تعرف على علم الكيمياء
– في هذا الموضوع سوف نتحدث عن الإضافات المستخدمة في صناعة الدهانات وكذلك المذيبات.
محتويات الموضوع
تحضير الدهانات
– تحضر الدهانات على اختلاف أنواعها من أربعة مكونات أساسية كما يلي:
(1) المادة الملونة (المخضب) Pigments
وتستخدم لإعطاء اللون المطلوب لطبقـة الدهان وإخفاء السطح المدهون.
(2) المادة الرابطة Binders
وتستخدم لربط حبيبات المادة الملونة ببعضها البعض وتلصقها بالسطح المدهون.
(3) المذيبات Solvents
وهي الجزء المتطاير من الدهان والغرض منها إذابة المـادة الرابطة وتنظيم لزوجة الدهان.
(4) الإضافات additives
تستخدم بكميات قليلة لتحسين خـواص أو إضـافة خاصـية جديدة لطبقة الطلاء.
– في هذا الموضوع سوف نناقش فقط الإضافات المستخدمة في صناعة الدهانات Paint Additives وكذلك المذيبات المستخدمة في صناعة الدهانات
المذيبات المستخدمة في صناعة الدهانات
– المذيبات هي الجزء المتطاير من وسط الدهان ولا تدخل في تركيـب طبقة الطلاء النهائية.
– تضاف إلى الدهانات لإذابة المادة الرابطـة وضـبط لزوجة الدهان بما يناسب التنفيذ وكذلك جعل طبقة الطلاء منتظمة السـمك.
– تعتبر المذيبات هي المسئولة عن الجفاف المبدئ لطبقة الطلاء بتطايرهـا.
– تستخرج مذيبات الدهانات من البترول أو قطران الفحم.
– تختلف المذيبات عن بعضها البعض في تركيبها الكيميائي وقوة إذابتها ودرجة تطايرها
أنواع المذيبات المستخدمة في صناعة الدهانات Paint Solvents
– تصنف المذيبات حسب درجة وسرعة تطايرها كما يلي:
(1) مذيبات سريعة التطاير: وهي مذيبات معدل تطايرها أقل من 7
(2) مذيبات متوسطة التطاير: ومعدل تطايرها من 7 إلى 35
(3) مذيبات بطيئة التطاير: معدل تطايرها أكبر من 35
– يعرف معدل التطاير على أنه النسبة بين زمن تطاير المذيب إلى زمن تطاير الايثير (معدل التطاير – زمن تطاير المذيب – زمن تطاير الايثير).
– تصنف المذيبات من حيث تركيبها الكيميائي كما يلي:
الهيدروكربونات الأليفاتية – الهيدروكربونات الأروماتيـة – الكحـولات – الإثيـرات – الكيتونـات – الأسـترات – النيتروبارافينـات – كلوريـدات – الهيدروكربون.
الإضافات المستخدمة في صناعة الدهانات Paint Additives
– الإضافات المستخدمة في صناعة الدهانات هي عبارة عن مواد كيميائية تضاف بكميات صغيرة جـداً مـن 0.005- %0.1 حسب نوع الدهان والغـرض مـن اسـتخدامه.
– تستخدم الإضافات لتحسين أو إضافة بعض الخواص أو من أجـل خـفـض الكلفـة.
– للإضافات أنواع وأغراض كثيرة كما يلي:
(1) المجففات Driers
– المجففات هي عبارة عن أملاح معدنية للأحماض العضوية وعادة مـا يكـون العنصر المعدني من العناصر متعددة التكافؤ مثل (Co, Mn, Pb, Fe, Zr) .
– تمتاز العناصر المعدنية ذات التكافؤ المتعدد بقدرتها على التحول بسهولة من تكافؤ إلى آخر حاملة بين طياتها الأكسجين لتعطيه لطبقة الطلاء.
– تضاف المجففات لتسرع من عملية الجفاف.
– تستخدم فقط للدهانات التي يكون المواد الرابطة فيها أساسها الزيوت أي تجف بالأكسدة في الهـواء لذا تزيد التهوية الجيدة ودرجة الحرارة من عمل المجفف.
– يجب أن يـذوب المجفف في وسط الدهان أو يكون مع ناتج يذوب فيه.
– ينصح عادة باستخدام خليط من المجففات ويراعـي عنـد اختيـار المجففات ضبط نسبتها وعدم استخدام زيادة منها مع التأكد من عدم تفاعلها مع المخضب (الصبغة) أو ادمصاصها على سطحه.
– يمكن تقسم المجففات حسب دورهـا في عملية الجفاف كما يلي:
(أ) مجفف أولي وهو القادر على إتمام عملية الجفاف وحده مثل Co , Mn
(ب) مجفف ثانوي وهو يضاف إلى المجفف الأولي لتحسين خواص الجفاف مثل: Pb, Ca, Zr
(2) مانع تكوين القشرة السطحية Antiskining Agents
– يحدث أثناء تخزين الدهانات الزيتية أن تتكون قشرة جلدية فوق السطح بسبب عملية الأكسدة.
– يستخدم لمنع هذه الظاهرة مواد تضاف للبويات لمنـع عملية التأكسد داخل العبوة وعدم تكوين القشرة السطحية.
– كما أنها تفيـد فـي ثبات لزوجة الدهان فتمنع تغلظ قوامها أثناء التخزين.
