آرشیو مقالات

آرشیو مقالات

خواص پوشش­های جامد در معماری، صنعت و ...

خواص پوشش­های جامد در معماری، صنعت و ...

چهارشنبه, 17 مرداد,1397

رتبه بندی این مطلب:
5/0

بسپار/ ایران پلیمر پوشش­ها موادی جامد یا مایع هستند و از دیرباز تا کنون در حوزه محافظت و تزئینات مورد استفاده قرار گرفته ­اند. این فیلم­های نازک محافظتی در پوشش­های صنعتی و ساختمانی و تعداد زیادی از محصولات صنعتی استفاده می­شوند. در این مقاله به ساخت و خواص پوشش­ها پرداخته می­شود.

 

  1. مقدمه

پوشش به ماده جامد یا مایع اطلاق می­شود. محصولی که به صورت پیوسته یا منقطع توسط یکی از روش­های موجود بر روی زیرایند اعمال شود، پوشش مایع است. بعد از خشک شدن پوشش مایع (با تبخیر و یا پخت (ایجاد اتصالات عرضی)) توسط اکسیدکننده ­ها، حرارت، نور فرابنفش و یا سایر روش­ها، یک فیلم پوششی جامد حاصل می­شود. در این مقاله در مورد فیلم­های پوششی جامد صحبت خواهد شد. پوشش­های می­توانند بدون فام و یا با فام بوده، ضخامت کمی دارند، شفاف و یا پشت­پوش باشند. اصطلاح "پوشش" و "رنگ" مترادف هستند اما معمولا پوشش برای پوشش­های صنعتی مثل مورد استفاده در مبلمان اداری، کاغذ، خودروسازی، قوطی و غیره گفته شده و رنگ برای پوشش­های ساختمانی مورد استفاده در رنگ خانه­ها، دیوارها و سقف و ... استفاده می­شود. مواد مورد استفاده هنرمندان هم رنگ­های هنری اطلاق می­شوند. هم­چنین اغلب پوشش­ها به عنوان لایه نهایی شناخته شده­اند.

رنگ­ها پراکنه­هایی از رنگدانه­ها و پرکننده­ها در بستر یک سیال هستند. بستر سیال یک بایندر مایع است که در حین پخت، جامد شده و می­تواند به عنوان کاهنده گرانروی و ایجاد خواص استفاده شود. این بستر در حین فرایند پخت در محیط آزاد شده و یا بازگردانده شود. بایندر بستر سیال از روغن، پلیمر حل­شده، عامل پخت یا یک لاتکس و ... است. بایندر رنگدانه و ذرات پرکننده را بعد از پخت و خشک­شدن نگه­ می­دارد. وارنیش که معادل شفاف­پوشه است یک محلول شفاف است. لاک­ها مات و یا دارای فام هستند. به طور مجز و یا درکنار هم، رنگ­ها، وارنیش­ها و لاک­ها، پوشش نامیده می­شوند.

پوشش­ها یا تزئینی و یا با کاربرد خاص هستند و در همه­ جا مورد استفاده قرار می­گیرند. به طور مثال، در یک اداره، سقف و دیواره ­ها توسط رنگ­های تزئینی، میز با لایه­های دارای فام و یا بدون فام، زمین با لایه محافظتی یا تزئینی و ... پوشش­داده شده­اند. در کنار این­ها، کتاب­ها و روزنامه­های چاپ شده نیز هستند. برخی از این­ها بر روی کاغذ­های پوشش­دار چاپ شده­اند. جلد کتاب­ها نیز دارای پوشش هستند. و این مثال­ها ادامه دارند.

