رنگ صنعتی

مصرف رنگ صنعتی در تمامی مراحل چرخه عمر خود شامل تولید، کاربرد و دفع نهایی، اثرات منفی بر محیط زیست می گذارد. هدف از این فصل ارائه اطلاعات عمومی پیش زمینه در رابطه با نیازمندی های انطباق زیست محیطی برای عملکردهای رنگ صنعتی بوده که تاکید ویژه ای بر مینیمم ساختن مواد زائد از طریق جلوگیری آلودگی، دارد. این فصل کاربرد های مختلف پوشش، انواع پوشش، فرصت های جلوگیری از آلودگی و قوانین محیط زیستی را بررسی میکند.

قدم های کلی برای کاربرد های رنگ صنعتی و پوشش، عموما شامل موارد زیر میشود:

آماده سازی سطح بستر

به کار بردن پوشش

خشک شدن پوشش

پروسه های آماده سازی، اعمال و خشک شدن بر اساس عوامل زیادی انتخاب میشود، همانند درخواست مشتری.

آماده سازی سطح

آماده سازی سطح ماده ای (بستر) که قرار است رنگ صنعتی شود، بسیار مهم است. تا حدود 80 درصد و یا بیشتر از علل عدم کارکرد چسب های پوشش را میتوان مستقیما به سطحی نسبت داد که به طور مناسب آماده نشده است. قبل از اعمال پوشش، بستر باید تمیز باشد. آماده سازی نامناسب می تواند منجر به کیفیت پایین تر، محصول معیوب و یا ظاهر زننده شود. رایج ترین شکل مواد باقی مانده بر سطح، روغن ها و چربی ها بوده که از فرایند های مکانیکی تولید شده و یا عمدا برای اهداف ضد خوردگی درحین حمل و نقل و انبار کردن های موقت، به کار رفته است. دیگر آلودگی های سطح معمولا شامل اکسیدها، گرد و خاک، خوردگی و زنگ زدگی، مقیاس حرارت، لکه ها و در برخی موارد رنگ صنعتی های قدیمی میشود. کثیفی، چربی یا دیگر مواد مشابه سطح تماس را گرفته و در محصول نهایی ایجاد نقص میکند. آماده سازی مناسب، تماس میان ماده پوششی و سطح را بهبود بخشیده و اطمینان میدهد که پوشش به صورت یکنواخت اعمال شده و می چسبد.

 

رنگ صنعتی

رنگ صنعتی

 

عملیات های خود را ارزیابی کنید و ببینید که آیا راهی برای مینیمم کردن میزان تمیز کردن مورد نیاز توسط تمیز نگه داشتن سطح بسترتان در حین ذخیره کردن و پردازش، وجود دارد یا خیر.

روش های تمیزکاری:

تمیز کردن مکانیکی

تمیز کردن شیمیایی

پوشش های تبدیل

تمیز کردن مکانیکی

اولین قدم در پروسه آماده سازی شما، باید تمیز کردن مکانیکی باشد. تمیز کردن گرد و خاک و کثیفی روی اجسام با یک پارچه، مثال ساده ای از این مرحله است. ممکن است اقدامات شدید تری برای از بین بردن آلاینده های که محکم به سطح چسبیده اند، مورد نیاز باشد. برای سطوح چوبی، سنباده کشیدن بعد از تمیز کردن موثر است. در سطوح فلزی، میتوان از برس های سیمی، سنباده یا بلاستر گرید، و یا پد های پلاستیکی “پشمی”، برای از بین بردن زنگ استفاده کرد.

تمیز کردن شیمیایی

گزینه دیگر برای تمیز کردن اجسام جهت رنگ، تمیز کردن شیمیایی است. به صورت سنتی، از حلال ها برای از بین بردن آلاینده های روغنی و چرب توسط اسپری کردن، تمیز کردن با پارچه، غوطه ور شدن یا چربی سوزی با بخار استفاده شده است. اما تمیزکاری با حلال ها مشکلاتی دارد. اسپری کردن میتواند باعث اسراف شود، تانک های شناور باعث تولید مقادیر زیادی مواد زائد خطرناک میشود و بخار های چربی سوز زیر نظر قوانین زیست محیطی قرار گرفته و پتانسیل ایجاد خطر برای سلامتی را دارند. همچنین پارچه های آلوده شده به حلال باید به عنوان مواد زائد خطرناک دفع شوند.

