بررسی امکان جایگزینی رنگ های اکریلیک ساختمانی با رنگ و پوشش های آلکیدی حلال پایه در ایران و جهان.

در این مقاله سعی شده  صفات مهم و مطرح رنگ های آلکیدی – روغنی – و رقیب اکریلیک آب پایه آنرا به لحاظ فنی و با مراجعه به شواهد آزمایشگاهی طبق استانداردهای روز دنیا و سوابق اجرایی رنگ ها در ایران بررسی کنیم.

آغاز ساخت رنگ های ساختمانی امروزه به حدود 100 تا 110 سال قبل بازمی گردد؛ که طی آن رنگ های اولیه آب پایه بر پایه هموپلیمرهای وینیل استات و سپس کوپلیمرهای آن ساخته شد و از آنسو پخت رزین های آلکیدی راهی برای ساخت رنگ های حلال پایه براق و با کیفیت بالای ساختمانی و صنعتی را میسر ساختند.

در آن ایام رنگ های آلکیدی به لحاظ براقیت ، چسبندگی ، سختی ، چرک پذیری ، صافی و لطافت سطح رنگ نهایی ، قیمت نسبی ، مقاومت های جوی و بسیاری صفات شیمیایی دیگر به مراتب از رقبای آب پایه خود برتر بودند و در یک نگاه کلی همه خواص عالی را می شد تماماً در رنگ های آلکیدی حلال پایه یافت و آب پایه ها فقط در سهولت اجرا و ارزانی توجیه پیدا می کردند.

اما همیشه وضع اینچنین نماند و با گسترش دانش و تکنولوژی ساخت رزین های اکریلیک متنوع در دهه های 1940 و 50 و نیز با ورود رزین های اکریلیک خالص و متنوع و بسیاری رزین های دیگر خصوصاً با ورود SBR Latex   به بازار آمریکا – در جریان جنگ جهانی دوم و با نیت جبران کمبود لاتکس طبیعی مورد نیاز صنایع لاستیک آمریکا برای حمله گسترده آمریکا به اروپا و ژاپن – وضعیت کیفی و تنوع رزین های آب پایه و رنگ های ساختمانی ساخته شده بهبود یافت ولی کماکان قیمت نسبی محصولات نفتی نسبت به مواد گاز پایه رقیب پائین تر بود و کشش بازار در رابطه قیمت / کیفیت به سمت حلال پایه ها سوق پیدا می کرد . بالاخره با ورود اکریلیک های اصلاح شده با استایرن در اواسط دهه 1960 و گسترش آن در 1970 وضعیت بازار آب پایه ها بسیار متفاوت شد و قیمت نسبی آب پایه ها هم بهبود بیشتری یافت.

صنعت رنگ مانند بسیاری علوم فنی و مهندسی دیگر مدیون 2 رویداد بزرگ سیاسی و تاریخی است که منجر به تغییرات اساسی علمی و تکنولوژیک در جهان شد . اولی حوادث جنگ دوم جهانی و ساخته شدن SBR  Latex و ایجاد ظرفیتی عظیم از منبع ساخت انواع رزین های ارزان قیمت استایرنی آب پایه و حلال پایه بود و دومی بدون شک بحران نفتی دهه 1970 میلادی بود .

چنانکه قبلاً اشاره شد ، تا قبل از دهه 1970 میلادی قیمت نسبی مواد نفتی (حلال های نفتی ، انیدرید فتالیک ، استایرن و …) نسبت به مواد گازی (وینیل استات ، اکریلیک ها و اتیلن و پروپیلن و مواد اولفینی …) پائین تر بود و در رابطه قیمت / کیفیت ، مواد نفت پایه برنده بودند ولی در 1972 با گران شدن نفت خام از بشکه ای کمتر از 3.5 دلار به بالای  12 دلار در 1974  جهان در شوک قیمت نفتی عمیقی فرو رفت که با انقلاب ایران در 1979 و جنگ ایران و عراق در 1981 تشدید و وارد مرحله ای جدید شد و قیمت های بالای 35 دلار را برای اولین بار در تاریخ جهان تجربه کرد. در این مقطع تاریخی بسیاری از صنایع مصرف کننده نفت و مواد نفتی به نفع رقبای خود عقب نشینی کردند . (منبع: www.wtrg.com/prices.htm)

