فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و حذف آلودگیهای محیط زیست با( اصلاح رزین)

4. افزودنی ها

از جمله افزودنی ها که در صورت لزوم می توان به ترکیب رزین اضافه نمود عبارتند: از حلالها عوامل فعال کننده سطحی کاتالیستهای شبکه ای کننده، آنتی اکسیدانتها پرکننده ها، کف زداها. در ذیل نمونه ای از فرمولاسیون ارائه شده برای تهیه عامل شبکه ای ،کننده رنگپایه با غلظت بالا و در نهایت فرمولاسیون حمام الکتروفورتیک ارائه شده است.

الف) عامل شبکه کننده پلی یورتان

2- اتیل هگزانول را به آرامی به2، 4 / 2، 6- تولوئن دی ایزوسیانات (مخلوط ایزومری ) همراه با همزن مخلوط در اتمسفر نیتروژن در زیر دمای 38 درجه سانتیگراد، با خنک کردن، اضافه می نمائیم. سپس حمام به مدت بیش از نیم ساعت در این دما باقی می ماند و بعد از آن با حرارت دادن به دمای 60 درجه سانتیگراد به مخلوطتری متیلول پروپان و کاتالیست دى بوتيل قلع اضافه می نمائیم بعد از یک واکنش گرمازا در شروع دمای حمام به مدت 1/5 ساعت در دمای 121 درجه سانتیگراد باقی می ماند تا آن که تمام گروه های ایزوسیانات مصرف ،شوند که میتوان به کمک طیف IR مشاهده کرد. سپس محتوای حمام با اتیلن گلیکول مونواتیل اتر رقیق می گردد.

ب محلول غلیظ رنگپایه رزین) اصلاح شده

مخلوط پلی گلیسیدیل اتر پلی فنل، پلی نئوپنتیل گلیکول آدییات و گزیلن در یک حمام تحت تحت رفلاکس برای جوشیدن در اتمسفر نیتروژن برای حذف آب از آزئوتروپ به مدت 20 دقیقه حرارت داده میشود بعد از خنک کردن حمام تا 130درجه سانتیگراد، به آن بنزیل دی متیل آمین اضافه شده و حمام به مدت 2 ساعت و 20 دقیقه در دمای مذکور باقی می ماند به دنبال آن به مخلوط واکنش عامل شبکه ای کننده پلی یورتان اضافه می گردد.دمای واکنش به 90 درجه سانتیگراد کاهش یافته و به حمام محلول شامل 75 درصد جزء غیر فرار متیل ایزوبوتیل دی کیتیمین دی اتیلن آمین در متیل ایزوبوتیل کتون اضافه می گردد. بدنبال آنN متیل اتانل آمین اضافه می گردد و حمام تا دمای 110درجه سانتیگراد حرارت داده می شود. بعد از آنکه دما بمدت یک ساعت ثابت باقی می ماند آنگاه به محتوای حمام اتیلن گلیکول مونو هگزیل اتر اضافه می گردد. آنگاه با افزودن متیل ایزو بوتیل کتون و اتیلن گلیکول رقیق سازی غلظت جامد به 65 درصد وزنی می رسد.

ج) فرمولاسیون حمام الکتروفورتیک

درصد جامد : 15تا 16/5 درصد

درصد :دوده 0 تا 1179 درصد، برحسب محتوای جامدات

درجه خنثی سازی : 50 درصد

مطابق با جدول فوق، فرمولاسیون حمام از اختلاط محلول غلیظ رنگیایه ، محلول غلیظ حاوی دوده و حلال تشکیل شده است که بعد از خنثی سازی آن با افزودن آب بدون املاح و یون غلظت جامد به 15تا 16/5درصد می رسد.

شرایط عملیاتی

ولتاژ کاربردی : 300 ولت

زمان پخت : 20دقیقه

دمای پخت : 180-170درجه سانتیگراد

ج - فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب با افزودن رزین اصلاح شده

فرمولاسیون ارائه شده در این قسمت به ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتیونی مربوط میشود که رنگپایه آن محصول افزایشی اصلاح شده ای از یک رزین اپوکسی، ترکیب آمینو تک عاملی و ترکیب پلی اکسی الکیلن می باشد. همانطور که میدانیم فیلمهای پوشش الکتروفورتیک به دست آمده از رزینهای اپوکسی مانند نوع بیس فنل -A اپی کلروهیدرین دارای خصوصیات خوب مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی مناسب می.باشند این رزین ها زمانی که با آمین های دارای گروههای آمینو اول و دوم واکنش نموده و به دنبال آن با یک عامل شبکه ای کننده مانند پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک شده ترکیب میشوند، می توانند به عنوان ناقل (رسانگر) در ترکیب پوشش الکتروفورتیک مفید باشند. این ترکیب بعد از خنثی شدن با یک اسید مناسب در آب حل و پراکنده میشود در عمل به دست آوردن فیلمی با ضخامت مؤثر و یکنواخت معمولا) 20 تا 25 میکرون) از ترکیب پوشش مذکور مشکل میباشد با افزودن مقادیر زیادی از حلالهای آلی قابل انحلال در آب، که باعث تولید فیلم هایی با پوشش يكنواخت و ضخامت مؤثر می شوند این مشکل را میتوان به صورت موقتی حل نمود اما با این روش، نشاندن فیلم بر روی جسم پایه برای به دست آمدن فیلمی با ضخامت مؤثر و یکنواخت مشکل میگردد راه دیگری که ممکن است به نظر برسد افزایش ولتاژ فرآیند الکتروفورتیک برای دستیابی به ضخامت مؤثر میگردد بکارگیری ولتاژ بیش از حد مشخصی ، بسته به شرایط پروسس و ترکیب مواد، باعث گسیختگی پوشش فیلم می گردد بکارگیری ولتاژ بیش از حد مشخصی بسته به شرایط پروسس و ترکیب مواد، باعث گسیختگی پوشش فیلم میگردد.

 بنابراین هدف از ارائه فرمولاسیون حاضر به دست آوردن ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی است که شامل محصول افزایشی اصلاح و خنثی شده ای از یک رزین اپوکسی، ترکیب آمینو و پلی اکسی آلکیلنی است که به کمک آن بتوان فیلمی با ضخامت مؤثر و یکنواخت عموماً در محدوده 20تا25 میکرون و با پایداری بسیار خوبی تولید نمود

اجزاء تشکیل دهنده فرمولاسیون رنگپایه( محصول رزینی):

 رنگپایه رزینی مناسب از اجزای ذیل تشکیل می شود.

الف) محصول واکنش ترکیب انتخاب شده ای از گروه شامل اسید چرب پلی آمید با ترکیب وابسته به آن با یک محصول افزایشی که محصول افزایشی به وسیله واکنش رزین اپوکسی با ترکیب تک عاملی به دست می آید.

اسید چرب و یا پلی امید مصرفی به مقدار 1 تا 100 قسمت وزنی به ازاء 100 قسمت از رزین اپوکسی و ترکیبات دارای مول ازگروه اپوکسی مصرف می شود. تک گروه آمینو به مقدار حداکثر یک مول به ازای هر ب پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک شده که در ملکول های آن به طور متوسط بیش از یک گروه ایزوسیانات آزاد وجود آن نداشته باشد و حداقل به طور متوسط یک گروه ایزوسیانات بلوک شده در دمای 40 تا ۱۳۰ درجه سانتیگراد در ملکول های وجود داشته باشد. مقدار پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک ،شده شامل 1 تا 100 قسمت وزنی به ازای 100 قسمت وزنی رزین اپوکسی میباشد. ج) حداقل یک پلیمر انتخاب شده از گروه شامل پلیمرهای افزایشی اکسید اتیلن اکسید پروپیلن و یا مشتقاتی از پلیمرهای افزایشی اکسید اتیلن و یا اکسید پروپیلن چنین پلیمرهایی و یا مشتقات آنها دارای متوسط وزن ملکولی 500 تا 10000 و دارای حلالیت 60 قسمت وزنی در 100 قسمت وزنی آب در دمای 25 درجه سانتیگراد می.باشند این جزء در مقدار 0/5 تا 30 درصد قرار می گیرد. وزنی، بر اساس جزء (الف) و (ب) به صورت جامد مورد استفاده قرار می گیرد .

همچنین رزینهای کاتیونی و یا غیر یونی قابل انحلال در آب دیگر نیز به عنوان اجزاء عامل (رسانگر) مورد استفاده اند. مصرف این رزینها به اندازه ای است که باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی فیلم نشوند معمولا این رزین ها 20 درصد وزنی از کل رزینهای جامد را تشکیل می دهند این مواد در (قسمت افزودنی ها توضیح داده می شوند)

2. افزودنی ها

 مواد افزودنی شامل اجزاء گوناگون اند که از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره نمود.