با در نظر داشتن چنین مشکلاتی، برخی تمیزکاری آبدار را به جای تمیزکاری با محلول انتخاب کرده اند که با محیط زیست سازگارتر است.

محلول های اسیدی با بازدهی بالا، زنگ زدگی و اکسید ها را از سطوح فلزی از بین میبرد، اما میتواند باعث ضعف هیدروژنی شود زیرا که گاز هیدروژنی تولید شده، در فلز نفوذ کرده و مقاومت آن را کاهش می دهد. محلول های قلیایی ملایم برای تمیز کردن و از بین بردن زنگ زدگی از سطوح بستر فلزی استفاده میشود زیرا که هیچ ضعف هیدروژنی رخ نمیدهد. محلول های با دمای بالا برده شده، برای از بین بردن چربی ها و روغن ها موثرتر بوده اما باید میزان مصرف انرژی آنان را نیز در نظر داشت.

 

رنگ صنعتی

رنگ صنعتی

 

پوشش های تبدیل

کسانی که با سطوح بستر فلزی کار میکنند، میتوانند قبل از رنگ، از یک پوشش تبدیل بر روی فلز استفاده کرده تا چسبندگی، مقاومت در برابر خورندگی و زنگ زدگی و سازگاری حرارتی بهبود یابد. پوشش های تبدیل با سطح فلزی واکنش شیمیایی داده تا سطح فیزیکی پیچیده تری را بسازند که پیوند پوشش را بهتر میکند. پوشش های فسفات آهن و روی معمولا برای فولاد استفاده می شود. فسفات آهن، روی و کروم برای پوشش آلومینیوم استفاده میشود که انتخاب محلول بیشتر از همه به حجم آلومینیوم مورد نظر بستگی دارد.

کاربرد های پوشش

اینکه کدام نوع روش اعمال رنگ صنعتی یا پوشش را انتخاب میکنید، بسته به عملیات خاص شما دارد. بر روی چه ماده ای قرار است پوشش اجرا شود؟ پوشش باید چه ویژگی های فیزیکی و شیمیایی داشته باشد؟ شکل و سایز محصول چگونه است؟  آیا شکل خاصی دارد که باعث شود اجرای یکنواخت سخت تر شود؟ در هر بار چند محصول را باید رنگ کنید؟

چندین عامل برای تعیین میزان خوب بودن پوشش رنگ صنعتی بر قطعه و بازدهی انتقال، وجود دارد. بازدهی انتقال رابطه میان مقدار رنگی است که به کار میبرید و مقدار رنگی که در واقعیت به قسمتی که پوشش میشود، میچسبد.  هر چه قدر بازدهی انتقال بیشتر باشد، میزان رنگ صنعتی بیشتری به قطعه شما میرسد و مقدار اسپری شده اضافی کمتری خواهید داشت. تجهیزات و آماده سازی محل کار شما، نوع رنگی که به کار میبرید، محصول خاصی که پوشش را روی آن اجرا میکنید و توانایی نقاش های شما، همگی عواملی هستند که تعیین میکند شما با چه مقدار بازدهی رنگ خودتان را مصرف میکنید.

پوشش ها شامل رزین ها، رنگدانه ها، حلال ها و افزودنی ها میشود. انواع مختلف پوشش هایی که به کار میبرید، مقادیر متفاوتی از این مولفه ها دارد. رزین ها یا مواد گیرشی تمامی مولفه ها را در کنار هم نگاه داشته و باعث میشود تا به صورت یک لایه پلاستیکی باریک عمل آوری شود. رزین ها از پلیمر ها ساخته شده که آنان نیز براساس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مد نظر در محصول نهایی انتخاب میشوند. اکریلیک سطح نهایی براق و سختی را تولید کرده که مقاومت خوبی در برابر هوا و مواد شیمیایی دارد. آلکید ها هزینه نسبتا کمتری داشته و به دلیل خواص انطباق پذیری شان، رنگ صنعتی “برای کاربردهای کلی” نامیده میشود. اپوکسی ها مقاومت خوبی در برابر آب و مقاومت بسیار عالی در برابر مواد شیمایی دارند؛ اما براقیت خود را در اثر نور فرابنفش از دست میدهند. اورتان ها براقیت بالا و انعطاف پذیری را با مقاومت در برابر لکه شیمیایی ترکیب کرده و مقاومت عالی در برابر آب به نمایش میگذارند.