پوشش­های تزئینی به نوعی هستند که توجه بیننده را جلب کنند، می­توانند نرم و پاستلی باشند تا محیطی آرام را ایجاد کنند، تک فام و چندفام باشند تا اثرات احساسی القا کنند، براق، نیمه­براق یا مات باشند تا اثرات مختلف و پاکیزگی را ایجاد کنند و یا نرم یا زبر باشند و ... . پوشش­های عملکردی معمولا برای محافظت زیرایند (چوب، فلز، پلاستیک و ...) استفاده می­شوند. پوشش­های محافظتی منابع طبیعی را حفظ کرده و دوست­دار محیط زیست هستند زیرا خوردگی و تخریب را به حداقل رسانده و طول عمر زیرایند را افزایش می­دهند. پوشش­های محافظتی بر روی قطعات ارزشمند یک سازه که دور از دسترس هستند و تعمیر کردنشان سخت یا غیرممکن است نیز استفاده می­شوند، مثلا نقش پوشش­ها در صنایع الکترونیک که پوشش از مدارهای چاپ شده حفاظت می­کند.

پوشش­ها به دو دسته بزرگ تقسیم می­شوند: پوشش­های صنعت معماری و پوشش­های صنعتی. پوشش­های معماری آن دسته از پوشش­هایی هستند که در تزئینات و محافظت خانه­ها و ساختمان­ها به کار می­روند. اگر پوشش در قسمت­­های خارجی ساختمان استفاده شود، پوشش­های بیرونی محسوب می­شود. این دسته از پوشش­ها حساس به نور و تابش نبوده و در برابر تابش­ها با طول ­موج­های مختلف، پایدارند. اگر پوشش­ها در قسمت­های داخلی ساختمان استفاده شوند، پوشش داخلی نامیده می­شوند که خود به چندین دسته پوشش سقف، دیوار، وارنیش، سنگ و ... تقسیم ­شوند.

 

  1. تاریخچه

انسان­های اولیه از گیاهان، درختان، حیوانات، میوه­ها و اکسید فلزات رنگ را تولید و به منظور تزیین و ایجاد ارتباطات توسط تصویر روی دیوارهای غارها، استفاده می­کردند. چنین تصویرهایی بیش­تر از 15000 سال ماندگار بودند. مصریان اجساد مردگان را با قیر و مواد دیگر مومیایی می­کردند (واژه مومیایی از واژه فارسی مومیا که به معنای قیر است، برگرفته شده است) و گفته شده کشتی نوح با قیر پوشش­دهی شده بود. در حدود 2500 سال قبل، مصریان وانیش­های شفاف را با حرارت­دهی کهربا و روغن­های گیاهی تولید کردند، پوشش­های فام­دار و یا لاک­ها را با افزودن مواد معدنی مالشیت (malachite)، آزوریت (azurite) و ترکیبات آهن­دار را به وارنیش­های شفاف می­ساختند. رومی­ها روش فرسکو (fresco) را ابداع کردند که در آن رنگ­ها متشکل از رنگدانه، پرکننده و بستر سیال بوده و  به منظور پوشش­های خارجی استفاده می­شدند. عبریان باستان برای پوشش سقف و دیوارها از رنگ­های برپایه شیر استفاده می­کردند. بیش­تر از 3000 سال قبل، ژاپنی­های لاک­هایی برپایه سیب از درختان وارنیش تولید کردند. در روزهای استعمار از آب آهک سفید برای اهداف پوششی استفاده می­شده است. بعدها آب آهک سفید با شیر و پروتئین اصلاح شد و دوام و چسبندگی بهبود یافت. پس از آن از رنگدانه­ها، پرکننده­ها مثل رس و غیره به منظور کاهش هزینه­ها و ایجاد فام، اضافه شدند. در نهایت، آهک با فسفوپروتئین شیر جایگزین و رنگ کازئین ساخته شد که در رنگ­های معماری استفاده می­شوند.