عامل خنثی کننده :

با خنثی سازی رنگپایه( رزین) بازی بوسیله اسید، رنگپایه در محیط آبی پراکنده و حل می.شود. نمونه ای از این اسیدها، شامل مونوکربوکسیلیک اسیدهایی نظیر اسید استیک اسید فرمیک اسید، پروپیونیک اسید لاکتیک و غیره می باشند. این اسیدها ممکن است به صورت مجزا و یا ترکیبی مورد استفاده قرار گیرند. در اوقات این اسیدها در ترکیب با پلی کربوکسیلیک اسیدهایی مانند اسید اگزالیک اسید سوکسینیک اسید فتالیک اسیدهای کربوکسیلیک بلندتر مانند اسید کا پرونیک اسید پالمتیک، اسیدهای غیر آلی مانند اسید کلریدریک اسید نیتریک اسیدسولفوریک اسید فسفریک، قابل استفاده اند.

 رزین های اصلاح کننده:

برای بهبود و اپتیمم نمودن خواص فیلم بدست رزینهای کاتیونی و یا غیر یونی دیگری در صورت لزوم در ترکیب رنگپایه استفاده می شود. این رزینها در آب قابل انحلال بوده و به اندازه ای به رنگپایه محصول (رزینی) اضافه میشوند که باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی فیلم نشوند. معمولا ۲۰ درصد از کل این رزینهای جامد را

تشکیل می دهند.

نمونه ای از این رزینها عبارتند از رزین فنلتیک متیلوله رزین ملامین متیوله پلی اکریل آمید، پلیونیل پیرولیدین پلی وینیل استات، پلی وینیل اتر، کوپلیمرهای دی آلکیل آمینواتیل متاکریلات و غیره. 

رنگدانه ها

رنگدانه های مناسب شامل اکسید قرمز آهن، دی اکسید تیتانیوم، دوده، خاک رس، میکا، رنگدانه های رنگی کننده وتوسعه دهنده می باشد.عوامل فعال کننده سطح، کاتالیست ها و افزودنی های دیگری نیز در صورت لزوم قابل استفاده اند.برای آشنایی بیشتر نمونه ای از فرمولاسیون بحث شده، ارائه می گردد.

الف) فرمولاسیون رنگیایه رزین) اصلاح شده

مطابق با جدول رزین اپوکسی از نوع بیس فنل CoA EPIKOT   A1001 Shell Chemical) با اکی والان اپوکسی ۵۰۰ را با حرارت دادن در اتیلن گلیکول مونواتیل اتر مونواستات حل می نماییم آنگاه اجازه می دهیم واکنش با دی اتانال آمین در دمای 100 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت انجام پذیرد و بدنبال آن واکنش با اسید چرب روغن بذرک در دمای 180 درجه سانتیگراد بمدت ۵ساعت تا اینکه ترکیب اضافی اپوکسی رزین - آمین اصلاح شده با ارزش آمین 86 به دست آید.

برای به دست آوردن ایزوسیانات تا حدی بلوک شده، اتیلن گلیکول مونواتیل اتر را به آهستگی به مدت ۲ ساعت به تولوئن دی ایزوسیانات در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد اضافه نموده و اجازه میدهیم واکنش به مدت ۲ ساعت دیگر ادامه ترکیب اضافی فوق در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد اضافه نموده

 در نهایت مخلوط واکنش به دست آمده ایزوسیانات را به و واکنش به مدت 5/1 ساعت ادامه می یابد تا آن که ارزش امین

ا به ۵۰ و غلظت جامد ۸۱ درصد میگردد

ب فرمولاسیون حمام الکتروفورتیک کاتدی بر پایه رزین اصلاح شده

به ترکیب رنگپایه به دست آمده (فرمول (الف)، پلی پروپیلن ،گلیکول اسید استیک گلاسیال و آب بدون املاح و یون اضافه می شود تا اینکه غلظت جامد به ۴۰ درصد وزنی برسند.

شرایط عملیاتی

pH حمام : 3/5

ولتاژ کاربردی برای ضخامت میکرون ۱۵:۲۵-۱۰۰ولت

ج-فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک با کیفیت مناسب با افزودن رزینهای اصلاح شده آمینواپوکسید

 هدف از فرمولاسیون ،حاضر، ایجاد فیلم و پوشش الکتروفورتیکی است که دارای استحکام ضربه ای (Stone Impact Strength بالا و چسبندگی بین لایه ای مناسبی در صورت ایجاد پوشش های دیگر باشد. در این فرمولاسیون با اصلاح رزینهای اپوکسی و تشکیل رزینهای آمینو اپوکسید دست یابی به اهداف فوق، خصوصیاتی که نیازهای امروزی را جوابگو باشد ، میسر شده است. در این قسمت به بررسی اجزای تشکیل دهنده ترکیب پوشش الکتروفورتیک، اشاره شده است.

الف) رزین اصلاح شده (آمینواپوکسید)

این رزین که یکی از اجزاء رنگپایه را تشکیل می دهد خود از واکنش مواد دیگری تشکیل شده است که عبارتند از: ۱- رزین آمینواپکسید که از واکنش رزین پلی اپوکساید با ترکیب آلکیل و یا آلکیل آریل تک عاملی و سپس با مقدار اضافی از پلی امین بدست می آید. بنابراین ترکیب اضافی اصلاح ،شده رزین آمینو اپوکسید، از سه جزء رزین پلی اپوکسید الکیل و یا آریل الکیل تک عاملی و پلی آمین(ترجیحا با گروه امینو نوع دوم )تشکیل می گردد. در این قسمت به بررسی بیشتری درباره هر یک از ۳ جزء خواهیم

پرداخت.

رزین اپوکسی

این رزین ها دارای گروه انتهایی ۱، ۲ - اپوکسید هستند که مهمترین آنها پلی گلیسیدیلهایی با متوسط وزن ملکولی ۳۰۰ تا ۵۰۰ و اکی والان وزنی اپوکساید ۷۰ تا ۳۰۰ میباشند محصولات مذکور مایع بوده و برای مثال از واکنش متیل ابی هالوژن ،هیدرین مانند اپی کلروهیدرین با ترکیبات فنل و دو ظرفیتی مانند بیس فنل  A، به دست می آیند. برای باز کردن حلقه اپوکسید رزینهای اپوکسی آن را با ترکیب الکیل یا اریل الکیل تک عاملی با فرمول عمومی R-X-H واکنش می دهیم به نحوی که هیدروژن الکیل با گروه اکسیران حلقه اپوکسی واکنش نماید گروهX میتواندO- -- S-- -CONH- --NR- یا - یا . Coo باشد همچنین گروه R رادیکال هیدروکربنی آلیفاتیک.آروماتیک با ۲ تا ۲۰ اتم کربن می باشد.

پلی آمین

برای واکنش رزین اپوکسید اصلاح شده با پلی آمین اضافی، پلی امین میبایست حداقل دارای دو گروه امینونوع اول باشد و یا اینکه گروههای دیگری بغیر از امین نوع دوم نباید در آن وجود داشته باشد با بالا بردن دمای واکنش در حدود ۶۰ تا ۸۵ درجه سانتیگراد در انتهای واکنش هیچ گروه اپوکسی باقی نمیماند مقدار امین مصرفی ترجیحاً 3/1 تا ۳ مول پلی امین به ازای اکی والان رزین اپوکسید می باشد. همچنین جرم ملکولی پلی آمینهای مصرفی می بایست در محدوده ۶۰ تا ۳۰۰ باشد.

مثالهایی از آمین های مناسب عبارتنداز:

 دی آمین های آلکیلن نوع اول با حداقل دو اتم کربن در زنجیر مانند اتیلن دی آمین ایزومرهای گوناگون دی آمینو پروپان دی آمینو بوتان و دی آمینو پنتان و دی آمینو هگزان، دی آمینو سیکلو هگزان متیل پنتان دی آمین تری متیل هگزا متیلن دی آمین، ۴،۱۔ پلی آلکیلن پلی آمین مانند دی اتیلن تری آمین ، تری اتیلن تترا آمین دی پروپیلن تری آمین و خصوصاً پلی آمین هایی با دو گروه آمین نوع اول

دی آمین ها باید دارای جرم ملکولی زیر ۱۵۰، ترجیحاً زیر ۱۰۰، و دارای نقطه جوش زیر ۲۵۰ درجه سانتیگراد، ترجیحاً ۱۵۰ درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر استاندارد باشند.

 ۲- ایزوسیاناتها یا پیش پلیمرهای با گروه ایزوسیانات: پس از تهیه ترکیب اصلاح شده رزین اپوکسی پلی آمین واکنش این ترکیب با ایزوسیاناتها و پیش پلیمرهای آنها در حلالهایی با گروه کربونیل نظیر کتونها و یا حلالهایی که دارای کتون می باشند انجام می پذیرد. حلالهای مذکور بعد از انجام واکنش به وسیله تقطیر خارج می شوند.