رنگدانه ها ذرات کوچکی بوده که در رنگ صنعتی حل شده تا ظاهر فیزیکی پوشش را بهبود دهند. همچنین از افزودنی ها برای ایجاد برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاص پوشش استفاده میشود. برخی از رنگدانه ها یا افزودنی ها ممکن است شامل فلزات باشد که باعث میشود هر ماده زائد و جامد حاصل شده در دسته خطرناک قرار گیرد. عملکرد رنگ صنعتی  میتواند با افزودن عامل های عمل آوری، کف گیرها، تغییر دهنده های براقیت سطح و دیگر عوامل بهتر شود.

از حلال ها برای حمل ذرات جامد پوشش به قسمتی که قرار است رنگ صنعتی شود، استفاده میشود. همچنین آنان به رنگ صنعتی افزوده میشوند تا با کاهش ویسکوزیته کمک کنند که پوشش به راحتی اعمال شود. حلال ها منبع اصلی نگرانی های زیست محیطی در کاربردهای پوشش بوده زیرا هنگامی که عمل آوری اتفاق می افتد، آلاینده های خطرناک هوا (HAPها) و مواد ارگانیک فرار (VOCها) آزاد میشوند.

بسیاری از این مواد شیمیایی مشابه میتوانند باعث شوند که هر ماده زائد و جامدی که از عمل رنگ صنعتی آمیزی شما حاصل شده، تبدیل به مواد زائد خطرناک شود. علاوه بر آن، هر محصول دور انداختنی میتواند تحت قانون RCRA (Resource Conservation and Recovery Act) یا قوانین مواد زائد خطرناک قرار گیرد.

 

رنگ صنعتی

رنگ صنعتی

 خشک شدن و عمل آوری رنگ صنعتی

اعمال رنگ صنعتی یا پوشش بر روی سطح محصولتان تنها نیمی از پروسه بوده – نیمه دیگر آن است که این پوشش تبدیل به یک لایه نهایی سخت، محافظ و تزئینی شود که مشتری تان مد نظر دارد. آیا رنگ شما با تبخیر خشک میشود؟ آیا خشک شدن خارج از جایگاه با توجه به انتخاب پوشش شما یا برنامه محصولتان ضروری خواهد بود؟

اگر گفته شده است که رزین قابل تبدیل بوده، آنگاه واکنش های شیمیایی صورت میگیرد تا به لایه جامد تبدیل شود. اگر رزین غیر قابل تبدیل بوده، آنگاه تنها تبخیر حلال موجود در رنگ صنعتی بوده که باعث خشک شدن شده و لایه مورد نظر را تشکیل می دهد. برخی از پوشش ها توسط پروسه ای عمل آوری میشوند، که میتوان آن را کنترل کرد، همانند پختن، که فرصتی را ایجاد کرده که مواد اسپری شده اضافی جمع آوری و بازیافت شود.

رنگ های صنعتی، مایع یا پودر رنگی هستند که برای حفاظت و یا زیبایی بسترها استفاده می شوند. رنگ های صنعتی در صنایع هوا فضا، معماری و ساخت و ساز، صنعت خودرو و صنایع الکترونیک استفاده می شوند. آنها همچنین در تجهیزات دریایی، پزشکی، نظامی، بینایی، دارویی، نیمه رسانا ها و کارکرد های نساجی استفاده می شوند. بعضی از رنگ های صنعتی با قلمو یا غلطک اعمال می شوند. برخی دیگر با سیستم اسپریی اعمال می شوند. بستررنگهای صنعتی عبارتند از:

  1. آسفالت
  2. سرامیک
  3. بتن و سنگ تراشی
  4. پارچه و فیبر
  5. فایبر گلاس
  6. شیشه
  7. فلز
  8. کاغذ و مقوا
  9. پلاستیک
  10. لاستیک و الاستومر
  11. چوب

