رنگهای صنعتی (Industrial Coatings) گروه بزرگی از پوششهای محافظ هستند که برای محفاظت، زیبایی و افزایش دوام سطوح فلزی، بتنی، پلاستیکی و چوبی در صنایع مختلف به کار میروند. این رنگها در برابر رطوبت، خوردگی، حرارت، ضربه و مواد شیمیایی مقاومت بالایی دارند.
ترکیب عمومی رنگها
هر رنگ از چهار جزء اصلی تشکیل میشود:
۱. رزین یا ماده پایه (Binder / Resin)
-چسبندگی رنگ به سطح، تشکیل فیلم محافظ
در واقع ستون فقرات رنگ است.
انواع رایج رزینها:
آلکیدی: برای رنگهای روغنی و ساختمانی
اکریلیک: برای رنگهای پایه آب
اپوکسی: برای رنگهای صنعتی مقاوم شیمیایی
پلییورتان: مقاومت بالای مکانیکی و UV
سیلیکونی: برای رنگهای نسوز و ضد حرارت
رزین تعیین میکند که رنگ بعد از خشک شدن چه سختی، براقیت و چسبندگی داشته باشد.
۲. رنگدانه یا پیگمنت (Pigment)
نقش: ایجاد رنگ، پوشانندگی، محافظت در برابر نور
نوع: میتواند آلی یا معدنی باشد
نمونههای رایج:
نوع پیگمنت ترکیب شیمیایی رنگ ایجاد شده
دیاکسید تیتانیوم (TiO₂) معدنی سفید
اکسید آهن (Fe₂O₃ / Fe₃O₄) معدنی قرمز، قهوهای، مشکی
کرومات سرب معدنی زرد روشن
فتالوسیانین مس آلی آبی، سبز
دوده کربن آلی مشکی
نکته: در رنگهای صنعتی، گاهی از پیگمنتهای ضد خوردگی (مثل زینکریچ یا روی و روی فسفات) استفاده میشود.
۳. حلال یا تینر (Solvent)
نقش: تنظیم ویسکوزیته (غلظت رنگ)، کمک به پخش شدن روی سطح
در زمان خشک شدن تبخیر میشود.
انواع:
بر پایه آب (در رنگهای بر پایه آب)
بر پایه نفتی یا آلی (تولوئن، زایلن، نفتا) در رنگهای صنعتی و روغنی
حلال تعیین میکند رنگ چقدر سریع خشک شود و بوی آن چقدر قوی باشد.
۴. مواد افزودنی (Additives)
نقش: بهبود خواص خاص رنگ، مثل ضد کف، ضد قارچ، ضد UV، سریع خشک شدن و جریان نرم
مقدارشان کم است ولی تأثیر زیادی دارد.
افزودنیهای مهم:
ضد تهنشینی یا دیسپرسکنندهها (Dispersants)
خشککنندهها (Driers) مثل ترکیبات کبالت و منگنز
مواد سیلیکونی برای مقاومت آبگریز
پلاستیسایزرها برای انعطاف فیلم رنگ
رنگ های صنعتی چگونه تولید میشوند؟
فاز اول: تولید رزین (Binder Synthesis)
رزین همان بخش اصلی رنگ است که در بسیاری از موارد خودش از یک واکنش پلیمریزاسیون یا تراکمی (Condensation / Polymerization Reaction) حاصل میشود.
۱. رزینهای آلکیدی (Alkyd Resin)
مواد اولیه: روغنهای گیاهی خشکشونده (مثل روغن سویا یا بزرک)، پلیالکلها (مثل گلیسرول)، و انیدرید فتالیک.
واکنش اصلی:
یک واکنش استری شدن تراکمی (Condensation Esterification) بین الکل و اسید رخ میدهد:
Alcohol (polyol)+Phthalic anhydride+Fatty acid⇨Alkyd resin+H2O
در این واکنش مولکولهای آب جدا میشوند و زنجیرههای پلیمری رزین تشکیل میگیرد.
نتیجه: یک رزین چسبنده و براق که در رنگهای روغنی استفاده میشود.
۲. رزینهای اپوکسی (Epoxy Resin)
مواد اولیه: اپیکلروهیدرین + بیسفنول A
واکنش:
اپیکلروهیدرین با گروههای فنولی واکنش میدهد تا رزین اپوکسی با گروههای epoxy (-CH(O)CH₂) فعال شکل بگیرد:
Epichlorohydrin+Bisphenol-A⇨Epoxy resin+HCl
در هنگام مصرف، این رزین با هاردنر (مثل پلیآمینها) واکنش گرمازا داده و پلیمر سهبعدی شبکهای ایجاد میکند:
Epoxy+Amine hardener⇨Cross-linked polymer
نتیجه: رنگ اپوکسی پس از این واکنش سخت، مقاوم، ضد مواد شیمیایی و ضد آب میشود.
۳. رزین پلییورتان (Polyurethane)
مواد اولیه: ایزوسیانات (مثل TDI یا MDI) + پلیال (مانند پلیاستر یا پلیاتر)
واکنش اصلی:
Isocyanate (-NCO)+Hydroxyl (-OH)⇨Urethane bond (-NHCOO-)
این واکنش بسیار سریع و گرمازا است. شبکههای پلیمری محکم ایجاد میکند که سبب مقاومت زیاد در برابر UV و سایش میشود.
