עמידות מזג האוויר של ציפוי האבקה המותז על פני השטח של פרופילי אלומיניום היא גורם מפתח המשפיע על תוחלת החיים של פרופילי אלומיניום. מאמר זה מנתח אותו בעיקר מנקודות מבט טכניות כמו חומרי הגלם של ציפוי אבקה, מבנה התכשיר, תהליך הייצור ותנאי האשפרה, ובשילוב עם תוצאות ניסויים, מסכם מספר רעיונות לשיפור עמידותם של ציפוי אבקה למזג האוויר, ובכך משיג בסופו של דבר את המטרה של הארכת תוחלת החיים של פרופילי אלומיניום.
עם ההתפתחות המהירה של הכלכלה, היישום החיצוני של ציפוי אבקה הפך נפוץ יותר ויותר, ואנשים מקדישים יותר תשומת לב לעמידות מזג האוויר ולעמידות של ציפוי אבקה, במיוחד לדרישות עמידות במזג האוויר עבור ציפוי אבקה על משטחי פרופילי אלומיניום, תקרות, לוחות קיר מסך ומוצרי חוץ אחרים.
ציפוי אבקה מורכב בעיקר משרף, חומרי ריפוי, תוספים, פיגמנטים וחומרי מילוי. הציפוי המותז על פני השטח של פרופילי אלומיניום יחווה ירידה הדרגתית בביצועים לאורך זמן עקב גורמים סביבתיים טבעיים כגון אור שמש, גשם, חמצון, שינויי טמפרטורה ומיקרואורגניזמים, הידוע כזדקנות. היכולת של ציפוי אבקה לעכב או להאט את ההזדקנות הטבעית נקראת עמידות להזדקנות טבעית, או פשוט עמידות להזדקנות, המכונה גם עמידות בפני מזג אוויר.
ישנם גורמים רבים המשפיעים על עמידות מזג האוויר של ציפוי אבקה. אלה כוללים גורמים פנימיים כגון המאפיינים, הכמויות והפרופורציות של חומרי גלם שונים בציפוי האבקה, לרבות שרף, חומרי ריפוי, פיגמנטים ותוספים; התנאים הטכנולוגיים במהלך תהליך ייצור ציפוי האבקה ומידת הריפוי של הציפוי; וכן גורמים חיצוניים הקשורים לסביבה בה נעשה שימוש בציפוי, כגון השפעת אור השמש (בעיקר קרינה אולטרה סגולה), הרכב האטמוספירה (חמצן, אוזון, עשן תעשייתי ועוד), לחות (כולל גשם חומצי ותרסיס מלח) ושינויי טמפרטורה.
מנקודת המבט של ציפוי האבקה עצמו, שיפור העמידות בפני מזג האוויר של ציפוי אבקה כולל בעיקר היבטים כמו חומרי גלם, מבנה הפורמולה ותהליך הייצור.
1. חומרי גלם
ציפוי אבקה מורכב בעיקר משרף, חומרי ריפוי, תוספים, פיגמנטים וחומרי מילוי. העמידות למזג האוויר של חומרי גלם אלו קובעת בעצם את עמידות הציפוי למזג האוויר. לכן, כדי לשפר את עמידותם של ציפוי אבקה למזג האוויר, יש לבחור תחילה חומרי גלם שעמידותם בתנאי מזג האוויר עומדת בדרישות תעשיית פרופילי האלומיניום. חומרי הגלם העמידים בפני מזג אוויר- חייבים לעמוד גם בדרישות ביצועים אחרות של סרט הציפוי. כאשר קיימת התנגשות בין מאפייני ביצועים שונים של סרט הציפוי, ניתן לתעדף מאפיינים ספציפיים בהתאם לדרישות הלקוח, אך תוצאות בדיקות ההזדקנות המואצות חייבות לעמוד בדרישות העמידות המואצת במזג האוויר.
1. שרף
מכיוון ששרף הוא החומר העיקרי-היוצר של ציפוי אבקה והמרכיב העיקרי שקובע את תכונות ציפוי האבקה ואת הביצועים של סרט הציפוי, בחירת השרף היא קריטית. נבחרו שרפי פוליאסטר הנפוצים עבור ציפוי אבקת פרופיל אלומיניום על ידי יצרנים גדולים בשוק. באמצעות אותו מבנה פורמולציה ותהליך ייצור, אבקות הוכנו בנפרד לבדיקת עמידות להזדקנות של 300 שעות ולהשוואה של מראה סרט הציפוי.
(תנאי הזדקנות מואצים: 8 שעות של אור, 4 שעות של מחזור עיבוי; מנורת UVB-313EL, קרינה 0.65 W/㎡, טמפרטורת הארה 60 מעלות; טמפרטורת עיבוי 50 מעלות)
מתוצאות הבדיקה ניתן לראות שלשרפים D,F ו-H יש עמידות טובה יותר יחסית למזג האוויר מבין סדרות השרפים. עם זאת, החיסרון של שרפים אלה הוא משקלם המולקולרי הגבוה וצמיגות ההיתוך הגבוהה שלהם. אם מיושמים באבקות שטוחות, הן יובילו בסופו של דבר לביצועי פילוס סרט גרועים. לכן, כאשר בוחרים שרפים בעלי עמידות טובה למזג האוויר כדי לשפר את עמידות מזג האוויר של אבקות שטוחות בתכשירי ציפוי אבקה, יש צורך לשקול האם פילוס הסרט יתדרדר והאם הלקוח יכול לקבל את ההידרדרות.