اگرچه در طی قرن­های رنگ تولید و اصلاح می­شد اما اهمیت آن در انقلاب صنعتی ( سال­های 1700 تا 1950) مشخص شد. این دوره تاریخی منجر به تولید پل­ها، کارخانجات ، ماشین­های تولیدی، تجهیزات و ... شد که در تمامی آن­ها نیاز به پوشش به چشم می­خورد چرا که نیاز به محافظت از سازه­ها بود. باید محافظت از رطوبت، آب نمک، بارنکل، کپک، مذاب ، باد، باران، تگرگ، سرما و گرما، نور خورشید، گاز سولفوریک خارج شده از کوره­ها و غیره انجام شود. امروزه، همان سازه­ها و قطعات به همراه صنعت بسته­بندی، خودرو، ماشین­های سنگین، لوکوموتیو و قطار، کشتی، مبلمان، قوطی کنسرو، کاغذ دیواری و ... نیاز به پوشش­های محافظتی و تزئینی دارند. اگر پوشش­ها نبودند، دنیای ما پر از کسالت و خوردگی و تخریب بود.

 

  1. پوشش­های معماری

پوشش­های معماری بر روی سطوح داخلی و سطوح خارجی ساختمان­ها و پل­ها و ... اعمال می­شوند. این سطوح از جنس چوب، فلز، پلاستیک، کامپوزیت و غیره هستند. پوشش می­تواند از نوع لاتکس، آلکید، روغن، حلال­پایه و ... بوده و با روش­های مختلف قلمو، اسپری، غلتک و سایر روش­ها اعمال شود. براقیت یک خاصیت نوری مهم پوشش­ها است و بسته به کاربرد نهایی، می­تواند از کم تا زیاد متغیر باشد. معمولا این پوشش­ها در محل و تحت شرایط محیط اعمال می­شوند.

روش­های استاندارد برای شناسایی خواص این پوشش­ها وجود دارد. سایش، چسبندگی خشک و تر، انعطاف­پذیری، مقاومت به مواد شیمیایی، مقاومت در برابر چاپ و جوهر و پاک­شوندگی از ویژگی­های مهم این پوشش­هاست.

انجام آزمون بر روی پوشش­های معماری و پوشش­های صنعتی به معنای اندازه ­گیری برهم­کنش­های پیچیده حاصل از خواص فیزیکی این پوشش­هاست. به طور مثال، امکان شست­وشو چنین خواص پوشش­های دیوار نیازمند این است که پوشش مقاومت شیمیایی بالایی در برابر آب و مواد شوینده داشته و توانایی تحمل تنش­های حاصله از مالش و کشش را داشته باشد که این­ها وابسته به خواصی از قبیل سختی، چسبندگی، پیوستگی و مقاومت به سایش پوشش­هاست.

برای پوشش­های داخلی، خواص ظاهری مهم­تر از خواص مکانیکی هستند. خواص فیزیکی و مکانیکی برای پوشش­های خارجی به دلیل قرارگیری در معرض تابش، بسیار حائز اهمیت است. پوشش­های خارجی در معرض حرارت، تغییرات دمایی، رطوبت، اکسیژن و نور خورشید قرار می­گیرند که این عوامل می­توانند منجر به کاهش عملکرد پوشش شوند. تغییرات دمایی می­توانند منجر به بلند شدن پوشش و تخریب ظاهر آن شوند که در کنار تابش خورشید، منجر به خراش و ترک می­شود. رطوبت موجب بروز تاول، فرسایش، کاهش چسبندگی و کپک می­شود. اکسیژن سبب تخریب سطح و به موجب آن، تخریب عمقی و در نتیجه ضعف، ترک و فروریختگی می­شود. نور خورشید و به ویژه تابش فرابنفش موجب گچی شدن سطح، کاهش براقیت، تخریب و ترک و ... می­گردد.

