در این مقاله به بررسی فرمولاسیون و افزودنی های کفپوش اپوکسی لایه میانی می پردازیم.
نقش لایه میانی کفپوش اپوکسی
لایه میانی اپوکسی، یا لایه اصلی، به صورت استراتژیک بر روی پرایمر پختشده اعمال میشود و به عنوان لایه اصلی سازنده در سیستم کفپوش اپوکسی عمل میکند. نقش اساسی آن، تأمین بخش عمدهای از مقاومت مکانیکی سیستم است که کف را قادر میسازد بارهای سنگین، تردد مداوم و ضربههای قابل توجه را تحمل کند. این لایه همچنین برای فراهم آوردن مقاومت شیمیایی قوی در برابر مواد خورنده مختلف حیاتی است و به طور قابل توجهی به دوام و طول عمر کلی کفپوش کمک میکند. در برخی کاربردهای صنعتی، لایه میانی میتواند خواص عایق حرارتی را نیز بهبود بخشد. لایههای میانی معمولاً با ویسکوزیته بالاتری نسبت به پرایمرها فرموله میشوند و اغلب شامل پرکنندههای مختلفی برای دستیابی به ضخامت مورد نظر و افزایش ویژگیهای عملکردی خاص، مانند افزایش سختی یا بهبود مقاومت در برابر سایش، میشوند.
رزینهای اپوکسی و هاردنرهای پلیآمینی توصیه شده برای لایه میانی
فرمولاسیونهای لایه میانی معمولاً از رزینهای اپوکسی مایع بر پایه بیسفنول A (DGEBA) به دلیل تطبیقپذیری و خواص مکانیکی قوی آنها استفاده میکنند. برای کاربردهای با ضخامت بالا، سیستمهای اپوکسی پلیآمید با ضخامت بالا (HB) نیز به طور مکرر به کار گرفته میشوند.
هاردنرهای اپوکسی: سختکنندههای پلیآمینی انتخاب ارجح برای لایههای میانی هستند و به طور قابل توجهی به عملکرد قوی این لایه کمک میکنند:
هاردنرهای اپوکسی پلیآمینی عموماً مقاومت عالی در برابر نیروهای مکانیکی (مانند ضربه، سایش) و مواد شیمیایی مخرب، همراه با چسبندگی قوی به سطوح بتنی، ایجاد میکنند. آنها همچنین تعادل خوبی بین سختی و انعطافپذیری ارائه میدهند که برای یک کفپوش بادوام و در عین حال انعطافپذیر بسیار مهم است.
هاردنرهای اپوکسی پلیآمیدی نیز به طور گسترده در فرمولاسیونهای لایه میانی استفاده میشوند و مقاومت خوبی در برابر رطوبت، آب، اسیدها و قلیاها، و همچنین مقاومت در برابر ضربه را فراهم میکنند. با این حال، مهم است که توجه داشته باشید اپوکسیهای پختشده با پلیآمید مقاومت ضعیفی در برابر تابش UV از خود نشان میدهند و در صورت قرار گرفتن در معرض نور خورشید، نیاز به یک رویه پایدار در برابر UV دارند.
عوامل پخت فنالکامین برای کاربردهای لایه میانی مناسب هستند، به ویژه در صنعت ساختمان، جایی که ویسکوزیته اصلاحشده و زمان کاربری طولانیتری را ارائه میدهند و کاربرد آسانتر در مناطق بزرگتر را تسهیل میکنند.
نسبتهای معمول رزین به سختکننده و ملاحظات کاربردی برای لایه میانی
برای لایه میانی، نسبتهای رزین به سختکننده مشابه پرایمر، بر اساس اصول استوکیومتری یا نزدیک به استوکیومتری تعیین میشود تا حداکثر خواص فیزیکی حاصل شود. اختلاط کامل و همگن رزین و سختکننده قبل از افزودن پرکنندهها و سایر افزودنیها حیاتی است. مدیریت دقیق زمان کاربری (Pot Life) نیز اهمیت دارد، زیرا دماهای بالاتر میتوانند واکنش پخت را تسریع کرده و زمان کاربری را کاهش دهند.
