របៀបដែលស្រទាប់គ្រឿងថ្នាំប៉ះផ្ទះដែលមានលក្ខណៈរឹង (thermosetting powder coating) ទប់ទល់នឹងការប៉ះពាល់គីមីក្នុងបរិស្ថានឧស្សាហកម្ម

ការប៉ះពាល់គីមីក្នុងឧស្សាហកម្ម៖ គ្រោះថ្នាក់ និងផលប៉ះពាល់ដែលកើតឡើងលើដំណាំ

ការប៉ះពាល់គីមីធ្វើឱ្យឧបករណ៍ឧស្សាហកម្មខូចខាតយ៉ាងស្ងៀមស្ងាត់ ហើយប៉ះពាល់ដល់ការស្តាប់ផ្ទៃលោហៈដែលបានប៉ះទង្គិចជាមួយអាស៊ីត ប៉ាស៊ីវ ឬថ្នាំរំលាយ។ តាមពេលវេលាយូរៗ ការឆ្លងនេះធ្វើឱ្យភាពរឹងមាំនៃរចនាសម្ព័ន្ធកាន់តែខ្សះខាត—បណ្តាលឱ្យមានការរហ័ស ការផ្ទះ ឬការបាក់បែកយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ។ ហេតុការណ៍បែបនេះបានបញ្ឈប់ការផលិត បណ្តាលឱ្យមានការជួសជុលដែលមានតម្លៃខ្ពស់ និងបន្ថយអាយុកាលនៃទ្រព្យសម្បត្តិ។ ហានិភ័យលើសុវត្ថិភាពកើនឡើងនៅពេលដែលផ្នែកដែលឆ្លងបានបញ្ចេញសារធាតុគ្រះថ្នាក់ ដែលបង្កគ្រះថ្នាក់ដល់កម្មករ និងសហគមន៍ជិតខាង។ ការប៉ះពាល់បរិស្ថានដែលបណ្តាលមកពីសារធាតុគីមីដែលរត់ចេញ អាចប៉ះពាល់ដល់ដី និងទឹក ដែលបណ្តាលឱ្យមានការសម្អាតដែលមានតម្លៃខ្ពស់ និងទទួលបានទោសពីអាជ្ញាធរ។ ការឈប់ដំណាំដោយមិនបានគ្រោងទុក បានបន្ថែមការខាតបង់ផ្នែកហិរញ្ញវត្ថុ ដោយប៉ះពាល់ដល់ខ្សែសង្វាក់ផ្គត់ផ្គង់។ អ្នកគ្រប់គ្រងរោងចក្រជាញឹកញាប់មិនបានគិតគូរយ៉ាងគ្រប់គ្រាន់អំពីល្បឿនដែលការប៉ះពាល់គីមីអាចកើតឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័សក្រោមសីតុណ្ហភាព ឬសម្ពាធខ្ពស់ ដែលប៉ះពាល់ដល់ការប៉ះពាល់តូចៗ ទៅជាបញ្ហាប្រព័ន្ធដែលធ្ងន់ធ្ងរ។ ផ្ទុយពីសំបករាវធម្មតា សំបកប៉ះពាល់ប្រភេទថ្មីដែលមានលក្ខណៈរឹង (thermosetting powder coating) ផ្តល់ជាឧបករណ៍ការពារអស់កាល ដែលអាចទប់ទល់នឹងលក្ខខណ្ឌអាក្រក់ទាំងនេះបាន—ប៉ុន្តែផ្ទៃដែលមិនបានព្យាបាលនៅតែបន្តមានហានិភ័យ។ ការយល់ដឹងអំពីផលវិបាកទាំងនេះ បានជំរុញឧស្សាហកម្មឱ្យអនុវត្តប្រព័ន្ធការពារដែលមានស្ថេរភាព ដើម្បីការពារការប៉ះពាល់មុនពេលវាប៉ះពាល់ដល់សុវត្ថិភាព ប្រសិទ្ធភាព និងប្រាក់ចំណេញ។