– من أمثلة هذه المواد راتنجات الفينولات، ميثيل-ايثيل- كيتوأوكزيم، بيوتيل الدهيد أوكزيم.
(3) موانع الترسيب Antisettling Agents
– نتيجة لفارق الكثافة بين المخضب (الصبغة) والوسط الحامل يحدث الترسيب في قاع العبوة أثناء التخزين.
– تستخدم لمنع هذه الظاهرة مواد تعمل على إحداث كثافة خادعة للوسط مثل الشموع والبنتون وبعض مشتقات السليلوز.
– كما تستخدم هذه المواد أيضاً في معالجة الانسيابية الزائدة والتي تؤدي إلى ارتخاء طبقـة الدهان.
(4) موانع الطفو Antifloating Agents
– يحدث الطفو نتيجة لتحرك بعض جزيئات المخضب (الصبغة) على سطح طبقة الطلاء أثناء جفافها وذلك بسبب قلة كثافتها.
– لمنع هذه الظاهرة تستخدم مواد تعمل على التأثير على التوتر السطحي أثناء تطاير المـذيب فتمنـع عمليـة الطفو.
(5) موانع الرغوة Antifoaming Agents
– تحدث الرغوة غالباً وبكثرة في الدهانات المستحلبة أثنـاء عمليـة التحضير أو التقليب أو التجفيف بالمذيبات.
– تستخدم مواد مثل السليكونات لمنع الظاهرة من خلال تأثيرها على التوتر السطحي.
(6) مواد تساعد على الانتشار Dispersing Agents
– تستخدم مواد مثل أمـلاح الصوديوم والأمونيوم للكربوكسيلات البوليمرية لفصل حبيبات المخضب (الصبغة) عن بعضها البعض حتى لا يحدث التكتل وضعف الانتشار في وسط الدهان.
– تعتمد فكرة عمل المواد المشتتة على ادمصاصها على سطح حبيبات المخضب (الصبغة) فتعمل على تنافرها عن بعضها البعض فتنتشر في وسط الـدهان.
– يوجد منها أنواع ويصلح النوع الواحد لعدد محدود من المخضبات (الأصباغ) وقـد يستخدم خليط من المواد المشتتة للمخضب الواحد.
(7) مؤخرات الحريق Fire retardants
– قد توضع بعض الإضافات التي تعمل على تأخير الحريق
– تعتمد فكرة إعاقة الحريق أما على استخدام مواد تعمل على انتفاخ وتورم طبقة الطـلاء محدثة رغوة بتأثير الحرارة تعمل على حماية السطح المدهون مثـل ثنائي الكيل فوسفات وثنائي فينيل جوانيدين أو باستخدام مادة غير عضوية مثـل التيتانيوم فوسفات أو الزنك فوسفات تنحصر بتأثير الحرارة مكونة سطح غير قابل للحريق.
– كما يوجد أيضاً بعض أنواع المخضب (الصبغة) والمـواد الرابطـة التـي تساعد على تأخير الحريق.
(8) المواد الحافظة Preservatives
– تتعرض الدهانات المستحلبة والدهانات التي أساسها الماء للتعفن أثنـاء التخزين وبعد عملية الدهان.
– لمنع تجمع الكائنات الدقيقة التي تحلل وسـط الدهان العضوي فتعمل على خفض اللزوجة وتغير اللون وحتى ظهور رائحة العفن تستخدم مواد قاتلة أو مانعة لنمو هذه الكائنات مثل مركبات الزئبـق وبعض مركبات الفينول.
(9) المواد الماصة للأشعة فوق البنفسجية U.V. Absorbers
– الاشعة فوق البنفسجية تتسبب في تدمير أوساط الدهان وخاصة التـي تحتوي على روابط غير مشبعة حيث تعمل على تكسير هذه الروابط بالأكسدة بأكسجين الهواء.
– تؤثر الأشعة فوق البنفسجية على بعض أنواع المخضب (الصبغة)ات فتحدث بهتاناً وتغير في اللون. لذا تضاف للبويات التـي تتعـرض لأشعة الشمس بعض المواد مثل بنزوات الزنك أو المنجنيز لتعمل على امتصاص الاشعة فوق البنفسجية الضارة لطبقة الدهان.
(10) منظم اللزوجة Viscosity Control
– تضاف بعض المواد مثل أكسيد المنجنيز أو البولي أميـد أو بعـض أنواع الزيوت الكثيفة إلى الدهانات لتجعل لزوجة الدهان عند الدرجة المطلوبة والمناسبة لطريقة التنفيذ والغرض منها.
(11) الملدنات Plasticizers
– تستخدم الملدنات مع بعض أنواع اللاكيهات ومع الأوساط الرابطـة غير المتحولة والتي تجف فقط بتطاير المذيب ومع بعض بويات الأفران لتزيد من مرونة طبقة الطلاء.
– يشترط فيها أن تكون متطايرة وتمتـزج كـاملاً بجميع مكونات طبقة الطلاء وأن تتمتع بثبات كيميائي.
– من أمثلة هذه المواد زيت الخروع وزيت الكافور والشموع المكلورة.
– علاوة على ذلك فأن لكل نوع مـن الأوساط الرابطة ما يناسبه من المواد الملدنة.
المراجع: كتاب أسس الكيمياء الصناعية – الطبعة الأولى 2005 – أ.د. محمد مجدي واصل أستاذ الكيمياء الفيزيائية – كلية العلوم – جامعة الأزهر – مصر
