حلال های آلی در صنعت رنگ و پوشش

صنعت پوشش یکی از مهم ترین صنایع در جهان می باشد.  از این رو از 40 سال قبل لازم شده است که  تولید کنندگان از تکنولوژی های بدون حلال یا با استفاده از حلال کم در این صنعت بهره ببرند.  تعداد تولید کنندگان پوشش در جهان بسیار بالا است اما بیشتر انها تولید کنندگان بومی هستند که از این بین 10 تولید کننده جهانی می باشند.  اگرچه ، بیشتر این تولید کنندگان بزرگ جهانی ، در کشور هایی با رشد چشم گیر مانند هند و چین قرار دارند.  نمودار زیر نشان دهنده میزان جهانی تولید پوشش و رنگ می باشد :

درصد تولید جهانی رنگ و پوششتولید و تقاضای این مواد در کشور های مختلف تقریبا برابر است و از این رو صادرات این مواد محدود تر شده است. تقاضا در کشورهای  آسیایی ،  رشد چشم گیر تری نسبت به سایر نقاط جهان دارد. و بر اساس واحد حجم این کشور ها 50 الی 55 % کل تقاضای این مواد تولیدی را دارند.

عملکرد پوشش ها

پوشش ها دو عملکرد نهایی را در بر می گیرند که از اهمیت اقتصادی بالایی بر خوردار است : پوشش های محافظتی و دکوراتیو در حدود 50% از تمام پوشش های تولید شده در سراسر جهان به عنوان پوشش های دکوراتیو و محافظ برای سازه های جدید استفاده می شوند و این پوشش های محافظ هم چنین برای  نگه داری از سازه های موجود مانند خانه های شهری و آپارتمان ها ، ساختمان های عمومی و واحد های صنعتی و کارخانه ها استفاده می شود . باقی 35 % پوشش ها به عنوان دکوراتیو و مخافظ تولیدات صنعتی استفاده می شود. بدون پوشش ها ، طول عمر محصولات به شدت کوتاه می شود و بسیاری از ان ها حتی قابل عرضه در بازار هم نیستند.

دیگر کاربردها

سایرکاربردهای پوشش ها که  برای موارد خاص و متفرقه می باشد شامل رنگ های ترافیکی ، پوشش نهایی خودرو ها ، پوشش هایی با مقاومت و عملکرد بالا برای واحد های صنعتی و هم چنین تجهیزات صنعتی و هم چنین به عنوان  پوشش محافظ برای تجهیزات و سازه هایی که در دریا استفاده می شوند. صنعت پوشش در ایالات متحده امریکا ، اروپای غربی و ژاپن کاملا به بلوغ خود رسیده است و این نشان دهنده سلامت اقتصادی این کشور ها به خصوص در ساخت و ساز و حمل و نقل می باشد . تقاضای جهانی از سال 2018 تا 2023 با نرخ سالانه رشد 2% در امریکا و5/1 تا 2 %  در اروپای غربی افزایش پیدا خواهد کرد. اما این نرخ در ژاپن رشدی نخواهد داشت . در کشور های در حال پیشرفت صنعت پوشش رشد بالتتری خواهد داشت .

چشم انداز رشد بازار

بهترین چشم انداز رشد مربوط به کشور چین با حدود 5 الی 6 % نرخ رشد سالانه و پس از آن ،  هند با  6%  نرخ رشد سالانه ، لهستان 3 الی 4 % و عربستان صعودی 4 الی 5/4 %  می شود. به صورت کلی نرخ رشد جهانی و سالانه حدود 4 % در نظر گرفته شده است . بیشتر تولید کننده های بین المللی پوشش ها در چین وجود دارند و این واقعیت با توجه به این که در این کشور ها استاندارد های زندگی روز به روز در حال رشد است مطابقت دارد.

بزرگ ترین تغییری که در این صنعت طی 40 سال گذشته رخ داده است مربوط به تکنولوژی های جدید  تولید مورد استفاده می باشد . این تکنولوژی های جدید شامل پوشش های بر پایه آب ( امولسیون های ترموست ، پراکندگی کلوییدی ، محلول در آب ) ، پوشش های با محتوای جامد بالا ، سیستم های دو جزیی ، پوشش های پودری و پوشش های پخت با اشعه می باشند.

رنگ و پوشش های بر پایه اب رنگ و پوشش پودری

آلودگی و مقررات زیست محیطی

در طی 5 سال پیش رو مقررات در حوزه آلودگی هوا نیرو محرکه برای تولید پوشش ها با تکنولوژی جدید می باشد . اگر چه اولویت مشتریان و متقاضیان بیشترین تاثیر را دارد. در بازار پوشش های معماری و ساختمانی ، پوشش های بر پایه آب به رشد خود ادامه خواهد داد زیرا تقاضا برای این نوع از پوشش به دلیل عاری از مواد خطرناک و سمی بودن و بدون بو بودن  بیشتر است .

