مقالات

 
مزایا ومعایب رزین ها و رنگ های آکریلیرک اب پایه در محیط زیست
 
چکیده:

استفاده از رنگ های حلال پایه سبب میزان مواد لی فرار(voc) درمحیط زیست می گردد.این ترکیبات علاوه برتاثیربرقیمت تمام شده محصول،اثرات مخربی مانند تخریب لایه اوزون ،پدیده گلخانه ای،غبارفوتوشیمیایی،تجمع گازهای مسمومیت زا،تجمع گازهای اشتغال زا،مسمومیت های شدید ریوی وسرطان زایی ازخود به جا می گذارند.
برای جلوگیری ازاین مشکلات،راهکارهایی مانند استفاده ازپوشش آب پایه،پرجامد،پودری وتابش پزوبکارگیری رنگ هایی بادوام مفید است.
درمیان پوشش های آب پایه،رزین های آکریلیک آب پایه دسته ای ازبسپارها هستند که برای پیوند دادن رنگینه یا رنگدانه ها به سطح مورد نظر در صنعت رنگ و پوشش به کارمی روند.این رزین ها باتوجه به مضرات پیوند دهندهای حلال پایه جایگاه خوبی پیدا کرده اند،به طور گسترده ای جایگزین آن شده اند.
علی رغم مزایای که به آنها تاکید می شود،به علت ماهیت این رزین ها،نوع تکپارها وافزودنی های بکار رفته درتهیه آنها،مستعد ایجاد خطرات زیست محیطی هستند که باید در بکرگیری آنها درنظرگرفته شوند.
در این مقاله مزایا ومعایب این زرین ها و رنگ های مرتبط درمحیط زیست بررسی می شود.
کلمات کلیدی:
ترکیبات آلی فرار(vocرزین های آکریلیک آب پایه،آلاینده محیط زیست

مقدمه :

