فصل اول
کلیاتی در راستای شناسائی محصول و ارتباط منطقی آن با زنجیره تولید.
طرح تولید رنگ های صنعتی و ساختمانی :
تمرکز روز افزون جمعیت جهان در شهرها و همچنین رشد عظیم جمعیت و افزایش فعالیتهای اجتماعی و اقتصادی مربوط به آنها ، رشد پروژه های عظیم اقتصادی ، عمرانی و . . . که ملزم این تحولات است . الزاماً باعث رشد مصرف مصالح ساختمانی انواع رنگهای صنعتی و ساختمانی نیز می شود ، خواهد بود.
رنگهای صنعتی و ساختمانی در گروه کالاهای مصالح ساختمانی ، صنعتی قرار می گیرند ، بنابراین بازار مصرف بالقوه بسیار بالایی برای آنها وجود دارد ، لذا احداث واحدهایی جهت رفع نیازهای مربوطه ضروری بنظر می رسد .
رنگهای صنعتی و ساختمانی محدوده وسیعی از کالاها را در بر می گیرد که تنوع این تولیدات تفاوتهای بسیاری را در جنس ،شکل و خصوصیات آنها ایجاد می کند که بالطبع روشهای ساخت گوناگونی را طلب می کند .
از آنجا که تولید تمامی انواع رنگ صنعتی و ساختمانی به دلیل تفاوت روشهای ساخت آنها در یک واحد تولیدی صنعتی بویژه درچهارچوب صنایع کوچک امکان ندارد ، طرح حاضر احداث واحدهایی که عمده ترین انواع اینگونه کالاها را تولید می نمایند مد نظر دارد .
مهمترین ویژگی های تولید رنگهای صنعتی و ساختمانی ماهیت کارگاهی ، ناپیوسته و سیکلی بودن آن است . محصولات از مواد مختلفی تشکیل شده که هر یک از این مخواد به فراخور نیاز به روش مناسبی تهیه می گردد و در نهایت با Mix کلیه مواد با یکدیگر محصول نهایی آماده می گردد ، مواد به صورت ناپیوسته اما مداوم و سیکلی در یک یا چند مرحله تولید می شود و پس از ساخته شدن انبار می گردد .
در طرح حاضر جهت انجام محاسبات نمونه با توجه به حیطه فراگیری محصولات واحد ، هدف بهره گیری از حداکثر تنوع تولیدات به منظور برخوردار بودن واحد از حداکثر انواع ماشین آلات و تجهیزات تولیدی در چهار چوب حیطه فعالیت آن بوده است و بدینوسیله واحد بالقوه قادر به تولید طیف گسترده ای از رنگهای صنعتی و ساختمانی بر حسب انواع تقاضا خواهد بود ، اما در نهایت سرمایه گذاری های علاقمندان در این صنعت می تواند برای انواع محصولات و ظرفیت تولیدی مورد نظر خود به افزایش یا کاهش و یا حذف انواع و یا تعداد برخی از ماشین آلات و تجهیزات تولیدی اقدام نمایند این امر اگر با دقت کارشناسی انجام گیرد تاثیر بسیار ناچیزی در کارائی و شاخصهای اقتصادی واحد خواهد داشت .
تعیین ظرفیت واحد برای انواع مختلف محصولات نمونه انتخاب می شود ، بر اساس استفاده بهینه از توانایی های ماشین آلات و تجهیزات تولیدی موجود انجام گرفته و تضمین می کند اقتصادی ترین طریقه عملکرد واحد باشد .
مطالعات مالی و اقتصادی طرح با توجه به برآورد هزینه ها انجام خواهد شد و بر اساس نرخهای متداول موجود و استعلام بعمل آمده از صاحبان صنایع و سازندگان ماشین آلات انجام می شود وبا کمک نرم افزار کامپیوتری جمع بندی شده و ارائه خواهد شد که نتایج طرح حاکی از سودآوری بالای طرح ، حالت پایدار و شاخصهای مطلوب اقتصادی آن خواهد بود .
مشخصات فنی محصول شکل طبقه بندی فرمول و . . .
اصول اساسی
قدرت پوشانندگی و محافظت زمینه و یا تزئین زمینه دو خاصیت مهم یک روکش می باشد . بسته به اینکه کاربرد نهایی روکش کجاست یکی از دو ویژگی فوق ممکن است مهم تر از دیگری باشد . برای مثال ، حفاظت یک پل فولادی چندین میلیون دلاری در مقابل خوردگی خیلی مهمتر از عامل تزئین کنندگی آن است .
روکش های تبدیل پذیر و تبدیل ناپذیر :
روکشها بسته به ماهیت خود معمولاً به حالت مایع بکار رفته وسپس به صورت یک فیلم جدید با درجه چسبندگی معین بر روی زمینه زیرین در می آیند . روکشها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند : تبدیل پذیر و تبدیل ناپذیر .
