حمید رقمی: جایزه مجله آلمانی FARBE UND LACK برای بهترین مقاله تحقیقاتی سال 2021

بسپار/ایران پلیمر بیش از 30 سال است که (مجله) فاربه اوند لاک (FARBE UND LACK) همه ساله جایزه ای به بهترین مقاله تحقیقاتی مرتبط با رنگ ولاک به محققان جوان می دهد. این جایزه شامل یک مبلغ نقدی و یک مجسمه  اختصاصی (یادبود) ویژه است.
یک سال آبونمان مجله ویک مجموعه ” بانک دانش رنگ ولاک ” (Wissensdatenbank FARBE UND LACK // 360°) نیز به برنده، تعلق  می گیرد. زمان اهدای این جایزه یک سال درمیان درمجمع انجمن مهندسان رشته رنگ ولاک (VILF ) و زیر گروه رنگ و لاک از انجمن شیمی دانان آلمان (GDCh) می باشد. فاربه اوند لاک جهت انتخاب بهترین مقاله سال 2021  از متخصصان مرتبط دعوت کرد تا درکنار ژوری، در این انتخاب ( آنلاین ) تا 30 سپتامبر 2021 شرکت کنند.

چکیده مقالات شرکت کننده در مسابقه سال 2021 و مقاله منتخب

توضیح  نگارنده وبلاگ (حمیده رقمی)
مقالات ارایه شده به « فاربه اوند لاک» بیش تر از اینکه به عنوان  مقالاتی  متداول و ” صرفاً آکادمیک ” مطرح بوده  و (فقط) از این دیدگاه مورد انتخاب قرار گرفته باشند، گزارشاتی (نسبتاً) دقیق از پروژه هائی است که در شرکت ها یا در انستیتوهای ( علمی-کاربردی) مرتبط به انجام رسیده است. از این رو  شاید بتوان مقالات ِشرکت داده شده در مسابقه را به عنوان معیاری برای (کم و بیش) تشخیص گرایش های موجود و پیش بینی های آینده صنعت رنگ در کشور آلمان، در نظر گرفت.

عنوان، چکیده بسیار مختصر و مجری (یا مجریان) مقالات :
1- ” افزودنی ها //  سیلیکونی های جدیدِ قابل استفاده همزمان به عنوان ضد کف و ترکننده”
مجریان  طرح : سوِن تِن بوش، کاریناِپرز و آندرآفولتِز؛ بی وای کی- شیمی
Sven Tenbusch, Carina Schepers und Andrea Foltes, Byk-Chemie
رنگ های آب پایه سال هاست که مورد استفاده قرار می گیرند، اماّ  درحوزه های  رنگ های صنعتی اگر چه که سال ها از ورود  آن ها می گذرد ، ولی رشد قابل توجه ای را به دلایل متعدد پیش رو دارند. قابل اشاره اینکه در حال حاضر در حوزه رنگ های صنعتی حاضر کماکان بخش بزرگی به رنگ های متداول پایه حلالی تعلق دارد.  ضوابط مرتبط با نیاز و الزام کاهش مواد آلی فرار (VOC )، عاملی مهم برای روی آوردن هر چه بیشتر به رنگ های آب پایه، رنگ های یک و دوجزئی با درصد جامد بالا، رنگ های پودری و … می باشد. یکی از الزامات مهم برای استفاده بیشتر و کاراتر از رنگ های آب پایه، افزایش دستیابی به افزودنی جدید مورد نیاز در این حوزه می باشد. از جمله این افزودنی های جدید، می توان به ضد کف ها و تنزید های قابل استفاده همزمان  به عنوان ضد کف و ترکننده (Wetting Agent ) اشاره کرد.