با اوج گیری بحران نفتی و افزایش نسبی قیمت مواد و مشتقات نفت پایه ، توجیهات قیمتی مواد نفتی ازبین رفتند و این بار توجیهات فنی و کیفی فرصت عرضه اندام پیدا کردند . از سویی از اواخر دهه 70 و شروع دهه  80 قرن بیستم دانش بشر نسبت به مسائل زیست محیطی و شناخت عوارض آلودگی منابع آب و خاک و هوا و بالاخره بهداشت انسان و ارتباط مواد شیمیایی با سرطان زایی شان در انسان آشکارتر شد و موجی از جریانات اجتماعی بر علیه مصرف حلال های آلی در جوامع غربی و صنعتی ایجاد شد که به جنبش های “صلح سبز” یا “جهان سبز” شهرت یافتند که نماد اغلب شان برگ سبز و یا کره زمین با رنگ آبی و سبز و مانند آن بود.

هر چند که این روند جهانی عیناً در ایران تکرار نشد و به دلایل عدیده از جمله انقلاب اسلامی و جنگ و سپس تحریم های مقطعی و تحریم های کمرشکن سالهای 1389 تا 1393 و سایر مشکلات موجود ، نوعی فاصله عمیق بین ما و پدید های نوین صنعتی و اجتماعی افتاد ولی امروز سؤالی که برای ما مطرح است آنست که در مقطع کنونی که بیش از 100 سال از شروع ساخت رنگ های ساختمانی نوین با رزین های صنعتی می گذرد و بشر حدود 12 سال است که وارد موج چهارم انقلاب صنعتی شده ، آیا در مقام مقایسه ، رنگ و پوشش های آب پایه ساختمانی موجود در ایران –  با همه محدودیت های شناخته شده – تا چه حد قادرند صفات فنی رنگ و پوشش های حلال پایه آلکیدی ساختمانی را ایجاد کنند و در چه زمینه هایی برتری یا کاستی دارند؟

 الف) مباحث فنی:

۱- سختی:

از دیرباز سختی رزین های آلکیدی لانگ اویل در قیاس با رنگ های آب پایه اکریلیک بالاتر بود ولی این صفت برای ساخت رنگ روی سطوح چوب و فلز بیش از سطوح گچ و بتن مورد نیازست . در تست هایی که روی نمونه رنگ و لاک های ساختمانی داخل کشور انجام شد نکات قابل توجهی بدست آمد :

• بطور معمول سختی ( به روش سختی سنج پاندولی  ASTM D4366 ) یک رزین پیور اکریلیک بر پایه متیل متااکریلات باTg 24    که به اختصار آنرا R1 می نامیم ( جدول 1 ) محصول رایج بازارایران برای رنگ های براق و نیمه براق داخلی و خارجی جایگزین رنگ روغنی پس از 2 و 7 روز در شرایط آزمایشگاهی برابر 17 و پس از طی 5 ساعت کوره 50 درجه و 3 روز محیط آزمایشگاهی برابر 68 است . که نشانگر تأثیر خشک شدن عمقی در سختی فیلم رزین می باشد . ( جدول 2 ) حال آنکه سختی یک رزین آلکید لانگ اویل با کاربری مشابه برابر 45  می باشد .
• سختی لاک براق ساخته شده با رزین اکریلیک  R1  با واکس های مختلف از تولید ایران ( PE 30% & 45% محصول شرکت راک شیمی ) و آلمان ( Suddeutsche Emulsions Chemie)  از 37 تا 48 افزایش یافته است . البته این رزین برای ساخت لاک چوب دکوراتیو انتخاب ایده آلی نیست ولی حتی با رزین مناسب لاک های چوب نیز ، حداکثر رنج سختی لاک اکریلیک مدرن با خواص بلاکینگ عالی با واکس های مختلف از 80 تا 126 تجاوز نکرد .  سختی لاک جلای آلکیدی 200 تا 210 بدست آمد .
• سختی رنگ نما با 30 % رزین R1 تا حدود 160 افزایش یافته است که معرف تأثیر افزایش خشک شدن عمقی رنگ و نیز اثر پیگمنت و اکستندرها بر سختی است . رنگ آلکیدی مشابه وجود ندارد .
• سختی رنگ نیمه براق با رزین R1  در 10 روز اول بین 50 تا 67 ( در نمونه های تأیید شده ) و پس از 8 هفته کامل به حدود 140 تا 170 و در نمونه های رنگ براق بین 170 تا 205 افزایش یافته است .  سختی رنگ نیم براق آلکیدی مشابه 110 تا 128 و برای آلکیدی براق 70 طی 15 روز اول بدست آمد .
• در مجموع رنگ های اکریلیک الاستیسیته دائمی دارند که  به آنها در پل زدن روی ترک های ساختمانی ( Crack bridging ) و پنهان کردن ترک  کمک شایانی می کند و این صفت موجب می گردد تا بطور متوسط سختی اکریلیک ها از نمونه های مشابه آلکیدی خود کمتر باشد ولی با گسترش تکنیک های ساخت رزین های اکریلیک جدید دستیابی به سختی 130 برای 48 ساعت اول نیز میسر گردیده است که در رنگ و لاک های چوب بسیار براق ( High Gloss ) یا پوشش های فلزی به مصرف می رسد . لذا در مجموع می توان نتیجه گرفت که هم اکنون تنوع رزین های اکریلیک بسیار نرم یعنی Tg صفر تا منفی 50 تا رزین های سخت تا حداکثر Tg برابر 30  متداول شده است . ضمن اینکه سختی های بیشتر برای کاربردهای غیر ساختمانی نظیر مصارف ترافیکی و صنعتی از سالها قبل رایج شده اند.