انواع:

رنگهای صنعتی به لحاظ شیمیایی بسیار متفاوت هستند. آنها معمولا شامل رزین، حلال، افزودنی ها، رنگدانه ها و در برخی موارد، رقیق کننده هستند. رنگ های مبتنی برحلال حاوی ترکیبات آلی فرار (VOCs) به عنوان حامل میباشند. رنگ های مبتنی بر آب، بیشتر حاوی آب هستند، اما همچنین مواد شیمیایی مانند اکسید گلیکول و الکل ها به عنوان حامل نیز در آنها موجود است. انواع مختلف رنگ های صنعتی عبارتند از:

اکریلیک – رزین مصنوعی مورد استفاده در رنگ های با کیفیت بالا با لاتکس یا رنگهای مبتنی بر آب، مناسب برای اتصال فلز، سطوح چرب، شیشه، فریت و پلاستیک است.

اپوکسی – تقریبا به طور انحصاری در اجزای هواپیما استفاده می شود، به ضایعات محیطی مقاوم تر از رزین هایی مانند آلکیدی ها ، که معمولا فقط در رنگ های ترمیمی استفاده می شوند، میباشد.

پلی استر – به طور معمول غیر اشباع شده اند و در کارکردهای دریایی استفاده می شود.

پلی اورتان – شامل یک الاستومر سخت ولاستیک مانند است که بر اساس تراکم ایزوسیانات آلی با گروه رزین های حاوی هیدروکسیل ها میباشد.

غیر آلی یا سیلیکات – از دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک رنگدانه پوشا استفاده میکند.

پلی اتیل فلوئورو اتیلن (PTFE) – یک خانواده از پلاستیک های مهندسی است که با پایداری حرارتی بالا، مقاومت تقریبا جامع  در برابر مواد شیمیایی و کم اصطکاک مشخص می شود.

مشخصات

مشخصات رنگ های صنعتی شامل:

رنگ – رنگ ها به طور گسترده ای متفاوت هستند و شامل سیاه، آبی، قهوه ای، خاکستری، سبز، نارنجی، بنفش، قرمز، سفید و زرد هستند. پرایمرها و پرداخت ها یی مانند فلت، ساتن، نیمه براق و براق موجود هستند. پوشش – پوشش محدوده ی بستر بوده که رنگ های صنعتی می توانند در یک ضخامت خاص آن را پوشش دهد.

محتوای VOC  – محتوای VOC توسط مقررات دولتی محدود شده و نشان دهنده مقدار تبخیر ترکیبات کربن تحت شرایط آزمایشی میباشد.

مدت پخت – مدت پخت زمان بین مرحله مخلوط شدن و مرحله ژل میباشد که در آن رنگ های صنعتی در یک دیگ در دمای 77 درجه فارنهایت قابل استفاده می مانند.

ویسکوزیته – ویسکوزیته مقاومت رنگ صنعتی را در برابر جریان می سنجد.

غلظت مخصوص – غلظت مخصوص نسبت تراکم پوشش نسبت به تراکم آب در یک دمای مشخص میباشد.

امکانات

رنگ های صنعتی با انواع خاصی از امکانات در دسترس هستند که شامل:

  1. ضد استاتیک یا رسانا
  2. مقاوم در برابر گرما
  3. بازدارنده آتش
  4. پیشگیری از زنگ زدگی
  5. ضدآب
  6. دافع آب
  7. داخلی یا بیرونی
  8. مناسب برای ترمیم پوششها
  9. توانایی مقاومت در برابر درجه حرارت بالا
  10. الاستومریک – مناسب برای بسترهایی است که تا دو برابر اندازه اصلیشان بزرگ می شوند و سپس به ابعاد اصلی خود باز می گردند.
  11. الکترومغناطیسی – شامل مواد رسانا و غیر رسانا میباشد.