គីមីវិទ្យាសម្រាប់ការលាបថ្នាំប៉ូឌីស៊ីរីងដែលមានលក្ខណៈរឹង (Thermosetting Powder Coating Chemistry): ការភ្ជាប់ឆ្លង (Cross-Linking) ដើម្បីបង្កើតភាពរឹងមាំនៃស្រទាប់ការពារ

ការគ្របដណ្តប់ដោយជាសារធាតុផ្សំសំរាប់ការកកតាមការកំដៅ (Thermosetting powder coating) ទទួលបាននូវសមត្ថភាពធន់ទ្រាំចំពោះសារធាតុគីមីដែលគួរឱ្យកត់សម្គាល់ តាមរយៈដំណាំការកក (curing process) ដែលបង្កើនការភ្ជាប់គីមីគ្មានការត្រឡប់វិញ (irreversible chemical cross-linking)។ សារធាតុផ្សំសំរាប់ការកក (resin powder) ត្រូវបានអនុវត្តដោយវិធីអេឡិចត្រូស្តាទិក (electrostatically) ហើយបន្ទាប់មកត្រូវបានកំដៅ ដែលបណ្តាលឱ្យម៉ូលេគុលទាំងអស់ភ្ជាប់គ្នាទៅជាបណ្តាញបីវិមាត្រ (three-dimensional network) ដែលមានសារធាតុដង់ស៊ីខ្ពស់។ រចនាសម្ព័ន្ធអចិន្ត្រៃយ៍នេះមិនអាចរលាយឡេចឡើងវិញ ឬផ្លាស់ប្តូររាងបានទេ ដែលធ្វើឱ្យសារធាតុគ្របដណ្តប់មានសមត្ថភាពធន់ទ្រាំខ្ពស់ចំពោះសារធាតុរលាយ (solvents) អាស៊ីត និងប៉ាស៊ីវ (bases)។ បណ្តាញដែលបានភ្ជាប់គ្នានេះបង្កើតបានជាឧបសគ្គមិនមានរន្ធដែលបិទស្ទះការចូលរបស់ម៉ូលេគុលគីមីទៅកាន់ផ្ទៃដែលគ្របដណ្តប់ ដើម្បីការពារការឆ្លង (corrosion) ការប៉ះទង្គិច (swelling) និងការប៉ះពាល់ខូចខាត (degradation)។ ផ្ទុយពីសារធាតុគ្របដណ្តប់ប្រភេទថេរម៉ាក (thermoplastic coatings) ដែលទទួលបានសភាពទន់នៅពេលកំដៅ ហើយអនុញ្ញាតឱ្យសារធាតុគីមីធ្វើការផ្លាស់ទីតាមរយៈរន្ធតូចៗ (micro-channels) សារធាតុគ្របដណ្តប់ប្រភេទថេរម៉ាក (thermosetting systems) រក្សាបាននូវស្ថេរភាពរបស់ខ្លួន ទោះបីជាបានប៉ះទង្គិចជាបន្តបន្ទាប់ជាមួយបរិស្ថានឧស្សាហកម្មដែលមានសារធាតុគីមីខ្លាំងក្តាប់ក៏ដោយ។ គីមីវិទ្យារបស់វាអាស្រ័យលើក្រុមមុខងារ (functional groups) ដែលធ្វើប្រតិកម្មជាមួយគ្នាក្នុងពេលកក ដើម្បីបង្កើតបានជាប៉ាប់ឌី (covalent bonds) ដែលមានស្ថេរភាពខ្ពស់ទាំងក្នុងផ្នែកកំដៅ និងគីមីវិទ្យា។ រចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលនេះគឺជាមូលដ្ឋាននៃសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការបង្កើតឧបសគ្គបារាំងដែលមានប្រសិទ្ធិភាពខ្ពស់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាផ្តល់ការការពារយូរអង្វែងនៅក្នុងបរិស្ថានដូចជា រោងចក្រដំណាំសារធាតុគីមី (chemical processing plants) រោងចក្រកែច្នៃប្រេង (oil refineries) និងផ្នែកនៅក្រោមប្រអប់ម៉ាស៊ីនរបស់យានយន្ត (automotive underhood components)។