برای واکنش ترکیب اضافی رزین اپوکسی پلی آمین با پلی ایزوسیاناتها یا پیش پلیمرهایی با محتوای گروههای ایزوسیانات پلی ایزوسیاناتهای مناسب دارای جرم ملکولی متوسط ۱۱۲ تا ۵۰۰۰ ترجیحاً ۱۴۰ تا ۱۰۰۰ و دارای متوسط عاملیت ایزوسیانات ۲ تا ۸ می باشند. نمونه ای از پلی ایزوسیاناتهای مناسب عبارتند :

از پروپیلن دی ایزوسیانات؛ اتیل اتیلن دی ایزوسیانات تری اتیلن دی ایزوسیانات ؛ هگزا اتیلن دی ایزوسیانات ؛ ۱۲،۱- دو دکان دی ایزوسیانات؛سیکلو پنتان دی ایزوسیانات؛سیکلو هگزان -۳،۱ و ۱، ۴ دی ایزوسیانات ؛ ۲، ۴ و ۲، ۶ تولوئن دی ایزوسیانات به شکل مخلوط ایزومری)، گزیلن دی ایزوسیانات و غیره.

نمونه های مناسب شامل تولیلن دی ایزوسیانات toluylenediisocyanate)، هگزان دی یزوسیانات ، ایزو فورن دی ایزوسیانات (Isophoronedisocyanate) یا دی سیکلوهگزیل متان دی ایزوسیانات می.باشد علاوه بر ایزوسیاناتها با وزن ملکولی پایین ترکیبات پلی ایزوسیانات با جرم ملکولی بالاتر از واکنش ۱+N مولدی ایزوسیاناتهای فوق با N مول از ترکیبات دو عاملی قابل واکنش با ایزوسیانات خصوصاً حلالهای خنثی با وزن ملکولی در محدوده ۹۰ تا ۱۰۰۰ ، به دست می آیند. نمونه ای از ترکیبات دو عاملی قابل واکنش با ایزوسیانات شامل دی الکلهایی با وزن ملکولی پایین مانند ۴،۱ بوتان دی ال ؛ ۶،۱ - هگزان دی ال ؛ نئوپنتیل گلیکل استر و ترکیبات مناسب پلی هیدروکسیل با وزن ملکولی بالاتر شامل: پلی استر دی ال، پلی کاپرولاکتون Polycaprolactone Diols) دی ال و پلی گلیکول اتر دی ال می باشد

 نمونه دیگری از ترکیبات مناسب برای واکنش با ایزوسیانات، دی آمین های نوع اول و دوم مانند ۶۱- هگزان دی ،آمین محصول افزایشی ۲ مول گلیسیدل اتر با گلیسیدیل استر می باشد.  برای واکنش ترکیب اضافی رزین اپوکسی اپلی آمین، دی ایزوسیاناتها ترجیح داده می شوند، در صورتیکه پلی ایزوسیاناتهای فوق گروههای عاملی خود را به کمک ترکیبات تک عاملی مناسب از دست دهند، می توانند علاوه بردی ایزوسیاناتها مورد استفاده قرار گیرند از جمله عوامل تک عاملی که برای پوشش گروههای پلی ایزوسیانات میتواند مورد استفاده قرار گیرد شامل الکلهای تک عاملی یا آمین های تک عاملی با طول زنجیر متفاوت مانند بوتانل نرمال، ایزودکانل یا دی اتیل هگزیل آمین می باشد. در این مرحله در اثر واکنش ترکیب اضافی رزین اپوکسی آمینو با ایزوسیاناتها و پیش پلیمرهای آنها(پلی ایزوسیانات های بلوک و یا پوشش شده، گروه های اوره در ساختار ترکیب اضافی وارد می شود.

ب) عوامل شبکه ای کننده

برای کاربرد ۴۰ تا ۹۵ درصد وزنی از رزینهای آمینو اپوکسید معرفی شده در قسمت قبل دارای گروه های اوره با

۵ تا ۶۰ درصد وزنی عامل شبکه ای کننده بدون عامل کربوکسیل ترکیب شده و ترکیب حاصل (رنگپایه می تواند همراه با افزودنیهای مناسب برای پروسس الکتروفورتیک کاتدی در حمام الکتروفورتیک مورد استفاده قرار گیرد. عوامل شبکه ای کننده معمول شامل رزینهای تراکمی و گانین

فرمالدئید رزینهای ،اوره ،ملامین بنزواً (Benzoguanine) یا فنل فرمالدئید) و پلی ایزوسیانات های بلوک میباشند مواد مذکور قابلیت واکنش با گروه های آمینو و هیدروکسی رنگپایه را دارند.

پلی ایزوسیاناتها و یا پیش پلیمرها با گروه های ایزوسیانات به عنوان عوامل شبکه ای کننده به کار می روند این مواد دارای متوسط بیش از ۲ گروه ایزوسیانات در هر ملکول میباشند که بوسیله مواد پوشش دهنده به صورت بلوک در میآیند نسبت اکی والان گروه های آمینو نوع اول و دوم در رزین اصلاح شده با گروه های اوره به گروه های ایزوسیانات بلوک عامل شبکه ای کننده در محدوده 1 ، 1/0 تا 1،5/1، ترجیحاً 1، 7/0 تا 1 ،2/1 می باشد.

ج) افزودنی ها

برای آماده کردن ترکیب پوشش علاوه بر رزین اصلاح شده (رنگپایه) و عوامل شبکه ای کننده که اجزای اصلی ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی را تشکیل می دهند در صورت لزوم میتوان از افزودنی هایی نظیر کاتالیست های پخت رزینهای کمکی، عوامل خنثی کننده، خلالها و رنگدانه استفاده نمود. برای آشنایی بیشتر با فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاتدی فرمولاسیون حاضر ابتدا فرمولاسیون اجزاء تشکیل دهنده ترکیب پوشش الکتروفورتیک مورد توجه قرار داده می شود و در نهایت فرمولاسیون ترکیب حمام الکتروفورتیک کاتدی ارائه میگردد

فرمول (الف) آماده سازی ترکیب اصلاح شده رزین اپوکسی /پلی آمین

مطابق با جدول فوق مخلوطی از گزیلن، رزین اپوکسی برپایه بیس فنل n، A -اکتیل فنل تحت گاز خنثی در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده میشود بعد از افزودن محلول ۵۰ درصد تترابوتیل آمونیوم کلراید، مخلوط در دمای۱۵۰ درجه سانتیگراد تا رسیدن اکی والان وزنی اپوکساید به ۶۴۰ ثابت باقی میماند

سپس مخلوط به دمای ۵۰ درجه سانتیگراد خنک شده و به آن مخلوطی از گزیلن و اتیلن دی آمین اضافه میگردد و براثر واکنش گرمازا دما به ۱۰۵ سانتیگراد افزایش می باید . مخلوط فوق به مدت ۳ ساعت تحت خلاء در این دما باقی میماند و اتیلن دی امین اضافی به وسیله تقطیر خارج می گردد غلظت جامد تركيب واكنش بعد از حرارت دادن در دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰ دقیقه به 5/93درصد وزنی می رسد. عدد امین ترکیب به دست آمده ۱۷۷ و ويسكوزيته آن بعد از رقیق سازی با ۵۰ درصد وزنی دی اتیلن گلیکول دی متیل اتر در ۲۵ درجه سانتیگراد به ۱۴۹pa.s پاسکال - ثانیه میرسد

فرمول (ب) تهیه رزین آمینواپوکسید شامل گروههای اوره

مطابق با جدول فوق ترکیب اضافی فرمول (الف) (با 5/93درصد وزنی (جامد) با متیل ایزوبوتیل کتون حرارت داده میشود تا اینکه آب همراه حلال از مخلوط خارج گردد. بعد از خروج ۲۶ گرم آب دمای مخلوط به دمای ۴۰ تا ۴۵ درجه سانتیگراد کاهش می یابد. بدنبال آن محلول هگزان دی ایزوسیانات در متیل ایزوبوتیل کتون به مدت ۲ ساعت به آهستگی و قطره قطره به مخلوط اضافه می گردد. سپس مخلوط تا دمای ۸۰ درجه سانتیگراد حرارت داده می شود و دما تا زمانی ثابت نگه داشته می شود تا مقدار NCO به صفر برسد. آنگاه با خروج خلال از طریق تقطیر، ترکیب رزین با گروه اوره بوسیله اتوکسی پروپانل رقیق می گردد. درصد جامد: 7/84 درصد وزنی (بعد از ۳۰ دقیقه حرارت دادن در ۱۵۰ درجه سانتیگراد)

عدد آمین: ۶۸ ويسکوزیته Pas.۵۹ بعد از رقیق شدن با اتوکسی پروپانل تا ۵۰ درصد وزنی در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد)

زبررسی وشناخت لاک های الکتروفورتیک (قسمت دوم )

.٣ حلال ها :

حلال ها یکی دیگر از اجزای مهم فرمولاسیون = پوششهای الکتروفورتیک محسوب میشوند و دارای نقش بسیار مهمی در ترکیب فرمولاسيون دارند که از آن جمله میتوان به موارد ذیل اشاره نمود

توسعه

انحلال و پرا و پراکندگی رزین در محلول به

علت کاهش ویسکوزیته ترکیب پوشش لاک پایدار نمودن فاز پراکنده (جامد)

- تحت تاثیر قرار دادن خواص سطح پوشش فیلم یکنواختی و کنترل ضخامت پوشش و افزایش

قدرت ترابری

ب) رنگدانه

رنگدانه های مناسب، رنگدانه های رنگی کننده (Coloring Pigments) رنگدانه های توسعه دهنده (Extender Pigments) و رنگدانه های بازدارنده خوردگی (Corrosion Inhibiting Pigments) در این قسمت نمونه هایی از انواع رنگدانه ها را بیان می کنیم.