پس از اعمال پرایمر و خشک شدن کامل آن، لایه میانی باید به صورت یکنواخت و با ضخامت مناسب اعمال شود. زمان خشک شدن کافی بین لایهها برای اطمینان از پخت مناسب و جلوگیری از مشکلات چسبندگی بین لایهای ضروری است. شرایط محیطی مانند دما (معمولاً ۱۵ تا ۳۰ درجه سانتیگراد) و رطوبت نسبی (زیر ۸۰ درصد) باید به دقت کنترل شوند تا از پخت بهینه و جلوگیری از عیوب سطحی اطمینان حاصل شود.
افزودنی های مورد استفاده در کفپوش اپوکسی
افزودنیهای ضد حباب برای لایه میانی (BASF, EFKA, BYK)
مشابه لایه پرایمر، گنجاندن افزودنیهای ضد حباب مؤثر در لایه میانی کاملاً ضروری است، به ویژه با توجه به ویسکوزیتههای معمولاً بالاتر و بارگذاری قابل توجه پرکنندهها که اغلب در این فرمولاسیونها وجود دارد. این افزودنیها برای جلوگیری از محبوس شدن هوا در طول اختلاط و کاربرد، تضمین تشکیل یک لایه میانی همگن، متراکم و بدون نقص، حیاتی هستند.
Efka SI 2008: یک عامل هوادهی است که به ویژه برای آلکیدهای با روغن متوسط و بلند، اپوکسیهای دوجزئی، پلیاسترهای غیراشباع و سیستمهای PUR مناسب است.
افزودنی ضدحباب BYK-A 530: یک افزودنی کفزدا و رهاکننده هوا حاوی سیلیکون و پلیمر است که برای سیستمهای رزین اپوکسی در پوششهای بر پایه حلال و بدون حلال، و همچنین در چسبها و درزگیرها بسیار توصیه میشود. این محصول در جلوگیری از تشکیل کف و حباب در طول فرآیند تولید و مرحله کاربرد بسیار مؤثر است.
دوز توصیه شده: برای سیستمهای پلاستیکی با پخت در دمای محیط، که شامل کفپوشهای اپوکسی نیز میشود، دوز توصیه شده ۰.۵ تا ۲ درصد از افزودنی (به صورت آماده) بر اساس کل فرمولاسیون است.
BYK-A 535: این یک افزودنی رهاکننده هوای بدون سیلیکون است که برای استفاده در سیستمهای اپوکسی و پلییورتان بر پایه حلال و بدون حلال طراحی شده است. این محصول به طور مؤثر از تشکیل حبابهای هوا و سوراخهای سوزنی جلوگیری میکند، که آن را به ویژه برای کفپوشهای مبتنی بر پلییورتان و سیستمهای ریختهگری که از رزینهای اپوکسی استفاده میکنند، مناسب میسازد.
دوز توصیه شده: ۰.۱ تا ۱ درصد از افزودنی (به صورت آماده) بر اساس کل فرمولاسیون.
افزودنیهای ترازکننده Leveling agent برای لایه میانی
افزودنی همتراز کننده سیلیکونی Efka SI 2723: این کفزدا و عامل رهاکننده هوا با پایه سیلیکونی، برای هوادهی سریع در ترکیبات پلییورتان و اپوکسی بدون حلال طراحی شده است و آن را برای تولید پوششهای خودتراز بدون کف و تاول در کاربردهای کفپوش ایدهآل میسازد. این محصول به عنوان یک عامل ترازکننده نیز عمل میکند و به سطح صافتر و بوی کم آن کمک میکند.
دوز توصیه شده: ۰.۵ تا ۱.۵ درصد بر اساس کل فرمولاسیون.
افزودنی همتراز کننده Efka SL 3033: یک افزودنی بر پایه سیلیکون بسیار مؤثر است که کشش سطحی را به طور قابل توجهی کاهش میدهد. این ویژگی منجر به ترازشدگی عالی، افزایش لغزندگی و صافی سطح برتر میشود. همچنین مقاومت در برابر خراش و سایش را افزایش میدهد، از شناور شدن رنگدانهها جلوگیری میکند و ویژگیهای ضد چسبندگی را بهبود میبخشد.
