ហេតុអ្វីបានជាបរិយាកាសការពារដែលមានសារធាតុថ្នាំរាវ (thermosetting powder coating) មានភាពធន់ទ្រាំបានច្រើនជាងជម្រើសដែលមានសារធាតុថ្នាំរាវ (thermoplastic) ផ្សេងៗ

ការបង្កើតសារធាតុគីមីដែលមិនអាចប្តូរបានវិញ (Irreversible Chemical Crosslinking): យន្តការសំខាន់ដែលនាំឱ្យបរិយាកាសការពារដែលមានសារធាតុថ្នាំរាវ (thermosetting powder coating) មានភាពធន់ទ្រាំ

របៀបដែលការបង្កើតបណ្តាញស៊ីវិល (covalent network formation) ធ្វើឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលមានស្ថេរភាពអស់កាល

ស្ថេរភាពនៃសំបកគ្រឿងប៉ះដែលមានលក្ខណៈថ្លា (thermosetting powder coatings) មកពីដំណាំការរឹងតាមរយៈដំណាំពិសេសរបស់វា ដែលធ្វើឱ្យប៉ូលីម៉ែរបង្កើតបណ្តាញបីវិមាត្រដែលមានស្ថេរភាពខ្ពស់ ហើយមិនអាចបែកបាក់បាន។ នៅពេលដែលកំដៅ សារធាតុទាំងនេះមានក្រុមគីមីពិសេសដូចជា អេប៉ូកស៊ីត (epoxides) និង កាបូកស៊ីល (carboxyls) ដែលធ្វើប្រតិកម្មគ្នាទៅវិញទៅមក តាមរយៈដំណាំការផ្សារភ្ជាប់ (condensation) ឬ ដំណាំការបន្ថែម (addition)។ អ្វីដែលកើតឡើងបន្ទាប់ពីនោះគឺគួរឱ្យអស្ចារ្យណាស់ — សេះប៉ូលីម៉ែរភ្ជាប់គ្នាអស់រលីង ហើយបង្កើតបានជាបណ្តាញដែលមានរូបរាងដូចជាអណ្តាតសាច់ដែលមានស្ថេរភាពខ្ពស់ខ្លាំងណាស់។ នេះផ្លាស់ប្តូរគ្រប់យ៉ាងអំពីឥរិយាបថរបស់សំបកគ្រឿងប៉ះនេះ។ ជំន взៈវិញ ដែលជាប្រភេទសំបកដែលអាចរលាយឡែងវិញបាននៅពេលកំដៅ វាក្លាយទៅជាសារធាតុរឹង និងស្ថេរភាពខ្ពស់ប៉ុណ្ណោះ។ សូមគិតពីប្លាស្ទិចធម្មតាជាប្រធានបទប្រៀបធៀបជាមួយប្លាស្ទិចប្រភេទ thermosets នេះ។ ប្លាស្ទិចធម្មតាមានសេះវែងៗដែលរអិលឆ្លងគ្នាទៅវិញទៅមកនៅពេលកំដៅ ប៉ុន្តែ thermosets មានភាពខុសគ្នាដោយសារតែម៉ូលេគុលរបស់វាភ្ជាប់គ្នាយ៉ាងជិតស្និត ដែលមិនអាចធ្វើឱ្យវារអិលទៅណាមួយទេ។ យោងតាមការសិក្សាដែលបានបោះពុម្ពក្នុងវារសារ Journal of Polymer Science កាលពីឆ្នាំមុន ប្លាស្ទិចប្រភេទ thermosets ដែលមានគុណភាពល្អ នៅតែរក្សាបាននូវស្ថេរភាពទំហំ (dimensional stability) ទោះបីជាកំដៅឡើងដល់លើសពី ២០០ អង្សាសេលស្យូស (Celsius) ក៏ដោយ។ ចំណែកឯ thermoplastics ភាគច្រើនចាប់ផ្តើមរលាយ ឬទន់ចុះនៅចន្លោះ ១១០ ដល់ ១៤០ អង្សាសេលស្យូស អាស្រ័យលើប្រភេទសារធាតុជាក់លាក់។

