یک رنگ استاندارد اپوکسی می تواند تیر فولادی را برای چند سال محافظت کند. یک سیستم پوشش با عملکرد بالا می تواند آن را تا یک دهه یا بیشتر با حداقل تعمیر و نگهداری گسترش دهد. تفاوت در آستانه عملکرد قابل سنجش است، نه ادعاهای مبهم دوام.
پوششهای صنعتی با کارایی بالا سیستمهای مهندسی شدهای هستند که استانداردهای خاص ASTM، ISO یا NACE را برای مقاومت در برابر خوردگی، چسبندگی، استقامت دما و تحمل شیمیایی رعایت میکنند. آنها تنها با نوع رزین خود تعریف نمی شوند. در عوض، آنها با نتایج تعریف می شوند: یک سیستم اپوکسی که 3000 ساعت پاشش نمک را تحمل می کند (ASTM B117)، یک پوشش پلی اورتان که پس از 2000 ساعت شتاب QUV براقیت را حفظ می کند (ASTM G154)، یا یک پرایمر غنی از روی که محافظت کاتدیکی را ارائه می دهد. در زیر نحوه مقایسه این سیستم ها با رنگ های صنعتی معمولی آورده شده است.
| اموال | رنگ معمولی | پوشش با کارایی بالا |
|---|---|---|
| مقاومت در برابر اسپری نمک (ASTM B117) | 500-1000 ساعت | 2000-5000 ساعت |
| دمای سرویس مداوم | تا دمای 120 درجه سانتی گراد خشک شود | -40 درجه سانتی گراد تا 200 درجه سانتی گراد خشک، متناوب بالاتر |
| چسبندگی کششی (ASTM D4541) | 2-5 مگاپاسکال | معمولاً 10 تا 20 مگاپاسکال روی فولاد آماده شده |
| مقاومت شیمیایی | محدود به اسیدها/قلیاهای ملایم | در برابر اسیدهای غلیظ، حلال ها و قلیاها مقاومت می کند |
| محدوده ضخامت فیلم خشک | 50-100 میکرون در هر پوشش | 75-300 میکرون در هر پوشش، سیستم های چند لایه |
این اعداد تنها راه قابل اعتماد برای قضاوت در مورد عملکرد پوشش هستند. آنها به مهندسان این امکان را می دهند که یک سیستم را بر اساس شرایط واقعی مواجهه به جای بروشورهای بازاریابی انتخاب کنند. یک کارخانه شیمیایی با ریزش مکرر اسید سولفوریک به پوششی نیاز دارد که آزمایش غوطه وری 30 روزه را در pH 1 پشت سر بگذارد، نه فقط یک برچسب "با عملکرد بالا". همین سختی در مورد گرما، ضربه و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش صدق می کند.
هیچ شیمی رزین واحدی بر هر محیط صنعتی تسلط ندارد. سیستم های اپوکسی، پلی اورتان، غنی از روی و اکریلیک هر کدام مجموعه مشخصی از مشکلات را حل می کنند. درک قدرت مولکولی آنها به شما امکان می دهد پوشش مناسب را با بستر و تهدید مطابقت دهید.
| نوع پوشش | هسته شیمی | بهترین برای | محدوده دمای معمولی | VOC (گرم در لیتر، حلال) | DFT معمولی (میکرون) |
|---|---|---|---|---|---|
| اپوکسی | رزین اپوکسی پخت شده با آمین یا پلی آمید | غوطه وری شیمیایی، پوشش مخازن، آغازگر روی فولاد | تا دمای 120 درجه سانتی گراد خشک شود | 250–340 | 125-500 در هر کت |
| پلی اورتان (آلیفاتیک) | ایزوسیانات با پلی ال اکریلیک یا پلی استر | پوشش های خارجی، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، ثبات رنگ | -40 تا 150 درجه سانتی گراد | 200-300 | 50-125 در هر کت |
| غنی از روی (غیر آلی/ارگانیک) | گرد و غبار روی بالا در بایندر سیلیکات یا اپوکسی | حفاظت قربانی در فولاد، فراساحل / دریایی | تا 400 درجه سانتیگراد (غیر آلی) | 250–350 | 65-125 در هر کت |
| اکریلیک (حلال/آب) | رزین های اکریلیک ترموپلاستیک | خشک شدن سریع، بتونه کاری، دوام بیرونی متوسط | -30 تا 80 درجه سانتی گراد | 100-300 | 25-75 در هر کت |
اپوکسی ها بر پوشش های مقاوم در برابر مواد شیمیایی غالب هستند زیرا ساختار متقاطع در برابر هیدرولیز و تورم مقاومت می کند. اما آنها در زیر اشعه ماوراء بنفش گچی و زرد می شوند، بنابراین پوشش رویه پلی اورتان آلیفاتیک اغلب برای سازه های بیرونی الزامی است. پرایمرهای غنی از روی اولین خط دفاعی فولاد سازه ای هستند که حفاظت کاتدی غیرقابل مذاکره باشد. برای پیچ و مهره های پر فشار یا تعمیرات با خشک شدن سریع، اکریلیک ها سرعت کاربرد عملی را ارائه می دهند، البته با ویژگی های مانع کمتر. یک ترکیب رایج، یک پرایمر غنی از روی اپوکسی، یک لایه میانی اپوکسی و یک روکش پلی یورتان است – این سیستم در صورت استفاده صحیح میتواند بیش از 3000 ساعت نمک پاشی باشد.