۲- براقیت و حفظ براقیت:

از دیگر برتری های مشهور رنگ های آلکیدی نسبت به نمونه رنگ های اکریلیک آب پایه بحث براقیت بیشترست که همچنان توجهات بسیاری را بخود معطوف می کند و به طرز معنی داری ادامه دارد . چنانکه در جدول ( 2 ) مشاهده می کنید رسیدن به براقیت 80 تا 85 در زاویه 85 درجه ( استاندارد  ASTM D523 ) بطور معمول میسر و ارتقای آن تا 90 درصد با اندکی اصلاح در مواد موجود امکان پذیرست . برای رسیدن به اعداد بالاتر باید حتما از انواع جدید رزین های اکریلیک اصلاح شده و بسیار براق کمک گرفت . حال آنکه رنگ های آلکیدی مشابه به راحتی در محدوده 100 تا 115 قرار می گیرند یعنی براقیت 80 تا 90 در زاویه 60 درجه که رنج متداول بازار ایران است .  این برتری آشکار رزین های آلکیدی باعث شده تا مصارف این رزین در مصارف لاک چوب هنوز هم در اروپا ادامه یابد و بدان توجه شود .

از سویی باید توجه داشت که رزین های آلکید همیشه با پدیده افت براقیت به مرور زمان مواجهند ، حال آنکه رزین های اکریلیک علی رغم کمبود نسبی براقیت ولی افت براقیت بسیار ناچیزی دارند بگونه ای که براقیت آنها پس از 3 روز با یک ماهه  تفاوت معنی داری ندارد.

۳- چسبندگی به سطوح ساختمانی:

از دیرباز چسبندگی رزین های آلکیدی روی سطوح ساختمانی یکی از مزایای مهم و چشمگیر رزین های آلکیدی بوده ولی باید دانست که چسبندگی به سطوح مختلف ساختمانی خالی از مجادله و چالش فنی نیست . علت اصلی نیز بدان خاطرست که سطوح ساختمانی تنوع فوق العاده زیادی دارند و لذا پیش بینی چسبندگی مشابه بخودی خود چالش برانگیزست.

سطوح ساختمانی ابتدا شامل انواع سطوح معدنی نظیرگچ ، سیمان و بتن ، آجر ، سفال و انواع ورق های الیاف دار سیمانی مانند ایرانیت و آرداواز ( دو نام تجاری ایران برای Fiber Cement Boards )می شود که اساساً رنگ و یا رزین های آلکیدی هرگز مستقیم روی آنها قابل اعمال نیست و همیشه به واسطه یک نوع آستری مناسب مانند روغن الیف می توان آنها را اعمال کرد . ضمن اینکه رنگ های آلکیدی به دلیل عدم برخورداری از امکان تنفس و نیز حساسیت به محیط قلیایی سیمان و مصالح سیمانی ، برای پوشش سطوح سیمانی و بتونی هرگز توصیه نمی شوند.

دومین نوع از سطوح ساختمانی در بسیاری از کشورهای دنیا ، سطوح غیر معدنی مانند چوب و فلز و پلیمرهای کاپوزیتی مدرن مانند پولیکا و اوره ملامین و … است که گاه اهمیتی بیش از سطوح مینرالی دارند . بدون شک انتخاب رنگ های آلکیدی برای سطوح فلزی به دلیل چسبندگی و نیز ممانعت از خوردگی و اکسیداسیون آهن ارجحیت دارد ولی رنگ های آلکیدی به دلیل عدم برخورداری از الاستیسیته بلندمدت و مقاومت UV   ناچیز به مرور در برابر تغییرات دمایی شدید کشورمان در طول شبانه روز ( حدود 37 درجه سانتی گراد فاصله حداقل تا حداکثر دمای شبانه روز ثبت شده ) دچار شکنندگی می شوند و ترک های ریز منشاء نفوذ اکسیژن و رطوبت و شروع خوردگی و به مرور پوسته شدن رنگ است.

