بخشی از مقاله
چکیده
قریب به پنجاه سال از تولید پوشش های پودری در جهان می گذرد در این بازه زمانی بسیاری از مصرف کنندگان رنگ برای پوشش کالاهای خود، پوشش های پودری را جایگزین پوشش های حلالی مایع کرده اند. از جمله خواص مطلوب در این گونه پوشش ها می توان به سازگاری مناسب با محیط زیست و اقتصادی بودن این پوشش ها اشاره کرد. سیستم های هیبرید که با نام اپوکسی/پلی استر نیز شناخته می شوند، پر مصرف ترین پوشش در میان این گروه از پوشش ها در ایران و جهان می باشد در این تحقیق خواص رزین های اپوکسی و تاثیر آن در خواص نهایی پوشش های پودری مورد مطالعه قرار گرفته است. وزن مولکولی، گروه های عاملی، دمای انتقال شیشه ائی و ویسکوزیته رزین به عنوان پارامتر های اصلی رزین در نظر گرفته شده و پس از انتخاب پنج نوع رزین اپوکسی در شرایط مشابه نمونه های شاهد در آزمایشگاه تولید گردیدند. سپس خواص نمونه ها با استفاده از آزمون های بررسی خواص حرارتی گلاSحح، زمان ﮊل شدن و تست های مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفتند. این بررسی ها نشان داد که ویسکوزیته مذاب، وزن معادل اپوکسی گWممح و دمای گذر از مرحله شیشه ای تأثیر مهمی در خواص سطحی و هم ترازی سطح فیلم خواهد داشت.
کلمات کلیدی: پوشش های پودری، رزین اپوکسی، وزن مولکولی، گروه های عاملی، دمای انتقای شیشه ای، ویسکوزیته
مقدمه
پوششهای پودری پوششهائی هستند که حاوی تمام اجزا سایر پوششها به غیر از حلالها می باشند. این پوششها از سال ١٩٦٢ به بازار عرضه گردیده و باعث شروع تحولی نوع در عرصه ساخت پوششها گردیدند. در طراحی و تکنولوﮊی این نوع پوششها نقش دانش مهندسین شیمی، پلیمر، برق و مکانیک انکار ناپذیر می باشد. از بارزترین خواص این پوششها می توان به مزایای کیفیت بالا، اقتصادی بودن و از همه مهمتر، آسیب نرساندن به محیط زیست اشاره کرد. پوششهای پودری به دو گروه اصلی پوششهای ترموپلاست و ترموست تقسیم بندی می شوند و سیستمهای ترموست را می توان به سیستمهای اپوکسی، اپوکسی پلی استر - هیبرید - ، پلی استرهعن1، پلی یورتانها و اکریلیک ها تقسیم بندی نمود. این پوششها کاربردهای متنوعی در بازار مصرف دارند که از جمله میتوان به آستری و پوششهای نهائی و قغق در صنایع خودرو سازی، لوازم خانگی - یخچال، اجاق گاز و ... - ، صفحات و ماشین آلات و ابزار صنعتی، صنایع آلومینیومی، قوطی ها و ظروف مورد مصرف در صنایع غذائی، موارد حفاظتی و ضد خوردگی و بسیاری دیگر از موارد مختلف اشاره کرد.
اولین مرحله ساخت پوششهای پودری، ارائه فرمولاسیون مناسب میباشد که این فرمولاسیون شامل: بایندر - رزین، هاردنر و افزودنیها - ، پیگمنت و فیلر می باشد. پس از توزین اولیه مواد مرحله اختلاط مقدماتی سکطبض جxطع و سپس مرحله اختلاط مذاب در اکسترودر، آسیاب و دانه بندی مناسب مراحل دیگر تولید یک پوشش پودری را تشکیل می دهند. در میان پوششهای پودری ترموست سیستم اپوکسی پلی استر یا هیبرید بالاترین مصرف را در ایران و جهان دارا می باشد و عمدتا جهت مصارف تزئینی، حفاظت و داخل منزل کاربرد دارند. هیبرید نام متداولی است که به روکشهای پودری حاوی رزین پلی استر به عنوان پیوند و رزین اپوکسی بیس فنل A به عنوان شبکه ساز، اطلاق میگردد. هیبریدها شاخص اصلی روکشهای پودریِ به کار رفته در مصارف داخلی هستند. چگونگی طبقهبندی سیستمهای هیبریدی همیشه مشکلساز بوده است. کلمه شبکه ساز معمولاﹰ به جزئی از روکش اطلاق میگردد که در مقدار کم با گروههای عاملی پیوند اصلی واکنش میدهد و ساختار شبکه ای را ای جاد مینماید. در هیبریدها، میزان مصرف رزینهای پلیاستر و اپوکسی با یکدیگر قابل قیاس است. در سیستمهای به اص طلاح ٥٠/٥٠ ، مقادیر رزینهای اپوکسی و پلی استر در فرمولاسیون روکش پودری ی کسان است. بنابراین در این حالت تشخیص بین رزین و سخت کننده مشکل میباشد. با توجه به قیمت و مقاومت بهتر در برابر زرد شوندگی، در حال حاضر تمایل به سمت روکشهایی است که دارای رزین اپوکسی کمتری نسبت به پلی استر میباشند. به همین دلیل، هیبریدها در گروه روکشهای پودری پلی استری قرار داده میشوند. از آنج ا که رزینهای اپوکسی به عنوان عامل پخت در بیشتر موارد دو عامله هستند باید عاملیت پیوند اصلی بیش از ٢ باشد. انحراف از نسبت استوکیومتری میتواند منجر به تخریب خواص فیلم از قبیل مقاومت در برابر حلال، آب جوش و ضربه شود.