برگه های مشخصات پر از رتبه بندی ساعت هستند، اما این اعداد بدون درک روش تست و محدودیت های آن بی فایده هستند. نمک پاش (ASTM B117) یک ابزار غربالگری است، نه یک شبیه سازی کامل از خوردگی در دنیای واقعی. با این حال، زمانی که می دانید به دنبال چه چیزی باشید، یک خط مبنا مقایسه ای قابل اعتماد ارائه می دهد.
یک اپوکسی تک لایه ممکن است 1000 ساعت قبل از اینکه خزش اسکریبی از 2 میلی متر بیشتر شود نشان داده شود. یک سیستم سه لایه کامل با پرایمر روی، لایه میانی اپوکسی و روکش پلی اورتان معمولاً با خزش زیر 1 میلی متر به 3000 تا 4500 ساعت می رسد. در آزمایش QUV (ASTM G154)، یک اپوکسی بدون محافظ در عرض 500 ساعت زرد شده و براقیت خود را از دست می دهد، در حالی که پلی اورتان آلیفاتیک در 2000 ساعت بیش از 80 درصد براقیت را حفظ می کند. مقادیر سایش تابر (ASTM D4060) کمتر از 100 میلیگرم کاهش وزن در هر 1000 چرخه نشاندهنده مقاومت سایشی بالا برای پوشش کف و ناودان است.
هنگامی که زیبایی شناسی اهمیت دارد - مانند محفظه ماشین آلات یا تجهیزات مارک دار - پوشش های رویه پایدار در برابر نور غیرقابل مذاکره هستند. افزودن رنگدانه های تخصصی می تواند دوام UV را بیشتر کند. رنگدانه های مرواریدی تداخلی طول موج های UV را منعکس می کند در حالی که عمق و سفر رنگ را ارائه می دهد و بار حرارتی روی فیلم زیرین را کاهش می دهد. این فقط بصری نیست. به طور قابل اندازه گیری فواصل پوشش مجدد را در مکان های نصب آفتابی افزایش می دهد.
همیشه گزارش های آزمایشی را درخواست کنید که سیستم پوشش کامل، بستر، آماده سازی سطح و ضخامت فیلم را بیان می کند. یک عدد پاشش نمک بدون آن جزئیات، بالشتک بازاریابی است.
هر زیرلایه ای نیاز به پروفیل لنگر خاصی دارد و هر محیطی شکست را به روشی متفاوت تسریع می کند. فولاد کربنی در منطقه پاشش دریایی نیاز به سیستم سه لایه با پرایمر روی دارد. بتن در یک منطقه مهار ثانویه به یک اپوکسی انعطاف پذیر نیاز دارد که ترک ها را پل کند. ماتریس زیر اولین پاس انتخاب را ساده می کند.
| بستر و محیط | سیستم پیشنهادی | آماده سازی سطح | عمر خدمات مورد انتظار |
|---|---|---|---|
| فولاد کربنی، بیرونی (C4/C5) | پوشش میانی اپوکسی پرایمر اپوکسی غنی از روی، روکش PU آلیفاتیک | Sa 2.5، پروفیل 50-75 میکرومتر | 15 تا 20 سال تا اولین تعمیر و نگهداری عمده |
| فولاد ضد زنگ، پردازش شیمیایی | اپوکسی phenolic or novolac epoxy | Sa 2، sweep blast for profile | 10-15 سال |
| بتن، ریختن اسید | 100% مواد جامد اپوکسی نوولاک، 500 میکرومتر DFT | CSP 3-5، وصله شده و آماده شده | 8-12 سال |
| پلاستیک/FRP، هوازدگی در فضای باز | PU آلیفاتیک تقویت شده با چسبندگی، اکریلیک الاستومری | دستمال حلال، سایش سبک | 7-10 سال |
| فولاد، دمای بالا (200 درجه سانتیگراد) | سیلیکات روی غیر آلی | Sa 2.5، پروفیل 25-50 میکرومتر | 10-15 سال |
برای سرویس غوطه وری در آب یا مواد شیمیایی، سیستم یک لایه به ندرت کافی است. اداره بهداشت و ایمنی در بریتانیا حداقل دو لایه را برای غوطه وری طولانی مدت توصیه می کند، در حالی که استاندارد NORSOK M-501 برای پوشش های دریایی سه لایه با تحمل DFT دقیق را مشخص می کند. نادیده گرفتن لایه کراوات بین پرایمر اپوکسی و روکش پلی اورتان شایع ترین علت لایه برداری لایه داخلی است. همیشه پوشش مجدد پنجره ها را بررسی کنید و میانی را در زمان مشخص شده توسط سازنده اعمال کنید.
