ارزیابی مقاومت رنگ ها و پوشش های پلیمری در برابر شرایط شیمیایی

رنگ ها و پوشش‌های پلیمری بخش حیاتی سیستم‌های حفاظتی صنعتی به شمار می‌روند که وظیفه آن‌ها محافظت از سازه ها و سطوح فلزی یا غیر فلزی در برابر عوامل مخرب محیطی، شیمیایی و فیزیکی است. برای آنکه یک پوشش بتواند عملکرد مناسبی در شرایط کاری خاص از خود نشان دهد، باید به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد. این ارزیابی‌ها معمولا با تکیه بر استانداردهای بین‌المللی صورت می‌گیرد که رفتار رنگ و پوشش در شرایط مختلف را شبیه‌سازی می‌کنند.

در این مقاله، به بررسی و مقایسه دو استاندارد کلیدی ASTM D543-21 و ASTM G154-23 می‌پردازیم. این دو استاندارد به ترتیب به آزمون مقاومت شیمیایی و مقاومت به شرایط نوری و رطوبتی در رنگ ها و پوشش‌های پلیمری اختصاص دارند. بررسی و درک صحیح این آزمون‌ها به تولیدکنندگان، مهندسان مواد و کاربران نهایی امکان می‌دهد تا بهترین انتخاب را برای کاربردهای مختلف صنعتی داشته باشند.

1. آزمون مقاومت شیمیایی بر اساس استاندارد ASTM D543-21

استاندارد ASTM D543 یکی از مهم‌ترین روش‌ها برای ارزیابی مقاومت پلاستیک‌ها و مواد پلیمری مانند رنگ ها و پوشش ها در برابر مواد شیمیایی مختلف است. این استاندارد شامل دو رویه اصلی می‌باشد:

روش A: آزمون غوطه‌وری

در این روش، نمونه‌ها( رنگ یا پوشش پلیمری بر روی یک قطعه فلزی اعمال می شود) در محلول‌های شیمیایی خاص و با غلظت تعریف‌شده غوطه‌ور می‌شوند. نمونه‌ها پس از گذشت مدت زمان مشخص (معمولا 7 روز)، از محلول خارج شده و تغییرات مختلفی مانند:

• وزن
• ابعاد
• رنگ و ظاهر
• خواص مکانیکی (مانند سختی، مقاومت کششی یا ضربه)

بررسی می‌شود. این داده‌ها نشان می‌دهند که ماده موردنظر تا چه اندازه در برابر نفوذ یا حمله شیمیایی پایدار بوده است.

روش B: آزمون همراه با تنش مکانیکی

در این روش، نمونه در حالی‌که تحت تنش خمشی مشخصی قرار دارد، در معرض مواد شیمیایی قرار می‌گیرد. این نوع آزمون برای ارزیابی ترک‌زایی تنش‌محیطی (Environmental Stress Cracking) به کار می‌رود و برای پوشش‌هایی که ممکن است در زمان استفاده در معرض تنش و مواد خورنده به صورت همزمان قرار گیرند، بسیار مهم است.

مواد شیمیایی مورد استفاده در آزمون:

ASTM D543 فهرستی از مواد شیمیایی استاندارد مانند اسیدها (سولفوریک، نیتریک) ، بازها (سدیم هیدروکسید) ، حلال‌ها (استون، اتانول) ، روغن‌ها و محلول‌های شوینده را معرفی می‌کند. بسته به کاربرد نهایی پوشش، می‌توان آزمون را با ترکیبات خاص‌تر نیز انجام داد.

اهمیت آزمون:

این آزمون به‌ویژه در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، داروسازی، و حتی صنایع غذایی  که سطوح به‌طور دائم یا مکرر با مواد شیمیایی با غلظت های مختلف تماس دارند، بسیار کاربردی است. نتایج آن به انتخاب مناسب‌ترین رنگ و پوشش کمک می‌کند و خطر تخریب زودهنگام را کاهش می‌دهد.

2. آزمون مقاومت در برابر نور UV و رطوبت بر اساس ASTM G154-23

در کنار حملات شیمیایی، یکی از مهم‌ترین عوامل تخریب پوشش‌های پلیمری ماندد رنگ ها در فضای باز، تابش خورشید (به‌ویژه اشعه UV) و رطوبت است. استاندارد ASTM G154 برای شبیه‌سازی این شرایط در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه‌های مجهز به لامپ‌های UV و سیستم تولید رطوبت طراحی شده است.