2-” افزودنی ها // محافظت  موثر از توربین های بادی در مقابل تابش یو وی(UV) ”
مجری طرح: تورب ژورن برامزاز؛ انستیتو فران هوف
Thorbjörn Braams, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und… IFAM
تلاش ها ی فراوان برای دستیابی و استفاده از انرژی های تجدید شونده سازگار با محیط زیست و جایگزین کردن انرژی های مبتنی بر سوخت های فسیلی با آن ها در حال انجام است. در آلمان در نیمه اول سال 2019 برای اولین بار انرژی های حاصل از  باد – توربین های بادی- به عنوان اولین و بیشترین نوع انرژی به ثبت رسید. یکی از مشکلات  مرتبط با این نوع انرژی، خوردگی آتمسفری تجهیزات‌و قطعات آن ها می باشدکه سالیانه خسارت هائی ببار می آورد. برای دستیابی به این هدف، پدیده  هوازدگیِ مخرب (Weathering )این تجهیزات،  متخصصان فراوانی را برآن داشت تا  مجموعه ای از روش های تست و آنالیز برای قابلیت های پوشش های پلی اورتان تحت شرایط متفاوت از جمله  از طریق  نوردهی مصنوعی و تأتیر افزودنی های افزایش دهنده مقاومت در مقابل یو وی (UV) را به روز کنند. قابل ذکر اینکه پوشش های پلی اورتان  بیشترین کاربرد در لایه نهائی سیستم رنگ آمیزی در این حوزه را دارد.

3- “رنگ های ساختمانی //  مقاومت های موثر(تر) به سایش”
مجریان طرح : کارین دُرینگ؛ مونیکا پیُروکواسکا؛ انستیتو تحقیقاتی رنگ و لاک ماگدِبورگ
Katrin Döring und Monika Piórkowska, iLF Magdeburg
تست شستشو یکی از تست های مهم برای کیفیت رنگ های دیسپرزیونی داخل ساختمان است. نتایج این تست، معیاری است برای  توانائی های پوشش در مقابل شستشو و قابلیت آن برای شستشوهای مجدد.
استاندارد آلمانی اروپائی IN EN ISO 11998  مربوط به این آزمونِ مقاومت پوشش در مقابل شستشو بوده و اولین نسخه از آن که در سال 2001 منتشر گردیده است. برای این آزمون مورد استفاده است.یک مشکل (اساسی) این استاندارد، موضوع شستشوی پوشش به دفعات متعدد است که در عمل طی مصرفِ درازمدت مشخص می شود و نه با (تنها) یک تست (یا حتی یک سری تست )به هنگام ساخت و بسته بندی محصول. برای این کار باید پوشش مورد نظر طی زمان نیز مورد آزمون قرارگرفته، و تکرار پذیری(متعدد)را نیز “پاس کند”و این” پاس کردن” خود مستلزم بهبود مقاومت به سایش در شرایط مرطوب (یعنی شستشو ) می باشد.

4- “زیست پایدار با سرعت نور//  بایندرهای سخت شونده با یو وی (UV)”
مجریان  طرح : الیزابت موشاکه ؛ میشائیل بلومن اشتیَن؛ هوبوم اوله اُ کمیکال هامبورگ
Elisabeth Moshake und Dr. Michael Blumenstein, Hobum Oleochemicals( GmbH)
آیا اکنون دورنمائی از پایان دوران استفاده از سوخت های فسیلی قابل مشاهده است؟
اگر ما همانند گذشته ادامه دهیم، میزان نیاز به نفت و مشتقات آن بر اساس پیش بینی های آژانس  بین الملی انرژی (International Energy Agency IEA ) تا سال 2040 به 106  mb/d ( Million barrels per day) خواهد رسید. (وضعیت امروز: 98 mb/d). این آژانس یک سناریو دیگررا نیز مد نظر دارد و آن مبتنی بر” توسعه پایدار است” ( Sustainable Development ) دراین سناریو پیش بینی می شود که در صورت عملی شدن ( واقعی) ” قول وقرار های” سیاسیِ بین الملی، میزان نیاز به نفت در سال 2040 تا  به 67   mb/d کاهش خواهد یافت و این البته در صورتی است که یک سوم از نیاز به انرژی از منابع تجدید پذیر تأمین گردد. یکی از حوزه های مصرف محصولات  بنا شده بر نفت و مشتقات آن- اگرچه که حتی به مقدار کم درمقایسه با سایر مصارف-  بایندرهای لازم برای ساخت رنگ ها می باشند. در این زمینه، بایندرهای بنا شده بر زیست توده ، سریع سخت شونده و تابش پَز می باشند که در صورت دارا بودن فرمولاسیون اصولی و دقیق، دستیابی به فیلم هائی سخت و دارای مقاومت های شیمیائی بسیار خوب را امکان پذیر می کند.

