همه ی پوشش های مایع دارای چهار جزء اصلی رزین ، رنگدانه ، حلال و مواد افزودنی هستند. این اجزاء خواص نهائی سامانه های آب پایه سامانه های پوششی هستند كه در آنها آب حلال اولیه می باشد . تحقیقات در مورد پوشش های آب پایه از سال 1950 شروع شده است . امروزه با گذشت بیش از پنج دهه پوشش های آب پایه به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.
تا مدتهای مدیدی پوشش های آب پایه به عنوان هم خانواده یشیمیائی ضعیف تر سامانه های حلال پایه در نظر گرفته می شدند . اما در سال های اخیر به واسطه ی محدودیت های آئین نامه كیفیت هوا توسعه این نوع پوششها سرعت گرفته و تولید كنندگان پوشش ، پیشرفت در پوشش های آب پایه را در اولویت بالائی قرار داده اند . نتایج این پیشرفت ها ، حصول پوششهای آب پایه ای با مشخصاتی مشابه پوشش های حلالی توام با حفظ ویژگی های زیست محیطی بوده است.
مزایا :
مهمترین مزیت این پوشش ها سطح پائین VOC می باشد كه پوشش های آب پایه را قادر به بر آورده سازی سخت گیرانه ترین قوانین محیط زیست می سازد . به طور عمده پوشش های آب پایه میزان VOC كمتر ازIb/gal 22/0 دارند . به دلیل آنكه در پوشش های آب پایه از آب به جای حلال استفاده میكنند امكان تمیز كردن سطح توسط آب و صابون فراهم می گردد. در نتیجه در تمیز كاری ، هزینه های نهائی استفاده از حلال ، ذخیره می گردد.
كاهش سطح حلال در اغلب موارد به معنای كاهش بو در محیط كار ، كاهش خطر آتش سوزی و در نتیجه كاهش حق بیمه و افزایش امنیت كاری است .
پوشش های آب پایه را می توان بر زمینه های مختلفی از قبیل : فلزات ، پلاستیكها ، چوب ، شیشه و سطوح گچی توسط تجهیزات اعمال مختلفی از قبیل افشانش ، غوطه وری ، و جریانی اعمال نمود . برخی از پوشش های آب پایه هوا خشك و برخی نیاز به پخت كوره ای دارند.
معایب :
پوشش های آب پایه برای هر كاربردی مناسب نیستند ، این پوشش ها با ضخامت فیلم خشكی تا mil 1،2 بهترین نتایج را حاصل می كنند . جائیكه رطوبت بالا است زمان بیشتری طول می كشد تا پوشش آب پایه خشك شود بنابراین ممكن است به جریان هوای اضافی ، تخلیه و یا سیستم آبگیری نیاز باشد. همچنین ممكن است پوشش های آب پایه از دیگر سامانه های پوششی گران قیمت تر باشند.
انواع پوشش های آب پایه :
اگر چه این پوششها كاملاً بدون حلال نیستند ولی میزان حلال آنها بسیار كم است. پخت پوشش های آب پایه در اغلب موارد شبیه به پوشش های حلال پایه است كه از طریق اكسیداسیون یا واكنش های ایجاد اتصالات عرضی انجام می شود. پوشش های آب پایه لاتكسی از طریق انعقاد ذرات لاتكس پخت می شوند ، كه وقتی اتفاق می افتد كه آب و حلال تبخیر شده و ذرات لاتكس تشكیل فیلم می دهند . اغلب پوشش های آب پایه ای كه امروزه استفاده می شوند از طریق انعقاد یا به هم پیوستن ذرات لاتكس تشكیل فیلم می دهند .اغلب پوشش های آب پایه ای كه امروزه مورد استفاده قرار می گیرند به یكی از سه روش سنتز پلیمرها كه به مقدار زیادی خواص نهائی پوشش ها را تعیین می كنند تهیه می شوند: امولسیونی ، پراكنه ای (دیسپرسیون) ، محلولی یا دیسپرسیون كلوئیدی پلیمرها و رزین های آب – تقلیل پذیر . این سه نوع از پلیمرها به طور مشخص از نظر خواص فیزیكی و مكانیكی تفاوت دارند كه برای فرمول نویس ها آزادی عمل فراوانی را در سامانه پوشش های آب پایه فراهم می كنند.
بسته به سیستم رزین و فرمولاسیون پوشش ، طیف كاملی از خواص كارامد فیزیكی و شیمیائی می تواند به دست آید. برای مثال پوشش های آب پایه می توانند دارای خواص خوب تا عالی از قبیل سختی ، مقاومت لكه پذیری ، انعطاف پذیری و مقاومت خوردگی باشند. آنها همچنین می توانند دارای براقیت بالا و مقاومت حلالی و رطوبتی عالی باشند.
