روشهاي کاهش آلودگي هاي ناشي از صنايع رنگ در محیط زيست

امروزه علي رغم توسعه روز افزون صنايع شیمیايي و صنايع وابسته به آن، نه تنها مساله
آلودگي محیط زيست بهبود پیدا نكرده است، بلكه به مرحله بسیار خطرناکي نزديك شده
است . در اين راستا نقش صنايع رنگ آمیزي در آلوده سازي محیط زيست انكار ناپذير
است . دو نمونه از مهمترين اين آلوده کننده ها ترکیبات آلي فرار (VOC) و ترکیبات
خشك کن رنگ هستند که مورد اول حلالهاي فراري هستند که پس از فرايند رنگ آمیزي
به صورت گاز يا مايع وارد محیط زيست مي شوند و مورد دوم ترکیباتي هستند که براي
فرآيند خشك شدن به کار مي روند . ترکیبات آلي فرار داراي اثرات نامطلوبي چون
تخريب لايه اوزون، ايجاد اثرات گلخانه اي، ايجاد مه دود فتو شیمیايي، اثرات نامطلوب
بسیاري بر انسان و ديگر موجودات مي گذارند و ترکیبات خشك کن نیز داراي اثراتي چون
سرطان زا بودن، ايجاد سوزش در مخاط گلو و تاثیرات فوق العاده خطرناکي بر انسان
هستند .
براي جلوگيري از اين موارد امروزه روشهاي نويني براي رنگ آميزي و آماده سازي سطح ابداع گرديده است كه علي رغم اينكه
مدت كوتاهي است كه مورد استفاده قرار مي گيرند ولي تاثيري شگرف در ميزان آلايندگي ناشي تركيبات فوق الذكر بر روي
محيط زيست داشته اند .
اين روشها عبارتند از :
استفاده از تركيبات خشك كن جديد به جاي كبالت و ديگر عناصر سمي
استفاده از رزينهاي جديد ساخته شده از گياهان يا بذر آنها
استفاده از روشهاي جديد عمل آوري پوشش ها
استفاده از رنگهاي پايه آب به جاي پايه حلال كه مهمترين آن رنگ ED به عنوان آستر اوليه
کیان صنعت برهان
www.kiansanaatco.com
مقدمه :
تركيبات آلي فرار VOC سنتز فتوشيميايي اوزون را در لايه هاي نزديك زمين تسريع مي كنند و باعث تشكيل اوزون در لايه
هاي پايين جو مي شود كه براي انسان و ديگر مو جودات بسيار خطرناك است . زماني كه انسان براي مدت طولاني در معرض
VOC قرار گيرد ناراحتي هاي عصبي خاصي به نام سندرم Organo psycho مشاهده مي شود .
تركيبات خشك كن نيز داراي اثراتي چون سرطان زايي؛ ايجاد سوزش در مخاط گلو و تاثيرات خطرناك ديگري هستند. براي
جلوگيري از اين موارد امروزه روشهاي نويني براي رنگ آميزي و آماده سازي سطح ابداع گرديده است. به طور كلي هدف
روشهاي نوين پرداخت سطح فلزات، كاهش يا حذف كامل استفاده از حلالهاي آلي، سمي و آتشزا است .
پوشش دهي الكتريكي :
اين روش رنگ آميزي بر پايه رنگهاي پايه آب ابداع گرديده است و بر پايه قرارگيري فلز مورد نظر در يك ميدان الكتريكي DC
برقرار است .
در اين روش با استفاده از يك ميدان DC در يك مخزن حاوي رنگهاي پايه آب ، پوششها با ضخامت يكسان روي قطعات
داراي اشكال پيچيده مي نشينند. اين روش يك سيكل بسته بدون پرت رنگ است . آب در آند الكتروليز مي شود و هيدروژن
در كاتد احياء مي شود كه اين موضوع سبب مي شود Ph. در لايه مرزي آند به شدت اسيدي و در لايه مرزي كاتد به شدت
قليايي شود.در صورتيكه از روش AED استفاده شود ، پوشش طبق مكانيسم آندي پيش رفته و روي آند قرار مي گيرد و اگر
روش CED در حال انجام باشد پوشش روي كاتد قرار مي گيرد.در نتيجه اين واكنش ها ، رزين به صورت نمك روي سطح
قرار مي گيرد .
پوشش دهي الكتريكي داراي كارايي بيشتر با استفاده از فرآيندها و موادي است كه از لحاظ زيست محيطي بي خطر بوده و
هم از جنبه اقتصادي مقرون به صرفه هستند.مزيت هاي پوشش دهي الكتريكي عبارتند از :
کیان صنعت برهان
www.kiansanaatco.com
قدرت نفوذ بالا؛ كاملا اتوماتيك؛سيستم بسته كوتاه؛راندمان توليد عالي؛ هزينه فرآيند كم ؛ نشر كم مواد و آب به صورت
پسماند ) رنگ هاي پايه آب و سيستم بسته ) و خواص محافظتي فوق العاده پوشش .