سرعت واکنش بین گروههای اپوکسی موجود در رزین اپوکسی بیس فنل A و گروههای کربوکسیل پلی استر، نسبتاﹰ کند است. معمولاﹰ برای دستیابی به زمان پخت قابل قبول در دماهای بین ١٦٠ تا ٢٠٠ درجه سانتیگراد که تقریباﹰ در عمل به کار میروند، باید در فرمولاسیون روکش از کاتالیزور استفاده کرد. این یک قانون است که سازندگان رزین پلی استر، کاتالیزور را هنگام ساخت رزین، وارد ساختار آن نموده و به این طریق کاتالیزور در روکش پودری یکنواختتر توزیع میشود. این موضوع از اهمیت بسزایی برخوردار است، زیرا یک نواختی ِمقادیر بسیار کمِ کاتالیزور در مرحله اکسترود کردن روکش پودری نسبتاﹰ مشکل است. در صورت نیاز به اضافه کردن کاتالیزور، معمولاﹰ باید از روش “مستربچ” استفاده کرد. معمولاﹰ کاتالیزورهایی که برای افزایش سرعت واکنش مورد استفاده قرار میگیرند، آمینهای نوع سوم یا نمکهای آمونیم چهار ظرفیتی هستند. به منظور بهبود خاصیت همترازی روکش و کاهش عیوب سطحی، معمولاﹰ مواد افزودنی، به فرمولاسیون اضافه میشوند. مواد افزودنی همتراز کننده تقریبا هرگز با چنین روشی مورد استفاده قرار نمیگیرند. معمولاﹰ برای توزیع یکنواخت از مستربچی حاوی ١٠% ماده افزودنی در پیوند اصلی استفاده میشود. البته برخی از مواد افزودنی مانند بنزوئین یا رزینهای پلی وینیل بوتیرال احتیاج به مستربچ ندارند. این مطلب برای انواع مختلف سیلیکاتهای کلوئیدی که به عنوان عامل تیکسوتروﭖ به کار میروند نیز صادق است. نسبت بین رزینهای پلی استر و اپوکسی بستگی به عدد اسیدیِ رزین پلی استر و وزن اکی والان اپوکسی شبکهساز دارد. غالباﹰ برای نامگذاری چنین سیستمهایی از نسبت بین آنها استفاده میشود به طور مثال ٥٠/٥٠ ، ٣٠/٧٠ و غیره. عدد اول مقدار رزین پلی استر و عدد دوم مقدار رزین اپوکسی را در فرمولاسیون پودری نشان میدهد. در این سیستم رزین پلی استر نقش افزایش مقاومت جوی، ضربه پذیری و انعطاف پذیری را دارد و رزین اپوکسی جهت افزایش مقاومت خوردگی، سختی و حفاظت خوردگی به کار می رود. با حفظ نقش و اهمیت انکار ناپذیر رزین پلی استر و مواد افزودنی موجود در هر فرمولاسیون در این تحقیق سعی شده است که پس از بررسی برخی از پارامترهای موثر در انتخاب این دو نوع رزین، به طور خاص خواص رزین های اپوکسی در پوششهای پودری بررسی گردد. بدین منظور پنج نوع رزین متفاوت اپوکسی با حغغ ها و ویسکوزیته های مذاب متفاوت انتخاب گردید. سپس با استفاده از رزینهای فوق و یک نوع رزین پلی استر نمونه سازی ان جام گرفته و برخی خواص فیزیکی و شیمیائی مورد بررسی قرار گرفت. از موارد مهم در انتخاب این رزینهای اپوکسی می توان به حغغ، ویسکوزیته مذاب و نقطه نرم شدگی اشاره کرد.
پارامترهای رزین
پارامترهای مهم و اصلی در طراحی فرمولاسیون و انتخاب رزین های مورد مصرف در تولید رنگهای پودری موثر هستند عبارتند از:
این عوامل به هم وابسته بوده و در انتخاب رزین مناسب گاهی ناچار میشویم از بعضی عوامل به دلایل مشکلات پروسس تولید، رفتار رئولوﮊیکی پودر در حین تولید و خواص مکانیکی نهائی پوشش صرف نظر کنیم. بعنوان مثال با افزایش ؟1 رزین - پایداری بیشتر انبارداری - ، ویسکوزیته مذاب نیز افزایش می یابد که باعث بروز مشکلات هم ترازی در هنگام تشکیل فیلم می گردد.
