اهم روش های تولید رنگ های آب پایه به ترتیب تک مرحله ای و دو مرحله ایست.
– اول دیسولور با میکسر دور متغیر پره خورشیدی از جنس فولاد زنگ نزن با شفت متحرک مانند میکسرهایی که اغلب رنگسازان ایران از آن بهره می برند. حداکثر سرعت این میکسرها بنا به طراحی سازنده بین 800 تا 1400 دور و در موتورهای 2 دور سرعت دورانی پره ها نصف دور بالاست.
بدون شک بهترین نوع میکسر برای ساخت انواع رنگ و پوشش های آب پایه، استفاده از موتورهای دور متغیر اینوتور دار با شفت متحرک است.
– پاتیل فولاد زنگ نزن دوجداره جهت فرآیند ساخت رنگ گردش آب میان دو جداره برای کنترل دمای تولید در سرما و گرما.
?
1- برای شروع همیشه باید آب یعنی محمل اصلی رنگ و فرآیند ساخت رنگ پوشش های آب پایه را توزین کرده و در مخزن بریزیم. آب باید پاکیزه و فاقد آلودگی های میکروبیولوژیک و حتی المقدور فاقد یونهای دو و سه ظرفیتی بوده یا آب سبک باشد. ضمن اینکه در پاره ای موارد استفاده از آب مقطر با دیونایز ضرورت دارد.
2- پس از روشن کردن میکسر روی دور آرام، اغلب بهترست تا یک نمک پلی فسفات نظیر سدیم هگزامتافسفات یا سدیم تری پلی فسفات برای سبک کردن آب و حذف یونهای دو و سه بار مثبت به مقدار لازم افزوده گردد. در پاره ای موارد لازمست تا از این ماده با استفاده نشود و یا در مقادیر ناچیز استفاده کنیم ولی در رنگ های پر جامد استفاده از این ماده اجتناب ناپذیرست. پلی فسفات ها پودرهایی شکری و سفیدند که باید به آرامی به آب اضافه شوند تا در ته مخزن رسوب نکنند. مدت زمان باز شدن پلی فسفات بیش از 5 دقیقه نیست.
3- سومین ماده اغلب یک غلظت دهنده سلولزی است. ماده ای که باید مانند پلی فسفات ها به آرامی به آب در چرخش افزوده شود. مقدار و نوع این نوع غلظت دهنده نیز بنا به نوع فرمولاسیونها خیلی متفاوت است. باز شدن ترکیبات سلولزی از 15 تا 45 دقیقه در تولید تفاوت دارد. در نهایت باید محلول بدون دون بدست آید.
4- چند دقیقه ای پس از افزودن سلولز استفاده از آمونیاک 25٪ یا یکی از مواد قلیایی مشهور مانند محلول سود سوزآور 10٪ و با سود کاستیک 10٪ به مقدار لازم توصیه می شود. وظیفه این مواد قطعا رساندن پی اچ محیط به فرآیند ساخت رنگ سطح قلیایی است تا غلظت دهنده سلولزی به آرامی باز شده و گرانروی نهایی بدست آید.
5- پس از افزودن ترکیبات سلولزی همیشه با پدیده کف مواجه می شویم و اغلب لازمست که کف با افزودن ضدکف ها کنترل شود.
– البته مواردی هم هست که وجود كف در آب برای افزوده شدن بر سطح آب کف مخزن لازم است و لذا از ضدکف تا پایان خمیر پیگمنت (Pigment Paste) استفاده نمی کنیم.
6- نگهدارنده های داخل قوطی یا در اصطلاح عام – غلط مصطلح – ضد کیک ها هم بهترست در همین مرحله افزوده شوند.
– توجه کنید که به دلیل حساسیت های دمایی این ترکیبات و گاه به دلیل نبود فرآیند ساخت رنگ مخازن دو جداره در تولید و عدم امکان کنترل دمای تولید، مجبوریم نگهدارنده ها و سایر مواد حساس را پس از سرد شدن خمیر پیگمنت و در انتهای تولید اضافه کنیم.