بهترین اپوکسی اگر روی فولاد غیرپروفایل آلوده به روغن اعمال شود ظرف چند ماه از بین می رود. آمادهسازی سطح 60 تا 70 درصد عملکرد پوشش را به خود اختصاص میدهد، با این حال این مرحله در بسیاری از پروژهها سریعترین مرحله است. نمرات تمیزی استاندارد ISO 8501-1 اختیاری نیستند. آنها معیارهای قبولی / عدم موفقیت برای اعتبار گارانتی هستند.
مراحل کلیدی که طول عمر پوشش را تعیین می کند:
پارامترهای کاربرد اسپری مانند فاصله تفنگ 30 تا 40 سانتیمتری و زاویه 60 درجه، اسپری بیش از حد را به حداقل میرساند و ساخت فیلم را یکنواخت نگه میدارد. برای پوشش نواری بر روی لبه ها و جوش ها، از نسخه نازک شده پرایمر برای اطمینان از نفوذ به شکاف ها استفاده کنید. در فضاهای محدود، فرمولهای مبتنی بر حلال به تهویه مکانیکی نیاز دارند - نادیده گرفتن این امر منجر به گیر افتادن حلال، سوراخ کردن پینهول و خرابی زودرس فاجعهبار میشود.
بخش های تدارکات اغلب پوشش های با کارایی بالا را رد می کنند زیرا قیمت هر لیتر 2 تا 3 برابر بیشتر از یک آلکید استاندارد به نظر می رسد. اما تجزیه و تحلیل چرخه عمر 10 ساله این نتیجه را تغییر می دهد. هنگامی که هزینه های خاموش کردن، آماده سازی سطح، کار استفاده مجدد و تولید از دست رفته را در نظر بگیرید، پوشش ارزان تر گران ترین انتخاب می شود.
یک مخزن 500 متر مربعی ذخیره مواد شیمیایی را در نظر بگیرید. سیستم استاندارد آلکیدی هر 3 سال یکبار به تعمیر و نگهداری نیاز دارد، از جمله انفجار ساینده و پوشش مجدد کامل. سیستم اپوکسی/پلی اورتان پس از 10 سال فقط به شستشوی سبک و تعمیر موضعی نیاز دارد. جدول زیر اعداد را برجسته می کند.
| دسته هزینه | سیستم آلکیدی استاندارد | اپوکسی/PU با کارایی بالا |
|---|---|---|
| هزینه مواد (2 دوره اولیه پوشش مجدد) | 4200 دلار | 5800 دلار |
| آماده سازی سطح و کار کاربردی | 28000 دلار | 14500 دلار |
| زمان توقف تولید (5 روز برای هر رویداد تخمین زده می شود) | 65000 دلار | 0 دلار (فقط لمس کردن) |
| کل هزینه 10 ساله | 97200 دلار | 20300 دلار |
حتی بدون در نظر گرفتن زمان خرابی، صرفه جویی در نیروی کار به تنهایی ارتقاء را توجیه می کند. سیستم با کارایی بالا ROI را ارائه می دهد که به سادگی با رنگ آمیزی مکرر با مواد کم هزینه قابل تطبیق نیست. برای سازههای حیاتی ایمنی، خطر خرابی برنامهریزی نشده - و مسئولیت مرتبط - تصمیم را واضحتر میکند.
مقررات پوششهای صنعتی را سریعتر از آنچه آزمایشگاههای شیمی میتوانند فرمولبندی کنند، تغییر شکل میدهند. قوانین AIM EPA ایالات متحده (40 CFR 59) و دستورالعمل اروپا 2004/42/EC محدودیت های VOC ناشی از حلال را برای بسیاری از پوشش های نگهداری به 250 گرم در لیتر کاهش داده است. این تغییر به سیستمهای با جامدات بالا، آب و 100% مواد جامد را تسریع کرده است. در عین حال، مشخصکنندگان اعتبارات LEED v4.1 را از طریق مواد کم انتشار و کاهش اثرات زیستمحیطی طلب میکنند.
روندهای فعلی شکل دهنده دهه آینده:
هیچ پوششی اگر زود خراب شود پایدار نیست. مسئولیت پذیرترین انتخاب از نظر زیست محیطی سیستمی است که دو برابر بیشتر دوام می آورد و به چرخه های رنگ آمیزی مجدد 75 درصد کمتر نیاز دارد. این اصل، همراه با شیمی کم VOC و فناوری رنگدانه ایمن تر، آینده پوشش های صنعتی با عملکرد بالا را مشخص می کند.