ការប្រៀបធៀបសារធាតុដែលភ្ជាប់គ្នាដោយឆ្លង៖ សារធាតុថ្មីប្រភេទ thermosets ប្រកបដោយ epoxy-polyester និងសារធាតុថ្មីប្រភេទ thermoplastics ប្រកបដោយ polyethylene

ភាពអស្ចារ្យនៃសមត្ថភាពរបស់សារធាតុថ្មីប្រភេទ thermosetting powder coatings កើតឡើងដោយផ្ទាល់ពីសារធាតុដែលភ្ជាប់គ្នាដោយឆ្លង់ខ្ពស់របស់វា—ដែលអាចវាស់បានជាក់ស្តែងតាមរយៈភាពរឹង Shore D (>75) និងសមត្ថភាពទប់ទល់នឹងដំណាំសុរិយៈ។

ការភ្ជាប់គ្នាដែលមានសារធាតុដង់ស៍ខ្ពស់នេះ—ដែលវាស់បាន ៥០–១០០ ចំណុចភ្ជាប់ក្នុងមួយមីក្រូម៉ែត្រគូប សម្រាប់សារធាតុថេរ (thermosets) ប៉ុន្តែសូន្យសម្រាប់សារធាតុរលាយបាន (thermoplastics)—ជាមូលដ្ឋាននៃស្ថេរភាពយាន្តសាស្ត្រ និងស្ថេរភាពប្រឆាំងនឹងសារធាតុគីមី។ ការសាកល្បងតាមស្តង់ដារ ASTM D1308 បង្ហាញថា សារធាតុថេររក្សាបានភាពភ្លឺចំហៀងលើសពី ៩៥% បន្ទាប់ពីចំណាក់ទុកក្នុង methyl ethyl ketone (MEK) ខណះដែលសារធាតុរលាយបានបាត់បង់ភាពភ្លឺចំហៀងច្រើនជាង ៤០% ដោយសារការផ្ទះសារធាតុចូលទៅក្នុងសេះ និងការអ៊ីស្វេល (swelling) ( សារធាតុ និងសមត្ថភាព ២០២៣ ).

ការកើនឡើងនូវសមត្ថភាពយាន្តសាស្ត្រ៖ ភាពរឹង ភាពធន់នឹងការកើតជាប់ និងភាពធន់នឹងការស្លាប់របស់សារធាតុគ្របដណ្តប់បាញ់បាយ (powder coating) ប្រភេទថេរ

ទិន្នន័យការសាកល្បងការស្លាប់តាមវិធី Taber៖ សារធាតុថេរ (បាត់បង់ ៨៥–៩២ មីលីក្រាម) ប្រទះនឹងសារធាតុរលាយបាន (បាត់បង់ ១៤០–២១០ មីលីក្រាម)

នៅពេលដែលធ្វើការសាកល្បងការប៉ះទង្គិចស្តង់ដារ Taber ជាមួយវដ្តប្រហែល ១,០០០ ការគ пок្រេបផ្ទៃរបស់សំបកក្តៅ (thermosetting) បង្ហាញពីការបាត់បង់សារធាតុតិចជាងមួយច្រើន បើធៀបទៅនឹងសំបកក្តៅប្រភេទ thermoplastic។ លេខទាំងនេះប្រាប់រឿងនេះយ៉ាងច្បាស់៖ ការបាត់បង់គ្រាប់វាល់គ្រាប់តែ ៨៥ ដល់ ៩២ មីលលីក្រាម បើធៀបទៅនឹង ១៤០ ដល់ ២១០ មីលលីក្រាមសម្រាប់សំបកប្រភេទប្លាស្ទិក។ ភាពខុសគ្នាប្រហែល ៤៥ ដល់ ៦០ ភាគរយនេះ បណ្តាលមកពីរបៀបដែលសារធាតុទាំងពីរប្រតិបត្តិចំពោះការប៉ះទង្គិចនៅកម្រិតម៉ូលេគុល។ សារធាតុ thermoset មានរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានភ្ជាប់គ្នាជាបណ្តាញ (crosslinked structure) ដែលអាចចាត់ទុកថាជាការចងទាំងអស់នៅកន្លែងរបស់វា ដូច្នេះនៅពេលមានការប៉ះទង្គិច ឬការកោស សេះប៉ូលីម៉ែរវែងទាំងនេះមិនអាចរអិលឆ្លងគ្នាដូចដែលកើតឡើងនៅក្នុងសារធាតុ thermoplastic ទេ។ នេះមានន័យថា ផ្ទៃនៅតែរក្សាភាពស្ថិតស្ថេរ ទោះបីជាត្រូវបានប៉ះទង្គិចជាបន្តបន្ទាប់ក្នុងរយៈពេលយូរក្តី។