– اغلب پرزرواتیوهای خانواده فرمالین و حتی ترکیبات ایزوتیازولین ها در دمای بالای 50 یا 60 درجه سانتی گراد نابود با تبخیر می شوند. ضمن اینکه گاه امولسیفایرهای موجود در ادتیوهای اکریلیک نیز به دما حساس بوده و دچار شکست و تخریب می شوند.
7- حال نوبت افزودن انواع صابونها، دیسپرسورها و وتینگ ایجنت های محیط است تا محیط برای ورود فيلرها و پیگمنت ها آماده شود. بسیاری از این مواد نیز کف زا بوده و نیاز به ضد كف را به شما تحمیل می کنند.
– توجه فرمایید که روش گفته شده گاه برای بعضی تولیدات متفاوت می شود فرآیند ساخت رنگ و این روش کلی است و نه روش اختصاصی تولید هر نوع محصول آب پایه ای
– مراحل یک تا 7 می توانند با دور متوسط و آرام انجام شوند و نیازی به دور بالا نیست.
8- پس از انواع دیسپرسور و وتینگ ایجنت نوبت افزودن پیگمنت ها و فیلرهاست که باید با سرعت بالا آسیاب شوند و برای این منظور سرعت گردش پره و نسبت قطر پروانه با قطر مخزن با هم رابطه ای معکوس دارند، بدین ترتیب که فرآیند ساخت رنگ با افزایش قطر پره نسبت به قطر مخزن، می توان از سرعت نسبی کاست بگونه ای که ذرات فیلر و پیگمنت در مدت زمانی معقول به حداقل اندازه خود برسند. در تمام مدت کنترل دمای مخزن ادامه دارد.
9- پودرهای گوناگون از فیلرها و پیگمنت ها به ترتیب از ریز به درشت به خمیر رنگ اضافه می شوند. به طبع اگر تیتانیوم دی اکساید در محیط داشته باشیم، اولین ماده تیتانیوم دی اکساید است.
10- حال اگر چند ماده با اندازه ذرات مشابه داشته باشیم، ترتیب افزودن به نسبت سرعت وتینگ و دیسپرسینگ ذرات در محیط است. یعنی هر چه ماده شما دیرتر در آب باز می شود و به عبارتی جذب روغن بالاتری دارند، زودتر به مخزن می افزایید. دیر و زود باز ش دن نیز تابعی از میزان جذب روغن و جذب آب پیگمنت و ساختار شیمیایی و کریستالی آنست که در حضور وتینگ و دیسپرسینگ ایجنت های فرآیند ساخت رنگ مختلف رفتار متفاوتی از خود نشان می دهند.
11- پس از تیتان اغلب ترکیبات ریز دانه سیلیکاتی مانند تالک و کائولن وسیلیکات آلومینیوم و مانند آن اضافه می شود. انواع پیگمنت های اکسید آهن، کروم، مولیبدن و نظایر آنها نیز باید متناسب با میزان شان قبل یا پس از تیتان افزوده شوند.
12- در ادامه نیز کربنات های کلسیم به ترتیب ریز به درشت یکی پس از دیگری وارد محیط می شوند.
13- تأکید می کنم چنانچه کربنات های میکرونایز با سایز زیر 5 میکرون – مانند کربنات های اکسترا – در محیط دارید، حتما پس از تیتان این مواد را به خمیر پیگمنت افزوده و زمان کافی برای باز شدن ذرات قایل شوید.
14- لازم به یادآوری و تأكیدست که میزان ادتیوهای وتینگ دیسپرسینگ ایجنت محیط تابعی از مقدار، ابعاد و اندازه ذرات و بالاخره نوع فیلر و پیگمنت های شماست. پس در جایی که کربنات های اکسترا یا سایر کربنات های ریز دانه دیگر حضور دارند علاوه بر تقدم ورود آنها در محیط، باید میزان ادتیو دیسپرسور را نیز افزایش داد و کنترل کرد.
