ابداع روش جدید ارزیابی مقاومت خراش توسط پژوهشگران ایرانی

گروهی از پژوهشگران دانشگاه صعنتی امیرکبیر و دانشگاه آزاد اسلامی با ارائه روشی نوین برای ارزیابی مقاومت خراش پوشش‌ها، موفق به گزارش درصد بهینه‌ای از نانوسیلیکای اضافه شده به پوشش رنگ به منظور دستیابی به حداکثر مقاومت خراش ممکن، شدند.

بهبود مقاومت در برابر خش و خراش پوشش‌های شفاف خودرویی همواره یک چالش اساسی برای تولید کنندگان رنگ و خودروسازها بوده است. جلوه ظاهری بسیار مناسب و جذاب اولیه در طی زمان در اثر عوامل محیطی نظیر شستشو و کشیده شدن اجسام نوک تیز بر روی سطح رنگ به دلیل ایجاد خش و خراش از بین می‌رود.

تلاش‌های زیادی برای بهبود مقاومت پوشش‌های خودرویی در برابر عوامل ساینده و خراشنده صورت پذیرفته است. از گذشته روش‌های مختلفی برای بهبود مقاومت در برابر خراش این پوشش‌ها موجود است.

یک روش جدید جهت بهبود خواص ضد خش بهبود خواص سطحی با استفاده از افزودنی‌های پایه سیلیکونی است. این گروه پژوهشی متشکل از دکتر بهرام رمضانزاده کراتی با همکاری دکتر سیامک مرادیان، دکتر خسروی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر نرگس طهماسبی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد ماهشهر، از نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با اندازه ذرات ۴۰ نانومتر به منظور بهبود خواص مقاومت خش‌پذیری پوشش خودرویی پایه اکریلیک/ملامین استفاده کردند. همچنین این محققان با استفاده از دستگاه گونیواسپکتروفوتومتر در یک روش نوین موفق به ارزیابی مناسبتر میزان خراش این پوشش تولیدی شدند.

دکتر رمضانزاده نیز در این رابطه گفت: «هدف از این تحقیقات بهبود مقاومت در برابر خش و خراش پوشش خودرویی پایه اکریلیک/ملامین با استفاده از نانوذرات سیلیکا بوده است که با مقایسه نتایج به‌دست آمده با افزودنی‌های پلی‌سیلوکسان همراه بود. همچنین روش جدید جهت ارزیابی خواص خش و مقاومت خش پذیری پوشش را نیز از هدف‌های دیگر این تحقیقات می‌توان دانست.»

او ادامه دادند: «در این تحقیقات ابتدا ساخت فرمولاسیون پوشش رویه پایه اکریلیک ملامین در درصد‌های مختلف نانوذرات سیلیکا و نیز افزودنی‌های پلی سیلوکسان صورت گرفت. سپس با اعمال لایه‌های مختلف پوشش خودرویی شامل فسفاته، الکترودیپوزیشن، آستری، لایه‌ی بیس کوت (Basecoat) و لایه‌ی نهایی شفاف حاوی نانوذرات و افزودنی‌ها ماده خام پوشش تهیه و با پخت نمونه‌های خام در کوره در دما و زمان مشخص پوشش مورد نظر برای ارزیابی میزان مقاومت خراش تهیه شد. این پوشش نیز در مرحله بعد مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت.»

بر همین اساس نمونه به‌دست آمده با روش نوین با بهره‌گیری از دستگاه گونیواسپکتروفوتومتر جهت ارزیابی خواص مقاومت در برابر خراش پوشش‌ها مورد آزمایش قرار گرفت. به‌طور کلی نتایج نشان داد که استفاده از درصد بهینه از نانوذرات سیلیکا بهبود قابل توجه مقاومت در برابر خراش و خواص فیزیکی/مکانیکی پوشش خودرویی بر پایه اکریلیک/ملامین را در پی خواهد داشت. همچنین در این تحقیقات نشان داده شد که بهبود خواص در صورت استفاده از نانوذرات، بالاتر از افزودنی‌های پایه سیلیکونی بود. نتایج به‌دست آمده حاکی از این بود که نانوذرات با تأثیر بر فرآیند پخت پوشش و نیز تشکیل یک شبکه فیزیکی از ذرات/پوشش می‌توانند بهبود خواص مقاومت در برابر خش پذیری را باعث گردند.

به‌طورکلی نانوذرات سیلیکا به دلیل سختی بالا و نیز سطح تماس بالا توانایی بهبود خواص پوشش را در درصد‌های پایین با کمترین تأثیر منفی بر خواص جلوه ظاهری آن می‌توانند در بر داشته باشند. همچنین نتایج به‌دست آمده در این تحقیق روش گونیواسپکتروفوتومتر را روشی نو و جدید برای ارزیابی خش و خراش معرفی نمود.

به گفته دکتر رمضانزاده استفاده از نانوذرات سیلیکا در این پوشش‌ها سبب بهبود مقاومت در برابر خراش و خواص فیزیکی مکانیکی نظیر چقرمگی پوشش خودرو نیز شده است. او در این رابطه افزود: «افزایش سختی و مدول الاستیک و نیز چقرمگی پوشش در عین کاهش بخشی از چگالی شبکه‌ای پوشش و تبدیل مورفولوژی خراش از نوع شکست به پلاستیک (با قابلیت خود ترمیم شوندگی) مکانیزم عملکردی این نانوذرات در بهبود مقاومت خش پذیری هستند. همچنین به طور کلی می‌توان گفت با بهبود بخشیدن خواص فیزیکی در برابر خراش پوشش‌های خودرویی، طول عمر و مدت زمان حفظ جلوه ظاهری این پوشش‌ها نیز افزایش می‌یابد.»

رمضانزاده با اشاره به توانایی تجاری‌سازی این پوشش‌ها و قابل استفاده در صنایع ادامه داد: «در راستای تحقق تجاری‌سازی و کاربرد فناوری‌های نانو در صنعت، با شرکت‌های خودروسازی نیز مذاکراتی انجام گردیده است که در صورت به نتیجه رسیدن، این تحقیقات به مرحله صنعتی نیز خواهد رسید.»

نتایج این کار تحقیقاتی که بخشی از پایان نامه کارشناسی ارشد دکتر رمضانزاده بوده است، در مجله Progress in Organic Coatings‏ (جلد ۷۲، شماره ۳، ماه نوامبر ‌سال ۲۰۱۱) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را ‏در صفحات ۵۴۱ الی ۵۵۲ همین شماره مشاهده نمایند.‏