رتبها

#ثريد كيميائي عن :
📌 كيف تعتمد صناعة #الدهانات على #الكيمياء ؟
راح نتكلم عن :
🔍 مقدمة .
🔍 ما بداخل الطلاء ؟
🔍 الأصباغ أو " الصبغات " ؟
🔍 الرابط ؟
🔍 المذيب ؟
🔍 صناعة أنواع الدهانات الحديثة ؟
🔍 تجفيف الطلاء ؟
🔍 طبقات الطلاء ؟
#أثبت_أنك_كيميائي #اثبت_انك_كيميائي 👨🏻‍🔬

عندما تقع عينك على كلمة طلاء يرد في ذهنك تلقائيا منظر الألوان المحيطة بك ، لكن الدهان يحتوي على بُعد كيميائي أكثر عمقاً من ذلك والتي تمنحه القدرة على تحسين مظهر الأشياء من حولنا وحمايتها من الظروف البيئية القاسية ، مثل طلاء المباني و الطبقة الأخيرة على السلع المصنّعة كالسيارات .

أولًا راح نتعرف على المكونات الأساسية والتي تُعتبر عصب صناعة الطلاء والمُسبِّب الأساسي في هيكل أو صورة الطلاء التي نراها حولنا .

ما بداخل الطلاء :
بعد أن عرفنا أن الطلاء ليس لوناً فقط فمن المحتمل افتراضك أنّ طبيعة الطلاء عبارة عن مادة كيميائية ملونة مُذابة في سائل لتعطي المعجون الذي نراه ، هذا صحيح جزئياً لكن بصورة أدقّ نجد أن معظم أنواع الطلاء تعتمد بشكل أساسي على ثلاثة مكونات : الصبغة والرابط والمذيب .

لا ننسى أيضاً أن هناك بعض الإضافات التي تعطي الطلاء خصائص معينة تمكّنه من التكيف مع الظروف المحيطة به .

الصباغ :
هي مادة صلبة منفصلة غير قابلة للذوبان على عكس الأصباغ ، تُستخدم لإعطاء خصائص معينة للطلاء حيث أنها مسؤولة عن اللون والتحكم في اللمعان ، كما تعمل على حماية الطلاء من التآكل والإشتعال ، توجد أصباغ عضوية وأخرى غير عضوية .

وتفضل غالباً الأصباغ العضوية لأنها تكون أكثر إشراقاً واستقراراً بعد تعرّضها للضوء والحرارة . أما بالنسبة للأصباغ غير العضوية فإنها غالباً ما تكون من أكاسيد المعادن وتستخدم بشكل محدود نظراً لأنها تحتوي على مركبات غير عضوية سامة -كالكاديوم- والتي تم التخلص منها تدريجياً .

الرابط :
راح نتفق أولاً على أن الصباغ بمفردها تكون في حالة صلبة وهذا يجعلها غير مهيأة للالتصاق على أسطح الأشياء ، لذلك وجود الرابط ضروري في عملية التحضير للصق جزيئات الصبغة ببعضها ، أيضاً لجعلها تلتصق بالسطح المراد طلائه .

الرابط هو جزء غير مرئي في الطلاء ومع ذلك فهو مكوّن أساسي حيث يعمل على انتشار كلاً من الصباغ والمذيب والإضافات بشكل متجانس ، بالإضافة إلى تأثيره على خصائص رئيسية مثل المتانة واللمعان والمرونة .

يُصنع الرابط من عمليات البلمرة التي ينتج عنها هذه الأنواع ، إما بوليمرات طبيعية أو صناعية تشمل بوليمرات #الأكريليك والألكيد و #الإيبوكسي ، وسنتعرف على صناعتها بشكل مفصل .

المذيب :
عند خلط الصباغ مع الرابط سنحصل على معجون غير قابل للنشر على الأسطح والسبب في اللزوجة العالية للمعجون لذلك نحتاج إلى المذيب الذي هو عبارة عن شيء يحل شيئا آخر ، هنا في صناعة الطلاء يقوم بدوره في تحويل معجون الصباغ والمُوثّق إلى سائل أقل لزوجة يتدفق بسهولة وينتشر بالتساوي .

بعد الحصول على هذه النتيجة يكون المذيب قد أدّى مهمته فيتبخر في الهواء أثناء التجفيف ، هذا يفسر الرائحة المنبعثة بعد دهان الطلاء اللي هي طبعاً رائحة المذيب المتطاير 👨🏻‍🔬 .

هناك أنواع من المذيبات ، الماء أكثرها شهرة حيث لديه قدرة على الانتشار بسهولة على الورق عند استخدامه كمذيب لتخفيف الصبغات الخاصة بلوحات الرسم ، ومن إحدى المزايا الأخرى للدهانات القائمة على الماء سهولة إزالته ، فعلى سبيل المثال يمكن تنظيف الملابس من الدهان إذا التصق بها .

تستخدم المذيبات المصنوعة من المواد العضوية المستخرجة من البترول مثل النفثا (naphtha) -الذي يطلق على الجازولين والكيروسين- في الدهانات الزيتية واللامعة في هذا النوع عند ترك الدهانات في علب لفترة يحدث أن يطفو المذيب على السطح مكوناً طبقة شفافة تعلو الصباغ ويحدث ذلك بفعل الجاذبية .