عموما ، مقررات محیط زیستی برای جلوگیری از انتشار مواد آلی فرار یا voc ها و یا آلاینده های خطرناک هوا یا HAP نه تنها در کشور های  توسعه یافته بلکه در کشور های در حال توسعه مانند چین روز به روز جدی تر گرفته می شوند. میزان استفاده از انرژی ، حلال و هزینه مواد اولیه نیز عواملی هستند که بر روی هزینه نهایی تاثی می گذارند و هم چنین هزینه مواد اولیه حدود 50 الی 60 % کل هزینه تولید را در این حوزه در بر می گیرد .

استفاده از پوشش و رنگ های بر پایه آب در صنعت ساختمان سازی

صنعت رنگ و پوشش ،یکی از بزرگ ترین صنایع مصرف کننده حلال است ، که این حلال ها  معمولا ازپالایشگاه ها و پتروشیمی ها تامین می شوند . این صنعت مقدار قابل توجهی از مواد غیر پتروشیمیایی را استفاده می کند مانند افزودنی ها و پیگمنت ها که خیلی متاثر از قیمت نفت و گار نمی باشند . بر اساس واحد حجم ، یک سوم از مواد اولیه مورد استفاده در این صنعت غیر پتروشیمیایی هستند.

یکی از حوزه هایی که صنعت پوشش با ان سر و کار دارد نانو تکنولوژی می باشد. ذرات بسیار ریز سرامیکی و فلزی برای افزودن یک خاصیت مورد نظر به رنگ و پوشش ها می توانند به فرمولاسیون آنها اضافه شوند. سایز متوسط ذرات نانو 10 تا 70 نانومتر می باشد که شامل کمتر از 5/6 میلیون اتم می باشد. در این محدوده از اندازه ذرات ، نسبت اندازه سطح به جرم بسیارمعنا دار می باشد و این باعث می شود خواص منحصر به فردی به محصول داده شود. برای مثال در 2 نانو متر هدایت پذیری ذرات فلز تغییر می کند و در 20 نانو متر شفاقیت ذرات سرامیکی تغییر می کند. در 20 نانو متر ، ذرات طلا به قرمز رنگمتمایل شده و پلاستیسیته آن ها از بین می رود .

 

رنگ و پوشش ساختمانی

پوشش های بر پایه آب و پوشش های بر پایه حلال

پوشش ها معمولا نام خود را از اتصال دهنده یا رزینی که برای تولید از ان استفاده شده است می گیرند . اپوکسی ها ، آلکید ها و یورتان ها تمام رزین هایی هستند که پوشش ها نام خود را از ان ها می گیرند . اما این ها تنها مواد تشکیل دهنده پوششها نیستند.علاوه بر افزودنی ها ، که می توانند خواص منحصر به فردی را به پوشش ها بدهند و پیگمنت ها ، پوشش ها شامل المان هایی  می شوند که باعث می شود این مواد در مایعات برای کاربری اسان تر حل شوند.  این حلال ها گاهی اوقا آب و گاهی اوقات حلال های دیگر نظیر حلال های آلی می باشند.

پوشش های بر پایه آب

80 درصد از رنگ ها برای مصارف خانگی بر پایه اب هستند .  در محیط هایی با تهویه نامطبوع تبخیر حلال ها می تواند برای کارگران مخاطرا ت زیادی را به همراه داشته باشد. به همین دلیل برای استفاده در تانک های ذخیره سوخت و یا تانکر های ریلی می بایست از پوشش های بر پایه اب استفاده شود . این امر هم چنین میزان غلظت مواد اتش زایی که در محیط های بدون تهویه ایجاد می شوند  را نیز کاهش داده است.

این امر بدان معنا نیست که استفاده از پوشش های بر پایه اب نیازی به تاییده سازمان ایمنی و بهداشت شغلی یا OSHA  ندارد . پوشش های بر پایه آب لزوما کاملا عاری از حلال نیستند اگر چه بسیاری از انها شامل حلال های کمکی هستند ، حلال هایی که در غلظت های کمتری موجود هستند و به آب باقی مانده در پوشش نهایی کمک می کنند تا از بافت پوشش یا رنگ خارج شود و اجازه خشک شدن را به مخصول نهایی بدهد.

