صباغ دهان في جدة معلم بويه
Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!صناعات الدهانات، سنتعرف في هذا المقال على طريقة وكيفية صناعة الدهانات، وتعريف الدهانات وأنواعها وتركيبها، والأسس الكيميائية لتركيبها، وخواصها الفيزيائية.
1- تعريف الدهانات:
الدهان مزيج لمواد غير ذوابة ومعلقة في وسط زيتي سائل، أو معلقة في مستحلبٍ مائي، ويتألف الوسط السائل من مجموعة مواد عضوية أو لاعضوية، يعطي بتعرضه للهواء وعبر تفاعلات بلمرة أو أكسدة أو جفاف طبقةً متماسكةً Film يتمتع بقوة التصاق مع السطح المطلي، وتصنف الدهانات في صنفين رئيسين:
دهانات زيتية معلقة: يكون الوسط السائل فيها زيتا دسماً غير مشبع في بعض روابطه، ويستخدم لطلاء جميع السطوح.
أما الدهانات المائية المستحلبة: يتكون وسطها استحلابها السائل من الماء، لذا لا يمكننا استخدامها مع السطوح المعدنية أو اللدنة لكبر عامل توترها السطحي مع الماء.
2- تركيب الدهانات: يتألف الدهان من:
أ- مكونات الغشاء:
تلعب هذه المواد دور الوسط الحامل لباقي مكونات الدهان، كما تلعب دور العامل الرابط، وقد تكون طبيعية أو صناعية:
مكونات الغشاء الطبيعية: ومنها بعض الريزينات الطبيعية كالصموغ الطبيعية والتي منها صمغ مدغشقر وصمغ الكونغو وصمغ الماستيك، والكازئين، والزيوت النباتية الجفوفة مثل زيت بذر الكتان، زيت الصويا، زيت جوز الهند، زيت الخروع. ويتوجب على هذه الزيوت أن تحقق جملة من المواصفات التالية كي تصلح لصناعة الدهانات:
المواصفات الوجب تحقيقها في الزيوت لتدخل صناعة الدهانات
رقم اليود
رقم الحموضة
رقم التصبن
قرينة الانكسار
> 145
3- 8
~ 190
N25: 1.48
مكونات الغشاء الصناعية: وتشمل الصموغ الصنعية والقطران والصموغ الاكريليكية والأوريتانية والصموغ الألكيدية والمطاط المكلور ومشتقات السيليلوز (استيرات وايتيرات السيليلوز).
ب – خافضات اللزوجة:
وهي المذيبات المحضرة من الفحوم الهيدروجينية أو الكيتونية التي تضاف للدهانات، لخفض لزوجتها وبالتالي تسهيل عمليات تحضيرها وتطبيقها، وبما أنها تتبخر في نهاية العملية، فعليها أن تحقق جملة من المواصفات:
درجة غليان منخفضة نسبياً، وضغط بخار مرتفع على ألا يكون سريع التطاير كي لا يخلف بتطايره غشاءً غير أملس أو رواسب دهنية.
خامل تجاه مكونات الدهان الأخرى، ولا يؤثر سلباً على ثبات المعلق.
رخيص الثمن، وسهل التداول ومنخفض السمية، ورائحته مقبولة.
وأكثر المذيبات تداولاً روح التربنتين (التنر)، والنفتا الثقيلة (النفط)، وبعض المذيبات العضوية كالكزيلول، ورابع كلور الكربون، وكلور الميتيلين، وثنائي كلور البنزن، والأغوال الدنيا والايترات والأسيتون.
بارا الكزيلول
ميتا الكزيلول
أورتو الكزيلول
CCl4
CH2Cl2
ثنائي كلور البنزن
Para
Meta
Ortho
الكزيلول Xylol
رابع كلور الكربون
ثنائي كلور الميتيلين
ثنائي كلور البنزن
أما مع الدهانات المائية المستحلبة فيستعمل الماء نفسه كوسط بعثرة وكخافض لزوجة.
جـ- مسرعات الجفاف:
وهي مجموعة المواد المسرعة لتفاعلات البلمرة أو الأكسدة، مما يسرع من عملية الجفاف وتشكل الغشاء (Film) الحامل للملونات بعد تطبيقه، ومن أهم هذه المواد نجد بعض أملاح الكوبالت والمنغنيز والرصاص، وبعض الراتنجات وبعض مركبات زيت الكتان والبنتا ارتريتول (Pentaerythritol: C(CH2OH)4)، ولكل من المواد المذكورة آلية عمل خاصة، إذ يتكاثف البنتا ارتريت مع زمر كربوكسيل الحموض في الزيت ليربط أربعة سلاسل مع بعضها مقوياً ترابط الشبكة الزيتية المتبلمرة، أما مسرعات الجفاف بالأكسدة فهي حوامل أكسجين حلولة بالزيت وتضاف بنسبة تصل حتى 2% من وزن الزيت.
