رنگ های پودری

درآمدی بر پوشش های پودری

پوشش های پودری شامل رنگدانه ها و افزودنی های پخش شده در یک بایندر تشکیل دهنده فیلم ( رزین و عامل پخت) می باشند که بصورت پودرهای ریز تولید می شوند . چنین پودرهایی با یک تفنگ الکترواستاتیک بر روی سطوح مورد نظر پاشش می‌گردند. ذرات پودر در تفنگ باردار شده و لایه نازک چسبناکی را روی سطح مورد نظر تشکیل می‌دهند و پس از عبور از یک کوره در اثر حرارت ، ذرات پودری ذوب شده و پس از ایجاد چسبندگی و باند عرضی یک پوشش سخت ، بادوام و غیرقابل انحلال را ارائه می‌دهند. لغت پوشش پودری به هر دو پوشش پخت شده و حالت پودری اطلاق می‌شود و هیچ گونه ابهامی در بکار بردن آن وجود ندارد ولی ترم پودر پوششی فقط برای حالت پودری استفاده می‌شود .

● مزایا و معایب پوشش‌های پودری :

آنچه که امروزه جایگزین رنگهای عادی کوره ای بر پایه حلال صنعتی بعنوان پوشش های عاری از حلال شده است ، پوشش‌های پودری می باشند که مرتبا با آنها مقایسه می شوند . با این وجود سیستمهای مناسب " تکنولوژی پاک " مثل پوششهای بر پایه‌آب(Water Base) ، روکش‌های سخت شونده با اشعه و پوشش‌های با درصد جامد بالا ( High Solid) برای مقایسه وجود دارد .

از مزایای عمده‌ای که پوشش‌های پودری دارند به اختصار میتوان به موارد ذیل اشاره نمود :

۱) آماده برای مصرف و کاربرد

۲) سهولت استفاده

۳) کاربرد تک لایه ، لایه ای ضخیم با یکنواخت بهتر با یکبار پاشش نسبت به رنگ مایع بدست می آید.

۴) نمونه برگشتی کمتر

۵) سودمندی بالا ، بازیافت مطلوب پودرهای پاشیده شده اضافی بالای ۹۵% می باشد در حالی که برای رنگهای بر پایه حلالی کمتر از ۱۵% می باشد.

۶) رسوب یا ته نشینی ندارد .

۷) عاری از حلال می باشد .

۸) خطرات سلامتی کمتر ، بعلت عدم وجود حلال و مواد خطرناک آتشگیر و مسموم کننده .

▪ معایب :

۱) آلودگی ، مانند حضور ذرات خارجی که بعد از عمل پخت دیگر نمی توان از بین برد .

۲) تغییر رنگ ، دقت در تمیز کاری دستگاههای اعمال رنگ مثل کابین پاشش و مسیر بازیافت ضروریست .

۳) تنظیم مشخصات پودر در حین ساخت امکان پذیر نیست . برخلاف رنگهای مایع که اغلب به هنگام اعمال میتوان آنها را تینت نمود ، این کار برای رنگهای پودری امکان پذیر نیست .

● بازار رنگهای پودری :

مصارف رنگ‌های پودری را می توان به دو گروه مجزا تقسیم کرد :

الف ) مصارف تزئینی :

پوشش تزئینی نهایی را در محصولات ساخته شده ایجاد می نماید مانند : لوازم خانگی ، ابزار ماشین الات و ...

ب) مصارف ویژه :

در اینگونه مصارف کاربرد تزئینی نداشته و برای خواص اجرایی ویژه استفاده می‌شوند مانند: خواص حفاظت برای لوله‌ها و شیرآلات و اتصالات و ...

● فرایند ساخت پوشش های پودری

روش متداول برای ساخت رنگ های پودری ، روش اختلاط مذاب مواد اولیه مورد استفاده در اکسترودر می باشد که پس از آن به ذرات ریز تبدیل می شوند .

هشت مرحله مشخص برای روش ساخت معمولی ( اختلاط مذاب) وجود دارد :

۱) وزن کردن مواد اولیه

۲) پیش اختلاط ( Premix )

۳) اکستروژن

۴) سرد نمودن و خرد نمودن

۵) آسیاب و کنترل اندازه ذرات

۶) فیلتر نمودن ( الک کردن )

۷) هموژنه کردن یا اختلاط خشک ( Dry Blending)

۸) بسته بندی

تمامی مراحل فوق مهم است ولی سه فرایند کلیدی پیش اختلاط ، اکستروژن و آسیاب ، از مراحل اصلی تولید پوشش پودری می‌باشند .