پوشش های امولسیونی:پوشش های امولسیونی حاوی پلیمرهای امولسیونی با ذرات كروی با جرم مولكولی بالا كه در آب به طور جدا و دیسپرس شده می باشند. با توجه به اینكه ذرات پلیمر از آب جدا هستند افزایش جرم مولكولی پلیمر كه همراه با حصول خواص مناسب و بدون اثرگذاری بر گرانروی است امكان پذیر می گردد.
به دلیل امكان حصول جرم مولكولی بالا ، پلیمرهای امولسیونی بیشترین چقرمگی ، مقاومت شیمیایی و آبی را در بین سه نوه پوشش آب پایه دارا می باشند. خشك كردن اضافی سختی مدادی H 2 تا H 3 را ایجاد می كند. پوشش های امولسیونی همچنین بالاتری میزان محتوای جامد در حین اعمال را فراهم می كنند . در سال های اخیر توسعه رزین های امولسونی با كارائی بالا پیشرفت های مهمی را در فن آوری امولسیونی حاصل كرده اند . همچنین ، انتخاب صحیح مونومرها و پالایش در كنترل جرم مولكولی به بهبود سیستم های پوششی آب پایه كمك می كند . پالایش در سیستم های آب – امولسیون چسبندگی به پلاستیك های جدید را افزایش می دهد . پوشش های امولسیونی می توانند هوا خشك باشند و یا از طریق یك واكنش ترموست میتوان مقاومت حلالی و شیمیائی و در برخی موارد چقرمگی را افزایش داد كه امكان حصول آن تنها با افزایش جرم مولكولی فراهم نمی گردد . استفاده از این پوشش ها برای كاربردهای با كارائی بالا در حال افزایش است به ویژه در پرداخت تكمیلی ، پلاستیك های خودرو و ماشین های تجاری.
پوشش های محلول در آب : پوشش های محلول در آب حاوی ذرات كروی بسیار ریز پراكنده در آب هستند . ذرات آنها كوچكتر از ذرات امولسیونی است و در آب متورم شده اند ، بنابراین وزن مولكولی بین پلیمرهای امولسیونی و محلول واقعی است. ذرات ، پلیمرهای پراكنده كلوئیدی نامیده می شوند . گروه های قطبی اسیدی یا بازی دارند كه منجر به حلالیت می شوند . پلیمرهای پراكنده كلوئیدی می توانند به عنوان هیبریدهایی از امولسیون و پلیمرهای حلالی در نظر گرفته شوند زیرا مشخصات هر دو را ارائه می كنند.
پوشش های محلول در آب حاصله می توانند براقیت خوب ، چقرمگی ،خواص متفاوت شیمیایی و آبی و دوام خوب توام با سهولت اعمال داشته باشند . پوشش های محلول در آب معمول ترین استفاده را برای بسیاری از تكمیل كاری های صنعتی دارا می باشند.
پوشش های آب – تقلیل پذیر : پوشش های آب تقلیل پذیر حاوی كو پلیمرهایی هستند كه به وسیله واكنش های پلیمریزاسیون در حلال های سازگار با آب از قبیل الكل ها و استرها حاصل می گردند. گروه های قطبی روی پلیمرها اجازه آب – تقلیل پذیری و تشكیل محلول واقعی پلیمر در آب را میدهند. بر خلاف پلیمرهای امولسیونی ، گرانروی و خواص این پوشش ها به میزان زیادی وابسته به جرم مولكولی است.
انواع رزین:
آلكید ، لاتكس آكریلیك ، اپوكسی ، هیبرید آكریلیك/ اپوكسی ، پلی یورتان ، پلی استر و رزین های دیگر ممكن است در فرمولاسیون پوشش های آب پایه استفاده شوند. برای كاربردهای تكمیلی عمومی ، پوشش های آلكیدی معمولاً استفاده می شوند. آكریلیك ها نیز مكرراً جهت كاربردهای تكمیلی انتخاب می شوند . اپوكسی استرهای محلول در آب و آلكیدها محدوده ی عالی در كاربردهای خودروی هستند.
اپوكسی های آب – تقلیل پذیر :اغلب به عنوان آستری استفاده می شوند كه پوشش رویه ی آنها ، اغلب پوششها می توانند باشند وقتی مقاومت به خوردگی خوب و خواص با كارآمدی بالا مورد نیاز است از پوشش های پلی یورتان به عنوان پوشش رویه ی آستری اپوكسی آب – تقلیل پذیر استفاده می شود. در آینده ، با ادامه ی پیشرفت ها در فن آوری آب پایه ، سامانه پوششی فوق العاده مورد انتظار است.