يكي از تركيبات مهم رنگهاي پوششهاي الكتريكي حلالهاي آلي هستند كه از آنها براي سنتز بايندر )رنگپايه( استفاده مي شود
و پس از سنتز از رنگ جداسازي مي شود . بعد از خنثي سازي و رقيق شدن با آب ، مواد درون وان حاوي ۵ ۲ % حلال است . –
حلالهاي آلي در پايداري محلول رنگ تاثير دارند و بر خواص پوشش از جمله ضخامت موثرند. به محض افزايش مقدار
حلالهاي آلي در سيستم ، ضخامت پوشش افزايش مي يابد كه باعث افت ولتاژ موثر و قدرت نفوذ مي شود .مقدار حلال بر
خواص مكانيكي پوشش و ويسكوزيته فيلم ED موثر است و مقاومت فيلم كاهش مي يابد .
روشهاي جديد عمل آوري پوششها :
براي انجام بسپارش توسط UV مانند هر واكنش راديكالي ديگري نياز به آغازگري داريم كه در اثر برخورد امواج UV تفكيك
شده و راديكال آزاد توليد كند تا بسپارش انجام شود. اين آغازگرها باعث شروع فرآيند زنجيري راديكال آزاد مي شوند كه در
آن مونومرهاي با وزن ملكولي كم به پيش پليمرها تبديل مي شوند و با جذب نور UV يا مرئي به فيلم هاي با اتصالات عرضي
زياد تبديل مي شوند. خواص فوتو شيميايي و فوتو فيزيكي آغازگرهاي نوري در كنترل فعاليت آنها بسيار مهم است و بايد
داراي خواص زير باشند :
دو دسته اصلي آغازگر نوري وجود دارند. دسته اول شامل آغازگرهاي نوع A هستند كه هنگامي كه تحت نور UV قرار مي
گيرند قطعه قطعه مي شوند و تشكيل راديكال آزاد مي دهند و پليمريزاسيون را آغاز مي كنند. دسته دوم B با جذب يك اتم
H از محيط كه مي تواند از خود رزين يا حلال باشد تحت تابش نور UV بسپارش را آغاز مي كنند اما معمولا يك ترسيو
آمين به كارايي آنها كمك مي كند UV.
پوششهاي پايه آب و قابل عمل آوري با به عنوان يك روش زيست محيطي خوب شناخته شده اند . مهمترين مزيت مورد ادعا
سطح فيلم قبل و بعد از عمل آوري پوشش را ندارند.اين موضوع باعث مي شود فرآيند پوشش و اشياء پوشش شده براي
محيط كم خطرتر باشند. از مزاياي ديگر آن امكان دستيابي به ويسكوزيته پائين رنگ است كه اجازه مي دهد تا سطوحي با
يكنواختي بيشتر به دست آيد و نيز تعداد باندهاي دوگانه واكنش دهنده كه باعث چروك خوردگي فيلم پس از عمل آوري مي
شوند، را كاهش مي دهد .
کیان صنعت برهان
www.kiansanaatco.com
رنگهاي پايه آب:
براي كاهش VOC موجود در رنگ هاي حلال پايه و جهت كاهش وابستگي به منابع نفتي، رنگ هاي آب پايه نخستين بار در
سال ۰۶۹۱ توليد شدند. رزين اين رنگها بر طبق روشهايي در آب امولسيوني شده اند و مقدار كمي حلال آلي در آنها وجود
دارد.. جايگزين بعدي براي آستر و رنگ رويه پايه حلالي، رنگ هاي پايه آبي هستند.پوشش هاي پايه آبي در تركيب خود
– حاوي آب به عنوان حلال اصلي محيط پراكنش مي باشند. اما با اين وجود حاوي ۵ ۲۱ % حلال هاي آلي نيز هستند كه به
تر شدن ، كنترل گرانروي و پراكندگي رنگدانه ها كمك مي كنند. رنگ هاي پايه آبي معمولاً به صورت امولسيوني ، پراكنش
كلوئيدي، پراكنش حلالي دسته بندي مي شوند و به وسيله افشانش معمولي ، افشانش بدون هوا، فروبري، پرده ريز، افشانش
الكترواستاتيك، electro coating ، electro deposition ، flow coating ، اعمال شوند.اولين رنگ هاي پايه آبي
محافظ خوردگي يك جزيي و بر پايه استايرين پلي بوتادين – ان، بسپارهاي وينيل اكريليك و الكيد امولسيوني بودند. بعدها با
توسعه آن ها محصولاتي بر پايه اپوكسي دو جزيي ، فلوئور بسپارها و پلي يورتان هاي پراكنشي هم ايجاد شدند.در حال حاضر
اين رنگ ها بر پايه بسپارهايي با مشخصات پراكنشي ساخته مي شوند. بسپارهاي اصلاح شده به روش هيدروفوبي، ميكروژل،
امولسيون در محلول هاي قليايي و بسپارهاي قابل احيا در آب تركيب مي شوند .