-رنگدانه های رنگی کننده دی اکسید تیتانیوم اکسید قرمز آهن، دوده، سیانین آبی و غیره - رنگدانه های توسعه دهنده: کربنات کلسیم، تالک سولفات باریم، پودر ریز سیلیکا و غیره - رنگدانه های بازدارنده خوردگی کرومات سرب، کرومات استرانسیوم سیلیکات سربسولفات باری سرب و غیره

د)افزودنی ها

افزودنیها برای اهداف خاصی به ترکیب پوشش الکتروفورتيک اضافه میشوند. از جمله می توان به عوامل فعال کننده سطح عوامل خنثی کننده رزین های افزودنی، معرفهای کف زدا پر کننده ها و غیره اشاره نمود.  

در این قسمت به نمونه ای از فرمولاسیون لاک الکتروفورتیک نوع کاتدی اشاره شده است.

 الف) فرمولاسیون لاک بر پایه رزین آمینو نوع اپوکسی

مطابق جدول فوق رزین آمینو اپوکسی با ارزش آمین ۸۰

(EIECTRON 9000, Kansai Paint Kabushiki kaisho, JAPAN) را در مخلوطی از اتیلن گلیکول مونو اتیل اتر و بوتانل نوع دوم حل نموده و مخلوط به دست آمده را با 15/0 اكى والان هیدروکسیل استیک اسید خنثی مینمائیم تا این مرحله لاک الکتروفورتیک به دست آمده است.

برای تهیه ترکیب حمام الکتروفورتیک کاتدی میتوان به ترکیب لاک به دست آمده ۲۰ قسمت اکسید قرمزاهن، ۵ قسمت وزنی تانک به ازای هر 100قسمت از محتوای جامدلاک اضافه نمود. آنگاه مخلوط را در یک آسیاب مناسب (گلوله ای) به مدت ۲۰ ساعت برای ایجاد پراکندگی مناسب ذرات رنگدانه مورد عمل قرار داده و مخلوط به دست آمده را با آب بدون املاح ویون به اندازه ای رقیق می نماییم تا غلظت جامد به ۲۰ درصد وزنی ترکیب پوشش الکتروفورتیک برسد. برای فرآیند پیوسته پوشش دهی، 40 قسمت از ترکیب پوشش با غلظت ۶۳ درصد جامد را با ۰٫۰۵ تا ۰/۱اکی والان اسید هیدروکسیل استیک خنثی نموده و آن را به آهستگی به۱۰۰ قسمت از ترکیب پوشش حمام همراه با همزدن و اختلاط مناسب حمام، اضافه می نمائیم.

شـرایط عملیاتی پوشش دهی

PH حمام: ۷/۵ (محدوده قابل پذیرش ۷/۲ تا ۷/۹)

غلظت جامد حمام ۲۰ درصد

غلظت عامل جبران کننده در خوراک ورودی63 درصد

فرمولاسیون پوشش الکتروفورتيک کاتدی جهت افزایش ضخامت

یکی از محدودیتهای فرایند پوشش الکتروفورتیک اندازه ضخامت است. ضخامت به شکل تصاعدی با ایجاد پوشش فیلم

عایق بر سطح جسم پایه هادی (SubstrateConductive) محدود می گردد در نتیجه، نیروی جذب بین  ملکولهای رزین باردار و جسم پایه کاهش یافته تا این که در  مقطعی از زمان عمل تشکیل پوشش و افزایش ضخامت  فیلم متوقف می گردد.

 یکی از روشهای بکار رفته جهت افزایش ضخامت پوشش فیلم استفاده از فعال کننده سطح با ثبت بیشتر از مقدار ت مقدار مصرف شده در حالت استاندارد می باشد اما با افزایش غلظت فعال کننده سطح ، نقائص سطحی بر روی سطح - پوشش فیلم فرو رفتگی و ناهمواری اس سطح نرم شدن سطح و ...) بوجود می آید و باعث کاهش کیفیت پوشش فیلم میگردد ـ کیفیت پوشش فیلم مانند ضخامت آن به به همان اندازه خواص حفاظت کنندگی آن را تحت تاثیر قرار میدهد بنابراین ضخامت پوشش فیلم با حفظ کیفیت آن منطقی به نظر می رسد.

در این فرمولاسیون با افزایش مخلوط و افزودنی مناسب به سیستم پوشش الکتروفورتيک امکان دست یابی به اهداف فوق عملی میباشد افزودنی جدید که دارای غلظت بیشتری از فعال کننده سطح نسبت به حالت استاندارد ،است شامل اجزاء دیگری نظیر اصلاح کننده فعال ويسكوزيته وحلال می باشد. با به کار بردن افزودنی مذکور به ضخامتی تا دو برابر حالت بدون مخلوط ،افزودنی با حفظ خصوصیات کیفی پوشش( ظاهر پوشش چسبندگی، سختی و مقاومت در برابر)، می توان دست یافت.

اجزای تشکیل دهنده فرمولاسیون با استفاده از مخلوط افزودنی به منظور افزایش ضخامت پوشش الکتروفورتیک عبارتند از:

الف) رنگپایه (رزین)

انتخاب رزین یک فن هنری است که دارای ویژکی پارامترهای خاص خود می باشد. برای کاربرد پوشش فیلم در فضای آزاد استفاده از رزینهای اکریلیک کاتیونی بعلت مقاومت آنها در برابر نور خورشید و برای قسمتهایی که در معرض نور خورشید نمی باشند استفاده از رزینهای اپوکسی مقاوم در برابر خوردگی مناسب می باشد.

ب) رنگدانه

با افزودن رنگدانه های مناسب می توان فیلم را تا5 Hیا بیشتر از آن، افزایش داد. بدون استفاده از ،رنگدانه حداکثر سختی پوشش فیلم 3Hباشد با وجود رنگدانه مقاومت در برابر شسته شدن پوشش فیلم نیز افزایش می یابد.

ج) افزودنی جدید جهت افزایش ضخامت

 حمام الکتروفورتيک در فرمولاسیون حاضر شامل ۷۵ تا ۹۵ درصد وزنی اجزاء فرار و در حدود ۵ تا ۲۵ درصد وزنی مواد جامد شامل رزین و یا مخلوط رزینها و رنگدانه سوسپانسیون در حمام الکتروفورتیک، و افزودنی ها می باشد. اجزاء افزودنی براساس وزن مواد جامد حمام به حمام پوشش الکتروفورتیک اضافه می شوند و از این رو مقدار آنها بر حسب BWS بیان می شود. رجوع به پیوست (۲)

BWS %به معنای درصد وزنی بر اساس وزن مواد جامد

در این قسمت برای مثال به دو نوع فرمولاسیون پایه رزین اکریلیک کاتیونی و اپوکسی کاتیونی و اجزای افزودنی افزایش دهنده پوشش فیلم الکتروفورتیک کاتدی اشاره شده است.

الف) فرمول فعال کننده سطح

فعال کننده سطح غیر یونی مطابق با جدول فوق از مخلوط اسید چرب روغن کتان (3۱۰-L) Proctor Gamble s پلی اتیلن گلیکول۲۰۰(.Co Aldrich Chemical به همراه  0/5 قسمت وزنی از انیدرید اسید بوریک در دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد بدست می آید واکنش تحت شرایط اتمسفر نیتروژن همراه با همزدن و حرارت دادن ادامه می یابد تا انیکه با حذف ،آب عدد اسیدی به4/11 و عدد یدی به ۱۱۹ برسد. (HLB=7)

ب) فرمول اصلاح کننده ویسکوزیته

از حرارت دادن مخلوط اسید چرب روغن کتانL-310) Proctor Gamble s )متانول و 0/26 قسمت وزنی پاراتولوئن سولفونیک اسید بارفلاکس تحت اتمسفر نیتروژن بدست می آید واکنش کننده ها همراه با همزدن حرارت داده میشود تا اینکه عدد اسیدی به 5/06عددیدی به ۱۷۶ برسد.

ج) فرمولاسیون ترکیب پوشش الکتروفورتیک بر پایه رزین اپوکسی

برای تهیه ترکیب حمام الکتروفورتيک کاتدی - بر پایه رزین اپوکسی مطابق با جدول فوق فعال کننده سطح فرمول  (الف) و اصلاح کننده پی ويسكوزيته فرمول (ب) و حلال (گزیلن) به رزین اپوکسی کاتیونی (۵۰۶) PPG S resin ZNEP)

ورنگدانه ۵۹۴PPGS resin ZNEP اضافه  می گردد . آنگاه به مخلوط بقدری از آب بدون املاح ويون اضافه میشود تا غلظت جامد به ۲/3 درصد برسد.