فرآیند آزمون:

در این روش، نمونه‌ها در دستگاهی قرار می‌گیرند که چرخه‌هایی از تابش نور UV و تشکیل رطوبت (به صورت چگالش یا اسپری آب) را در دمای کنترل‌شده اعمال می‌کند. چرخه‌ها می‌توانند شامل مراحل زیر باشند:

• تابش UV در دمای بالا برای شبیه‌سازی روزهای آفتابی
• چگالش بخار آب در دمای پایین‌تر برای شبیه‌سازی شب‌های مرطوب
• اسپری آب مستقیم برای ایجاد شوک رطوبتی

انواع لامپ‌های مورد استفاده:

• UVA-340: شبیه‌سازی تابش خورشید مستقیم
• UVA-351: شبیه‌سازی نور عبوری از شیشه پنجره
• UVB-313: تابش شدیدتر برای آزمون‌های تخریبی سریع
•  

هر نوع لامپ دارای طیف خاصی از انرژی است و انتخاب آن به کاربرد موردنظر بستگی دارد.

ویژگی‌های ارزیابی‌شده:

• تغییر رنگ و زرد شدن
• ترک‌خوردگی سطحی
• از بین رفتن براقیت
• گچ‌مانند شدن سطح
• کاهش چسبندگی و خواص مکانیکی

این آزمون به‌ویژه برای رنگ ها و پوشش‌هایی که در نمای ساختمان‌ها، تجهیزات فضای باز، مخازن، یا خطوط لوله بدون پوشش ثانویه استفاده می‌شوند، اهمیت دارد.

3. مقایسه آزمون‌های ASTM D543 و ASTM G154

این دو آزمون مکمل یکدیگرند و استفاده از هر دو می‌تواند تحلیل جامع‌تری از عملکرد پوشش ارائه دهد.

4. نمونه‌هایی از پوشش‌های مقاوم:

در بازار ایران، شرکت‌های متعددی در زمینه تولید پوشش‌های مقاوم فعالیت دارند. شرکت دانش بنیان آبادگران از جمله شرکت‌های معتبر ایرانی در حوزه تولید سامانه‌های پوششی اپوکسی و پلی‌یورتان است که محصولات آن در پروژه‌های صنعتی، نفتی، نیروگاهی و ساختمانی کاربرد گسترده دارند.

به عنوان مثال:

• ABACOAT PUR-40: یک پوشش دوجزئی بر پایه پلی‌یورتان است که مقاومت بسیار خوبی در برابر تابش UV، رطوبت و شرایط جوی دارد. این محصول برای استفاده در فضای باز و سطوحی که در معرض تابش مستقیم خورشید هستند مناسب می‌باشد.

• ABADUR HP-350: یک پوشش اپوکسی که علاوه بر مقاوم بودن در برابر نور UV از مقاومت شیمیایی بالایی برخوردار است که برای سطوح فلزی و بتنی در معرض اسیدها، بازها، حلال‌ها و سایر ترکیبات خورنده طراحی شده است. این محصول می‌تواند با موفقیت آزمون ASTM D543 را پشت سر بگذارد.

• همچنین ABACOAT PRO-20 و ABADUR 280 از دیگر محصولات اپوکسی این شرکت هستند که برای شرایط صنعتی سنگین  توصیه می‌شوند. پوشش اپوکسی ABACOAT PRO-20  را می توان با سیستم سه لایه زینک ریچ و لایه میانی به عنوان لایه نهایی و رویه استفاده کرد.

استفاده از چنین پوشش‌هایی در کنار انجام آزمون‌های دقیق و مستند مانند ASTM D543 و G154، امکان انتخاب بهینه و افزایش عمر مفید سازه‌ها و تجهیزات را فراهم می‌کند.

5. نتیجه‌گیری

رنگ ها و پوشش‌های مؤثر تنها زمانی عملکرد واقعی خود را نشان می‌دهند که به‌درستی برای شرایط کاری مورد انتظار انتخاب شوند. آزمون‌های استانداردی مانند ASTM D543 و ASTM G154 ابزارهایی کلیدی برای شبیه‌سازی تخریب پوشش در شرایط واقعی هستند.

آزمون مقاومت شیمیایی، اطلاعات دقیقی درباره دوام پوشش اعمال شده بر روی زیرآیند در برابر مواد خورنده ارائه می‌دهد، در حالی‌که آزمون مقاومت نوری-رطوبتی، رفتار رنگ و پوشش در فضای باز را نشان می‌دهد. استفاده همزمان از هر دو آزمون، تصویری جامع از عملکرد رنگ و پوشش ارائه کرده و به تصمیم‌گیری هوشمندانه در انتخاب و استفاده از سامانه‌های پوششی کمک می‌کند.

در نهایت، بهره‌گیری از محصولات با کیفیت مانند پوشش های اپوکسی  و پلی‌یورتان شرکت آبادگران که طراحی آن‌ها با در نظر گرفتن چنین آزمون‌هایی صورت گرفته، تضمینی برای دوام و اثربخشی بلندمدت پوشش در شرایط سخت محیطی خواهد بود.که در نهایت منجر به افزایش دوام و طول عمر سازه خواهد شد.