در مجموع رنگ های آلکیدی و رنگ های اکریلک آب پایه اغلب بطور مستقیم روی سطوح ساختمانی اعمال نمی شوند و اغلب پس از اجرای یک لایه آستری مناسب قابل اجرا می شوند . در این مرحله موفق ترین سیستم قطعاً رزین های پلی یورتان هستند که به دلیل قیمت بالا مورد اقبال عمومی نیستند و پس از آن رزین های اکریلیک خصوصاً اکریلیک های خالص برای ساخت آستری های مناسب رنج وسیع سطوح ساختمانی مینرالی و غیرمینرالی موفق تر از بسیاری از سیستم های دیگرست و بدین ترتیب سطوح را برای رنگ و پوشش های بعدی آماده می کنند . در ساخت آستری ها نیز رزین های آلکیدی توانمندی های رزین های اکریلیک و پلی یورتانی را ندارند.

۴- لطافت نهایی سطح رنگ:

یکی از دلایلی که رنگ ساختمانی در بسیاری از مناطق جهان به صورت محلی تولید و عرضه می شود ، علاوه بر دلایل فنی و اقتصادی آن ، بحث تنوع توقعات مشتریان هر کشور از سطح رنگ و بافت رنگ پس از خشک شدن است . در ایران اغلب مردمان 4 گوشه کشورمان رنگ های سطوح داخلی ساختمان را کاملا صاف و صیقلی و بدون بافت و نیم براق تا نیمه مات یا حداکثر با بافت ماهوتی لطیف می پسندند که برای دستیابی بدین سطوح رنگ های آلکیدی حلال پایه با زمان گشودگی 5-6 ساعته و ماهیت رئولوژی نیوتنی و شبه نیوتنی قطعاً ارجحیت دارند . با این حال در رنگ های اکریلیک آب پایه نیز می توان با کمک تلفیقی از رئولوژی مودیفایرهای پلی یورتانی و اکریلیک به رفتار نیوتنی نزدیک شد و با کمک 6 تا 12 درصد انواع حلال های گلایکولی سبک ( منو اتیلن گلایکول و منو پروپیلن گلایکول ) و حلال های استری سنگین ( تگزانول و … ) زمان گشودگی را تا حدی افزایش داد که محصول نهایی پس از خشک شدن کاملا صاف و صیقلی بشود و ذائقه سختگیر مشتریان ایرانی را تأمین کند تا جایی که تشخیص سطح نهایی رنگ خشک شده آلکیدی و اکریلیک در نگاه اول و حتی با لمس دست برای متخصصین رنگ نیز بسادگی میسر نباشد ، چه رسد به توده مردم عادی.

۵- چرک پذیری و غبار گریزی و نیز خود تمیزشوندگی:

با توجه به حل چند مسئله کلیدی مثل براقیت و صافی سطح نهایی فیلم رنگ خشک و چسبندگی ؛ مهمترین صفت رنگ های ساختمانی و آسیب زا ترین آنها پدیده ” چرک پذیری ” سطح فیلم رنگ خشک است . یکی از مزایای جدی رنگ های آلکیدی براق و نیمه براق تا نیمه مات ؛ لک پذیری ناچیز و امکان تمیز شدن لکه های کثیفی از سطح رنگ توسط بهره برداری رنگ ساختمانی است . در مصارف خانگی ، هتل ها ، رستوران ها ، بیمارستان ها و مدارس و اصولاً هر کاربرد دیگری مسئله امکان تمیز کردن سطح رنگ – خصوصاً در کشورمان ایران که فواصل رنگ آمیزی های داخلی اغلب طولانی و بیش از 5 سال یکبارکمتر نیست – بسیار پر اهمیت است . در رنگ های اکریلیک ترموپلاست چنانچه بلاکینگ سطح رنگ در دمای زیر 50 درجه سانتیگراد به حداقل ممکن نرسد ، چرک پذیری در حد نامطلوبی بالا رفته و رد لکه ها پس از شستشو بشدت روی سطح باقی می ماند . مشکلی که هم اکنون طیف وسیعی از رنگسازان کشورمان بدان گرفتار و مبتلا هستند . اما این مشکل به سادگی و با انتخاب رزین مناسب در داخل کشورمان و اغلب رزین سازان دنیا قابل رفع است و حداقل در ایران از بدو تولید رزین های اکریلیک از نیمه دوم دهه 1370 یعنی حدود 20 سال قبل تاکنون مشکلی در تأمین آن وجود نداشته است .