ទំនាក់ទំនងនៃការចុចចូលតិចៗ (Micro-indentation): សារធាតុភ្ជាប់គ្នាជាបណ្តាញ (crosslink density) – កម្រិត Hardness Shore D >៧៥ សម្រាប់សំបកក្តៅប្រភេទ thermosetting

នៅពេលដែលការអានភាពរឹង Shore D លើសពី 75 ហើយត្រូវបានវាស់ដោយប្រើបច្ចេកទេសមីក្រូអ៊ីណ្ឌេនធេសិន (micro indentation) វាបានបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់ថា មានការភ្ជាប់ឆ្លង (cross linking) ច្រើនណាស់ក្នុងសំបកគ្រឿងប៉ះផ្សេងៗដែលផ្សេងៗគ្នាដែលផ្អែកលើថ្មី (thermoset powder coatings)។ មូលហេតុដែលសារធាតុទាំងនេះក្លាយជារឹងខ្លាំងប៉ុណ្ណោះ គឺបណ្តាលមកពីរបៀបដែលវាបង្កើតបាននូវសារធាតុគីមី នៅពេលដែលវាត្រូវបានធ្វើឱ្យរឹង (cured)។ ជាទូទៅ វាធ្វើឱ្យសារធាតុទាំងនេះរឹងជាងសារធាតុផ្សេងៗដែលផ្អែកលើការរលាយឡែក (thermoplastic products) ប្រហែល 20 ដល់ 35 ពិន្ទុ។ ប្រសិនបើធ្វើការសាកល្បងជាមួយការស្រូបចេញ (scratches) ដែលធ្វើម្តងហើយម្តាយ សារធាតុផ្សេងៗដែលផ្អែកលើថ្មីនឹងរក្សាបានប្រហែល 90% នៃគុណភាពផ្ទៃដើមរបស់វា។ ផ្ទុយទៅវិញ សារធាតុផ្សេងៗដែលផ្អែកលើការរលាយឡែក (thermoplastics) ចាប់ផ្តើមបង្ហាញពីសញ្ញានៃការខូច និងការប៉ះពាល់ (deformations) ក្រោមលក្ខខ័ណ្ឌដូចគ្នានេះ។ ភាពខុសគ្នានេះបានបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់ពីមូលហេតុដែលរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល (molecular structure) មានសារៈសំខាន់ណាស់ចំពោះការទប់ទល់នឹងការខូចខាតដែលបណ្តាលមកពីការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែង (physical wear and tear) នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង។

ស្ថេរភាពក្នុងការទប់ទល់នឹងកំដៅ និងអាកាសធាតុដែលគួរឱ្យកត់សម្គាល់ ដែលបានបង្កើតឡើងដោយការធ្វើឱ្យរឹងសំបកគ្រឿងប៉ះផ្សេងៗដែលផ្អែកលើថ្មី (thermosetting powder coating curing)

សាក្សី DSC: សំបកគ្រឿងប៉ះដែលមានលក្ខណៈថ្លា (thermosetting) រក្សាបាននូវស្ថេរភាព Tg ខាងលើ 200°C; សារធាតុថ្លា (thermoplastics) ក្លាយជាប៉ោងនៅចន្លោះ 110–140°C

