ابزارهای لازم برای فرموله کردن محصولاتی که عملکرد مورد نیاز مشتریان را ارائه می دهند، دارند. در حالی که هم الزامات نظارتی و هم اهداف پایداری گسترده تری را برآورده می کنند. برنامه گواهینامه برند EnVia® Arkema برای دستیابی به این هدف توسعه یافته است. محصولات با نام تجاری EnVia فاقد مواد سطح فعال APEO یا ایجادکننده فرمالدئید یا فرمالدئید، بدون مواد سرطان‌زا، سموم، ترکیبات تخریب‌کننده لایه ازن، سطوح مونومر باقی‌مانده پایین (مونومر کل c 500 ppm) و VOC لاتکس 5 گرم بر لیتر هستند. گریب توضیح می دهد: این برنامه به مهندسان کمک می‌کند تا تصمیم‌های علمی‌تری بگیرند و زمینه را برای پیشرفت‌های آینده فراهم کنند، جایی که شرکت‌هایی مانند ما دست به دست هم می‌دهند تا به مشتریان در تجزیه و تحلیل‌های علمی کمک کنند تا تأثیرات زیست‌محیطی بالقوه محصولات ما و فرمولاسیون ساخته شده با محصولات ما را درک کنند.

مترجم: مهندس محمود شریعت مدار، دانشجوی دکتری رنگ، پژوهشگاه رنگ

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 251 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در نیمه شهریورماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

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.