ប្រព័ន្ធអេបូកស៊ី, ប៉ូលីអេស្ទ័រ និង ប៉ូលីយូរេថាន៖ កត្តាប៉ះពាល់ម៉ូលេគុលដែលជំរុញសមត្ថភាពធន់ទ្បើងសារធាតុគីមី

គ្រួសាររ៉េសីនបីប្រភេទគ្រប់គ្រងលើការរៀបចំសម្រាប់ការលាបដែលមានសារធាតុរ៉េសីនដែលរឹងតាមសីតុណ្ហភាព (thermosetting powder coating formulations) ដែលនីមួយៗផ្តល់នូវកត្តាម៉ូលេគុលខុសៗគ្នាដែលជះឥទ្ធិពលលើសារធាតុប្រឆាំងនឹងសារធាតុគីមី។ រ៉េសីនអេប៉ូក្រេ (Epoxy powders) ពឹងផ្អែកលើក្រុមហ្គ្លីស៊ីឌីល (glycidyl groups) ដែលប្រតិកម្មជាមួយសារធាតុរឹង (hardeners) ដូចជា អាមីន (amine) ឬ អាន៉ាហ៊ីដ្រីត (anhydride) ដើម្បីបង្កើតបណ្តាញដែលមានការភ្ជាប់គ្នាយ៉ាងខ្លាំង និងដង់ស៊ីត។ រចនាសម្ព័ន្ធនេះផ្តល់នូវសមត្ថភាពប្រឆាំងយ៉ាងល្អចំពោះដំណាំអាស៊ីត និងប៉ាស់ ព្រមទាំងសារធាតុរាវអុរ្គានិក (organic solvents) — ដែលធ្វើឱ្យរ៉េសីនអេប៉ូក្រេសាកសមសម្រាប់ការលាបផ្ទៃខាងក្នុងនៃប៉ោង និងការគ្របដណ្តប់ផ្ទៃខាងក្នុងនៃធុងផ្ទុក។ ប្រព័ន្ធរ៉េសីនប៉ូលីអេស្ត័រ (Polyester systems) ប្រើក្រុមអាស៊ីតកាបូកស៊ីលិក (carboxylic acid) និងក្រុមអ៊ីដ្រុកស៊ីល (hydroxyl groups) ដែលភ្ជាប់គ្នាជាមួយអ៊ីសូស៊ីអាន៉ាត (isocyanates) ឬ TGIC (triglycidyl isocyanurate)។ ការភ្ជាប់ប្រភេទអេស្ត័រ (ester linkages) របស់វាផ្តល់នូវសមត្ថភាពប្រឆាំងល្អចំពោះអាស៊ីត និងប៉ាស់ទន់ៗ ព្រមទាំងផ្តល់នូវសមត្ថភាពធន់នឹងអាកាសធាតុ (weatherability) បានល្អបំផុត — ដែលជាកត្តាសំខាន់សម្រាប់ឧបករណ៍ឧស្សាហកម្មដែលប្រើនៅខាងក្រៅ។ សម្រាប់សម្រាប់ការលាបប៉ូលីយូរេថេន (Polyurethane coatings) ត្រូវបានបង្កើតឡើងពីប៉ូលីអេស្ត័រដែលមានចុងអ៊ីដ្រុកស៊ីល (hydroxyl-terminated polyesters) ប្រតិកម្មជាមួយអ៊ីសូស៊ីអាន៉ាតដែលត្រូវបានបិទ (blocked isocyanates) ដែលបង្កើតបានជាស្រទាប់ដែលមានភាពអាចបត់បែនបាន ប៉ុន្តែមានភាពរឹងមាំ។ ការភ្ជាប់ប្រភេទយូរេថេន (urethane bonds) មានសមត្ថភាពប្រឆាំងនឹងការបែកបាក់ដោយសារទឹក (hydrolysis) និងការវាយប្រហារពីសារធាតុប៉ាស់ ដែលធ្វើឱ្យវាមានគុណសម្បត្តិប្រសើរជាងក្នុងបរិយាកាសដែលមានសំណើម ឬបរិយាកាសដែលមានសារធាតុគីមីសើម។ ដោយការជ្រើសរើសការរួមបញ្ចូលគ្នាដែលសមស្របរវាងរ៉េសីន និងសារធាតុភ្ជាប់ (resin–cross-linker combination) វិស្វករអាចកែសម្រួលលក្ខណៈរបស់ស្រទាប់ការពារ (barrier properties) ដើម្បីទប់ទល់នឹងគ្រោះថ្នាក់គីមីជាក់លាក់ ដោយរក្សាបាននូវសមត្ថភាពផ្នែកយន្តសាស្ត្រ (mechanical performance) ឱ្យសមស្រប។