នៅពេលយើងប្រព្រឹត្តការណ៍សាកល្បង Differential Scanning Calorimetry (DSC) លើសំបកគ្រឿងប៉ះដែលមានលក្ខណៈថ្លា (thermosetting powder coatings) មិនមានសញ្ញាណអ្វីទាំងអស់នៃចំណុចផ្លាស់ប្តូរពីស្ថានភាពកញ្ចក់ (glass transition point - Tg) ទោះបីជាអំពើសីតុណ្ហភាពលើសពី 200 ដឺក្រេសេលស៊ីយ៉ុសក៏ដោយ។ ការមិនមាន Tg នេះបង្ហាញពីការបង្កើតបណ្តាញស្ថេរភាពខ្ពស់ដែលមានសារធាតុគីមីប្រភេទ covalent bonds ពេញទាំងសារធាតុ។ ផ្ទុយទៅវិញ សារធាតុថ្លា (thermoplastic materials) បង្ហាញពីការផ្លាស់ប្តូរ endothermic ច្បាស់លាស់នៅចន្លោះ 110 ដល់ 140 ដឺក្រេសេលស៊ីយ៉ុស ដែលបញ្ជាក់ពីពេលដែលសោះសារធាតុ polymer ចាប់ផ្តើមធ្វើចលនា ហើយសារធាតុចាប់ផ្តើមក្លាយជាប៉ោង។ ដោយសារសារធាតុថ្លាប្រភេទ thermoset មិនមានការផ្លាស់ប្តូរដែលអាចប្តូរត្រឡប់បានដោយសារកត្តាកំដៅទាំងនេះ វាមានស្ថេរភាពរាងកាយបានល្អជាង ហើយមិនងាយរលាយ ឬប៉ះពាល់ដោយគីមីនៅពេលបានប៉ះទង្វើនូវកំដៅខ្ពស់ជាបន្តបន្ទាប់។

សមត្ថភាពក្នុងការទប់ទល់នឹងការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាព មានតួនាទីសំខាន់យ៉ាងខ្លាំងចំពោះរបៀបដែលវត្ថុធាតុអាចរក្សាបានយូរនៅពេលបានប៉ះទង្វើពីអាកាសធាតុ។ នៅពេលនិយាយដល់ថ្មអេឡិចត្រូនិក (thermoplastics) ការកំដៅ និងត្រជាក់ឡើងវិញជាប់គ្នាបានច្រើនដង បណ្តាលឱ្យម៉ូលេគុលផ្លាស់ទីបន្តិចៗ។ នេះបណ្តាលឱ្យកើតបញ្ហាដូចជា ផ្ទៃមានសភាពស្រាលដូចជាមានធូលី (chalkiness) ដែលបណ្តាលមកពីពន្លឺ UV ពណ៌មិនច្បាស់លាស់ដូចមុន និងស្រទាប់ចាប់ផ្តើមបែកចេញពីគែម។ ទោះយ៉ាងណា ថ្មអេឡិចត្រូនិក (thermosets) មានរឿងផ្សេងទៀត។ វត្ថុធាតុទាំងនេះរក្សារាងរបស់វាបានដោយគ្មានការផ្លាស់ប្តូរ ទោះបើមានការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពខ្លាំងៗ ឬទទួលពន្លឺថ្ងៃយូរៗក៏ដោយ ដែលជាការបង្ការការកើតបាក់ស្រាលៗ (tiny cracks) តាំងពីដំបូង។ ការសាកល្បងក្នុងស្ថានភាពជាក់ស្តែងតាមតំបន់ឆ្លងកាត់ផ្នែកឧស្សាហកម្មនៅតាមឆ្នេរសមុទ្របានបង្ហាញអំពីលក្ខណៈដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយចំពោះស្រទាប់គ្រប (coatings) ប្រភេទ thermoset។ បន្ទាប់ពីទុកវានៅខាងក្រៅរយៈពេលប្រាំឆ្នាំពេញ ស្រទាប់ទាំងនេះនៅតែមើលទៅល្អឥតខ្ជះខ្ជាយ ដោយរក្សាបានភាពភ្លឺថ្លារបស់វាជាង ៩៥% នៅពេលដំបូង។ នេះមិនគ្រាន់តែគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ប៉ះប្រទះនឹងថ្មអេឡិចត្រូនិក (thermoplastics) ប៉ុណ្ណោះទេ។ ការសាកល្បងនៅក្នុងប៉ាប់ (lab tests) ដែលប្រើពន្លឺថ្ងៃសិប្បនិម្មិត បានបង្ហាញថា ថ្មអេឡិចត្រូនិក (thermosets) មានសមត្ថភាពទប់ទល់នឹងការខូចខាតដែលបណ្តាលមកពីអាកាសធាតុអាក្រក់បានល្អជាងថ្មអេឡិចត្រូនិក (thermoplastics) ប្រហែល ៤០%។