شرایط عملیاتی

دمای حمام ۲۴ درجه سانتیگراد

 PH حمام: ۶/۴

ولتاژ کاربردی ۲۵۰ ولت

زمان پوشش دهی ۱۳۰ ثانیه

دمای پخت فیلم ۱۹۰ درجه سانتیگراد

زمان پخت ۲۰ دقیقه

رزین اکریلیکی کاتیونی

د) فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک بر پایه رزین اکریلیک کاتیونی

برای تهیه ترکیب پوشش الکتروفورتيک کاتدی بر پایه رزین اکریلیک کاتیونی مطابق با جدول فوق، فعال کننده سطح اصلاح و کننده ویسکوزیته گزیلن را به رزین اکریلیک کاتیونی ۷۰۰PLUS PPG S POWERCRON) اضافه می نمائیم. آنگاه به مخلوط بقدری آب بدون املاح و یون اضافه می شود تا غلظت جامد به 2/17 درصد برسد

شرایط عملیاتی

P حمام: ۵/۵

دمای پوشش دهی (حمام): ۲۶ درجه سانتیگراد

ولتاژ کاربردی ۱۲۵ ولت

زمان پوشش دهی ۹۰ ثانیه

 دمای پخت: ۱۴۸ درجه سانتیگراد

زمان پخت ۲۰ دقیقه

درصد جامد: 2/17

پ)فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاتدی جهت کاهش دمای پخت

یکی از مشکلات فرآیند الکتروفورتیک استفاده از دمای بالا جهت پخت پوشش فیلم های ،الکتروفورتیک، در حدود ۱۷۰ درجه سانتیگراد ، و در نتیجه مصرف بالای انرژی حرارتی می باشد. در صنایع خودرو که استفاده کنندگان عمده فرآیند الکتروفورتيک کاتدی بشمار می روند دمای بالای پخت کوره مانع از حضور قطعات پلاستیکی بهمراه قطعات فلزی پوشش شده می گردد. همچنین در بعضی از موارد ممکن است دمای پخت به دمای ذوب لحیم شده Soldered Connections)برسد

بنابراین تحقیقاتی در این زمینه با انجام اصلاحاتی  بر روی عوامل شبکه ای کننده و رزین مصرفی انجام شده و منجر به کاهش دمای پخت پوشش فیلم گردید اما در عمل اصلاحات انجام شده با مشکل مصرف بالای مواد سمی ایزوسیانات و عدم دستیابی به پوشش فیلم با خصوصیات فیزیک مکانیکی و ضخامت مناسب همراه بود. فرمولاسيون ارائه شده در این قسمت امکان دست یابی به دمای پخت پایین و حذف مشکلات فوق را میسر می سازد بطور کلی اجزاء تشکیل دهنده فرمولاسیون مذکور عبارتند از:

 1.رنگپایه (رزین)

قسمت اصلی ترکیب پوشش الکتروفورتیک رزین و عامل (پخت از ترکیب ۳ جزء ذیل بدست می آید:

الف) جزء A :

جزء A از یک یا چند رزین حاصل از پلیمریزاسیون اضافی یا تراکمی تشکیل می گردد که دارای وزن مولکولی متوسط ۷۰۰ تا ۱۰،۰۰۰ عدد هیدروژناسیون یدی ۵ تا ۹۰ وجود پیوندهای دوگانه جانبی و انتهایی در ساختار رزین و گروههای امینو نوع سوم متناظر با عدد آمین ۳۰ تا mgko۴۵۰ ، به ازای یک گرم رزین، می باشد جزء A ۵0 تا ۹۰ درصد وزنی از کل محتوی رزین (سه جزء را شامل میشود.

ب) جزءB :

این جزء از یک یا چند عامل اتصال دهنده عرضی (شبکه ای کننده) تشکیل شده است. این و ترکیبات دارای واحدهای متان تری کربوکسیلیک اسید آمید به فرمول شیمیایی ذیل می باشند

COO

C CH-

NH

در هر مولکول بطور متوسط دو گروه با ساختار فوق با هیدروژنهای فعال وجود دارد و از محصول واکنش یک مونو ایزوسیانات یا پلی ایزوسیونات با یک مشتق اسید مالونیک بدست می آید.

 ج) جزء C:

این جزء از یک یا چند دی ایزوسیانات و یا پلی ایزوسیانات بلوکه تشکیل شده است. این جزء 5 تا ۱۰ درصد وزنی از کل محتوای رزین را شامل می شود. (رجوع به پیوست ۳)

 2.افزودنیها

 این مواد شامل اجزاء گوناگونی می باشند که در صورت نیاز به رنگپایه (رزین) افسافه می شوند نمونه های از مواد افزودنی عبارتند از:

عامل خنثی کننده با افزایش اسیدهای آلی و غیر آلی به رنگپایه های ،بازی خصوصیات قابل انحلال در آب بدست می آید

کاتالیست پخت افزودن کاتالیست به مجموعه ضروری نمی باشد در ترکیب فرمولاسيون حاضر جزء A خود به عنوان کاتالیست عمل مینماید در صورت نیاز میتوان از کاتالیست های ترکیبات سرب مانند ۴،۱ - دی آزا بی سیکلو (۳،۲،۲) - اکتان (DABCO)، اکتوات سرب و آمیدین ها مانند N،N،N،N - تتر امتیل گوانیدین 1، ۴- دی آزا- بی سیکلو (۰،۳،۴) نون -۵-ان استفاده نمود

پر کننده های توسعه دهنده :مانند برنزهای آلومینیوم نرم کننده ها :دی بوتیل فتالات و استرفتالات رزین پلاستی سایزر (Plasticizer) رزین های هیدروکربنی و روغنهای مشابه مانند روغن ایندین - کومارون (Indene Oil . Cumarone، در صورت نیاز بمنظور افزایش ویژگی های خاص پوشش اضافه میشوند  از جمله افزودنیهای دیگر که در صورت نیاز قابل استفاده اند شامل :معرف های کف زدا، رنگدانه بازدارنده خوردگی حلال و غیره می باشند. در این قسمت به نمونه ای از فرمولاسیون رزین آمین - اپوکسید غیر اشباع و ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی بر پایه رزین مذکور اشاره شده است.

الف) فرمولاسیون رزین آمین - اپوکسید غیر اشباع

مطابق با جدول فوق، رزین اپوکسید بر پایه بیس فنل A در دمای ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد اتیل گلیکول ،استات، هیدروکینون و همی استر  بدست آمده از ۲ مول تتراهیدروفنالیک اسید انیدرید و ۲ مول هیدروکسی اتیل اکریلات اضافه میگردد و دما به ۱۰۰ تا ۱۱۰ درجه سانتیگراد افزایش مییابد واکنش در این دما تا زمانی ادامه می یابد که عدد اسیدی به کمتر از

۵mgkoH

g resin

برسد محصول واکنش در دمای ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد با محلول ۷۰ درصد مونوایزوسیانات واکنش نموده تا اینکه ارزش (N=C=O) NCO) به صفر برسد.

محتوی جامد :۷۰ درصد

عدد هیدروژناسیون یدی: ۳۰

ارزش هیدروکسیل 06/0 متناظر با عدد هیدور کسیل۳۴۰

mgkoH

g resin

ارزش هیدروکسیل شامل تعداد مولهای هیدروکسیل به ازای ۱۰۰ گرم رزین جامد می باشد

ب) عامل شبکه ای کننده

دی بوتیل مالونات با متیلات سدیم در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد با ایزوسیانات - پلی ایزوسیانات (با محتوای NCO۲۱) واکنش می نماید.

زمانی که ارزش ایزوسیانات به کمتر از 5/0 درصد می رسد به آن متوکسی پروپانل اضافه می شود و محصول فیلتراسیون می شود. مقدار جامد ۷۰ درصد می با باشد.

ج) ترکیب پوشش الکتروفورتیکی

مطابق با ،جدول در یک اسیاب شنی رزین آمین - اپوکسید متوکسی پروپانل، اسید فرمیک ۵۰ درصد در اب )کربن بلک (دوده)، کائولن برای ۴۰ دقیقه مورد عمل قرار می گیرد. بعد از آن اسید فرمیک (۵۰) درصد در (اب)، عامل شبکه ای کننده فرمول (ب) به مجموعه مورد عمل قرار گرفته اضافه میگردد آنگاه آب بدون املاح و یون برای رقیق کردن ترکیب اضافه می گردد. در نهایت ارزش MEQ، ۴۵ بدست می آید.

شرایط عملیاتی:

دمای :حمام ۳۰ درجه سانتیگراد

زمان پوشش دهی: ۲ دقیقه

ولتاژ: ۱۱۰ ولت

زمان پخت: ۳۰ دقیقه

زمان پخت: ۱۲۰ درجه سانتیگراد n

بررسی و شناخت لاکهای الکتروفورتیک

1-1-3 لاک الکتروفورتیک

ترکیب پوشش لاک الکتروفورتیک می نماید. از رنگپایه هایی( رزین) تشکیل شده است که بعد از خنثی سازی با عوامل خنثی کننده اسیدی، یا بازی قابل انحلال در آب بوده و به همراه رنگدانه حلال افزودنی های دیگر ذرات کلوئیدی بارداری را تشکیل می دهد که پس از اعمال جریان مستقیم الکتریسیته به طرف قطبهای با بار مخالف خود مهاجرت می نمایند فیلم لاک تشکیل شده بر روی سطح جسم پایه (فلز) نرم تولید یک پوشش سخت و شفاف را می نماید. لاک های الکتروفورتیک می توانند از فرآیندهای آندی و کاتدی ایجاد شوند در فرایند آندی از آنجائی که جسم پایه فلزی مورد حمله شیمیایی و انحلال قرارمی گیرد لذا این فرایند برای ایجاد لاک های روشن و با دوام موفق نمی باشد.انحلال سطح زیرین و احتمالاً تشدید آلودگی در لاک چسبندگی و کیفیت فیلم را تحت تاثیر قرار میدهد.