2 نکته مهم:
اول: شک نیست که در تک تک این مراحل، کار کنترل کیفی نیز در جریان است و مسئول کنترل کیفی باید از باز شدن اجزا و رسیدن به دانه بندی مناسب اطمینان یابد.
دوم: همیشه در مرحله باز شدن پیگمنت ها و فیلرها دمای مخزن و خمیر بالا می رود و فرآیند ساخت رنگ لذا لازمست تا شما با استفاده از مخازن دو جداره جلو افزایش دما به بیش از 50 درجه را بگیرید. در غیر این صورت باید از مجموعه ای دستورالعمل های خاص پیروی کرده تا دمای خمیر پیگمنت حتی المقدور از مرز 50 درجه بالاتر نرود.
15- پس از اتمام پودرها و احیانا خمیر پیگمنت های آماده، حال نوبت افزودن حلال ها و مابقی افزودنی های موجود غیر از غلظت دهنده های نهایی و سپس رزین است. ضمنا چنانچه تمامی با نیمی از ضد كف مصرفی را تا پایان کار نگه داشته اید، باید تا پیش از افزودن رزین و حلالها بیافزایید.
16- افزودن رزین و حلالها باید در دمای حداکثر 55 درجه سانتی گراد و در دور آرام یا فرآیند ساخت رنگ متوسط انجام گیرد. دماهای بالاتر علاوه بر افزایش تبخیر حلالها، به رزین نیز می توانند آسیب زده و پاره ای از افزودنی ها مانند نگهدارنده های داخل قوطی را نابود سازند.
17- روش ایده آل آنست که بین 30 تا 50 درصد انواع حلالها در این مرحله روی خمیر پیگمنت ریخته شود و مابقی بعد از افزودن رزین آب پایه اعم از کوپلیمرهای وینیل استات اکریلات یا اکریلیک های خالص – اضافه گردند.
18- حلالهای رایج در رنگ های آب پایه را می توان در دو دسته سبک و سنگین می توان تقسیم نمود. حلالهایی مانند حلال 402، منواتیلن گلایکول، منو پروپیلن گلایکول، گاه مقادیر اندکی بوتیل گلایکول و مانند آن به عنوان حلال سبک شناخته شده و حلالهایی مانند تگزانول، الوسولوان اف بی اچ، بوتیل دی گلایکول استات و بندرت بوتیل گلایکول استات و … نیز اغلب به عنوان منعقد کننده یا عوامل درهم روی (Coalescing Agent) و نیز بهبود دهنده تشکیل فیلم و نیز همتراز کننده (Leveling Agent) استفاده می شوند که بنا به ضرورت و نوع فرمولاسیون فرآیند ساخت رنگ باید افزوده گردند. حلالها گاه مصارف چندگانه دارند که در جای خود باید بدان پرداخت.
19- استفاده از دی بوتیل فتالات DBP به عنوان یک نرم کننده (Plasticizer) و یک روغن کمکی برای بهبود قلم خوری تنها در پاره ای موارد و در رنگ های پلاستیک ارزان قیمت به مقدار خیلی کم میسرست ولی استفاده از دی اکتیل فتالات DOP با گلیسیرین و یا روغن های گیاهی معروف مانند سویا، بزرگ و مانند آنرا که خیلی هم رایج است اصلا توصیه نمی کنم و حتی ممنوع می دانم. این حلال ها و روغن ها ضمن بالا بردن نرمی رزین و رنگ موجب افزایش شدید چرک پذیری و کاهش مقاومت های شستشویی رنگ می شوند و لذا استفاده از آنها ممنوع است.