មេកានិចសំខាន់នៃការទប់ទល់៖ ពីស្តរីភាពនៃស្រទាប់ដល់ស្ថេរភាពប្រឆាំងនឹងអ៊ីដ្រូលីស

សំណាក់ថ្លើងដែលមានសារធាតុសំណាក់ដែលមិនអាចរលាយឡែកបាន (thermosetting) ទប់ទល់នឹងការប៉ះពាល់គីមីតាមរយៈមេកានិចពីរយ៉ាងដែលផ្សារភ្ជាប់គ្នាយ៉ាងជិតស្និត៖ ស្រទាប់ដែលមានស្តរីភាពខ្ពស់ និងមានការភ្ជាប់ឆ្លងគ្នាយ៉ាងជិតស្និត ដែលរារាំងការចូលរបស់ប៉ូលីម៉ែរ និងម៉ាទ្រីសដែលមានស្ថេរភាពគីមីខ្ពស់ ដែលបន្ថយការផ្ទេរអ៊ីអ៊ូន និងការអ៊ីដ្រូលីស

ស្រទាប់ដែលមិនមានរន្ធនិងមានការភ្ជាប់ឆ្លងគ្នាជាឧបសគ្គដល់ការរាយការណ៍

ក្នុងអំឡុងពេលធ្វើឱ្យរឹង សំបកគ្រឿងផ្សំប៉ូវដែរ (thermosetting powder coatings) បង្កើតបណ្តាញប៉ូលីម័របីវិមាត្រដែលមានភាពរួមចូលគ្នាទាបខ្លាំងណាស់។ ការរួមចូលគ្នាខ្ពស់នេះបន្ថយបរិមាណទំហំសេរី (free volume) ដែលនាំឱ្យគ្មានផ្លូវបន្តសម្រាប់សារធាតុរាវ ឧស្ម័ន ឬអ៊ីយ៉ុនដែលរលាយ ឆ្លងកាត់ទៅ។ រចនាសម្ព័ន្ធដែលគ្មានរន្ធនេះបង្ការការធ្វើការរបស់ការស្រូបយកតាមរយៈសាច់សើម (capillary action) និងការស្រូបយកតាមរយៈសូត្រ (wicking) ដែលជាប្រភេទបាក់បែកធម្មតាក្នុងសំបកគ្រឿងផ្សំដែលមានសារធាតុរួមចូលគ្នាទាបជាង។ សារធាតុប៉ះពាល់ដែលបណ្តាលឱ្យរលួយ ដូចជាអាស៊ីតខ្លាំង អាល់កាល់ និងថ្នាំរាវអុរ្គានិក មិនអាចឆ្លងកាត់ស្រទាប់បានយ៉ាងងាយស្រួលទេ។ សារធាតុប៉ូលីម័រដែលភ្ជាប់គ្នាដោយសារប្រតិកម្មគីមីអាចប្តូរបាន (irreversible covalent bonds) ក៏នៅតែស្ថិតស្ថេរក្រោមសម្ពាធមេកានិកផងដែរ ដែលធ្វើឱ្យសំបកគ្រឿងផ្សំមិនរីក ឬទន់ដូចជាជម្រើសសំបកគ្រឿងផ្សំប្រភេទថេរម៉ូប្លាស្ទិក (thermoplastic) ផងដែរ។ ក្នុងការអនុវត្ត សំបកគ្រឿងផ្សំប៉ូវដែរដែលផ្អែកលើអេប៉ូកស៊ី (epoxy-based thermosetting powder coating) អាចទប់ទល់នឹងការសាកល្បងការប៉ះពាល់ដោយធូទឹកប្រៃ (salt-spray) ឬការចុះចូលក្នុងសារធាតុគីមីរាប់ពាន់ម៉ោង ដោយគ្មានការធ្លាក់ចុះគុណភាពដែលអាចវាស់បាន។ ឥទ្ធិពលរបស់ស្រទាប់បារ៉ាយ (barrier effect) ត្រូវបានវាស់ដោយសមាមាត្រការឆ្លងកាត់ទាប (low permeability coefficients) ដែលបញ្ជាក់ថា ស្រទាប់នេះអាចការពារផ្ទៃដើម (substrate) ពីបរិស្ថានគីមីជុំវិញបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធិភាព។