2. סוכני ריפוי
למרות שחומרי ריפוי מבוססי HAA-ידועים היטב-כידידותיים לסביבה, החיסרון שלהם הוא שתגובת הריפוי מייצרת לוואי-, מה שעלול להוביל לבעיות כמו חרירים ומכתשים במהלך ריסוס עבה. לסרט האפוי יתר על המידה יש גם עמידות ועמידות להצהבה נחותים בהשוואה למערכת TGIC. [1] תעשיית פרופילי האלומיניום מתקשה כיום לקבל את החסרונות הללו של מערכת HAA, או שרוב יצרני האבקות לא פתרו את הבעיות הללו, ולכן ציפוי אבקה לפרופילי אלומיניום עדיין משתמש בעיקר במערכת TGIC. לחומר הריפוי TGIC יש גם השפעה מסוימת על עמידות מזג האוויר של ציפוי אבקה.
3. פיגמנטים
פיגמנטים הם הגורם השני הכי משפיע על עמידותם של ציפוי אבקה למזג האוויר אחרי שרפים, מכיוון שפיגמנטים יכולים לדהות במהלך השימוש. לכן גם בחירת הפיגמנטים לציפוי אבקה לפרופילי אלומיניום חשובה מאוד. גם עבור צבע בודד של פיגמנט בשוק, ישנם זנים רבים, וזנים שונים משתנים מאוד בגוון, כוח צביעה, כוח הסתרה, עמידות בפני מזג אוויר, עמידות בחום ותכונות נוספות, מה שמביא קושי ניכר ליצרני ציפוי אבקה בבחירה. פיגמנטים מסווגים כימית לפיגמנטים אנאורגניים ואורגניים, והיתרונות והחסרונות שלהם.
בחירת הפיגמנטים צריכה לקחת בחשבון מספר גורמים, כגון גוון הפיגמנט, חוזק צביעה, כוח הסתרה, עמידות בחום, עמידות בפני מזג אוויר ואור, עמידות למים רותחים, רעילות וכדומה. בנוסף, מכיוון שפיגמנטים מסוימים עשויים להכיל קבוצות פעילות שיכולות לקדם את פעולת השרפים וחומרי ריפוי, יש צורך לשקול גם את ההשפעה של פיגמנטים על מהירות התגובה והצמיגות של הציפוי.
כדי לשפר את העמידות למזג האוויר של ציפוי אבקה, יש לבחור פיגמנטים עם דירוג עמידות אור של 7-8 (8 הוא הטוב ביותר) ודירוג עמידות מזג האוויר של 4-5 (5 הוא הטוב ביותר). יחד עם זאת, עמידות בחום ועמידות במים רותחים חייבות לעמוד בדרישות תעשיית פרופילי האלומיניום.
נקבע על פי אופי הפיגמנטים עצמם, לפיגמנטים אורגניים יש עמידות לאור מוגבלת ועמידות בפני מזג אוויר, בעוד שפיגמנטים אנאורגניים אינם בהירים מספיק. לכן, האבקות הבהירות-הצבעוניות משתמשות בעיקר בפיגמנטים בהירים אורגניים, בעלי עמידות לאור מוגבלת ועמידות בפני מזג אוויר. זו הסיבה העיקרית לכך שציפויים צבעוניים- בהירים מראים הבדלי צבע גדולים יותר הקשורים להזדקנות-. כתוצאה מכך, כדי להבטיח את עמידות מזג האוויר של ציפויים צבעוניים- בהירים, מלבד בחירת חומרים אחרים בעלי עמידות מצוינת למזג האוויר, יש להקדיש תשומת לב רבה יותר לבחירת הפיגמנט.
4. חומרי מילוי
התפקיד העיקרי של חומרי המילוי הוא שכאשר מוסיפים אותם לציפוי אבקה, הם יכולים לשפר את התכונות הפיזיקליות והמכניות של סרט הציפוי, כגון קשיות, קשיחות ועמידות בפני שריטות, ובמקביל עוזרים לשפר את יציבות האחסון, הרפיון והתכונות האלקטרוסטטיות של ציפוי האבקה. חומר המילוי הנפוץ ביותר בציפוי אבקת פרופיל אלומיניום הוא בריום סולפט. לאחר ביצוע בדיקות עמידות להזדקנות על בריום סולפט מיצרנים רבים, נמצא שאין הבדל משמעותי בעמידות מזג האוויר.
לכן, כדי להבטיח את עמידות הציפוי למזג האוויר, יש צורך להשתמש בבריום סולפט בטוהר- גבוה כחומר מילוי. יש לבדוק בריום סולפט לפני הכניסה למחסן. שימוש בתמיסת חומצה הידרוכלורית 10% היא השיטה הפשוטה והמהירה ביותר לזיהוי מהיר אם הבריום סולפט מכיל סידן פחמתי. סידן פחמתי יכול להפחית את עמידות הציפוי למזג האוויר ואינו יכול לשמש כחומר מילוי עבור ציפוי אבקת פרופיל אלומיניום.
5. תוספים
כמות התוספים בתכשירי ציפוי אבקה קטנה, אך הם מרכיבים הכרחיים בהרכבי ציפוי אבקה כלליים ומשחקים תפקיד מכריע במראה ובמאפיינים מסוימים של סרט הציפוי. לאחר ביצוע בדיקות השוואת הזדקנות מואצת על תוספים דומים מיצרנים ביתיים גדולים, נמצא כי לחומרי פילוס, חומרי ברק ובנזואין מיצרנים שונים יש השפעה מועטה על עמידות ההזדקנות של סרט הציפוי. מצד שני, אבקות שעווה וחומרי מחט מיצרנים שונים משפיעים יותר על עמידות הציפוי להזדקנות. לכן, כדי לשפר את עמידותם של ציפויי אבקה למזג האוויר, רצוי להשתמש באבקות שעווה ובחומרי מחצלת בעלי עמידות טובה להזדקנות.