توسعه در محصولات آب پایه می تواند جهت ادامه ی بهبود كاربرد و مشخصات كارآمد ، تهیه پوشش هایی با حلال هایی مهم و موءثر جهت بر طرف كردن چالش های بغرنج VOC مورد انتظار باشد.
منبع: نشریه بسپار
تا مدتهای مدیدی پوشش های آب پایه به عنوان هم خانواده یشیمیائی ضعیف تر سامانه های حلال پایه در نظر گرفته می شدند . اما در سال های اخیر به واسطه ی محدودیت های آئین نامه كیفیت هوا توسعه این نوع پوششها سرعت گرفته و تولید كنندگان پوشش ، پیشرفت در پوشش های آب پایه را در اولویت بالائی قرار داده اند . نتایج این پیشرفت ها ، حصول پوششهای آب پایه ای با مشخصاتی مشابه پوشش های حلالی توام با حفظ ویژگی های زیست محیطی بوده است.
مزایا :
مهمترین مزیت این پوشش ها سطح پائین VOC می باشد كه پوشش های آب پایه را قادر به بر آورده سازی سخت گیرانه ترین قوانین محیط زیست می سازد . به طور عمده پوشش های آب پایه میزان VOC كمتر ازIb/gal 22/0 دارند . به دلیل آنكه در پوشش های آب پایه از آب به جای حلال استفاده میكنند امكان تمیز كردن سطح توسط آب و صابون فراهم می گردد. در نتیجه در تمیز كاری ، هزینه های نهائی استفاده از حلال ، ذخیره می گردد.
كاهش سطح حلال در اغلب موارد به معنای كاهش بو در محیط كار ، كاهش خطر آتش سوزی و در نتیجه كاهش حق بیمه و افزایش امنیت كاری است .
پوشش های آب پایه را می توان بر زمینه های مختلفی از قبیل : فلزات ، پلاستیكها ، چوب ، شیشه و سطوح گچی توسط تجهیزات اعمال مختلفی از قبیل افشانش ، غوطه وری ، و جریانی اعمال نمود . برخی از پوشش های آب پایه هوا خشك و برخی نیاز به پخت كوره ای دارند.
معایب :
پوشش های آب پایه برای هر كاربردی مناسب نیستند ، این پوشش ها با ضخامت فیلم خشكی تا mil 1،2 بهترین نتایج را حاصل می كنند . جائیكه رطوبت بالا است زمان بیشتری طول می كشد تا پوشش آب پایه خشك شود بنابراین ممكن است به جریان هوای اضافی ، تخلیه و یا سیستم آبگیری نیاز باشد. همچنین ممكن است پوشش های آب پایه از دیگر سامانه های پوششی گران قیمت تر باشند.
انواع پوشش های آب پایه :
اگر چه این پوششها كاملاً بدون حلال نیستند ولی میزان حلال آنها بسیار كم است. پخت پوشش های آب پایه در اغلب موارد شبیه به پوشش های حلال پایه است كه از طریق اكسیداسیون یا واكنش های ایجاد اتصالات عرضی انجام می شود. پوشش های آب پایه لاتكسی از طریق انعقاد ذرات لاتكس پخت می شوند ، كه وقتی اتفاق می افتد كه آب و حلال تبخیر شده و ذرات لاتكس تشكیل فیلم می دهند . اغلب پوشش های آب پایه ای كه امروزه استفاده می شوند از طریق انعقاد یا به هم پیوستن ذرات لاتكس تشكیل فیلم می دهند .اغلب پوشش های آب پایه ای كه امروزه مورد استفاده قرار می گیرند به یكی از سه روش سنتز پلیمرها كه به مقدار زیادی خواص نهائی پوشش ها را تعیین می كنند تهیه می شوند: امولسیونی ، پراكنه ای (دیسپرسیون) ، محلولی یا دیسپرسیون كلوئیدی پلیمرها و رزین های آب – تقلیل پذیر . این سه نوع از پلیمرها به طور مشخص از نظر خواص فیزیكی و مكانیكی تفاوت دارند كه برای فرمول نویس ها آزادی عمل فراوانی را در سامانه پوشش های آب پایه فراهم می كنند.
بسته به سیستم رزین و فرمولاسیون پوشش ، طیف كاملی از خواص كارامد فیزیكی و شیمیائی می تواند به دست آید. برای مثال پوشش های آب پایه می توانند دارای خواص خوب تا عالی از قبیل سختی ، مقاومت لكه پذیری ، انعطاف پذیری و مقاومت خوردگی باشند. آنها همچنین می توانند دارای براقیت بالا و مقاومت حلالی و رطوبتی عالی باشند.