ការប៉៉ាន់ស្កាត់ការធ្វើចលនារបស់អ៊ីយ៉ុង និងស្ថេរភាពទឹករាវដែលមានសារធាតុអ៊ីយ៉ុង pH មិនអាចបំផ្លាញបាន

លើសពីការរារាំងផ្នែករូបវន្ត សមាសភាពគីមីរបស់ស្រទាប់គ្របនេះ ប្រឆាំងនឹងការធ្វើចលនារបស់អ៊ីយ៉ូន។ អ៊ីយ៉ូនដែលធ្វើចលនាពីដំណាំអាស៊ីត ឬដំណាំអាល់កាឡាំង អាចជំរុញដំណាំអ៊ីដ្រូលីស (hydrolysis) ដែលបំបែកខ្សែប៉ូលីម័រ ហើយប៉ះពាល់ដល់ស្ថេរភាពនៃស្រទាប់គ្រប។ ស្រទាប់គ្របប៉ូវឌ៍សំណើម (Thermosetting powder coatings) — ជាពិសេសទាំងអស់ដែលត្រូវបានរៀបចំជាមួយ polyester ឬ polyurethane — បង្ហាញពីស្ថេរភាពអ៊ីដ្រូលីស (hydrolytic stability) ខ្ពស់នៅក្នុងជួរ pH ទូទាំងទូទាំង។ ការតភ្ជាប់គ្រប់គ្រង (ester and urethane linkages) ត្រូវបានរៀបចំឱ្យឈរស្ថិតស្ថេរទៅនឹងការបែកខ្សែ (chain scission) ទោះបីជាក្នុងបរិយាកាសដែលមានសំណើមខ្ពស់ ឬសើមក៏ដោយ។ ស្ថេរភាពនេះ ប៉ះពាល់ដល់ការប៉ះពាល់អេឡិចត្រូគីមីលើផ្ទៃលោហៈ ហើយការពារការកើតប៉ះពាល់ប៉ះពាល់ដែលបណ្តាលមកពីការធ្វើចលនារបស់សារធាតុដែលរលាយក្នុងទឹក ឆ្លងកាត់ស្រទាប់គ្រប (osmotic blistering)។ ការសាកល្បងចាស់ជាមុន (accelerated aging tests) ក្រោមលក្ខខណ្ឌ ASTM B117 បង្ហាញថា ស្រទាប់គ្របនេះរក្សាបាននូវស្ថេរភាពការជាប់ (adhesion) និងលក្ខណៈរារាំង (barrier properties) ក្នុងរយៈពេលវែងនៃការប៉ះពាល់។ ដូច្នេះ ផ្នែកដែលបានគ្របដោយស្រទាប់គ្របប៉ូវឌ៍សំណើម (thermosetting powder) មានអាយុកាលប្រើប្រាស់យូរ ក្នុងការដំណាំគីមី ការដំណាំទឹកស្តុក និងការប្រើប្រាស់នៅតំបន់សមុទ្រ ដែលការផ្លាស់ប្តូរ pH និងសំណើមគឺជាគ្រោះថ្នាក់ជាប្រចាំ។