5- “لاک های ضد اصطکاک بر پایه نانو گرافن // با توانائی های فوق العاده”
مجریان طرح : آندرِآز اشتاک؛ فولکمار اشتنسل؛ ماتیاز ویدرات؛ انستیتو فران هوف ( برای … و تحقیقات کاردی مواد )؛ آندرِآز کایلر و برنادت شلوتر از انستیتو فران هوف برای مکانیک مواد
Andreas Stake, Volkmar Stenzel und Mathias Widrat, Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung,Andreas Kailer und Bernadette Schlüter,
Fraunhofer-Institut für Werkstoff mechanik IWM
لاک ها ی ضد اصطکاک (Gleitlacke , Anti-Friction-Coating ) و پوشش ها حاصل از آن ها
لاک های ضد اصطکاک در مقایسه با روان کننده های مایع جنبه های مثبت زیادی دارند.این محصولات دارای قابلیت هائی   از جمله استفاده آسان تر در دماهای بالا و در شرایط خشک می باشند.البته در حال حاضر نیاز به تحقیقات بیشتر در حوزه ساخت و کاربرد این گونه محصولات  در دستور کار قرار دارد تا دستیابی به محصولاتی با قابلیت تحمل شرایط سخت تر و همچنین طول عمر بیشتر را میسر سازد. یکی دیگر از اهداف این تحقیقات این است که ممانعت ازتخریب لاک های ضد اصطکاک ( معمولن گرانقیمت) در دماهای پائین را امکان پذیر کرده و دیگری، اینکه  قابلیت های استفاده در ضخامت های کمتر را عملی سازد . توضیحاً  اینکه ساخت و فرمولاسیون این رنگ ها بر پایهِ تفلون (پلی تترا فلوئور اتیلن) (PTFE ) در اختلاط با بایندر های آلی، مدت هاست که به یک تکنولوژی پر کاربرد تبدیل شده است .
( احتمالن این مقاله را به دلیل اهمیت و جذابیت فراوانی که دارد، در آینده به صورت کامل به فارسی برگردانده و در وبلاگ قرار خواهم داد) .

6- “نرم و همزمان سخت//پوشش های سافت- تاچ و مقاوم به خراش ”
مجریان طرح : نیکولاز مانولیکاکِز؛ رولف شوبرت و راینر مِنرت ؛ IOT
Nikolaus Manolikakes, Rolf Schubert und Reiner Mehnert, IOT
سطوح ” سافت- تاچ” به هنگام لمس با انگشت یک “احساس” قابل درک از نوع نرم ایجاد می کندکه قابل مقایسه با ویژگی هائی مانند ” ابریشمی” یا ” شبه لاستیکی ” می باشد. از ویژگی های دیگر این پوشش ها، می توان به  ضخامت های کم آن ها (در حد فقط چند میکرون) و انعکاس نور بصورت ” دیفوز”درتمام جهات اشاره کرد. نوع انعکاس نور به وسیله این پوشش ها، دلیل عمده برای مات بودن (یا براق نبودن) آن ها می باشد.لاک های سافت- تاچ بطور معمول به صورت لاک های حلالی و یا سیستم های دو جزئی قابل تهیه هستند. یک نقطه ضعف اساسی پوشش های حاصل از این گونه لاک ها فقدان ویا حد اقل نقصان در مقاومت به خراش و میزان نسبتاً اندک مقاومت های شیمیائی آن ها می باشد. لاک های منتهی به پوشش های سافت-تاچ که “بطور کامل” با اشعه یو وی سخت می شوند، این نقیصه را به همراه ندارند.

