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