សារធាតុគីមីដែលមានស្ថេរភាពខ្ពស់ និងភាពអាចទុកចិត្តបានយូរអង្វែននៃសារធាតុគ្រាប់ផ្សេងៗដែលមានសារធាតុរាវ

ស្តង់ដារ ASTM D1308 ការចៅក្នុង MEK: >95% នៃការរក្សាទុកភាពថ្លា សម្រាប់សារធាតុគ្រាប់ផ្សេងៗដែលមានសារធាតុរាវ ប្រឈមនឹងការបាត់បង់ >40% នៅក្នុងសារធាតុរាវ

ការសាកល្បង ASTM D1308 បានបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់ពីមូលហេតុដែលសំបកគ្រឿងប៉ះផ្ទាល់ប្រភេទ thermosetting មានភាពខុសប៉ែត និងគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាងគេ នៅពេលប្រើប្រាស់ជាមួយគីមីវិទ្យាដែលមានសារធាតុរ៉ាំរ៉ៃ។ បន្ទាប់ពីឆ្លងកាត់ការសាកល្បង MEK double-rub ចំនួនច្រើនដង សំបកទាំងនេះនៅតែរក្សាបានចំនួន ៩៥% ឬច្រើនជាងនេះនៃភាពថ្លារបស់វានៅពេលដំបូង។ នេះគឺជាប្រសិទ្ធភាពដែលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ណាស់ ដោយគិតពីការធ្វើសាកល្បងដែលវាបានឆ្លងកាត់។ ផ្ទុយទៅវិញ សំបកប្រភេទ thermoplastic ជាទូទៅបាត់បង់ភាពថ្លារបស់វាប្រហែល ៤០% ពីព្រោះសារធាតុរាវ (solvents) បណ្តាលឱ្យវាប៉ះពាល់ ហើយធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលរបស់វាលេចឡើង រួចបន្ទាប់មកប៉ះពាល់យ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ ហើយប៉ះពាល់ដល់ភាពរឹងមាំរបស់វាទាំងស្រុង។ មូលហេតុនៃភាពខុសគ្នានេះ មិនមែនគ្រាន់តែមកពីគ្រឿងផ្សំបន្ថែមទេ ប៉ុន្តែវាមកពីរបៀបដែលសំបក thermoset ដំណើរការតាមរយៈគីមីវិទ្យា។ វាបង្កើតបាននូវស្មីគីមី (covalent bonds) ដែលមានស្ថេរភាពអស់កល្ប ដែលភ្ជាប់គ្នាជាប់គ្នាដូចជាជញ្ជាំងមួយដែលមិនអាចប៉ះពាល់បាន ដើម្បីការពារសារធាតុរាវមិនឱ្យចូលទៅក្នុងក្នុងកម្រិតម៉ូលេគុល។ សម្រាប់ការអនុវត្តន៍ក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ ដូចជាការសាងសង់រោងចក្រគីមី ឬសំណង់នៅតាមឆ្នេរសមុទ្រ ដែលសម្ភារៈទាំងនេះត្រូវបានប៉ះពាល់ជាប្រចាំ ភាពរឹងមាំដែលបានបង្កើតឡើងនេះ បានធ្វើឱ្យផ្ទៃរបស់វាមានរូបរាងល្អ និងការពារបានយូរអង្វែង ដោយគ្មានតម្រូវការជំនួសញឹកញាប់។