    پوشش های بر پایه حلال

رنگ های بر پایه حلال شامل مایعاتی هستن که در طی واکنش شیمیایی با اکسیژن اجازه تبخیر شدن به ان ها را می دهد . عموما، هوای در حرکت در اطراف پوشش های بر پایه حلال به خشک شدن سریع تر ان ها کمک می کند. این پوشش ها ،نسبت به پوشش های بر پایه آب  یک مزیت بسیار مهم دارند. حساسیت کمتری نسبت به شرایط محیطی مانند دما و رطوبت  دارند.

رطوبت می تواند از بخار شدن اب موجود در پوشش های بر پایه اب جلوگیری کند و در واقع این نوع از پوشش ها و رنگ ها در برخی از شرایط اقلیمی نا کار امد هستند .  آب قدرت جای گزینی به جای حلال در پوشش ها را دارد و عامل کلیدی در فرآیند خوردگی محسوب می شود. اگر آب موجود در پوشش یا رنگ  با سطح قبل از اعمال پوشش و اثر کذاری آن  تماس پیدا کند خوردگی حفره ای ممکن است رخ دهد .

برای جلوگیری از این فرایند پوشش های بر پایه اب باید طوری فرموله شوند تا قبل از خوردگی ابی که در فیلم تشگیل شده موجود است ار بافت پوشش خارج شود . اما این ملاحظات نیاز نیست برای پوشش های بر پاه حلال در نظر گرفته شود . به طور خلاصه ، برای مشاغلی در فضای باز و مرطوب مانند پروزه های زیر ساختی استفاده از پوشش های بر پایه آب توضیه نمی شود.

نقش حلال ها در صنعت رنگ و پوشش

حلال ها در این صنعت جهت حل کردن سایر مواد در خود مانند  پیگمنت ها ، افزودنی ها و اتصال دهنده ها استفاده می شوند.

  • حلال ها ویسکوزیته را کنترل می کنند
  • تاثیر به سزایی در کیفیت فیلم تشکیل شده دارند که به شدت به ریت تبخیر خلال در طی فرآیند خشک شدن بستگی دارد.

در نتیجه ، تاثیر نهایی آن ها در ظاهر فیلم تشکیل شده ، چسبندگی و حتی خوردگی می باشد.

نقش حلال در صنعت رنگ و پوشش

بیشترین انواع حلال هایی که در این صنایع استفاده می شود چیست ؟

  • حلال های هیدروکربنی

حلال های آلیفاتیک ( خطی هستند ، هیدروکربن های شاخه دار یا حلقه ای مانند هگزان )

حلال های آروماتیک (شامل حلقه بنزن می شوند (سلختار حلقه ای از 6 کربن ) مانند تولوئن و زایلن )

ترکیب این دو نوع از هیدروکربن ها معمولا با نام وایت اسپیریت شناخته می شود.

  • کتون ها : با توجه به گروه کربونیلی این نوع از حلال ها قدرت خوبی به عنوان یک حلال دارند. کتون های کوچک برای رزین های قطبی مناسب هستند و کتون های سنگین برای رزین های غیر قطبی متاسب هستند. فقط کتون های سبک هستند که قابلیت حل شدن در اب را دارند. حلال های کتونی می توانند ویسکوزیته را کاهش دهند . نمونه هایی از این دسته از حلال ها مانند استون ( تبخیر سریع در صورت استفاده در پوشش های سلولزی) ، متیل ایزوبوتیل کتون ( تبخیر متوسط ) ، ایزوپروپانون (تبخیر کند ) و سیکلو هگزانون
  • استرها مانند : اتیل استات ، متیل استات ، بوتیل استات ، پروپیلن گلایکول ،مونو متیل اتر استات ، بوتیل گلایکول استات
  • الکل ها مانند : اتانول ، بوتانول

گلایکول اتر ها مانند : اتیلن گلیکول ،مونو بوتیل اتر و پروپیلن گلایکول متیل اتر
حلال ها در رنگ و پوشش

پترو کیمیا پیوند به عنوان وارد کننده حلال مواد اولیه صنعت رنگ کیفیت کالا را مطابق با آنالیز ارائه شده تضمین مینماید.

منابع :

https://coatings.specialchem.com/selection-guide/select-solvents-for-industrial-coatings

https://www.uscoatings.com/blog/water-based-coating-vs-solvent-based-coating/

 (https://ihsmarkit.com/products/paint-and-coatings-industry-chemical-economics-handbook.html)

https://www.clariant.com/en/Business-Units/Pigments/Coatings/Architectural-Coatings

https://www.ruwac.com/application-tips/what-vacuum-should-i-choose-for-powder-coating/

https://www.axalta.com/content/dam/Corporate/Documents/Sustainability/External-Website/technology/product-process-innovations.html

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست