لماذا تضيف شركات الدهانات والطلاءات والمواد اللاصقة أكسيد الزنك إلى منتجاتها

يُعد أكسيد الزنك، أو ZnO كما يُشار إليه بشكل أكثر شيوعًا، قوة خبيثة في تقنيات الأسطح اليوم. يدمجه القائمون على التركيب في الدهانات والطلاءات والمواد اللاصقة لأن درجة واحدة منتقاة بعناية يمكن أن توفر الحماية من الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة التآكل، والمتانة المضادة للميكروبات، والتقوية الميكانيكية، والاستقرار البصري، والتحكم في الريولوجيا، وتعزيز الالتصاق. هذا النطاق من الوظائف نادر الحدوث ويؤثر على الأسواق التي يظهر فيها الفشل على شكل جوانب طباشيرية أو درابزين صدئ أو تشطيبات أرضية متقشرة أو شرائح متشققة.

الفحص بالأشعة فوق البنفسجية والثبات الضوئي

ويتميز التركيب البلوري لأكسيد الزنك ببنية بلورية وورتزايت بفجوة نطاق واسعة تتفاعل بقوة مع الأشعة فوق البنفسجية في منطقة الطول الموجي التي يتراوح طولها بين 280 و400 نانومتر تقريباً. وعندما تنتشر جزيئاته في فيلم، تمتص جزيئاته الطاقة وتشتت الطاقة قبل أن تتفاعل الفوتونات مع المادة الرابطة العضوية. أما الطلاءات المعمارية الخارجية فتتلاشى بشكل أبطأ؛ وتحتفظ الطلاءات الخشبية الشفافة بالليجنين؛ والطلاءات البحرية وطلاءات السيارات مقاومة للاصفرار والتشقق.

أداء مانع التآكل والحاجز

في حالة وجود المعادن، يوفر أكسيد الزنك خط دفاع ثانٍ. من الناحية الفيزيائية، يعمل أكسيد الزنك على تكثيف الطلاءات وتعزيز التعرج، مما يوسع المسار العملي للماء والأكسجين والأيونات. ومن الناحية الكيميائية، يمكن أن يتفاعل مع الماء لتكوين أملاح الزنك القاعدية؛ حيث تعمل هذه الرواسب على سد العيوب الدقيقة وتقوية الحاجز. في الدهانات الأولية من الإيبوكسي والبولي يوريثان، يعزز السطح القطبي للزنك من ترطيب السطح القطبي للزنك والتماسك على الفولاذ والركائز المجلفنة ويقلل من التآكل تحت الطبقة التحتية في اختبار رش الملح والرطوبة. إنه ليس صبغة مضحية مثل غبار الزنك المعدني، ولكنه يوفر وقتًا ثمينًا للصدأ الأحمر ويقلل من بثور التآكل بعد الخدش.

مقاومة مضادات الميكروبات والعفن الفطري

يتداخل جزء من الزنك المنطلق على سطح الطلاء مع الأغشية وعمليات الأيض في الكائنات الحية الدقيقة.

إن آلية العمل غير العضوية طويلة الأمد هذه تجعل ZnO فعالاً في الحمامات والمطابخ والمستشفيات ومصانع الأغذية والأقبية الرطبة، حيث يمثل العفن والرائحة مشاكل مستمرة. كما أن المواد اللاصقة ومانعات التسرب التي تحملها المياه تتحسن أيضًا في التخزين؛ حيث تمنع جرعة منخفضة من ZnO تكوين الوحل وتحافظ على نظافة الخزانات والخراطيم دون الاعتماد فقط على المواد الحافظة المتطايرة.

التعزيز الميكانيكي والمتانة

أكسيد الزنك هو مادة حشو نشطة. يتفاعل سطحه القطبي عالي الطاقة مع وظائف الإيبوكسي والأكريليك والبولي يوريثان والنتريل والكلوروبرين، مما يزيد من قوة التماسك. الأفلام أكثر صلابة وأكثر مقاومة للتآكل وأكثر مقاومة للكتل. تُظهر المواد اللاصقة الحساسة للضغط والمواد اللاصقة الهيكلية زيادة في المعامل ومقاومة الزحف، مما يحافظ على هندسة خط السندات تحت درجة الحرارة والحمل. ونظرًا لإمكانية استخدام ZnO في أحجام جسيمات صغيرة، تتحقق هذه المزايا دون هشاشة أو عتامة مفرطة.

التحكم في الريولوجيا وتطبيقها

يوفر ZnO المشتت بشكل صحيح انسيابية لطيفة. أثناء التنظيف بالفرشاة أو الدحرجة أو الرش، تنخفض اللزوجة للمساعدة على التسوية؛ وبعد التطبيق، ترتد وتقاوم الترهل وانخفاض الحواف وترسيب الصبغة. تتيح الدرجات المعالجة السطحية – السيلانات أو الستيرات أو طلاءات البوليمر – للكيميائيين ضبط التوافق مع المواد الرابطة والمواد الخافضة للتوتر السطحي، مما يقلل من التلبد مع ثاني أكسيد التيتانيوم والملونات العضوية. ويتمثل المردود في تطبيق أكثر سلاسة وتقطيع أكثر وضوحًا وبناء طبقة متناسقة على الطبقات الرأسية.

الإدارة البصرية واستقرار الصبغة

لا يوجد له مثيل في السطوع، على الرغم من أن TiO₂ يمكن أن يسبب عيوبًا لونية وتحفيزًا ضوئيًا. سيؤدي خلط مزيج من أكسيد الزنك إلى تعويض الألوان الخافتة وتحسين الاختباء في الأشعة فوق البنفسجية القريبة من الأشعة فوق البنفسجية وإطالة عمر الألوان الفاتحة عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية. يتم توفير حماية “غير مرئية” من الأشعة فوق البنفسجية بواسطة جزيئات أكسيد الزنك “غير المرئية” عند استخدامها في الطلاء الشفاف، مما لا يسبب أي عتامة أو فقدان لوضوح الصورة؛ كما أنه يحمي الخشب والبلاستيك والصور المطبوعة من التدهور في الأشعة فوق البنفسجية تحت الأسطح المطلية بالأشعة فوق البنفسجية.

المتانة الحرارية والكيميائية

وبفضل درجة انصهاره التي تبلغ حوالي 1975 درجة مئوية وخصائصه المذبذبة، فإن أكسيد الزنك مقاوم لظروف المعالجة ويحد من تأثير الأحماض أو القواعد التي يمكن أن تقوّض الأغشية الأخرى. تستخدم المنتجات المقاومة للحرارة والمغلفة باللفائف أكسيد الزنك للحفاظ على اللمعان والمرونة خلال دورات التسخين والتبريد المتكررة. تمكّن البيئات العدوانية في المصافي ومصانع الأسمدة وعمليات معالجة مياه الصرف الصحي ZnO من الحفاظ على خصائصه العازلة على الرغم من التعرض لمواد التنظيف والوقود وبقايا الملح التي تسعى إلى تعطيله.

تعزيز الالتصاق وحركية العلاج

وتوفر مراكز الزنك وظيفة حمض لويس التي تنسق بشكل جيد مع الأكسجين أو مانح النيتروجين، وبالتالي تحفز الربط المتقاطع بين السطوح. سيؤدي التجلط الأسرع بالقرب من الركيزة إلى أوقات إنتاج أقصر في خطوط الإنتاج، إلى جانب تحسينات في قوة القص والالتصاق بالقشر. يعزز ZnO من عملية التكثيف في البولي يوريثان المعالج بالرطوبة أو البوليمرات المنتهية بالسيلي.

الجدول 1: تعزيز الالتصاق وحركية علاج الزنك في الطلاءات والمواد اللاصقة

مزايا الاستدامة والامتثال

يعمل المركب على تحسين جودة الهواء الداخلي من خلال تقليل المركبات العضوية المتطايرة، حيث أنه عامل منخفض الانبعاثات والرائحة. كما أن المتانة المعززة تؤدي أيضًا إلى انخفاض معدلات إعادة الطلاء، مما يؤدي إلى انخفاض الانبعاثات على مدى عمر الخدمة. ويحظى استخدام الزنك المعاد تدويره بإعلانات منتجات بيئية من مختلف الموردين، مما يضمن دعم متطلبات الاستدامة في الشركة. كما أن عملية إحلال المواد الحافظة أو مثبتات الأشعة فوق البنفسجية أو مثبتات الأشعة فوق البنفسجية أو ماصات الأشعة فوق البنفسجية تحسن أيضًا من تقارير الصحة والسلامة من خلال تبسيط المتطلبات الكيميائية.

المواصفات والمعالجة ومراقبة الجودة

تكمن الفوائد في التفاصيل. ويؤثر توزيع حجم الجسيمات على الخصائص البصرية والتعزيز، وتوفر الجسيمات دون الميكرون أقصى قدر من الحماية من الأشعة فوق البنفسجية والنعومة، بينما تتيح الجسيمات الأكبر قليلاً فقط لزوجة أفضل وفعالية من حيث التكلفة. يؤثر السطح المحدد على متطلبات الثيكسوتريبسين والمشتتات. وتميز كيمياء السطح التركيبات المنقولة بالماء عن التركيبات المنقولة بالمذيبات، مما يضمن عدم تفاعل الزنكولن أو الزنك بشكل سلبي مع المكونات المجففة أو المحفزة. ويظل عدم وجود شوائب، ولا سيما الرصاص والكادميوم والكلوريد، ضروريًا للامتثال ولن يحفز التلوين أيضًا. على جانب التصنيع، تتيح الخلطات المسبقة باستخدام القص العالي ترطيب جزيئات الزنك أو، بينما تمنع المشتتات المحددة التكتلات من خلال التحكم في معدل الإضافة ودرجة الحرارة.

الاقتصاد والإثبات

على الرغم من احتمال ارتفاع التكلفة مقارنةً بالمواد المضافة السلبية، فإن وفورات التكلفة الفعلية التي تتحقق باستخدام ZnO عادةً ما يتم تعويضها بفوائدها، مثل العمر الأطول، وتقليل عمليات الاسترجاع، وتقليل المواد الحافظة، وتحسين معدل الإنتاج، ووقت المعالجة الأسرع. كما يمكن للاختبارات القياسية، مثل اختبارات الكيو في، والزينون، ورذاذ الملح، والرطوبة، والتآكل، والصدم، والانحناء، والقص في اللفة، أن تعبر عن الفائدة.

الخاتمة

تكمن أسباب إضافة موردي التركيبات لأكسيد الزنك في تعدد وظائفه. فهو يحمي من أشعة الشمس، ويمنع التآكل، ويقلل من نمو الميكروبات، ويزيد من قوة الأغشية الرقيقة، ويعزز سهولة التطبيق، ويضبط الألوان، ويحمي من الحرارة والعوامل الكيميائية، ويعزز الالتصاق، ويدعم في الوقت نفسه الأهداف المستدامة إذا لزم الأمر. يمكن أن يؤدي أكسيد الزنك وظائف متعددة عندما يتم تحسين خصائصه، مثل حجم الجسيمات والمعالجات السطحية والنقاء.