البينتا ارتريتول Pentaerythritol
د – الملدنات:
تلعب بعض أنواع الزيوت الخاصة دوراً مهماً في رفع لدونة الأغشية بعد جفافها، وهي خاصة مهمة جداً لبعض الأصناف التي تتطلب دهانات مرنة مثل بعض ألعاب الأطفال التي قد تتعرض لعمليات ضغط والتواء، إذ تحول هذه الإضافات من تكسر وتقشف طبقة الدهان، وتضاف بنسبٍ تتراوح بين 20-70% بحسب الحاجة، وتعد القلفونة* وزيت الخروع وثنائي الفتالات من أكثر المواد استعمالاً في هذا المجال.
* القلفونة:
مادةٌ تستخرج من عدة أنواع من أشجار الصنوبر التي تنمو في أمريكا الشمالية وأوربة، ويتراوح لونها بين الأصفر الفاتح والبنّي القاتم والأحمر الداكن، وهناك ثلاثة أنواع رئيسة من هذه المادة:
فالصمغ الراتنجي يتم إنتاجه بتقطير المادة الراتنجية التي يتمّ جمعها من الأشجار الحيّة، ويتم الحصول على خام المادة الراتنجية بإحداث شق طولي فيها فيتدفق منها الراتنج.
والنوع الثاني هو الراتنج الخشبي الذي يُستخرج من جذوع الشجر المتبقي بعد القطع باستعمال المذيبات.
أما النوع الثالث فهو الراتنج الكبريتي، ويسمى أيضًا زيت الصنوبر الراتنجي، وهو مُنْتَج ثانوي يتخلّف عن صناعة لب الخشب.
ويستعمل راتنج القلفونة في العديد من الأغراض الصناعية، وأكثر ما يشيع استخدامه مع كربونات الصوديوم في تغطية الورق بمادة غروية؛ لمنع امتصاص الورق للرطوبة، كما يستعمل في تحضير الدهانات، والورانيش، والمواد اللاصقة، والمواد المانعة للتسرب في أغراض العزل، فضلاً عن أحبار الطباعة.
هـ – المواد المالئة: للمواد المالئة أدوار مهمة جداً، منها:
إعطاء الدهان القدرة على التغطية ومقاومة العوامل الجوية.
إكساب الدهان القوام اللزج للتحكم باستخدامه.
امتصاص الأشعة الضوئية وعكسها لحماية شبكة البوليمر الزيتية بعد الجفاف، وتعد الأشعة فوق البنفسجية أخطر هذه الأشعة وأكثرها أثراً.
كثيراً ما تلعب دور العامل الملون.
أيضًا كثيراً ما تضاف لخفض كلفة المواد المشكلة للأغشية.
وغالباً ما تستخدم كمواد مالئة بعض الأكاسيد والمركبات اللاعضوية، ويشترط فيها أن تحقق جملة الشروط:
الكلفة المنخفضة والثباتية العالية.
ألا تؤثر سلباً على سرعة البلمرة أو الجفاف أو الأكسدة.
أن تكون قادرة على تشكيل معلق مع الزيت أو الماء.
ومن أهم هذه المواد نجد: الكاؤولين والسيليكا والجبس والباريت (كبريتات الباريوم) وأكسيد التيتانيوم والأميانت والميكا وأكسيد التوتياء وكربونات الرصاص وكربونات الكالسيوم والتالك.
ز – مثبتات المعلق:
كما سبق وذكرنا فالدهان عبارة عن معلق لموادٍ عضوية ولاعضوية في وسطٍ سائل، وقد يكون المعلق غير ثابت مع الزمن، لذا تضاف له مثبتات بكميات صغيرة بهدف المحافظة على ثبات المعلق، ونجد من هذه المواد الصابون المعدني للحموض الدسمة للدهانات الزيتية، والصابون الأمونيومي للدهانات المائية.
و – الملونات:
تضاف المواد الملونة للدهانات بهدف:
منح الدهان لوناً جذاباً.