فاز دوم: تولید رنگدانه و اختلاط (Pigment Dispersion)
در این مرحله رزین آماده با رنگدانهها و افزودنیها ترکیب میشود.
واکنش اصلی این مرحله:
در واقع واکنش شیمیایی خاصی رخ نمیدهد — بلکه یک فرآیند فیزیکی و مکانیکی است:
پیگمنتها در رزین پخش میشوند.
از نیروی برشی (در آسیاب ساچمهای یا دیسپرسکننده پرسرعت) برای شکست تجمع ذرات پیگمنت استفاده میشود.
افزودنیها (مانند دیسپرسکنندهها و ضدکفها) با پیگمنت واکنش سطحی انجام میدهند تا پخش یکنواخت بهدست آید.
فاز سوم: تنظیم فرمول و افزودن حلال (Formulation Adjustment)
در این مرحله ویسکوزیته با حلال تنظیم میشود. حلالها نقش شیمیایی ندارند، اما در طی خشک شدن رنگ تبخیر میشوند و فیلم رزینی باقی میماند.
فاز چهارم: خشک شدن و واکنشهای پس از اعمال رنگ (Curing / Film Formation)
هنگامی که رنگ روی سطح اعمال میشود، بسته به نوع رنگ واکنشهای مختلف رخ میدهند:
| نوع رنگ | نوع واکنش خشک شدن | توضیح |
|---|---|---|
| آلکیدی | اکسیداسیون روغن در حضور اکسیژن هوا | تشکیل پیوندهای C–O–C، رنگ سخت میشود |
| اپوکسی | پلیمریزاسیون بین رزین و هاردنر | شبکه سهبعدی مقاوم |
| پلییورتان | واکنش شیمیایی ایزوسیانات با رطوبت یا پلیال | فیلم منعطف و مقاوم در برابر UV |
| اکریلیک (پایه آب) | تبخیر آب و همزمان پلیمریزاسیون فیزیکی | لایه یکنواخت و قابل شستوشو |
| کورهای | پخت حرارتی و واکنش رزینها | ایجاد فیلم بسیار سخت و چسبنده |
فاز پایانی: تست و کنترل کیفیت
در پایان، رنگ از نظر:
ویسکوزیته و چسبندگی
خشکشدن
مقاومت ضربه و شیمیایی
براقیت و تطابق رنگ
آزمایش میشود تا مجاز به عرضه شود.
انواع رنگ های صنعتی
۱. رنگهای اپوکسی (Epoxy Paints)
ترکیب: پایه رزین اپوکسی + هاردنر (رزین سختکننده)
ویژگیها: چسبندگی عالی به فلز، مقاومت شیمیایی و مکانیکی بالا
کاربرد: کف کارخانهها، تجهیزات صنعتی، مخازن، خطوط لوله، سطوح فلزی در معرض مواد شیمیایی
نکته: در برابر نور خورشید (UV) کمی زرد میشود، بنابراین معمولاً با رنگ پلییورتان روی آن پوشش داده میشود.
۲. رنگهای پلییورتان (Polyurethane Paints)
ویژگیها: براقیت ماندگار، مقاومت بالا در برابر سایش، مواد شیمیایی و نور خورشید (UV)
کاربرد: سطوح فلزی و ماشینآلات فضای باز، سازههای فلزی، هواپیماها، خودروها
مزیت: در کنار رنگ اپوکسی به صورت سیستم دو لایه استفاده میشود (اپوکسی زیر، پلییورتان رو).
۳. رنگهای آلکیدی (Alkyd Paints)
ترکیب: رزین آلکید + حلال نفتی
ویژگیها: براقیت خوب و خشک شدن هوازی
کاربرد: ماشینآلات سبک، وسایل خانگی، کاربردهای عمومی
نکته: مقاومت پایین در برابر مواد شیمیایی و حرارت زیاد دارد.
۴. رنگهای نسوز (Heat Resistant Paints)
ویژگیها: مقاومت در دماهای بالا (تا حدود ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد)
کاربرد: دودکشها، اگزوز، کورهها، بویلرها
ترکیبات متداول: سیلیکون، آلومینیوم یا میکا
۵. رنگهای ضد خوردگی (Anti-corrosion Paints)
ویژگیها: جلوگیری از زنگزدگی و اکسیداسیون فلز
انواع: زینکریچ (غنی از روی)، فسفاته، اپوکسی ضد خوردگی
کاربرد: اسکلهها، پلها، تانکها، زیرساختهای فولادی
۶. رنگهای بر پایه آب (Water-based Paints)
ویژگیها: دوستدار محیط زیست، فاقد بوی تند و حلالهای آلی
کاربرد: صنایع مواد غذایی، دارویی، محیطهای بسته
نکته: خشک شدن کندتر از نوع حلالی ولی ایمنتر است.
۷. رنگهای کورهای (Baking Enamel)
ویژگیها: پس از اعمال، با حرارت پخته و سخت میشوند
کاربرد: لوازم خانگی، قطعات خودرو، اجزاء فلزی تزئینی
مزیت: سطح صاف و براق و مقاومت سایشی بالا
۸. رنگهای فلوریندار و پلیسیلوکسان (High Performance Coatings)
ویژگیها: ماندگاری بسیار بالا در فضای باز (تا بیش از ۲۰ سال)
کاربرد: سازههای ساحلی، نیروگاهها، صنایع دریایی و پلها