باید توجه داشت که پس از افزودن حلالها به خمیر رنگ حاوی رزین و تا پیش از افزودن غلظت فرآیند ساخت رنگدهنده آخر – خصوصا پس از افزودن حلالهای سنگین – باید حدود 20 تا 40 دقیقه میکس آرام ادامه یابد تا ذرات حلال بخوبی در سطح رنگ توزیع و پخش گردد. بدیهی است حلالها و بهبود دهنده های تشکیل فیلم که می بایست در اطراف یا داخل غشاء مايسل رزین نفوذ کنند، نیازمند زمانی نسبتا طولانی اند. به همین نسبت برای اختلاط مناسب دهنده های اکریلیک و پلی یورتانی نیز باید زمان قائل شد.
20- بعد از این مرحله، افزودن رزین آغاز می گردد. ضربات شدید پره به رزین موجب شکستن ذرات رزین های امولسیون و ایجاد کف زیاد و در نهایت مشکلات متعدد می گردد که هیچیک برای رنگ های آب پایه مطلوب نیست.
تأکید می کنم رزین را باید در دمای ماکزیمم 50 درجه سانتیگراد اضافه کرد. امری که در مخازن فرآیند ساخت رنگ دو جداره خودبخود میسر می گردد ولی در مخازن یک جداره با مشکل مواجه است. اگر دمای خمیر رنگ شما خیلی بالاتر از 55 درجه باشد، باید با دور آرام و افزودن حلالهای رنگ و آب ذخیره و آب تبخیر نسبت به سرد کردن آن تا 50 درجه اقدام کنید. بسیار دیده شده که رزین به خمیر رنگ پیش ز 70 درجه افزوده شده و بلافاصله لخته و نابود شده است.
21- در پایان نیز انواع افزودنی های باقی مانده از جمله نیمه دوم آمونیاک، انواع پرزرواتیو های داخل قوطی و فیلم خشک، اصلاح کننده های فیلم رنگ (نظیر واکس ها) و بالاخره نانو ذرات دیسپرس شده را می افزائیم.
22- در صورت لزوم غلظت دهنده های پلی یورتان یا اکریلیک را اضافه میکنیم تا به گرانروی مورد نظر برسیم. ضمن اینکه توجه به نوع رفتار هر نوع غلظت دهنده بسیار مهم است.
23- چنانچه از غلظت دهنده های بتونیتی آب پایه استفاده می کنید، باید سیستم تان را با فرآیند ساخت رنگ آن تنظیم کنید. زیرا بتون ها پس از 24 ساعت به ویسکوزیته نهایی می رسند که این روش امکانات خاصی را به رنگساز می دهد و البته پاره ای افراد را با مشکل مواجه می کند.
– بی شک این روش در شرایط متفاوت تغییراتی نیز می کند که بنا به نوع میکسر، نوع فرمول و مشکلات محیطی تغییراتی دارد که مقدار زیادی تابع تجربه فرمولاتور و رنگسازست.
– ضمن اینکه فرمول های رنگ های براق و نیمه براق اساس با رنگ های مات پر جامد و مات کم فرآیند ساخت رنگ جامد هم متفاوت اند و لذا فرآیند هر یک قدری متفاوت می شود.
– فرآیند ساخت عایق ها باید دو مرحله ای صورت گیرد که در بخش بعدی بدان خواهیم پرداخت.
?
روش ایده آل در ساخت رنگ های آب پایه و بخصوص عایق و درزگیرهای فرآیند ساخت رنگ اکریلیک و سایر مواد ویسکوز، روش دو مرحله ایست که هم اکنون در کشورمان برای ساخت پاره ای محصولات از جمله پلاستیزول رایج ترست تا رنگ و عایق.