بهترین روش ارزیابی چرک پذیری رنگ و لاک های مختلف – مستقل از نوع و کاربری شان – اجرای تست بلاکینگ در دمای محیط و 50 درجه سانتیگراد و با وزنه های 5 و 10 و گاه 12 کیلوگرم است که به تجهیزات زیادی نیاز ندارد ولی دقت ، صبر و حوصله زیادی را می طلبد.

بر اساس آزمایشات گسترده ای که در پائیز و زمستان سال 1395 در آزمایشگاه تحقیقات شرکت رنگسازی تهران اورانوس توسط نویسندگان انجام گرفت و خلاصه چند نمونه در جداول 2 و 3 قابل مشاهده است ، انواع رنگ با رزین های مختلف و با کمک واکس های گوناگون ایرانی ، اسپانیایی و آلمانی با درصدهای مختلف و با رنگ های گوناگون و تحت وزنه های 5 تا 12 کیلوگرمی در دمای محیط و دمای 50 درجه سانتیگراد مورد ارزیابی قرار گرفت ، در مجموع اثبات شد که بیش از 90% رفع مشکل بلاکینگ فقط تابع نوع رزین مصرفی در غلظت های حجمی رنگدانه  ( PVC )مختلف است و واکس های گوناگون نیز قاردند تا 10 % به کاهش بلاکینگ زیر 50 درجه سانتی گراد کمک کنند . نوع رزین و Tg آن بشدت در بلاکینگ سطح و میزان جذب غبار و کثیفی و مقاومت در برابر تمیز شدن لکه اثرگذارست .

چنانکه در تصاویر مشاهده می کنید ، دو لایه رنگ یا لاک از یک محصول روی ورق های مخصوص تحت شرایط استاندارد تهیه و خشک می شود و سپس سطوح روی هم قرار گرفته و با وزنه های 5 یا 10 کیلوگرمی برای مدت 24 ساعت تحت فشار قرار می گیرند . پس از این مدت دو لایه رنگ باید بدون چسبیدن به یکدیگر و یا اثر روی طرف مقابل و به راحتی جدا شده و حتی صدایی از این جدایش تولید نشود . هر میزان دو سطح رنگی روی یکدیگر اثر جای بگذارند یا موقع جدایش به یکدیگر بچسبند و دچار پارگی شوند ، میزان چرک پذیری بالاتر بوده و مقاومت در برابر شستشوی لکه ها بیشتر می شود و حاصل شستشوی سطح رنگ فقط پخش شدن لکه و توزیع کثیفی در سطح خواهد بود . تست نمونه رنگ های موجود در بازار کشورمان نشان می دهد که بسیاری از رنگ های اکریلیک رایج در بازار کشورمان نمی توانند تست بلاکینگ را حتی در دمای 25 درجه سانتیگراد آزمایشگاه پاس کنند و زیر وزنه 5 کیلوگرمی بهم می چسبند.

در نهایت نتیجه مهم آنکه مهار چرک پذیری رنگ های آب پایه اکریلیک در غلظت های حجمی رنگدانه مختلف یعنی از لاک ها تا رنگ های براق تا مات پر جامد به کمک رزین مناسب و با کمک واکس های مختلف ایرانی و خارجی امکان پذیرست.

در تجربه عملی نیز به جرأت می توان گفت که این روش از سال 1382 تاکنون در داخل کشور انجام شده و حتی رنگ نیمه براق اکریلیک اجرا شده در تابستان سال 1383 در شمال غرب کشور در داخل منزل مسکونی همچنان سالم و بدون نیاز به رنگ آمیزی مجدد در دست بهره برداری است.

۶- آب گریزی و آب بندی:

از دیگر ویژگی ها و مزایای رنگ و پوشش های های اکریلیک که در رنگ های پایه آلکیدی نمی توان بدان دست یافت ، قدرت آب بندی و امکان ایجاد آب گریزی در آنهاست . ضمن اینکه این دو صفت تفاوت فاحشی در تعریف و عملکرد دارند.