 7- “پایدارسازی رنگ هاو بهداشت صنعتی// ضوابط جدید و چالش های پیشِ رو”
مجری طرح : پاسکال فولکمر؛ R+B Technik
از ماه مه  (May )2020 به این طرف، محصولاتی که در آن ها  متیل ایزو تیازولینون (Methylisothiazolinon, MIT ) به عنوان نگهدارنده (” کنسرو کننده “) استفاده می شود، می بایست در علامت گذاری با  مصوبه H317 هماهنگ بوده و روی بسته بندی آن ها قید گردد: ” قادراست حساسیت های پوستی ایجاد کند”. همچنین علامت گذاری با پیکتوگرام  GHS07*  انجام گردیده باشد. نظر به اینکه جلوگیری از رشد میکرو ارگانیسم ها ی احتمالی در رنگ ها (معمولاً )به کمک بایوسید ها، صورت می گیرد که استفاده از آن ها هرروزه با ممانعت های جدیدی مواجه می گردد، می بایست  تولیدکنندگان رنگ ها به دنبال مواد (یا روش های جایگزین) باشند که قادرباشند کماکان محصولاتی فاقد قارچ،کپک و مشابه تولید و به بازار عرضه کنند. دور از انتظار نیست که در آینده نه چندان دور، رنگ های قابل عرضه به بازار باشند که فاقد هرگونه  مواد نگهدارنده بوده و به رغم آن، قابل نگهداری و دارای ماندگاریِِ لازم باشند. یکی از راه هائی که می تواند در این خصوص راهگشا باشد، در مقاله پیشِ رو به آن پرداخته شده است، یعنی کنترل های دقیق و منظم بهداشتی روی مواد اولیه، انتقال آن ها به خط تولید و سپس بسته بندی آن ها با رعایت کامل “بهداشت صنعتی”.
(* جزئیات پیکتوگرام های مرتبط در کتاب حلال ها وصنعت رنگ از نگارنده وبلاگ).

8- ” حفظ زیبائی های طبیعی چوب// با رنگ های یک جزئی آب پایه “مجریان طرح : بریگیت ویرت؛ الکساندِِر شِنسِل ؛ ب آ اس اف
Birgit Wirth und Alexander Schenzel, BASF
پوشش های پایه آب برای مصرف روی چوب و مبلمان  روز به روز بر محبوبیت شان افزوده می شود، از جمله به این دلیل که  دیسپرزیون های آکریلاتی تشکیل دهنده آن ها نه فقط قابلیت استفاده آسان دارند، بلکه از کارآئی بالائی نیز برخوردارند.
دیسپرزیون ها ی با حد اقل دمای لازم برای تشکیل فیلم Minimum Film Forming Temperature  (MFFT) معمولاً پاسخگوی متناسب با شرایط محیط برای این گونه رنگ ها می باشد، در حالی است که امروزه امکان دستیابی به  بایندرهای جدید و کاراتر برای تشکیل فیلم  در دماهای متفاوت(تر) نیز امکان پذیر شده است. دیسپرزیون هائی با اندازه ذرات  بسیار ریز(تر)، با این تفاوت با بایندرهای ( پلیمری) محلول در حلال ،که ازVOC  بسیار کمتری سود می برند. البته پروسه و نحوه تشکیل فیلم در این دیسپرزیون ها بسیار پیجیده تر از آن است که ما امروزه  در رنگ های پایه حلالی و دیسپرزیون های متداول ، با آن مواجه هستیم.