سیستمهای پوشش دهی الکتروفورتیک کاتدی دارای چنین مشکلی نبوده و در نتیجه چسبندگی بین فیلم لاک و جسم پایه افزایش می یابد و لاک شکل روشن تر و رنگ بهتری را به دست است. می آورد. اخیراً لاک های الکتروفورتیک کاتدی پایه اپوکسی یا پایه اکریلیکی مورداستفاده قرار می گیرند.

2-1-3-کاربردهای لاک

لاک الکتروفورتیک  می تواند بر روی فلزات آبکاری شده نظیر برنز، مس، نقره یا هر جسم آبکاری شده تزئینی به کار رود تا خواص ضد کدر شدن، مقاومت در برابر سائیدگی و پایداری را در آن ها بهبود بخشد. همچنین با ایجاد پوشش لاک بر روی فلزات پرداخت شده می توان آنها را براق .نمود این لاک را می توان با استفاده از رنگینه رنگی نمود بطوری که جلوه ای مانند برنج یا طلا داشته باشد. درحالت پیشرفته از این پوشش بعنوان جایگزینی مطمئن برای آبکاری با برخی از پوششهای الیاژی مانند برنج، استفاده می شود. امروزه لاکهای الکتروفورتیک با توجه به توسعه رو به رشد فرایند الکترو فروتیک و مزایای لاک در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار داده میشوند که از جمله میتوان بطور خلاصه به موارد ذیل اشاره نمود

صنعت خودروسازی
مهمترین کاربرد در صنعت خودروسازی در قسمت آستری (قبل از رنگ خودرو) می باشد. لاک های الکتروفورتیک در قسمت های مختلف اتومبیلهای اختصاصی، وسایل نقلیه تجاری و بازرگانی بخشهای یدکی اتومبیل چرخ های آبکاری شده با کرومات و آلیاژ آلومینیم و تزئینات چرخ که در معرض شرایط محیطی سخت و طاقت فرسائی میباشند.

لوازم يدكي موتور و ماشین
سقفهای نوری، متحرک، فنرهای مارپیچ، اجزاء کوچک موتو، فیلترهای هوا، صندلی ها، واحدهای تهویه هوا وغيره

ماشین آلات کشاورزی
پوشش لاک در قسمت مختلف تراکتور، کمپرسورها، ماشین های تراش

کاربردهای خانگی
اثاثیه منزل، لوازم و کالای سبک، تزئینات دكوراسیون ماشین های لباسشوئی و ظرفشوئی، یخچال و فریزر و کالاهای تجملاتی که در معرض تمیز شدن و پاک نمودن مداوم می باشند.

معماری
برای لوازمی شامل دستگیره درب لولاها مفصلها قفل و چفتها بستها تزئینات دکوراسیون در باز کن ها و تمام وسایلی که در معرض فرسایش به وسیله جابجائی و تمیز کردن می باشند.

اسباب و وسايل استيل
میزهای تحریر، کمد و قفسه های قفل دار، قفسه بندی مغازه ها و فروشگاهها و غيره.

ملزومات ساختمانی
رادیاتورها، قفسه ها و پارتیشن های صنعتی، پروفیل های آلومینیم سیستم های تهویه هوا و غیره.

تجهیزات الکتریکی
لوازم سوئیچ برق، اجراء و قسمتهای ثابت لامپ ها، لوسترها و ...

غيره
دوچرخه ها، موتورها، لوازم راحتی و فراغت و سایل نوری و ... [٢و١]. همچنین کاربردهای دیگری از لاک ها را می توان نام برد که عبارتند از کاربرد در کالاهای تجملاتی جواهرات قابهای عینک، اشیاء لوکس، سیم کاری، لوازم و اتصالات در و پنجره، لوازم نوری مانند لامپ ها، کیف های دستی، قاب عکس و ... پرداخت کننده های فلز از لاک مذکور برای پوشش نمودن شیرهای برنجی، لوازم ثابت و پایه چراغ های روشنائی، ظروف فلزی کابینت چرخهای اسپرت اتومبیل اثاثیه فلزی پرداخت شده، تزئین مجسمه ها و تزئینات داخلی هواپیما در ایالات متحده آمریکا و کانادا نام برد. در اسپانیا بریتانیای کبیر، آلمان، هلند و فرانسه کاربرد این لاکها در قاب عینک و قاب عکس ظروف فلزی دربسته زودپز و قابلمه و لوازم ثابت در حمام را می توان نام برد

3-1-3 مزایا و معایب لاک
لاک های الکتروفورتیک دارای مزایای بسیاری نسبت به لاکهای به دست آمده به روش غوطه وری پاششی و ... می باشند که از جمله میتوان به مقاومت بالای آنها در برابر فرسایش و خوردگی حفظ درخشندگی و جلای جسم پایه با پوششهای رنگی و شفاف و سختی بسیار بالا آنها اشاره نمود. همچنین عملکرد لاکهای مذکور برخلاف پوششهای به دست آمده از روشهای دیگر به دما و رطوبت محیط وابسته نمی.باشد یکنواختی ضخامت پوشش لاک و سهولت تغییر آن با تغییر پارامتر عملیاتی نظیر ولتاژ بدون لزوم تغییر ویسکوزیته از جمله مزایای دیگر لاک های مذکور می باشد
لاک های الکتروفورتیک را امروزه میتوان در صنایع متنوعی به کار برد کنترل و یکنواختی ضخامت پوشش فیلم لاک حتی برای اجسام با اشکال بسیار، پیچیده دامنه کاربرد آن را گسترش داده است.
با وجود مزایا و کاربردهای وسیع لاک های الکتروفورتیک، آنها دارای معایب و محدویتهایی نیز می باشند. از معایب لاک های الکتروفورتیک محدودیت در رزینهای قابل استفاده در پوشش لاک می باشد و به علت پدیده الکتروشیمیایی مورد نیاز وسعت عمل در تنوع فرمولاسیون لاک های مذکور و در نتیجه خواص آنها محدود می باشد. مقادیر کم رنگدانه، عدم کاربرد رنگدانه های ناخالص و یا قابل انحلال در پوشش، از معایب دیگر لاک محسوب می گردد. از طرف دیگر فیلم لاک به دست آمده خود، محدود کننده می باشد و به ندرت ضخامت پوشش لاک از ۵۰ میکرون تجاوز می نماید. لاک های الکتروفورتیک تنها بر روی اجسام فلزی و هادی الكتریسیته ایجاد می شوند و قابلیت تشکیل پوشش بر روی اجسام دیگر را ندارند. همچنین امکان پوشش دادن چندین رنگدانه و به دست آوردن پوشش هایی با چند رنگ متنوع بسیار مشکل می باشد.
با وجود محدودیت های بیان شده لاک های الکتروفورتیک به علت آنکه مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی و فرسایش میباشند و همچنین به علت به کارگیری در صنایع گوناگون امروزه به مقدار بسیار زیادی استفاده میشوند و روز به روز با توسعه دانش فنی از محدودیتهای آنها کاسته می شود و میتوان شاهد گسترش روز افزون صنایع پوشش دهی الکتریکی بود

بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک

1-2-3- فرمولاسیون حمام
پوششهای الکتروفورتیک فرآیند پوشش دهی الکتروفورتیک

امروزه به عنوان یکی از سیستم های توسعه یافته با روشهای رنگ زدن مطرح است این روش نه تنها برای ایجاد آستر به کار میرود، بلکه دارای کاربردهای بسیاری در صنایع خودرو ملزومات ساختمانی وسایل الکتریکی تزئیناتی و کالاهای خانگی میباشد پارامترهایی نظیر بالا بودن کیفیت فیلم به دست آمده ارزش اقتصادی و ایمنی از مهمترین عوامل توجه صنایع به روش پوشش دهی الکتروفورتیک می باشد و به همین دلیل از آغاز صنعتی شدن این پروسس، همواره فعالیتهایی در جهت توسعه و گسترش عملکرد آن به عمل آمده است. فرآیند روبه رشد الکتروفورتیک ابتدا با استفاده از موم ها رابرها و لاتکس شروع و با گذشت زمان و با تولید انواع رزینهای محلول در آب نظیر پلی بوتادی آن، اپوکسی، پلی یورتان و اکریلیک برای اهداف گوناگونی به کار گرفته شدند. امروزه با توجه به گسترش دانش فنی، توسعه و پیشرفت در زمینه پوشش ها و رنگها گام قوی تر را به جلو نهاده و با اصلاح جزای اصلی پوشش های الکتروفورتیک (رزین ها و عوامل شبکه ای کننده) امکان دست یابی به پوشش فیلم هایی با کیفیت مطلوب میسرشده است. همچنین با اصلاحات انجام شده برروی رزین ها مشکلات عدیده ای مانند اتلاف انرژی و آلودگی محیط زیست در فرآیند الکتروفورتیک به مقدارزیاد تعدیل یافته است. تركيب حمام های پوشش دهی الکتریکی از ۸۰ تا ۹۰ درصد آب بدون یون و املاح و ۱۰ تا ۲۰ درصد جامدات رنگ تشکیل می گردد. آب بدون املاح به عنوان عامل ناقل جامدات رنگ مانند رزین ها رنگدانه و مقادیر کمی از حلال ها و دیگر مواد افزودنی محسوب می.شود در ذیل اشاره مختصری به نقش اجزای تشکیل دهنده حمام الکتروفورتيک خواهیم داشت