سطوح آبگریز به سطوح گفته می شود که با کاهش میزان همچسبی بین آب و سطح به نسبت چسبندگی درونی مولکول های آب به یکدیگر ، قطرات آب را به شکل دانه های تسبیح دفع می کنند . بهترین مثال این پدیده حرکت قطرات آب روی سطح چرب است.

حال آنکه سطوح آب بند الزاماً آب گریز نیستند ولی در مقابل نفوذ آب ( اعم از ایستا یا آب جاری ) مقاوم اند . چنانکه آب روی سطح کاشی دانه تسبیحی نمی شود ولی امکان نفوذ هم ندارد یعنی کاشی آب بندست ولی آب گریز نیست . از دیگر سو پاره ای سطوح آب گریز هرگز در مقابل آب ایستا و خصوصاً تحت فشار آب بند نیستند که در مورد سطوح آب گریز نانو کاملا صادق است . ضمن اینکه اغلب سطوح آب گریز ضخامت های 50 نانومتر تا حداکثر 300 میکرونی دارند ولی سطوح عایق اغلب در ضخامت های بیش از 1 تا 2 میلی متر رایج اند و از سویی همزمانی این دو صفت در یک پوشش را تاکنون مشاهده نکرده ایم .

پوشش های آب بند اکریلیک تنوع بسیاری دارند که دو نوع عایق اکریلیک الاستیک خمیری با جلوه نهایی سفید یا رنگی و دیگری نوع سیمان-اکریلیک بیشترین رواج را در بازار دارند . این تنوع محصولات باعث شده تا از اکریلیک ها در انواع سیستم های عایق رطوبتی و حتی گاه حرارتی و صوتی کمک گرفته شود . الاستیسیته بالا ، مقاومت در برابر پارگی ، سهولت اجرا ، ثبات و ماندگاری در انواع شرایط جوی و ترمیم پذیری لایه های آسیب دیده به همراه دهها دلیل فنی دیگر در مقابل رقبای قیری ، باعث رواج آنها در سراسر جهان شده است.

۷- آنتی باکتریال:

از دیگر خصوصیات در حال گسترش و مورد توجه رنگ و پوشش های اکریلیک ایجاد خواص جدید آنتی باکتریال با کمک نانو ذرات است که در محیط های بیمارستانی و رستوران ها و اماکنی که با تراکم انسانی بالا و مسائل بهداشتی مواجهند – اعم از مدارس ، مهدکودک ها تا زندان ها و پادگان ها –  مورد توجه قرار گرفته است . طیف وسیع باکتری ها ، قارچ ها و کپک ها و حتی گلسنگی که در این روش ها می توانند بطور کامل مهار شوند ، موجب گشایش بازارهای جدید برای کاربری رنگ های اکریلیک ساختمانی برای سطوح داخلی و بیرونی شده است .  خواصی که با توسعه تکنولوژی نانو ذرات و کاهش قیمت آنها می رود تا جایگاهی عمومی و دائمی در مناطق مختلف جهان پیدا کنند . خصوصاً مناطق گرم و مرطوب که با هجوم کپک و قارچ دست و پنجه نرم می کنند و با معضل تغییر فام رنگ های زرد ، نارنجی تا قرمز در اثر تخریب با کپک آلترناریا آلترناتا مواجهند ؛ از این تکنولوژی ارزان و بی خطر و وسیع الطیف استقبال بیشتری می کنند.

۸- مقاومت های جوی بلند مدت:

چنانکه قبلاً هم بدان اشاره شد ، مقاومت های شیمیایی رنگ و پوشش های اکریلیک به نسبت رقیب آلکیدی خود ، در حد قلیائیت بتن و اسیدیته گچ و نیز آلودگی های جوی مانند باران های اسیدی ، در کنار مقاومت های جوی بلند مدت موجب گسترش کاربری رنگ های اکریلیک شده است . چنانکه در تست مشهور مقاومت جوی تسریع شده برای سیستم های آب پایه Accelerated Weathering test for Aqua’s Coatings؛ رنگ و پوشش های اکریلیک در معرض 1000 تا 2000 ساعت تابش اشعه UVA & B و همزمان تغییرات دما و رطوبت در سیکل های حرارتی 240 دقیقه ای قرار می گیرند و از جهات مختلف بررسی می شوند . حال آنکه چنین تست هایی برای رنگ های آلکیدی هرگز تجویز نمی شود زیرا در زمان های کمتر از 100 ساعت دچار تغییرات گسترده شده و تخریب می شوند.