پوشش های صنعتی فیلم های نازکی هستند که به مواد برای اضافه کردن یا افزایش خصوصیات خاص مانند مقاومت در برابر زنگ زدگی، مقاومت در برابر سایش، رسانایی و غیره افزوده میشود. پوشش های صنعتی در کارخانجات تولیدی و فروشگاه های واجد شرایط برای پوشاندن قطعات مجزا، مجموعه های پایان یافته (اتومبیل، کامیون، هواپیما، کشتی ها)، مخازن، لوله کشی، ورق های فلزی، شبکه های پیوسته، پانل های چوبی، کاغذ و مقوا استفاده میشوند.

استفاده از پوشش های صنعتی شامل دو مرحله است: استفاده از رزین بر روی بستر و تشکیل این غشا روی سطح آن.

تعدادی روش برای اعمال پوشش های صنعتی به سطوح قطعات وجود دارد. این مهم است که هنگام انتخاب پوشش به خاطر داشته باشید که برخی از رزین ها ممکن است محدود به روش های اعمال خاصی باشند.

پوشش پوشانده شده یا پوشش غوطه ور شامل غوطه ور شدن قطعه در یک وان  پر از مواد پوششی است تا به طور موثر تمام سطوح روی قطعه کار را پوشش دهد.

پوشش بستر سیال یک فرآیند غوطه ورسازی ساده است که می تواند به صورت متداول یا الکترواستاتیک باشد.

در بسترهای سیال معمولی، محصولاتی که از قبل بیشتر از دمای ذوب ذرات پودر گرم شده اند، در بستر فرود می روند، جایی که پودر ذوب شده و به یک پوشش یکپارچه تبدیل می شود. راندمان انتقال بالا نتیجه ی کشیانده شدن کمتر و چکه کردن کمتر است.

رسوب الکتروفورتیک شامل طیف گسترده ای از فرایندهای پوشانندگیست که از میدان الکتریکی برای قرار دادن ذرات کلوئیدی روی بستر به عنوان یک الکترود استفاده می کند.

اسپری الکترواستاتیک زیرمجموعه ای از رسوب الکتروفورتیک است که شامل قطرات رنگی اتمی است که توسط یک الکترود در نوک تفنگ اسپری کننده شارژ می شود. این امر این امکان را فراهم میاورد تا قطعه کار به طور کامل با ورقه ای با ضخامت یکنواخت، از جمله نواحی معمولا غیر قابل دسترس نیز پوشش داده شده شوند.

پوشش چرخشی یا گریز از مرکزی راهی موثر برای پوشش قطعات کوچک فلزی و سطوح مسطح با پوششی محافظ است. پس از غوطه ور شدن در مواد پوشاننده ی بیش از حد، این مکانیزم از نیروی گریز از مرکز استفاده می کند تا مواد اضافی را از قسمت های مختلف بزداید تا تنها پوششی از لایه نازک روی سطح باقی بماند. پوشش اسپین معمولا برای ساختن ورقه های بسیار نازک در روند ساخت های ظریف استفاده می شود.

اشباع چکه ای فرآیندی است که در آن اثرات کششی سطح باعث می شود که رزین ها توسط منفذهای زیاد داخلی توسط آب فراگرفته شوند(مانند جذب آب توسط اسفنج)  و یا کاملا خیس شوند. این فرایند شامل از پیش گرم کردن بستربوده و انتشار مقدار معینی از رزین را روی سطح آن توزیع کرده و (پس از اشباع مناسب) با استفاده ازحرارت، رزین را سفت میکند.

 

اشباع فشار مکشی (VPI)  شامل استفاده از یک مکنده یا سایر ابزارها برای ایجاد فشار برای کشاندن رزین ها و یا پوشش ها به سطح پس از استفاده از اعمال پوششهای چکه ای و پوشانده شده میباشد. در اعمال مکش، یک قطعه در یک وان رزین تحت مکش غوطه ور می شود؛ مکش قطع شده تا رزین به داخل وان فرو رود. هنگامی که از وان رزین خارج می شود، این قطعه خشک و تمیز بوده و سپس سفت می شود.

پوشش اسپری خیس یا اتمیزه کردن شامل انواع اسپری هایی است که حجمی از رزین مایع را به قطرات کوچکتر تقسیم می کنند. این فرآیند معمولا شامل تفنگ اسپری کن یا فواره ای خاص است.