رنگ هاي پودري:
رنگ هاي پودري مواد خشك و جامد متشكل از رزين، رنگدانه و مواد افزودني هستند كه حداكثر مي تواند ۰۱ % مواد فرار را
هنگام حرارت دادن آزاد كنند. مشخصات كاربردي مناسب و استثنايي، خواص پوششي خوب و آلودگي كم زيست محيطي
سبب رشد مصرف اين نوع رنگ در اروپا و آمريكا شده و در حال حاضر ۰۹ % حجم بازار فروش را به خود اختصاص داده است .
اين رنگ ها در دو دسته گرمانرم با رزين هايي با وزن مولكولي زياد نظير پلي اتيلن، پلي پروپيلن، پلي آميدها،پلي استر هاي
گرما نرم، پلي وينيل كلرايد، فلوئور پليمرها و گرما سخت با رزين هايي با وزن مولكولي كم نظير اكريليك، اپوكسي/پلي استر ،
يورتان/پلي استر طبقه بندي مي شوند.معمولاً اين رنگ ها با افشانش مخصوص به صورت ذرات معلق پودر در هوا كه داراي بار
الكتريكي هستند، بر روي شيئي پرتاب و در سطح آن مي نشيند و سپس تحت عمل حرارت، ذوب و تشكيل لايه مي دهند. از
جمله مزاياي اين رنگ حذف مشكلات حاصل از شره كردن ، طبله كردن،اختلاط مايع و پمپ كردن آن و مشكلات تنظيم
گرانروي مي باشد. از سوي ديگر رنگ هاي پودري به راحتي مي توانند لبه هاي تيز جسم با هر شكل را پوشش دهند . مصرف
انرژي در اين سامانه كم و مصرف ماده به هنگام رنگ آميزي به ازاي هر واحد سطح نسبت به رنگ هاي پايه حلالي سنتي
کیان صنعت برهان
www.kiansanaatco.com
كمتر مي باشد. در ضمن امكان بازيافت مواد اضافي استفاده نشده هنگام افشانش هم وجود دارد. امكان به كارگيري اين نوع
پوشش روي زيرآيندهاي مختلف از جمله زيرآيند آلومينيومي ، فولادي و براي كاربردهاي مختلف وجود دارد.بسته به نوع
تركيب اين رنگ ها خواص مختلف از جمله خواص تزييني، خاصيت ضد خوردگي، مقاومت در مقابل سايش، عايق الكتريكي و
مقاومت در برابر اشعه ماورا بنفش را ايجاد مي كند. از جمله معايب اين رنگ ها محدود بودن فام آنها و ظاهر فيلم
است.همچنين براي زيرآيندهاي حساس به حرارت ، مناسب نيستند .
کلام پایانی و نتیجه گیری کیان صنعت برهان:
با پيشرفت تكنولوژي هر روز شاهد ابداع روشهاي جديدي براي حفظ اين كره خاكي هستيم. بر ما است كه با اين موج همسو
شويم و نه تنها از اين روشها استفاده كنيم بلكه خود نيز ابداع كننده روشهاي جديد باشيم. از بهترين راههاي حفظ محيط
زيست در صنايع رنگ و پوشش استفاده از رنگهاي پايه آب و قابل عمل آوري با UV است و در صنايع رنگهاي آلكيدي نيز
استفاده از خشك كن هاي آهن مي تواند از راه كارهاي اصلي براي حل اين مسئله باشد .
در عمل با جايگزيني رنگ هاي حلال پايه با آب پايه در شركت سايپا مقدار آلاينده هاي محيط زيست و بالاخص VOC به
مقدار قابل توجهي كاهش يافته است .
کیان صنعت برهان
www.kiansanaatco.com
منابع :
۱- van Gorkum. Remy, Bouwman. Elisabeth, The oxidative drying of alkyd paint catalysed by metal complexes, Coordination Chemistry Reviews 249 (2005) 1709–۱۷۲۸ ۲ – Miccich. Fabrizio, Oostveen. Eefvan, Haveren. Jacco, van der Linde. Robert, The combination of reducing agents/iron as environmentally friendlier alternatives for Co-based driers in the drying of alkyd paints, Progress in Organic Coatings 53 (2005) 99–۱۰۵ ۳- Maaga. K, Lenhard.wLöffles. helmet, New UV curing systems for automotive applications, Progress in Organic Coatings 40 (2000) 93–۹۷ ۴- Gerardus A.M. van der Walle, Godfried J.H. Buisman, Ruud A. Weusthuis, Gerrit Eggink, Development of environmentally friendly coatings and paints using medium-chain-length poly(3-hydroxyalkanoates) as the polymer binder, International Journal of Biological Macromolecules25 (1999) 123–۱۲۸ ۵- Kumara. p, Trivedi. M.K, Cathodic electro-deposition of low-temperature curable water-soluble polyepoxide coatings, Progress in Organic Coatings 40 (2000) 63–۷۴ ۶- Visconti. M, Cattaneo. M, A highly efficient photoinitiator for water-borne UV-curable systemsProgress in Organic Coatings 40 (2000) 243–۲۵۱ ۷- Krylova.IPainting by electrodeposition on the eve of the 21st century, Progress in Organic Coatings 42 (2001) 119–۱۳۱