روکشهای تبدیل ناپذیر آنهایی هستند که در طی فرآیند تشکیل فیلم در آنها برخی تغییرات شیمیائی اتفاق می افتد . تغییرات شیمیائی مزبور موجب تبدیل رنگپایه های پلیمری به یک شبکه سه بعدی می شوند . تغییرات فوق دائمی بوده و با حرارت و با اغلب حلالها نمی توان آن را به حالت اولیه برگرداند . شبکه شدن رنگپایه های پلیمری فوق ممکن است از طریق مکانیسم اکسیداسیون ( مثل روغنها با رنگهای الکیدی ) یا از طریق کاتالیزور ( مثل روکشها اوره فرمالدئید ) و مواد پخت کنده آمینی ( مثل سیستهای اپوکسی ) و یا بطور ساده توسط پرتوهای UV انجام گیرد . در آینده همه انواع فیلمهای سخت مورد بحث قرار خواهند گرفت .
تشکیل فیل لاتکس :
روکشهای تبدیل ناپذیر آنهایی هستند که تشکیل فیلم آنها بوسیله واکنشهای شیمیائی یا هر گونه تغییر دیگری انجام نمی گیرد بلکه آنها از طریق تبخیر حلال یا مایعی که در آن پخش شده اند فیلم تشکیل می دهند و رنگپایه پلمیری را به صورت فیلم برروی زمینه بر جا می گذارد . تشکیل چنین فیلمهایی عموماً ماهیت پلاستیکهای گرما نرم را دارد . از لحاظ قدمت ، لاکهای نیتروسلولز مثالی از این روکشها هستند که با تبخیر حلال فیلم تشکیل می دهند . هر چه حلال بیشتر گردد غلظت رزین افزایش می یابد . در این مورد برای اینکه فیلم ماهیت یکوانختی داشته باشد سازگاری حلال باقیمانده با رزین مهم است ( رزین نباید در محلول رسوب کند ) . به مرور زمان و با تبخیر حلال یک فیلم نازک سفت و غلظ تشکیل می گردد . اینکه چه موقعی فیلم حاصل به آخرین حد سختی خواهد رسید به تمایل حلال برای ماندن در فیلم بستگی دارد . تشکیل فیلمی هموژن با مدت خشک شدن مناسب مشروط به انتخاب صحیح حلال است . بعداً گفته خواهد شد که حلالهای مختلف سرعتهای تبخیر و خواص حلالیتی متفاوتی دارند .
مفاهیم خاص دیگری در مورد تشکیل فیلم در رنگهای لاتکس می توان ملاحظه کرد . مکانیسم تشکیل فیلم توسط روکشهای امولسیونی ، با سیستمهای حلال مورد بحث در بالا کاملاً تفاوت دارد . یک لاتکس امولسیونی حاوی ذرات پلمیری کلوئیدی ( معمولاً در اندازه های کوچکتر از 5/0 میکرون ) است . که توسط یک امولسیون کننده پوشیده می شوند تا ذرات با یکدیگر جمع نشده و بهم نچسبد . به عبارت دیگر رنگهای پایه لاتکسی پایدار می شوند . همچنین ذرات با اندازه های فوق حرکت بروانی از خود نشان می دهند . پس از بکاربردن بر روی رنگ لاتکس بر روی زمینه ، آب موجود شروع به تبخیر از فیلم مرطوب می کند . در نتیجه ذرات کلوئیدی پلیمر به مرور غلظ تر می شوند. سپس ذرات با یکدیگر تماس پیدا نموده و متراکم می شوند ، در این حالت کماکان مقداری آب موجود دارد که یا باید تبخیر گردد و یا جذب خلل و فرج ، سطح زیرین شود . در نهایت ذرات کاملاً به یکدیگر چسبیده و به فیلمی به هم پیوسته و بدون حفره خالی تبدیل می شوند .
هر چند که این فرایند در نگاه اول ساده به نظر می رسد ، ولی چندین عامل از به هم چسبیدن ذرات و تشکیل یک فیلم به هم پیوسته محافظ جلوگیری می کند . ابتدا باید خود پلیمر به اندازه کافی نرم بوده و دمای انتقال شیشه ای پایینی داشته باشد تا بتواند ذوب شود . بدین خاطر اکثر پلیمرهای پایه لاتکس به صورت کوپلیمر مورد استفاده قرار می گیرند که معمولاً نرم تر از هموپلیمرهای مربوطه هستند ( این موضوع بعداً‌مورد بررسی قرار خواهند گرفت ) . همچنین امکان افزایش مواد در هم آمیزنده ( نرم کننده های موقت ) به فرمول بندی رنگ وجود دارد . به علت اینکه آب بخار شود ، مواد در هم آمیزنده فوق اثر نرم کنندگی خود را بر روی ذرات پلمیری افزایش می دهند و در کار چسبیدن انها به یکدیگر را تسهیل می کند .