دوز توصیه شده: ۰.۱ تا ۱.۰ درصد بر اساس کل فرمولاسیون.
Efka FL 3777: یک عامل ترازکننده غیرسیلیکونی، بر پایه پلیمر اصلاحشده با فلوئوروکربن است. این افزودنی مزایای متعددی از جمله بهبود ترازشدگی، جلوگیری از ایجاد حفره، افزایش ترشوندگی زیرلایه و عملکرد دوگانه به عنوان کفزدا و عامل رهاکننده هوا را ارائه میدهد. ماهیت غیرسیلیکونی آن تضمین میکند که با چسبندگی بین لایهها تداخلی ایجاد نمیکند.
دوز توصیه شده: دوز دقیق برای Efka FL 3777 در TDS شرکت BASF به طور صریح ذکر نشده است. با این حال، محصولات مرتبط دوزهای ۰.۳ تا ۲.۰ درصد را پیشنهاد میکنند.
افزودنی همترازکننده BYK-302: یک افزودنی سطح بر پایه سیلیکون اصلاحشده با پلیاتر است. این محصول کاهش متوسطی در کشش سطحی ایجاد میکند که منجر به افزایش لغزندگی، بهبود ترازشدگی و افزایش براقیت میشود.
دوز توصیه شده: ۰.۰۲۵ تا ۰.۲ درصد از افزودنی (به صورت آماده) بر اساس کل فرمولاسیون.
BYK-333: یک افزودنی پلیاتر اصلاحشده پلیدیمتیلسیلوکسان (بر پایه سیلیکون) است. این محصول لغزندگی سطح را به طور قابل توجهی افزایش میدهد و ترشوندگی زیرلایه را به طور چشمگیری بهبود میبخشد، به طور مؤثری از ایجاد حفره جلوگیری میکند و هم براقیت و هم صافی سطح را افزایش میدهد.
دوز توصیه شده: یک توصیه عمومی ۰.۰۵ تا ۰.۳ درصد از افزودنی (به صورت آماده) بر اساس کل فرمولاسیون است.
BYK-350: یک افزودنی سطح بر پایه پلیآکریلات (غیرسیلیکونی) است که به طور خاص برای پوششهای بر پایه حلال و بدون حلال با قطبیت متوسط فرموله شده است. این محصول بهبود ترازشدگی عالی، افزایش قابل توجه براقیت و خواص مؤثر ضد حفره را ارائه میدهد.
دوز توصیه شده: ۰.۰۵ تا ۰.۵ درصد از افزودنی (به صورت آماده) بر اساس کل فرمولاسیون.
BYK-399: یک افزودنی ترازکننده پلیمری بدون سیلیکون است که خواص جریانپذیری و ترازشدگی عالی، ترشوندگی بهبودیافته زیرلایه و ویژگیهای مؤثر ضد حفره را فراهم میکند.
دوز توصیه شده: ۰.۰۵ تا ۱ درصد بر اساس کل فرمولاسیون.
RHEOBYK-410: یک افزودنی رئولوژیکی مایع بر پایه اوره اصلاحشده است که برای سیستمهای بر پایه حلال و بدون حلال طراحی شده است. این محصول رفتار جریان تیکسوتروپیک بالا را القا میکند که به طور قابل توجهی خواص ضد شره و ضد تهنشینی را بدون تأثیر منفی بر ترازشدگی بهبود میبخشد.
دوز توصیه شده: برای جلوگیری از تهنشینی، ۰.۲ تا ۱ درصد از افزودنی (به صورت آماده) بر اساس کل فرمولاسیون. برای جلوگیری از شره شدن، ۰.۵ تا ۲ درصد بر اساس کل فرمولاسیون.
نقش و انواع پرکنندهها و ملاحظات بارگذاری آنها
پرکنندهها اجزای جداییناپذیر در فرمولاسیونهای لایه میانی هستند و عملکردهای حیاتی متعددی را انجام میدهند: افزایش ضخامت کلی لایه، بهبود خواص مکانیکی (مانند مقاومت فشاری، مقاومت در برابر سایش)، به حداقل رساندن انقباض در طول پخت، و کمک به کاهش هزینه با جایگزینی رزین گرانتر.