– اول دیسولور یا میکسر دور متغییر پره خورشیدی از فولاد زنگ نزن با شفت متحرک مانند میکسرهایی که اغلب رنگسازان ایران از آن بهره می برند. حداکثر سرعت این میکسرها بنا به طراحی سازنده بین 800 تا 1400 دور در دقیقه متفاوت است. در میکسرهای 2 دور، دور دوم همیشه نصف دور ماکزیمم است ولی در دور متغیرهای اینورتور دار اغلب محدودیتی برای سرعت های بعدی نیست.
– دوم میکسر پارویی دور آرام با سرعت حدود 40 تا 60 دور در دقیقه با خلاء فرآیند ساخت رنگ یا بدون خلاء با بدنه یک جداره یا دوجداره. این نوع میکسرها عمدتا در ایران برای ساخت رزین یا چسب های آب پایه رایج است.
– سوم پاتیل از فولاد زنگ نزن دوجداره جهت گردش آب میان دو جداره برای کنترل دمای تولید برای دیسولور.
?
در این روش رنگ بجای ساخت در یک مخزن و با یک نوع میکسر، در 2 مرحله فرآیند ساخت رنگ و با دو نوع میکسر ساخته می شود ولی محتویات دو نوع تولید تفاوت چندانی ندارند.
در مرحله اول مانند روش اول کلیه مراحل تهیه خمیر پیگمنت در یک دیسولوردور بالا (حدود 800 تا 1400 دور در دقیقه) انجام می شود و ذرات پیگمنت و فیلر بخوبی آسیاب شده و مخلوط خمیر پیگمنت بدست می آید.
این مرحله می تواند تا 3 ساعت بطول انجامد.
مواد تشکیل دهنده خمیر پیگمنت در دیسولورها:
آسیاب فیلر و پیگمنت در این مرحله نیازمند سرعت فرآیند ساخت رنگ زیاد پروانه و گشتاور زیادست که حاصل آن ایجاد اصطکاک بالا و ایجاد گرما در محیط است و لذا وجود مخازن دو جداره حاوی آب سرد در گردش بسیار لازم است. در مرحله دوم محتویات داخل بلندر شامل رزین و حلالها نباید دچار تنش حرارتی بالا شده و در معرض حرارتهای بالای 50 درجه قرار گیرند. میکس این مرحله نیز بهتر ست که در مدت زمانی حدود یک ساعت و به آرامی صورت گیرد و سپس خمیر رنگ نهایی از دیسولور پس از طی مراحل کنترل کیفی و سرد شدن به آرامی وارد بلندر گردد.
مواد تشکیل دهنده بخش مایع رنگ در بلندرها:
در نهایت محتویات دیسولور شامل خمیر پیگمنت، به آرامی داخل بخش رزین و حلال شده و رنگ بدست آمده به مدت 30 دقیقه با میکسر 40 تا 60 دور در دقیقه بهم می خورند. در پایان غلظت دهنده های نهایی رنگ نیز که اغلب از نوع غلظت دهنده های اکریلیک یا پلی یورتانی هستند وارد رنگ شده و غلظت مناسب تخلیه بدست می آید.
مزایای متعددی را می توان برای روش 2 مرحله ای عنوان کرد که بطور خلاصه شامل موارد زیرست:
و مزایایی دیگر که بیان همه آنها نیازمند زمانی بیشتر و جزئی ش دن در تولید هر رنگ است.
آنچه در این مقاله تقدیم حضور خوانندگان شد، برگرفته از مطالعات فرآیند ساخت رنگ و مشاهدات نویسنده در صنایع رنگ جدید و قدیمی در داخل و خارج از ایران است. مباحثی که علاوه بر توصیه شرکت های معتبر دنیا، در عمل نیز توانایی های خود را به اثبات رسانده است و ارزش اقتصادی و فنی بالایی را از خود نشان می دهد.
مراحل ساخت رنگ های آب پایه ساختمانی به لحاظ مراحل تولید و فرآیند ساخت رنگ فرآیندها بسیار به هم شبیه و دارای نقاط کلیدی مشترکی هستند که در این مقاله بدان می پردازم.
منبع