امتصاص الأشعة الضوئية الواردة باتجاه طبقة الدهان ما يؤدي لخفض معدلات النفوذية، وتجعل فيلم الدهان أكثر قساوة ومتانة ومقاومة للحرارة مما يطيل من عمر الدهان، ومن أهم الشروط الواجب توافرها في الملونات:
الكلفة المنخفضة مع قوة تلوين وقدرة على التغطية
السمية المنخفضة
الثبات الكيميائي تجاه الضوء والحرارة وتقلبات الجو.
تشكيلها معلق مع مكونات الدهان الأخرى.
الملونات والأصبغة المستخدمة في صناعات الدهانات
ويتم تداول الملونات عادة على شكل مسحوق شديد النعومة وغير قابل للذوبان، في المحلات الحاملة المستخدمة في صناعات الدهانات، وهي مواد عضوية أو لاعضوية تعرف باسم Tomer، أو ملونات عضوية محمولة على حوامل لاعضوية مثل هيدروكسيد الألمنيوم أو كبريتات الباريوم أو الطين، وعلى هذه الصورة يتم تحضير صباغ اللك (صباغ أحمر حيواني أو نباتي).
أما الأصبغة العضوية المستخدمة في صناعات الدهانات فنجد منها أصبغة الآزو ومعقدات الفتالوسيانين، وقد تستخدم الأصبغة منفردةً أو ممزوجة للحصول على اللون المطلوب، ويبين الجدول (1) بعض الأصبغة الهامة المستعملة في الدهانات:
الجدول (1): بعض الأصبغة الهامة المستعملة في الدهانات
بعض الملونات المستعملة في الدهانات
الصباغ
التركيب الكيميائي
المواصفات
الليتوبون
BaSO4 70% & ZnS 30%
أبيض غير مقاوم للعوامل الجوية
كربونات الرصاص القاعدية
PbCO3. Pb(OH)2
أبيض، سام، مقاوم للعوامل الجوية
أكسيد التيتانيوم
TiO2
أبيض، قوي التغطية، مقاوم للعوامل الجوية
أكسيد الزنك
ZnO
أبيض، غير سام، لا يتأثر بالضوء، ضعيف التغطية
أخضر الزمرد
CrO3. H2O
أخضر مقاوم لتأثير الضوء والعوامل الجوية
أزرق مونسترال
المعقد النحاسي الفتالوسيانيني
أزرق مخضر قوي التغطية
السيرقون
PbO2. Pb3O4
برتقالي اللون، سام
أحمر البندقية
ناتج تكليس FeSO4
أحمر آجري جميل، مقاوم لتأثير الضوء
3- تحضير الدهانات الزيتية صناعياً:
كما سبق وذكرنا فالدهانات معلق ثابت قدر الإمكان لملونٍ أو أكثر، وتحدد نعومة الأصبغة جودة درجة تبللها بمكونات الغشاء وقدرة تغطيتها وتلوينها للدهان، ولا نحصل عملياً على نعومة تزيد عن 5 ميكرونات لجعلها غروية ما أمكن، وتتم صناعات الدهانات وفق الخطوات:
تذاب مكونات الغشاء في المذيب، أو تعلق فيه بوساطة خلاطات خاصة ليتشكل الورنيش.
تُمزج الملونات مع الورنيش الناتج مزجاً كاملاً للحصول على عجينة متجانسة ومتراصة وترسل للمطاحن الكروية.
تنقل العجينة المتجانسة الناتجة من المرحلة السابقة إلى مطاحن كرات لسحق المكونات الصلبة من الأصبغة والمواد المالئة ولتطحن طحناً رطباً لضمان تبلل كامل المكونات بمكونات الغشاء.
المنتج عبر مرشحات لتخليصه من الشوائب الخشنة، ويعبأ ويسوق.
الفرق بين صناعات الدهانات والورانيش
تنويه: الفرق بين الدهانات والورانيش: تطبق الدهانات والورانيش بشكل طبقات رقيقة على السطح المطلي، وتتحول هذه الطبقات بعد جفافها لغشاءٍ لدن نسبياً يشكل الطبقة الواقية أو التزينية أو كلتيهما، وتدعى الطبقات أو الأغشية الشفافة بالورنيش، أما الطبقات أو الأغشية الكتيمة فتدعى دهانات، وفي حين أننا نرى أن الورنيش لماع نجد أن الدهانات غير لماعة، وتتعلق درجة لمعان الدهان بعوامل عديدة مثل نسبة الزيت في الدهان، ويختلف الورنيش عن الدهانات في تركيبه، فالورنيش مؤلف من المادة المكونة للغشاء (الصمغ) والمذيب، بينما يتألف الدهان من ورنيشٍ حاوٍ على ملونات ومواد مالئة ومواد ملدنة.