پوشش های امولسیونی:پوشش های امولسیونی حاوی پلیمرهای امولسیونی با ذرات كروی با جرم مولكولی بالا كه در آب به طور جدا و دیسپرس شده می باشند. با توجه به اینكه ذرات پلیمر از آب جدا هستند افزایش جرم مولكولی پلیمر كه همراه با حصول خواص مناسب و بدون اثرگذاری بر گرانروی است امكان پذیر می گردد.
به دلیل امكان حصول جرم مولكولی بالا ، پلیمرهای امولسیونی بیشترین چقرمگی ، مقاومت شیمیایی و آبی را در بین سه نوه پوشش آب پایه دارا می باشند. خشك كردن اضافی سختی مدادی H 2 تا H 3 را ایجاد می كند. پوشش های امولسیونی همچنین بالاتری میزان محتوای جامد در حین اعمال را فراهم می كنند . در سال های اخیر توسعه رزین های امولسونی با كارائی بالا پیشرفت های مهمی را در فن آوری امولسیونی حاصل كرده اند . همچنین ، انتخاب صحیح مونومرها و پالایش در كنترل جرم مولكولی به بهبود سیستم های پوششی آب پایه كمك می كند . پالایش در سیستم های آب – امولسیون چسبندگی به پلاستیك های جدید را افزایش می دهد . پوشش های امولسیونی می توانند هوا خشك باشند و یا از طریق یك واكنش ترموست میتوان مقاومت حلالی و شیمیائی و در برخی موارد چقرمگی را افزایش داد كه امكان حصول آن تنها با افزایش جرم مولكولی فراهم نمی گردد . استفاده از این پوشش ها برای كاربردهای با كارائی بالا در حال افزایش است به ویژه در پرداخت تكمیلی ، پلاستیك های خودرو و ماشین های تجاری.
پوشش های محلول در آب : پوشش های محلول در آب حاوی ذرات كروی بسیار ریز پراكنده در آب هستند . ذرات آنها كوچكتر از ذرات امولسیونی است و در آب متورم شده اند ، بنابراین وزن مولكولی بین پلیمرهای امولسیونی و محلول واقعی است. ذرات ، پلیمرهای پراكنده كلوئیدی نامیده می شوند . گروه های قطبی اسیدی یا بازی دارند كه منجر به حلالیت می شوند . پلیمرهای پراكنده كلوئیدی می توانند به عنوان هیبریدهایی از امولسیون و پلیمرهای حلالی در نظر گرفته شوند زیرا مشخصات هر دو را ارائه می كنند.
پوشش های محلول در آب حاصله می توانند براقیت خوب ، چقرمگی ،خواص متفاوت شیمیایی و آبی و دوام خوب توام با سهولت اعمال داشته باشند . پوشش های محلول در آب معمول ترین استفاده را برای بسیاری از تكمیل كاری های صنعتی دارا می باشند.
پوشش های آب – تقلیل پذیر : پوشش های آب تقلیل پذیر حاوی كو پلیمرهایی هستند كه به وسیله واكنش های پلیمریزاسیون در حلال های سازگار با آب از قبیل الكل ها و استرها حاصل می گردند. گروه های قطبی روی پلیمرها اجازه آب – تقلیل پذیری و تشكیل محلول واقعی پلیمر در آب را میدهند. بر خلاف پلیمرهای امولسیونی ، گرانروی و خواص این پوشش ها به میزان زیادی وابسته به جرم مولكولی است.
انواع رزین:
آلكید ، لاتكس آكریلیك ، اپوكسی ، هیبرید آكریلیك/ اپوكسی ، پلی یورتان ، پلی استر و رزین های دیگر ممكن است در فرمولاسیون پوشش های آب پایه استفاده شوند. برای كاربردهای تكمیلی عمومی ، پوشش های آلكیدی معمولاً استفاده می شوند. آكریلیك ها نیز مكرراً جهت كاربردهای تكمیلی انتخاب می شوند . اپوكسی استرهای محلول در آب و آلكیدها محدوده ی عالی در كاربردهای خودروی هستند.
اپوكسی های آب – تقلیل پذیر :اغلب به عنوان آستری استفاده می شوند كه پوشش رویه ی آنها ، اغلب پوششها می توانند باشند وقتی مقاومت به خوردگی خوب و خواص با كارآمدی بالا مورد نیاز است از پوشش های پلی یورتان به عنوان پوشش رویه ی آستری اپوكسی آب – تقلیل پذیر استفاده می شود. در آینده ، با ادامه ی پیشرفت ها در فن آوری آب پایه ، سامانه پوششی فوق العاده مورد انتظار است.
توسعه در محصولات آب پایه می تواند جهت ادامه ی بهبود كاربرد و مشخصات كارآمد ، تهیه پوشش هایی با حلال هایی مهم و موءثر جهت بر طرف كردن چالش های بغرنج VOC مورد انتظار باشد.
منبع: نشریه بسپار