لنتيجة أفضل يتم تحريك علبة الطلاء قبل استخدامها .
من إحدى الآثار الجانبية للمذبيات العضوية أنها تحتوي على زيت وعندما تلتصق بالملابس نحتاج لتنظفيها إلى مذيب عضوي مثل الكحول الأبيض ( white spirit ) القادر على إذابة الدهون .

صناعة أنواع الدهانات الحديثة :
يتحكم التفاعل بين نوع محدد من بوليمر الرابط مع نوع محدد من التركيز في شكل الدهانات الحديثة وراح نعرف كيف يتم ذلك .

بوليمرات الأكريليك :
يُصنع هذا النوع في عملية بلمرة يتم فيها إمرار خليط من حمض الإيثانويك والإيثين في الأكسجين مع البلاديوم الساخن وكلوريد النحاس واللذين يُستخدمان كعوامل محفزة للتفاعل فينتج عنهم بوليمر من إيثانيل إيثانوت يضاف إلي إسترات الأكريليك ليعطي بوليمرات يحملها الماء .

استخدام الماء هنا كمذيب يجعل هذا الخليط يندرج تحت دهانات المستحلب ، وتُعرف هذه العملية ببلمرة المستحلب حيث يتم فيها تشتيت جميع المونيمرات المراد بلمرتها أولاً في الماء كي تقل لزوجة الدهان ، ومقارنةً باستخدام الراتنجات على المحلول ستكون اللزوجة عالية جداً .

بوليمرات الألكيد :
لصناعة هذا البوليمر يحدث تفاعل بمركب من إحدى مركبات البوليول مع حمض ثنائي القاعدة وزيت تجفيف مثل زيت بذر الكتان وزيت فول الصويا ، يتم تسخينهم معاً لينتج أحادي الجلسرين ليبدأ التفاعل مع أنهيدريد - مركب منزوع منه الماء - وبهذه الخطوات نحصل على بوليمر الألكيد .

كثيراً ما نجد الدهانات في شكل لامع ومزخرف ، يرجع هذا إلى أن بوليمرات الألكيد تُحمل في مذيبات غير الماء مثل زيت التربنتين المستخرج من الأشجار ، لكن حالياً يُستخدم الكحول الأبيض كمذيب حيث يُعد من المواد الأولية البتروكيماوية .

بوليمرات الإيبوكسي :
تتميز بأنها تعطي درجة التصاق كبيرة مع مقاومة عالية للتآكل والجفاف ، لذلك تستخدم لطلاء السفن وخزانات المواد الكيميائية .

تُحمل بوليمرات الإيبوكسي في مذيبات مثل الهيدروكربونات العطرية والكحول والكيتونات والإسترات ، أو تُحمل في الماء باعتباره مشتت ، فيَنتج دهان المستحلب وكلاهما يستخدمان في الطلاء الداخلي لأن دهان الإيبوكسي مُعرّض للتدهور بالأشعة البنفسجية .

تجفيف الطلاء :
بعد طلي السطح يترك فترة ليجف خلال هذا الوقت تحدث تفاعلات في كل من دهانات المستحلب والدهانات اللامعة بسلوك مختلف لتحقيق الجفاف المثالي والمناسب لكل نوع .

يعتمد التجفيف في دهانات المستحلب على عمليات فيزيائية تشمل تبخير الماء فتنصهر جزيئات الطلاء في بعضها لتعطي نسيجاً صلباً من البوليمر مهيئاً لحمل الأصباغ .

بالنسبة لدهانات اللمعان فتجف عن طريق حدوث التبخير بدرجة عالية للمذيب في نفس اللحظة ، يمتص بوليمر الألكيد الأكسجين من الجو ويتفاعل معه ويحفز هذا التفاعل أملاح العناصر الانتقالية مثل نفثالات المنجنيز والكوبلت .

حيث يساعد أيون العنصر الانتقالي على الترابط القوي بين سلاسل البوليمر مما يُنتج طبقة صلبة من الطلاء على السطح بعد الجفاف .

طبقات الطلاء :
الطبقة التمهيدية : توجد هذه الطبقة على السطح المراد طلائه مباشرة والغرض منها توفير التصاق جيد للطبقات الأخرى ، كما تُقلل من التآكل عند استخدامها في طلاء المعادن .

الطبقة الوسيطة : لا تقلّ هذه الطبقة أهمية عن غيرها من الطبقات ، حيث تحافظ على سماكة الطلاء مدى الحياة .
عند زيادة الصبغة والعتامة تمنع هذه الطبقة عبور الأكسجين والماء وتعمل على تقليل الرطوبة كما تُحسّن من قوة الشدّ عند وجود رقائق الصبغات المدمجة مثل أكسيد الحديد .

الطبقة النهائية : تحدد الشكل الذي نراه من الطلاء ، بالإضافة إلى أنها تلامس الظروف البيئية المحيطة لذلك تُصنع بشكل يضمن الحماية منها حيث تعمل كخط دفاع أول ضد الطقس وأشعة الشمس .