សម្ថភាពដែលបានផ្ទៀងផ្ទាត់នៅក្នុងវាលៈ៖ ការគ្របដណ្តប់ដោយធុងប៉ូឌីរ (Powder Coating) ប្រភេទ Thermosetting ក្នុងសេវាកម្មឧស្សាហកម្មដែលមានលក្ខខណ្ឌអាក្រក់

ទិន្នន័យវាលៈយូរអង្វែងបានបញ្ជាក់ថា ការគ្របដណ្តប់ដោយធុងប៉ូឌីរ (Powder Coating) ប្រភេទ Thermosetting អាចទប់ទល់នឹងបរិស្ថានគីមីអាក្រក់ខ្លាំង ដែលមាននៅក្នុងរោងចក្រដំណាំគីមី និងរោងចក្រផលិតរថយន្ត។

សាក្សីពីករណីក្នុងវិស័យដំណាំគីមី និងរថយន្ត៖ ទិន្នន័យការពន្យាពេលយូរអង្វែង និងការប៉ះទង្គិចយូរអង្វែង

នៅក្នុងរោងចក្រដែលដំណាំគីមី ផ្នែកដែលបានប៉ុតសារធាតុមានការប៉ះទង្គិចជាបន្តបន្ទាប់ជាមួយដំណាំអាស៊ីត និងដំណាំអាល់កាឡាំង នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ ការសាកល្បងបង្ហាញថា បន្ទាប់ពីប៉ះទង្គិចជាមួយអាស៊ីតសាលហ្វួរិក ១០% រយៈពេល ២០០០ ម៉ោង សារធាតុប៉ុតនៅតែរក្សាបានច្រើនជាង ៩០% នៃស្ថេរភាពដំបូងរបស់វា ហើយគ្មានការកើតប៉ះពាល់ ឬការប៉ះទង្គិចរវាងស្រទាប់ទេ។ ផ្នែកដែលស្ថិតនៅក្រោមប៉ាក់រថយន្ត ប្រឈមនឹងអំបិលដែលបណ្តាលឱ្យរលួយ ឥន្ធនៈ និងការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពពី –៤០°C ដល់ ១៥០°C។ ការសិក្សាក្នុងស្ថានភាពជាក់ស្តែងបានរាយការណ៍ថា សារធាតុប៉ុតប្រភេទថេរម៉ូសេត (thermosetting) ដែលប្រើលើគ្រាប់ប្រទាក់ម៉ាស៊ីន និងគ្រាប់ប្រទាក់ប្រអប់បញ្ជូន អាចរស់រានមានជីវិតបានលើសពី ១៥០០ ម៉ោងក្នុងការសាកល្បងការប៉ះទង្គិចជាមួយស្រទាប់អំបិល (salt spray testing) ដោយគ្មានការកើតជាប៉ះពាល់ពណ៌ក្រហម (red rust formation) ឡើយ។ លទ្ធផលទាំងនេះកើតឡើងដោយសារតែស្រទាប់ប៉ុតមានរចនាសម្ព័ន្ធ ដែលបានភ្ជាប់គ្នាយ៉ាងជាប់ល្អ (dense cross-linked matrix) ដែលកាត់បន្ថយការឆ្លងចូលរបស់អ៊ីយ៉ូន និងទប់ទល់នឹងការប៉ះទង្គិចដែលបណ្តាលមកពីទឹក (hydrolytic breakdown)។ ការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងស្ថេរភាពទៅនឹងគីមី និងភាពរឹងមាំផ្នែកយន្តសាស្ត្រ បានធ្វើឱ្យវាក្លាយជាស្រទាប់ការពារដែលអាចទុកចិត្តបាន ក្នុងសេវាកម្មឧស្សាហកម្មដែលមានលក្ខណៈរឹងមាំ។