در 60 سال اخیر، تعداد بسیار زیادی از انواع رنگ و پوشش خارج ساختمانی برای بررسی رفتار جوی آنها توسط شرکت های معتبر و مطرح جهانی مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج آنها بشکل مقایسه ای منتشر می شود . برای مقایسه نتایج ، بایندرها به طور جداگانه مورد بررسی قرار نگرفتند بلکه در کنار یکدیگر و همراه با نمونه مرجع مورد آزمایش قرار گرفتند.

به طورکلی ، پوشش‌های ایجادشده روی چوب یا پنل‌های الیاف سیمان ، تحت شرایط استاندارد و با زاویه 45 درجه نسبت به عمود قرار گرفتند. بسته به نیازها ، سایر زیرآیندها و زوایای قرارگیری مختلف می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

ارزیابی رفتار جوی بعد از 3ماه ، 6ماه ، 1، 2، 3، و 5 سال وسپس بسته به کیفیت سطح ، هر دو یا 3سال  انجام می‌گیرد . به تجربه دیده شده که نتایج 5 سال اول برای سالهای بعدی تکرار می شود.

ارزیابی پوشش توسط معیارهای زیر انجام می‌گیرد:

تغییر در روشنایی یا درخشندگی ( brightness ) ، حفظ رنگ (Color Retention) ، زردشوندگی ( Yellowing ) ، گچی شدن ( Chalking ) ، براقیت ( Gloss ) ، تاول زدن (Blistering) ، افت چسبندگی ( Loose of Adhesion) ، جذب آلودگی (Dirt pick up) ، شوره زدن (Efflorescence) ، ترک خوردن (Cracking) و سایر اثرات ویژه.

تفسیر تک تک این معیارها با استانداردهای مختلف و بصورت مقایسه ای بین محصولات مطرح بازار انجام می گیرد و بشکل تجربی حد مجاز یا حد متعارفی یافت می شود.

برای مثال:

• در تفسیر مقادیر گچی شدن ، توجه شود که پوشش‌هایی که بعد از چندین سال تنها مقدار کمی گچی شده‌اند می‌توانند بسیار مطلوب باشند زیرا آنها اثر بسیار مفید “خود تمیزشوندگی” را ایجاد می‌‌نمایند. بر اساس شواهد تجربی و دستگاهی می توان دید که اغلب رزین های اکریلیک مناسب سطوح بیرونی به روش elmen در یکسال اول گچی شدن نزدیک صفر است ولی تا سال دوم به 20% و در سال تا 25 % افزایش می یابد و تا سالهای چهارم و پنجم به 20 و 15 % کاهش می یابد.
• میزان زردگرایی در 5 سال در محدوده 2 تا 5 % شکل متعارفی دارد و قابل پذیرش قلمداد می شود.
• میزان کاهش درخشندگی در 5 سال به مرور تا 6 % متعارف است.

این نتایج نشان می دهد که می توان رنگ های نمایی با پایداری بلند مدت ساخت که در بسیاری از موارد خواص اصلی خود را پس از 20 سال حفظ کنند و حتی در هنگام رنگ آمیزی مجدد ضرورتی به رنگ برداری کلی از سطح زیرین مگر در حد ترمیم نقاط خاص نباشد و این کاری است که در سخت ترین شرایط آب و هوایی ایران از سال 1379 بصورت گسترده از سواحل دریای کاسپین ( مازندران ) تا مناطق ساحلی و جزایر خلیج فارس و دریای عمان توسط نویسنده انجام شده و تجربیات عملی آن در سراسر کشور موجودست.

حال آنکه رنگ های آلکیدی نه تنها قادر به تحمل چنین شرایط جوی نیستند که در صورت اعمال ، ظرف یک تا دو سال ابتدایی – حتی در مناطق گرم و خشک کشور – بکلی پوسته شده و برای رنگ آمیزی مجدد باید رنگ برداری کامل از سطح انجام گیرد.

۹- آتش زایی، آتش گیری و مقاومت در برابر توسعه آتش:

از دیگر خصوصیات مهم و مسئله ساز رنگ و رزین های آلکیدی آتش گیری آنها در حالت رنگ مایع و فیلم رنگ جامد آنها و همچنین آتش زایی و سمیت حلال های رقیق کننده آنهاست. رنگ های آلکیدی حتی پس از خشک شدن در برابر آتش دچار آتش سوزی شده و حریق را انتقال و توسعه می دهند . دقیقاً اتفاقی که در محصولات چوبی می افتد.