9- ” رنگ های اپوکسی آب پایه//  نقش مهم سخت کننده ها در ویژگی ها  ”
مجریان طرح:  الیزابت موشاکه؛ رِنه مانسکی؛ هوبوم اولئو کمیکالز
Elisabeth Moshake und Dr. René Manski, Hobum Oleochemicals
کاربرد و استفاده نا صحیح و نا آگاهی ازپتانسیل بالای خطرات ناشی از حلال ها در رنگ های پایه حلالی در گذشته موجب صدمه دیدن تولید کنندگان و کاربران این گونه محصولات شده است . رزین های اپوکسی و بخصوص سخت کننده های آمین در زمره مواد دارای پتانسیل بالا برای ایجاد حساسیت های پوستی قرار دارند. بخصوص انواع ترکیبات آمینی که به عنوان سخت کننده در این گونه محصولات استفاده می شوند، خطرات بیشتری با خود به همراه دارند. انجمن حرفه ای اقتصاد ساختمان در آلمان( BG Bau  )در سال 2001 نتایج بررسی های مرتبط با این موضوع را منتشر کرد. این گزارش ” ترسناک” باعث گردید که روشنگری های لازم در ارتباط با موضوع صورت گرفته و ضوابط دقیق تری برای جلوگیری از خطرات احتمالی کار با محصولات اپوکسی و بخصوص سخت کننده های آمینی وضع گردد. برای مقابله با خطرات ناشی از ( بخصوص) ترکیبات آمینی در رنگ ها و سایر محصولات اپوکسی، راه ها و روش های مختلف متعددی مورد آزمون های فراوان قرار گرفت. به عنوان یکی از این روش ها،می توان از استفاده از اختلاطی از سخت کننده های آمینی و آمیدیِ امولسیفاید شده در آب نام برد که مسیر رسیدن به رنگ های اپوکسی پایه آبی را کوتاه تر می کند.

10- ” از ساخت نمونه ها تا تست های لازم// اتوماتیک در لاین سرعت “

مقاله منتخب به عنوان مقاله  برنده مسابقه سال 2021

به جزئیات این مقاله درحال حاضرکمی بیشتر از سایر مقالات پرداخته شده است و احتمال دارد که در آینده  بصورت کامل و در یک پست جداگانه در وبلاگ درج گردد.