انواع پرکنندهها:
پودرهای معدنی: پرکنندههای معدنی رایج شامل سیلیس ریز خرد شده (مانند کلوئیدال سیلیس یا سیلیس فومشده)، تالک، سولفات باریم (باریت) و کربنات کلسیم هستند. کلوئیدال سیلیس، به ویژه، یک پودر ریز و سفید (که به عنوان غلیظکننده سیلیس، Cab-O-Sil® یا Aerosil® نیز شناخته میشود) است که میتواند در مقادیر مختلف با اپوکسی مخلوط شود تا قوام مورد نظر را به دست آورد، مقاومت در برابر شره شدن را فراهم کند و به مخلوط حجم دهد.
پرکنندههای کروی توخالی (میکروبالونها): اینها شامل میکروبالونهای فنولیک و حبابهای شیشهای هستند. آنها به طور خاص برای ایجاد مخلوطهای پرکننده سبکوزن استفاده میشوند که پس از پخت نسبتاً آسان سنبادهزنی میشوند. آنها به طور مؤثر یک ساختار “فوم سینتکتیک” را در اپوکسی ایجاد میکنند که برای اهداف پر کردن و تراز کردن مفید است.
پرکنندههای فیبری: فیبر شیشه آسیابشده نوعی پرکننده است که میتواند برای افزایش یکپارچگی ساختاری اپوکسی، معمولاً در کاربردهای لمینیت و سایر کاربردهای با استحکام بالا، گنجانده شود.
میزان پرکننده گنجانده شده مستقیماً بر ویسکوزیته اپوکسی، مقاومت در برابر شره شدن و خواص مکانیکی نهایی تأثیر میگذارد. کلوئیدال سیلیس به ویژه برای ایجاد خواص ضد شره و افزایش قوام کلی مخلوط مؤثر است. برای پیوندهای با استحکام بالا، میتوان آن را تا قوام شبیه سس مایونز مخلوط کرد.
یک ملاحظه حیاتی این است که همیشه باید رزین کافی برای پوشش کامل هر ذره پرکننده و حفظ پیوند قوی بین ذرات وجود داشته باشد. بارگذاری بیش از حد سیستم با پرکنندهها میتواند منجر به ترشوندگی ناکافی، خواص مکانیکی به خطر افتاده و کاهش استحکام کلی شود.
مهم است که توجه داشته باشید افزودن پرکنندهها حجم کلی مواد را افزایش میدهد که میتواند به طور ناخواسته زمان کاربری (Pot Life) اپوکسی را کوتاه کند و به طور بالقوه واکنش گرمازا را در طول پخت افزایش دهد.
انتخاب استراتژیک و بارگذاری دقیق پرکنندهها در لایه میانی صرفاً به معنای افزایش حجم یا کاهش هزینه نیست؛ آنها تصمیمات طراحی حیاتی هستند که به شدت بر رفتار رئولوژیکی پوشش (مانند مقاومت در برابر شره شدن، ویژگیهای جریانپذیری)، عملکرد مکانیکی نهایی آن (مانند سختی، مقاومت در برابر ضربه، قابلیت سنبادهزنی) و دوام اقتصادی آن تأثیر میگذارند. باید تعادل ظریفی بین بهینهسازی خواص فیزیکی مطلوب و حفظ قابلیت پردازش کافی برقرار شود. به عنوان مثال، در حالی که بارگذاری بالای پرکننده میتواند به طور قابل توجهی هزینههای مواد را کاهش داده و ضخامت بیشتری را به دست آورد، اغلب منجر به افزایش ویسکوزیته و چالشهای بالقوه با محبوس شدن هوا و ترازشدگی میشود، بنابراین نیاز به ادغام دقیق اصلاحکنندههای رئولوژیکی خاص و عوامل ضد حباب/ترازکننده قوی را ایجاب میکند. این نشاندهنده یک مشکل بهینهسازی چند هدفه در فرمولاسیون است.