1-رزین ها

رزین ها استخوان بندی اصلی پوشش لاک محسوب می شوند. بسیاری از خواص لاک و پوشش رنگها به نوع و مقدار رزین مصرفی در فرمولاسیون بستگی دارد به عبارت دیگر رزین ها کنترل کننده اصلی خواصی نظیر سختی مقاومت در برابر قلیاها و حلال ها مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و چسبندگی پوشش فیلم به دست آمده می باشند. شرایط پخت، پایداری خواص کاربردی و قیمت فیلم حاصله به میزان بسیار زیادی تحت تاثیر رزینهای مورد استفاده می باشد، برخی از رزینهای مناسب برای فرمولاسیونها شامل رزینهای اکریلیک، اپوکسی، آلکیدی و... می باشند

2- رنگدانه ها:

رنگدانه به منظور ایجاد رنگ مطلوب پوشش فیلم به فرمولاسیون اضافه می شوند. رنگدانه های سفید با انعکاس تمام طول موج های نورمرئی ظاهر سفیدی به آمیزه می بخشند. رنگدانه های سیاه تمام طول موج ها را به طور یکسان جذب می نمایند.
از طرف دیگر یک رنگدانه خاص از طریق جذب انعکاس متفاوت طیف نور مرئی ،رنگ مطلوب را ایجاد می نمایند. طريق جذب انعکاس متفاوت طیف نور مرئی رنگ مطلوب را ایجاد می نمایند رنگدانه ها خصوصیات دیگری نیز دارند که با اهمیت بوده و باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. برای مثال مقاومت در برابر نور آفتاب یک خاصیت مهم است که باید به هنگام انتخاب رنگدانه مورد توجه قرار گیرد. این خاصیت بیانگر مقاومت رنگدانه در برابر کم رنگ شدن یا تغییر رنگ است هنگامی که برای یک مدت طولانی در معرض نور، مخصوصاً UV، قرار گیرند. همچنین رنگدانه ها برای حفاظت در برابر خوردگی نیز مؤثرند. نمونه دیگری از رنگدانه، رنگدانه یارها می.باشند این رنگدانه ها، در رنگپایه خود نامحلولند و عملاً هیچ نقشی در رنگ دهی و تیره گی به رنگپایه ندارند و این مواد در فرمولاسیون برای تعدیل و اصلاح خواص رنگ دخالت داده میشوند به عنوان نمونه جهت کاهش قیمت فرمولاسیون رنگ، کاهش درخشندگی و در بعضی مواقع برای تنظيم ويسكوزيته به کار می روند. نمونه ای از آنها شامل کربنات کلسیم، خاک رس، میکا تالک و سیلیکاها می باشند

3-حلال ها

حلال ها یکی دیگر از اجزای مهم فرمولاسيون پوشش دهی الکتروفورتیک محسوب می شوند و دارای نقش بسیار مهمی در ترکیب فرمولاسیون دارند که از آن جمله میتوان به مواد ذیل اشاره نمود. - توسعه انحلال و پراکندگی رزین در محلول به علت کاهش ويسكوزيته ترکیب پوشش لاک پایدارنمودن فاز پراکنده (جامد) - تحت تاثير قرار دادن خواص سطح پوشش و افزایش قدرت ترابری
4- افزودنیها

افزودنی ها برای اهداف خاصی به فرمولاسیون اضافه می شوند. -۱-۱-۲-۳- فرمولاسیون پوشش های الکتروفورتيک کاندی برای اشنایی بیشتر با اجزاء ترکیب پوششهای الکتروفورتيک (کاتدی وآندی) و نقش اجزای آن در خواص پوشش فیلم و همچنین نحوه اصلاحات انجام شده برروی رزین ها در این فصل با نمونه هایی از فرمولاسیون پوشش های الکتروفورتيک کاتدی و آندی آشنا خواهیم شد. ابتدا به بررسی فرمولاسیونهای کاندی می پردازیم. این فرمولاسیونها تحت عناوین ذیل ارائه میشوند فرمولاسيون پوشش الکتروفورتيك كاتدی بر پایه رزین اپوکسی -فرمولاسيون پوشش الکتروفورتيک کاتدی جهت افزایش ضخامت - فرمولاسيون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و خواص مناسب پوشش الکتروفورتیک (با اصلاح رزین و عوامل شبکه ای کننده)- فرمولاسيون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و حذف آلودگیهای محیط زیست (بااصلاح رزین)-فرمولاسیون پوشش های الکتروفورتیک با پوشش یابی مجدد - فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با افزودن رزین اصلاح شده)- فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با افزودن رزین های اصلاح شده آمینواپوکساید)فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با افزودن رزینهای ضد حفره)- فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با فزودن مواد فعال کننده سطح )الف- فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاندی بر پایه رزین اپوکسی رزینهای بازی مناسب به کمک عامل خنثی کننده همراه با افزودنی هایی مانند رنگدانه حلال، مواد فعال کننده سطح و غیره در آب رقیق و پراکنده می.شوند این ترکیبات برای ایجاد پوشش الکتروفورتیک کاتدی با غلظت مشخص ۱۰ تا ۲۵ درصد وزنی ترجیحاً ۱۲ تا ۲۲ درصد وزنی به کار می روند . استفاده از ترکیب مناسب پوشش الکتروفورتیک کاتدی و نحوه صحیح خوراک دهی حمام الکتروفورتیک کاتدى سبب عدم ضرورت استفاده از غشاء تبادل یونی شده است. همچنین فرمول مناسب و محدوده  پی اچ مناسب امکان تبدیل سیستم های الکتروفورتیک آندی را بدون تغییرات اساسی به سیستمهای کاتدی امکان پذیر ساخته است.فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاتدی، شامل اجزای ذیل می باشد

الف) رنگپایه (رزین)

انواعی از رزینهای مفید عبارتند از رزین اپوکسی رزین الکریلیک رزین پلی بوتادی آن که دارای گروههای آمینو بسیار زیادی در ساختار رزین باشند بیشترین نمونه های خاص رزینهای کاتیونی که جزء اصلی ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی را تشکیل دهند شامل محصول واکنش ترکیب می اضافی از یک رزین اپوکسی و یک ترکیب آمینوی بازی مانند رزین پلی آمید با ترکیب پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک شده می باشند

ب) رنگدانه

رنگدانه های مناسب، رنگدانه ای رنگی کننده، رنگدانه های توسعه دهنده و رنگدانه های بازدارنده خوردگی در این قسمت، نمونه هایی از انواع رنگدانه ها را بیان میکنیم رنگدانه های رنگی کننده دی اکسید تیتانیوم، اکسید قرمز آهن، دوده، سیانین آبی و غیره
- رنگدانه های توسعه دهنده کربنات کلسیم، تالک، سولفات باریم پودر ریز سیلیکا و غیره - رنگدانه های بازدارنده خوردگی کرومات ،سرب، کرومات استرانسیوم سیلیکات سرب سولفات بازی سرب و غیره.
حلال ها :

نمونه ای از حلالهای آب دوست شامل انواع ذیل هستند:
حلال های الکلی : اتانول n
پروپانول، ایزوپروپانل، نرمال بوتانل، بوتانل نوع سوم ایزوبوتانل و غیره. حلال های اتر گلیکول :اتیلن گلیکول مونواتیل اتر گلیکول مونو-n پروپیل ،اتر اتیلن گلیکول مونوایزوپروپیل اتر اتیلن گلیکول مونو بوتیل اتر، دی اتیلن گیلکول مونو بوتیل اتر و غیره. حلالهای استری متیل استات اتیل استات ایزوپروپیل استات، متیل ،استواستات اتیل استواستات اتیلن گلیکول مونومتیل اتر استات اتیلن گلیکول مونو اتیل اتر استات، دی اتیلن گلیکول مونومتیل اتر استات، دی اتیلن گلیکول مونواتیل اتر استات، دی اتیلن گلیکول مونوبوتیل اتراستات، غيره

فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و حذف آلودگی های محیط زیست (با اصلاح رزین )

فرمول (ج) عامل شبکه ای کننده ) پلی ایزوسیانات بلوک )