مجریان طرح: کلادیابارم لاگه؛ اِلن رویتِر؛ فیلیپ ایسکن ؛ اِوُنیک
Claudia Bramlage, Ellen Reuter, Philipp Isken,( Evonik Operations )
هرساله حدود 43 میلیون تن رنگ ولاک در جهان مصرف می شود. با این مقدار رنگ، سطوح در مقابل خوردگی بطور نسبی حفاظت می شوند، دوام کالاهای پوشش داده شده افزایش می یابند و ویژگی های اپتیکی مورد نیاز و تقاضا حاصل می شوند. فرمولاسیون این رنگ ها می بایست متناسب باپیچیدگی های خاصی که روزانه بر آن ها نیزافزوده می شود، تنظیم، (احتمالاً) مجدداً طراحی، و در نهایت کاربردی شوند.
فرمولاسیون یک رنگ مقوله ای ست در محدوده  یک کارِ دستی، کارعلمی و هنری. تعدد امکانات برای انتخاب و اختلاط اجزاء  بسیار بزرگ است. به عنوان مثال اگر قرار باشد برای فرمولاسیون یک رنگ  فقط10 فیلم ساز( اصطلاحاً رزین)، 10 سخت کننده، 10 پیگمنت و 10 افزودنی در نظر گرفته شود، حدوداً یک صد هزار واریاسیون (کمبیناسیون) از مواد یا ترکیبات  را شامل می شود. توضیحاً اینکه واریاسیونِ نسبت اجزاء (در این میان) هنوز مد نظر قرار نگرفته اند.
حال اگر قرار باشد این امکاناتِ متنوع و متعدددر فرمولاسیون یک رنگ بطور دقیق در نظر گرفته شده و تأثیرات آن ها در پوشش نهائی مورد آزمون قرار گیرند، کاری بسیار بغرنج تا عملاً نا شدنی است. از طرف دیگر ولی جستجو و عملی ساختن بهترین و بهینه ترین فرمولاسیون منوط به این است که جنبه های اقتصادی نیزدر نظر گرفته شذه و با کمترین تعداد افراد عمل کننده مدیریت شود. یک امکان برای ارزیابی سریع امکانات و آپشن های قابل دست یابی از طریق روش مبتنی برامکان  استفاده از “تجهیزات با توان عملیاتی بالا”( High Throughput Equipment, HTE)(Hochdurchsatzanlagen) می باشد،
در این سیستم معروف به HTE ازساخت نمونه تا آزمون های ضروری مرتبط با رنگ مایع و همچنین رنگ اِعمال و سخت شده  بصورت کاملاً اتوماتیک، امکان پذیر می باشد .در این فرایند که نسبتاً مفصل و تقریباً پیچیده  است، از 52 ماژول* طراحی شده  استفاده می شود که بخشی از سیستم را تشکیل می دهند ، روش و ابزاری که ساخت و آنالیز (روزانه) تعداد  120 نمونه رنگ  را میسر می سازند.
(*ماژول  ها برد های تشکیل شده از قطعات الکترونیکی فشرده مختلف است که  برای کارهای حرفه‌ای تولید می شوند.)
قبل از تست های مرتبط  با رنگ مایع و همچنین صفحات پوشش داده شده در سیستم (HTE )، می بایست ابتدا رنگ مورد نظر ساخته شود. برای این کار از روش های متداول در آزمایشگاه دیسپرس وتولید، ابتدا اجزاء مایع با دقت لازم در میزان آن، انتخاب و مخلوط می شوند. در رنگ های حاوی پیگمنت ( و مواد پرکننده ) گام بعدی، مواد جامد اعم از پیگمنت ها، مواد پرکننده، مات کننده ها، افزوده شده وتا اندازه ذرات مورد نیاز می شوند. حال و در صورتیکه سرعت عمل بیشتری (درکار) مد نظر باشد، می بایست در کوتاه ترین زمان ممکن، بیشترین انرژی به سیستم” تزریق” شود.این موضوع بخصوص برای رنگ های حاوی پیگمنت های آلی که دیسپرزیون های با اندازه ذرات بسیار ریز الزامی ست، مانند رنگ های مشکی یا / و رنگ های با  قدرت رنگ دهندگی بسیار بالا مانند مرکب های چاپ مورد نظر باشد، صدق می کند. انتقال انرژی زیاد به سیستم در زمان کوتاه مسلماً به گرم شدن بیش از حد دستگاه می انجامد. در کنار آسیاب های عمودی و افقی، استفاده از سیستم های همزن  برخورداراز چرخش همزمان شفت و ظرف (حاوی رنگ و پِرل ) با کارآمدی ویژه در فرایند دیسپرزیون همراه است . خنک کردن دستگاه در این روش با  جریان هوا صورت می گیرد و جدا سازی رنگ دیسپرس شده از پرل ها نیز برخلاف روش های متداول که معمولاً زمانبر و نسبتاً سخت است،  درتجهیزات HTE به کمک سانتریفوژ عملی می شود. برای نمونه سازی ها نیز در این روش(جدید) از ظروف یکبار مصرف استفاده می شود و از این طریق از آلوده شده و تمیز کاری نسبتاً بغرنج و زمانبر ظروف صرفه جوئی می گردد واستفاده از حلال ها برای تمیز کاری را به حداقل می رساند. فیلتراسیون و جداسازی  رنگ از پرل ها را نیزبه وسیله  یک آداپتور ویژه انجام می شود و کلیه عملیات در این فاز به وسیله یک روبات صورت می گیرد.
سرفصل های دیگرکه ازتشریح آن ها (فعلاً) صرفنظر می گردد:
**انتخاب افزودنی های مناسب در/ و برای ساخت، خشک شدن ، مقاومت های جوی لازم و….
** چگونگی خشک وسخت شدن رنگ ها اعم از هواخشک، کوره ای، یو وی سخت شونده و…
** تست ها ی کامل رنگ مایع بصورت اتوماتیک !
** آزمون های فیلم های خشک و سخت شده
** مدیریت و آنالیز کلی دیتا های بدست آمده از آزمون ها
** و …

وبگاه علوم و تکنولوژی رنگ