این در حالی است که رنگ اکریلیک مایع نه تنها آتش زایی ندارد که در برابر آتش مستقیم نیز دستخوش حریق نمی شود. رنگ های اکریلیک در برابر آتش تخریب می شوند ولی آتش گیری نداشته و آتش را انتقال و توسعه نمی هند. یعنی ” استاندارد عدم توسعه آتش” را به سادگی پاس می کنند که این موضوع می تواند مورد توجه سازمان آتش نشانی کشور قرار گیرد و در استانداردهای اماکن عمومی و خانگی مطرح و یا حداقل توصیه شود . این صفت مهم رنگ های اکریلیک مورد غفلت سازندگان این نوع رنگ ها قرار گرفته و تاکنون به بازار مصرف و سازمان های متولی معرفی نشده است.

۱۰- سمیت حلال های مصرفی در 2 سیستم آب پایه اکریلیک و آلکیدی:

نکته ای که در این بخش لازمست به اختصار بدان اشاره شود اینکه حلال های آلی پایه نفتی یا گازی و یا سنتزی اعم از اینکه بوی تند و آزار دهنده داشته باشند و یا به روش های مختلف فنی بی بو شوند و یا اساسا کم بو یا بی بو باشند ، به لحاظ درجه سمیت برای انسان و محیط زیست شامل آب ، خاک ، هوا و جانداران حیوانی و نباتی ؛ طبقه بندی های مختلف دارند و عامل بودار بودن یا نبودن تغییری در درجه سمیت شان نمی دهد . به بیان روشن تر دو مقوله بو و سمیت الزاماً در یک طبقه بندی قرار نمی گیرند و مستقل از یکدیگرند . این موضوعات در بخش مباحث اکولوژیک بیشتر مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.

فقط لازم به ذکرست که در ساخت رنگ و پوشش های آب پایه اکریلیک نیز از مقادیری حلال های سبک و سنگین گلیکولی و استرها و … استفاده می شود که در رنگ های براق و نیمه براق تا 8 تا 12%  وزنی رنگ و رنگ های مات نما حدود 3 تا 5 % می باشد که علاوه بر نداشتن بوی آزار دهنده ، در طبقه بندی حلال های کم ضرر طبقه بندی می شوند بگونه ای که ماده ای مانند منو پروپیلن گلایکول حتی در گرم های آرایشی بهداشتی مجوز مصرف دارد.

حال آنکه در رنگ و پوشش های آلکیدی اعم از اینکه حلال های آروماتیک استفاده شود و یا پارافینی خطی و یا سیکلوآلیفاتیک بهرحال میزان مصرف بسیار بالاتر از 40 % وزنی است و درجه سمیت برای انسان و محیط زیست کم و بیش بسیار زیادست. البته کاهش حلال های آروماتیک بنزنی قطعاً از درجه سمیت شان می کاهد.

۱۱- بافت پذیری و تنوع رفتارهای رئولوژیک:

در پایان ذکر این نکته ضرورت دارد که رنگ و پوشش ها اکریلیک آب پایه می توانند با کمک انواع افزودنی های مختلف و تحت فرمولاسیون های متنوع موجود ، از انواع بافت ریز و درشت از لایه های 100 تا 1500 میکرونی در هر دست اعمال و بصورت مات و براق و با دانه بندی های گوناگون و برای مصارف متعدد طراحی فرمول شوند . این تنوع باعث شده تا از پوشش های اکریلیک براق لاک چوب تا رنگ داخل و خارج تا انواع رنگ نمای الاستیک و سیستم عایق اکریلیک خمیری جایگزین سیستم قیری بتوان استفاده کرد . تنوعی که در رنگ و پوشش های آلکیدی اساساً تاکنون میسر نشده است . به این خواص می توان دهها صفت و خاصیت دیگر از جمله تنفس لایه رنگ و عایق و خودتمیز شوندگی و غیره را افزود که هر یک در جای خود قابل بررسی اند.

در این فصل سعی شد تا اهم صفات و مشخصات فنی رنگ و پوشش های آلکیدی و آب پایه با یکدیگر مقایسه شوند و در بخش دوم مقاله به  مباحث اقتصادی و مباحث اکولوژی جهانی به تفضیل اشاره خواهیم کرد.

نویسندگان:

• آقای مهندس شهرام یزدی کارشناس شیمی کاربردی و مشاور در صنایع رنگ و رزین ایران
• خانم مهندس نگار ابوالحسنی کارشناس ارشد شیمی و رئیس آزمایشگاه شرکت رنگسازی تهران اورانوس