برای تهیه پلی ایزوسیانات ،بلوک ایزو فورون دی ایزوسیانات و تری متیلول پروپان با اتیل گلیکول استات خشک مخلوط شده و همراه با همزدن تا دمای ۶۰ درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت حرارت داده می.شود ابتدا تری متیلول پروپان جامد و غیر قابل انحلال ذوب شده و به مدت یک ساعت دیگر واکنش مینماید و دمای مخلوط واکنش به ۹۰ درجه سانتیگراد افزایش می یابد.
برای کامل شدن واکنش مخلوط واکنش برای ۳ ساعت در این دما ثابت نگه داشته می شود و در نهایت اکی والان وزنی NCO به ۴۱۰ می رسد. سپس به آرامی به مخلوط بدست آمده در یک پریود زمانی ۳ ساعت، کاپرولاکتوم اضافه می شود بنحوی که دمای واکنش از ۱۰۰ درجه سانتیگراد تجاوز ننماید.
مخلوط واکنش تا زمانی در این دما ۱۰۰ درجه سانتیگراد باقی میماند که عدد NCO به کمتر از 1/0درصد برسد. حلال ترکیب به دست آمده را با تقطیر در خلاء خارج ساخته بدنبال آن عامل شبکه ای ، کننده برای رسیدن به محتوای جامد ۶۵ درصد وزنی با مخلوط بوتوکسی اتانول و بوتانل نوع دوم با نسبت وزنی ۲ به ۵ رقیق می گردد. در یک فلاسک بوتوکسی اتانل در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد تحت گاز خنثی حرارت داده می شود و در یک پریود زمانی ۴ ساعته مخلوطی از هیدروکسی اتیل اکریلات، بوتیل اکریلات و بوتیل پراکتوات نوع سوم به محتوای فلاسک به طور یکنواخت اضافه می گردد. دما را به مدت یک ساعت در ۱۳۰ درجه سانتیگراد ثابت نگاه داشته و سپس دما را به ۱۱۰ درجه سانتیگراد کاهش می دهیم .
سپس مجدداً ۳ گرم دیگر بوتیل پراکتوات نوع سوم به آهستگی در مدت ۲ ساعت به مخلوط واکنش فلاسک اضافه شده و دمای مخلوط را به مدت ۴ ساعت در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد ثابت می ماند. فرمول آماده سازی رزین پلی اکریلات شامل گروههای هیدروکسیل (بعنوان افزودنی)

درصد جامد 2/74درصد وزنی ۳۰ دقیقه در دمای ۱۸۰درجه سانتیگراد
( ويسكوزيته: Pa.s 4/2) با درصد وزنی بالای (جامد عدد هیدروکسیل: تقریبا mgkoh) ۱۶ به ازای یک گرم رزین (جامد) (فرمول و) g مطابق با جدول ( و ) مخلوطی رزین آمینو اپوکسید با گروه اوره فرمول (ب) و پلی ایزوسیانات بلوک (فرمول ج)، رزین کمکی پلی اکریلات دارای گروه هیدروکسیل (فرمول (د) و اسید فرمیک (۸۵%) با ۲ لیتر آب بدون املاح و یون رقیق می گردد.
فرمول و فرمولاسیون ترکیب پوشش الکتروفورتیک

سطح جسم پایه فلزی که میتواند بعنوان یکی از عوامل ایجاد ناخالصی در حمام الکتروفورتیک به شمار رود.

شرایط عمیاتی

غلظت جامد : تقریبا 15 درصد وزنی ph ( حمام ) 7 هدایت حمام : 096/1 مقدار 5/39MEQ:  (میلی اکی والان در 100گرم رزین )دمای پوشش دهی :25درجه سانتیگراد / زمان پوشش دهی :2دقیقه  / ولتاژحمام :280ولت / دمای پخت پوشش :180درجه سانتیگراد

فرمولاسيون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب با استفاده از مواد افزودنی ضد ایجاد حفره

ایجاد پوشش لاک الکتروفورتیک یکی از روش مرسوم جهت ایجاد لایه آستر در بدنه خودرو است که با این روش تشکیل میشوند بعد از پخت و شبکه ای شدن دارای سطح یکنواختی می.باشند پوشش لاک باید عاری از حفره و نقائص سطحی باشد. در غیر اینصورت پوشش لاک به عنوان ،زیرلایه برای ایجاد لایه های بعدی نامناسب میباشد. در عمل به دلایل متفاوتی نقائص سطح در پوشش فیلم بعد از پخت بوجود می آید که مهمترین آن حفره هاو یا ناهمواری سطح می باشد.

علت این نقائص ممکن است وجود ناخالصی در مواد تشکیل دهنده پوشش لاک باشد. نمونه هایی از ناخالصهای موجود در مواد پوشش لاک عبارتنداز

1. ناخالص موجود در رنگدانه ها

2. ناخالصی ناشی از عملیات اصلاح

3. ناخالصیهای موجود در هوا که برروی پوشش فیلم می نشیند، مانند آئروسل های حاوی فلورین و سيليكون و عوامل خارجی دیگری که باعث وارد شدن ناخالصی در سیستم حمام الکتروفورتیک میشوند حذف ناخالصیهای فوق مستلزم هزینه های گزافی  یباشد بنابراین استفاده از مواد افزودنی  رای ممانعت از تشکیل حفره و نقائص سطحی لازم و منطقی به نظر میرسد.بنابراین هدف از فرمولاسیون حاضر ارائه مواد افزودنی مناسب و افزودن آن به ترکیب پوشش الکترو فورتیک کاتدی به عنوان عمل ضد ایجاد حفره میباشد اجزاء تشکیل دهنده فرمولاسیون

الف ) رنگپایه که خود شامل رزین پایه به همراه عوامل شبکه ای کننده (پخت) می باشد.

1. رزین پایه

این رزین دارای گروههای آمینو نوع اول دوم و سوم بلا عدد آمین بین ۲۰ تا ۲۵۰ وزن ملکولی متوسط رزینهای بازی ترجیحاً ۳۰۰ تا ۱۰۰۰۰ می باشد. گروه بازی رزین پایه ممکن است شامل یکی از گروههای NH2-
، PR3 - SR 2 ،NR2 ،NR+ 3 ،-NRH باشد.
بنابراین رزین های بازی مناسب عبارتند از رزین های آمینو اپوکسید رزین های آمینو اپوکسید با پیوندهای دوگانه انتهایی رزین های آمینو پلی یورتان رزین های پلی بوتادی ان شامل گروه های آمینو و محصولات واکنشی اپوکسید اصلاح شده. رزینهای آمیتو اپوکسید براساس بیس فنل داده A ترجیح می شوند.

2.عوامل شبکه ای کننده
مواد شبکه ای کننده مناسب میتواند از بین رزین های تری ،آزین ایزوسیاناتهای بلوک عوامل شبکه ای کننده با پیوندهای دوگانه انتهایی و با هیدروژن فعال مستعد واکنش با پیوندهای دوگانه این عوامل می توانند بصورت مجزا و یا ترکیب مورد استفاده قرار گیرند.

ب) مواد افزودنی

یکی از مزیتهای فرمولاسیون حاضر وجود مواد افزودنی ضد ایجاد حفره در سطح پوشش فیلم می باشد که در اینجا اجزای این افزودنی مورد بررسی قرار داده می شود

مواد ضد ایجاد حفره

استفاده از این مواد علاوه بر رفع نقائص سطح حفره و ناهمواری سطح کیفیت ظاهر سطح نیز افزایش می یابد. این افزودنی میتواند شامل اجزاء ذیل باشد. جزء ۱ -1/0 تا ۳ درصد وزنی از یک یا چند کوپلیمر متاکریلیک، با عدد آمین ۱۵۰-۱۵ عدد هیدروکسیل ۴۵۰-۱۵ و وزن ملکولی متوسط عددی ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰
***
جز11) - ۰/۱ تا ۲ درصد وزنی از یک یا چند پلی استر با گروههای هیدروکسی آلکیل استر نوع Bبا عدد اسیدی در محدوده ۰ تا ۳ و وزن ملکولی متوسط وزنی ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ جزء ۱۱1 –1/0 تا ۵ درصد وزنی از یک یا چند هموپلیمر یا کوپلیمریک یا چند آلکیل وینیل اتر ، دارای یک تا ۵ اتم کربن ، با وزن مولکولی متوسط وزنی ۵۰۰ تا ۱۰۰۰۰ درصد وزنی فوق بر حسب وزن کل جامد رنگپایه( رزین ) می باشند

قسمت وزنی کوپلیمر متاکریلیک نسبت به پلی استر و قسمت وزنی کوپلیمر متاکریلیک نسبت به هموپلیمر و یا کوپلیمرهای الکیل وینیل اتر در هر حالت به نسبت 1//10تا 10//1در هر حالت نسبت به محتوای رزینهای جامد و در حالت ترکیب کوپلیمرهای متاکریلیک با پلی استر و هموپلیمر و کوپلیمر الکیل وینیل اتر در هرحالت به نسبت 10/1/1/ تا 1/10/1و یا 10/1/1، در هر حالت نسبت به محتوای رزین جامد( رنگپایه)، مورد استفاده قرار می گیرند