اثرات قرارگیری در معرض محیط بیرونی با دستگاه­هایی اندازه­گیری می­شوند که قابلیت شبیه­سازی و تسریع شرایط محیط را دارند. در اغلب موارد، نتایج این آزمون­ها تکرار پذیر نیستند اما دلیل استفاده زیاد از این آزمون­ها، این است که در شرایط معمولی، سال­ها طول خواهد کشید تا در نمونه تغییر مشاهده شود، پس آزمون­های تسریع­یافته معیار خوبی از تخریب نمونه­ها در زمان­های کوتاه­تر هستند. این آزمون­های برای مقایسه، تولید محصولات جدید و بهبود محصولات بسیار مفید هستند.

آزمون­های شرایط جوی، با شبیه­سازی محفظه­ای با شرایط واقعی و قابلیت حذف یا ایجاد رطوبت، آلودگی، تخریب زیستی و ... پرکاربرد هستند. در این آزمون، شرایط فصلی، نوع و شدت تابش، زاویه قرارگیری نیز قابل تنظیم است. هرچه این شرایط به واقعیت نزدیک­تر باشد، تخمین عملکرد پوشش در طولانی مدت از صحت بیش­تری برخوردار است.

 

  1. پوشش­های صنعتی

پوشش­های صنعتی دسته­ای دیگر از پوشش­ها هستند که بر روی محصولات تولیدی کارخانه­ها اعمال می­شوند. مثل پوشش­های صنایع خودروسازی، فضاپیماها، قطارها، قوطی کنسروها، بسته­بندی­ها، ماشین­های صنعتی، پوشش­های اداره­ها، مبلمان، کابینت­ها، لوله­ها، دریایی، سنگ و ... .

 

  1. تشکیل فیلم

فیلم­های پوششی از پلیمرهای گرمانرم (قابل انحلال) یا گرماسخت (غیر قابل انحلال) به همراه سایر ترکیبات مثل رنگدانه­ها، پرکننده­ها، روان­کننده­ها، مواد سطح فعال، حلال­ها، کاتالیزورها یا آغازگرها ساخته شده­اند. پوشش­های گرماسخت دارای اتصالات عرضی هستند.

زمانی­که پلیمرهای گرمانرم در حلال حل می­شوند، فیلم با تبخیر حلال تحت شرایط محیط و یا حرارت، تشکیل می­شود. از آن­جایی­که خواص فیزیکی پوشش نهایی وابسته به خواص پلیمر است، از پلیمرهای با جرم مولکولی بالا استفاده می­شود و باید در نظر گرفت که گرانروی نهایی باید به میزانی باشد که بتوان آن را اعمال کرد. پلیمرهایی که در فیلم­های پوششی استفاده می­شوند شامل نیتروسلولز، بوتیرات استات سلولز، کوپلیمرها و تتراپلیمرهای وینیل کلراید/وینیل استات، پلی­وینیل­استات و پلی­متیل­متاکریلات­ها هستند. پوشش­های حاصل از این پلیمرها به راحتی با حلال قابل برداشتن هستند. مثلا در مبلمان پوشش­داده شده با نیتروسلولز، ریخت آب و الکل سبب ایجاد حلقه­هایی روی پوشش می­­شود.

پوشش­های گرماسخت از پلیمرها یا الیگومرهای با وزن مولکولی پایین و ترکیبات ایجادکننده اتصالات عرضی عامل­دار، ساخته می­شوند. در حضور حلال، حلال با حرارت تبخیر و واکنش بین عاملیت­ها اتفاق می­افتد. اتصالات عرضی می­تواند بین ترکیبات دارای عاملیت هیدروکسیل، عاملیت ایزوسیانات یا عاملیت اپوکسید اتفاق بی­افتد، مثل واکنش ایجاد اتصالات یورتان یا اتر (طرح­واره 1).

مترجم: مهندس معصومه کاویانی دارانی، دانشجو دکتری مهندسی رنگ، موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

 

(ادامه دارد ...)

 

متن کامل این مقاله را در شماره 190ام دوماهنامه پوشرنگ که در پایان تیرماه منتشر شده است بخوانید. 

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکارخانم ارشاد .تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد.

نوشتن یک نظر

افزودن نظر

x
دی ان ان