۱) پیش اختلاط

هدف از این مرحله ایجاد یک مخلوط هموژن از مواد اولیه قبل از مرحله اکستروژن می باشد که نهایتا موجب ایجاد همرنگی و خواص ویژه در پودر می گردد . بنابر این در این مرحله بکمک اکستروژن آزمایشگاهی همرنگی بایستی کنترل شود.

۲) اکستروژن

سه نوع اکستروژن برای ساخت رنگ پودری وجود دارد :

- تک پیچه

- دو پیچه هم دوران

- Tooth Planetary Roller

اینها بگونه ای طراحی شده اند که توزیع ماکزیمم ، حداقل زمان ماندگاری و کنترل دقیق دمای مذاب را داشته باشند .

فرایند های متعددی در حین اکستروژن صورت می‌گیرد که کلا به آنها توزیع یا پراکندگی ذرات اطلاق می شود . این فرایندها بطور مجزا عمل نمی‌کنند و تا حدی همزمان صورت می گیرند.

این فرایندها عبارتند از :

- ذوب ، اختلاط و یکنواختی اجزای رزین

- Wetting رنگدانه ها توسط اجزای رزینی و توزیع افزودنی ها در مذاب

- شکست رنگدانه های بهم چسبیده بطور ایده آل به ذرات اولیه.

حرارت ابتدائی اکسترودر برای اطمینان از ذوب رزین نیاز است ، ولی در خلال تولید پیوسته انرژی مکانیکی حاصل از اصطکاک مواد برای تامین حرارت کفایت می‌کند و جداره داخلی اکسترودر برای ثابت نگهداشتن دما بایستی سرد نگه‌داشته شود .

مواد خروجی از اکسترودر باید بلافاصله بصورت ورقه ای نازک سرد شده و بصورت چیپس برای استفاده در آسیاب خرد گردند .

۳) آسیاب و کنترل اندازه ذرات

رنگهای پودری الکترواستاتیک برای کاربردهای مرسوم معمولا توزیع اندازه ذراتی در محدوده ۱۰۰-۰ میکرون دارند ، ولی محدوده ای که خواص کاربردی خوبی را ارائه می دهند ۵۰-۱۰ میکرون است . مقادیر زیاد ذرات ریز زیر ۱۰ میکرون ، پودری با بارپذیری کم الکترواستاتیکی و خواص سیالیت ضعیفی ( Flowability) ارائه می‌دهند ، همچنین وجود ذرات درشت پوشش های با ظاهر نامطلوب ارائه می دهند.

آسیاب های Pindisc معمولا برای خرد کردن رنگ های پودری مورد استفاده قرار می گیرند . آنها شامل یک کلاسیفایر داخلی برای کنترل ماکزیمم اندازه ذرات هستند و ذرات درشت خارج از اندازه دوباره به آسیاب یر می گردند . یک فن با حجم بالا، هوا را به داخل آسیاب می کشاند ، این امر سبب اتلاف حرارت ایجاد شده و همچنین انتقال ذرات پودر می‌گردد . با کنترل زمان اقامت ذره در داخل آسیاب و سرعت کلاسیفایر توزیع اندازه ذرات می تواند کنترل شود .

جمع آوری پودرهای حمل شده با جابجایی هوا توسط سیکلون انجام میشود .ذرات بالای ۱۰ میکرون و مقدار جزئی از ذرات با اندازه کمتر بسته به بازدهی سیکلون از آن خارج شده و به عنوان محصول جمع آوری می شوند .

پودرهای خروجی از سیکلون قبل از ورود به محل بسته بندی از میان یک الک پیوسته ، عبور داده میشوند تا ذرات بالای اندازه مورد نیاز ( over site) از آن جدا گردد . جمع آوری مستقیم همه پودرها از فیلتر نیز ممکن است .

محمد زرگر

مترجم : محمد زرگر ، فارغ التحصیل رشته مهندسی شیمی از دانشگاه صنعتی شریف

Howell,D.M, Powder Coatings , vol I , London , John willey & Sons Ltd (۲۰۰۰)