نکته مهم دیگر دمای کاربردی روکش های لاتکس می باشد . در صورت پایین بودن دما ممکن است ذرات کلوئیدی سخت تر از آن باشند که به هم بچسبند. همچنین اگر تعدای از ذرات پلیمری لاتکس خیلی بزرگ باشند در تشکیل فیلم اشکال ایجاد می کنند .
بلاخره فرمول ویژه خود رنگ مهم است . وجود رنگ دانه زیاد در فرمول بندی رنگ در تشکیل فیلم پیوسته ، صاف ، و نرم مزاحمت ایجاد می کند . در واقع هر گونه نابرابری و عدم تناسب افزودنی ها در رنگ می تواند بر تشکیل فیلم لاتکس اثر گذارد .
فیلم رنگ چه ویژگی های باید داشته باشد ؟
کاربرد انواع روکش ها در موارد گوناگون خواص متنوعی از رنگ را مطرح می کند . به عنوان مثال رنگ هایی که در قسمت بیرونی منازل به کار می روند . باید اساساً سرعت جذب و رفع رطوبت توسط چوب را کاهش دهند تا بدین ترتیب چوب عمر بیشتری داشته باشد . این امر از تورم و انقباض چوب ، و از خم شدن آن و تأثیراتی از این قبیل ممانعت می کند . یک رنگ برای قسمت خارجی خانه نه تنها باید فیلمی با قابلیت انعطاف خوب داشته باشد بلکه باید در شرایط محیطی انعطاف خود را حفظ کند . به عبارت دیگر رنگ باید در برابر از دست دادن نرم کننده ها ، یا ترد و شکننده شدن در نتیجه اکسیداسیون فیلم ، مقاومت باشد . یک فیلم رنگ قسمت خارجی خانه باید قادر باشد خود را با انقباض و انبساط های معمولی زمینه فوق دهد .
از طرفی دیگر رنگهای که برای روکش اتومبیل ها مورد استفاده قرار می گیرند باید ویژگی های دیگری داشته باشند . این روکش باید خیلی غیر قابل نفوذ باشد تا سطح آهن را از نفوذ اکسیژن وآب ( دوعامل تسریع کننده ای خوردگی) محافظت کند . همچنین فیلم باید سطح را از لحاظ الکتریکی عایق کند تا گالوانیزسیون و جریان الکتریکی مورد نیاز برای خوردگی کاهش یابد . آماده سازی سطح زمینه بسیار مهم است . در صورت تعمیر رنگ ماشین ، سطح ان باید از رنگ قبلی تمیز گشته و فلز آن لخت گردد . البته روکش های اتومبیل باید آهن زمینه در برابر برخورد با سنگریزه ها کار حفاظت را انجام دهد . ظاهر روکش نیز بسیار مهم است .رنگ باید قادر به حفظ ظاهر شفاف خود باشد و از پایداری فام خوبی برخوردار باشد . در مورد تجهیزات اصلی یک خط تولید ، سرعت خشک شدن محصول مهم است تا سرعت تولید حفظ گردد .
به طور کلی بیشتر فیلم های ایجاد شده توسط رنگ برای اینکه عمر سرویس دهی خوب داشته باشند باید تا حدودی سختی و انعطاف پذیری از خود نشان دهند . اگر رنگ پایه مصرف تنها یک هموپلیمر باشد دو خاصیت متفاوت فوق به خوبی مشاهده نخواهد شد . از این رو در خیلی از موارد کاربردی رنگ ، سیستم رنگ پایه مخلوط یعنی کوپلیمر ها یا ترپلیمرها ، مورد استفاده قرار می گیرند تا بین سختی و انعطاف پذیری فیلم هماهنگی بهتری حاصل شود .
رنگپایه ها :
رنگپایه اجزای پلمیری در فرمولبندی روکش هستند که فیلم را حفظ می کنند . در حقیقت رنگپایه ذرات رنگدانه را در فیلم با یکدیگر نگه می دارد . چنانچه روکشی رنگدانه یا رنگدانه یار نداشته باشد در این صورت رنگپایه روکشی براق و شاید هم شفاف ایجاد می کند . همانطور که در قسمتهای قبل گفته شد رنگپایه ها می توانند تبدیل پذیر ( قابل مقایسه با گرمای سختها ) یا تبدیل ناپذیر ( قابل مقایسه با گرما نرم ها ) باشند .