با افزایش خطرات زیست محیطی ناشی از انتشار ترکیبات آلی فرار وتصویب قانون الزام کاهش میزان ترکیبات در محصولات شیمیایی صنایع ازیک طرف و افزایش قیمت مواد نفتی و به طبع آن ترکیبات پتروشیمی از طرف دیگر کشورهای صنعتی پیش رفته و حتی کشورهای در حال توسعه  را بر آن داشت تا به سمت تولید و مصرف موادزیست سازگار روی آورند.یکی از منابع عمده انتشار این مواد رنگ های حلال پایه است که حدودا40 % رنگ را شامل می دهد.نقش ترکیبات آلی فرار در رنگ،حلال ها ورقیق کننده ها،در مراحل ساخت و اعمال آن،کنترل غلظت و روانی رنگ است .در حین تولید رنگ بعد از اعمال آن  تبخیر شده و وارد محیط زیست می شوند واثرات زیان باری کارگران تولید و مجریان و ساکنان محیط رنگ شده می گذارند.ازجمله مواردزیان آور می توان به تاثیر نیروی کار تولید و اعمال رنگ ، لایه اوزون ،پدیده گلخانه ای، غبار فوتو شیمیایی ، تجمع گازهای مسمومیت ،تجمع گازهای اشتعال ، مسمومیت های شدید ریوی سرطان زایی، هزینه های پیش گیری و درمان بیماری، هزینه های تجهیزات تدافعی و کندی کار، از کار افتادگی زود رس افزایش قیمت تمام شده محصول،کاهش منابع طبیعی فسیلی و بطور کلی کاهش بهره وری اشاره کرد.
زرین بکار رفته در صنعت رنگ در حالت خالص ترکیبات جامد یا مایعاتی با گرانروی بسیاربالا هستند و برای اینکه رنگدانه ها یا رنگینه ها در داخل آنها  پخش شوند وبرای اینکه رنگ جهت اعمال روی سطح گرانروی مناسبی داشته باشد،باید با افزون حلال مناسب گرانروی رنگ تنظیم شود.نوع رزین بکاررفته در رنگ نوع حلال را مشخص می کند.
در رنگ های حلال پایه مخلوطی از حلال ها مانند برش های نفتی، تولوئن ،سیکلو هگزان،کتونها و الکل ها بکار می روند.هر کدام از این حلال ها مضراتی دارند که می توان به مورد زیر اشاره کرد.
استایرن: استشمام بیش از 8 ساعت استایزن با غلظت ppm 100 خطرناک است .التهاب و تحرکات چشم وبینی ، ضعف و بی حسی عظلانی، از دست دادن حافظه ، لرزش از عوارض استشمام طولانی مدت آن است .
تولوئن: غلظت مجاز استشمام تولوئن ppm200 می باشد. در غلظت های بالاتر ، خستگی، ضعف،کم حواسی،فلج پوست و در مدت های طولانی تماس عصبیت، استفراغ و عدم حفظ تعادل از عوارض تولوئن است.
سیلکو هگزان: آلودگی هوا با سیکلو هگزان در غلظت ppm 1000 ایجاد بی هوشی افزایش سرعت تنفس و تشنج می کند و در مدت های طولانی تر تماس می تواند منجر به مرگ می شود.
هگزان: غلظت مجازهگران ppm 500 می باشد، استشمام هوای آمیخته با هگزان در غلظت های بالاتر از ppm500 موجب حس بی هوشی و در نهایت منجر به مرگ می شود.
الکل: دسته وسیعی از مواد شیمیایی در گروه الکل ها قرار می گیرند استشمام در غلظت های بالاتر از ppm 1000 ایجاد ناراحتی می کند.تحرکات مخاط بیقراری ودر نهایت منجر به مرگ می گردد.
کتونها: استون ومتیل اتیل کتون ( MEK ) حلال های رایج در صنعت رنگ هستند این حلال اثر تخریبی چندانی بر روی سیستم بدن ندارند.
استرها: استرها که مصرف زیادی در فرمولاسیون رنگ و لاک دارند این مواد اثرات بیهوشی ،سستی،بی حالی می کنند.
برای کاهش اثرات زیان بار این راهکارهای زیادی بکار رفته است که بهترین آنها استفاده از پوشش های آب پایه، پر جامد،پودری است. پوشش های بر پایه آب در مقایسه با سیستم های پایه حلالی ،از حد VOC  قابل قبولی برخوردار  می باشند. رزین های پایه آبی اولین و مهمترین جزء به کار رفته در فرمولاسیون این گونه پوشش ها می باشد.
رزین های آکریلیک پایه آب:
رزین های آکریلیک امولیسونی بسپار هایی با وزن موکلولی زیاد هستند که معمولا به روش بسپارش امولیسونی تهیه می شوند. این بسپارها به صورت هسته های جدا از یکدیگر در درون فاز آب پراکنده شده اند.
انواع رزین های امولیسونی :
از انواع رزین های امولیسونی می توان جوربسپار وینیل استات ( PVA)، همبسپار وینیل استات-آکریلیک ،همبسپارهای وینیل استات-آکریلیک – ورساتیک اسید،همبسپارهای استایرن- آکریلیک ، همبسپارهای آکریلیک خالص اشاره کرد
مقایسه رنگهای آکریلیک آب پایه و آلکیدی حلال پایه
رنگ های آب پایه اولیه به لحاظ مقاومت چسیبندگی ،مقاومت در برابر شستشو،مقاومت های جوی،مقاومت های سایشی،براقیت و مقاومت های رطوبتی به هیچ عنوان قادر به تامین نظر مصرف کنندگان نبوده اند و لذا تا سالیان سال رنگ های آب پایه فقط برای مصارف ارزان قیمت و صرفا در بخش ساختمان استفاده می شدند. این مشکل با ورود تکپارهای آکریلیک به چرخه ساخت بسپارهای امولیسون و با تولید همبسپارهای وینیل استات آکریلیک به شدت رو به بهبود نهاد و ویژگی های بسیار متفاوت از جمله افزایش شدید الاستیسیته ، مقاومت شستشو و بهبود چشم گیر چسبندگی به دست آمد ولی همچنان رنگها ی آب پایه برای ساخت رنگهای ارزان قیمت ساختمانی استفاده می شدند و رنگهای حلال پایه آلکیدی با توانایی های فوق العاده خود عرصه را بر رنگ های آب پایه تنگتر می کردند. رنگ و فراورده های رنگی پر جامد فاقد حلال و آب پایه توانستند خصوصیاتی گاه به مراتب بهتر از رنگ های حلال پایه از خود نشان دهند و با تصرف بخش اعظم سهم بازار رنگهای ساختمانی، در رنگهای صنعتی نیز رقابت جدی را آغاز نمایند. رنگهای آکریلیک آب پایه به نسبت رنگ های آلکیدی حلال پایه به دلایل فنی از مقاومت  جمله جوی بالا ، انعطاف پذیری بالا،عدم تمایل به زرد شدن ،حفظ براقیت، مقاومت قلیانی، چسبندگی به سطوح معدنی ، حذف حلال و خشک کن های آلی مضر، آب گریزی و غبار گریزی و قابلیت عبور گاز و بخار مصالح به مراتب از کیفیت بهتری برخورد دارند و به دلایل اقتصادی و اجرایی از جمله حذف هزینه های حلال های نفتی ، اجرای سریع با روشهای نقاشی سنتی و مدرن،کاهش نیروی انسانی اجرایی توجیه اقتصادی بیشتر دادند.حذف خطرات استفاده حلالهای نفتی حین تولید، انبار داری،بارگیری،حمل و نقل مصرف، خود به تنهایی از عوامل توجیه پذیر کردن مصرف این گونه رنگ هاست.رنگهای حلال پایه آلکیدی معروف به رنگ های روغنی ساختمانی همچنان به دلیل هم ترازی بهتر،سختی یا مقاومت در برابر خراش بیشتر، براقیت بالاتر ودر نهایت تعمیر پذیری و ترمیم پذیری یکنواخت تر مورد توجه قرار دارندو ازجمله مواردی که هنوز وقت دانشمندان رنگ ساز را به خود معطوف داشته همین موارد است.


                             جدول مقایسه خواص رنگهای آکریلیک آب پایه و آلکید حلال پایه
 
   
 
خواص                                      رنگهای آکریلیک آب پایه               رنگهای الکید حلال پایه
تمایل به کف کردن                                 کم تا زیاد                                          معمولا کم
زمان خشک شدن                             سریع                                                     آهسته
براقیت                                             متوسط تا خوب                                       عالی
حفظ براقیت طی زمان                          خیلی خوب                                            متوسط تا ضعیف
تمایل به زرد شدن                              خیلی کم                                              متوسط تا زیاد
مقاومت در برابر خراش                          متوسط                                                       خیلی خوب
مقاومت در برابر آب                             خوب                                                         عالی
تعمیرپذیری                                      ضعیف                                                        خوب
 
   
 
مضرات رزین های آکریلیک:

علی رغم مزایایی که به آنها تاکید می شود،به علت ماهیت این رزین ها،نوع تکپارها و افزودنی های بکار رفته در تهیه آنها ، مستعدایجاد خطرات زیست محیطی هستند که باید در بکار گیری آنها در نظر گرفته شوند.
عمل تخریبی این مواد شامل تنفس کردن بخارات یا مایع اسپری شده آن، اثر بر روی پوست و چشم ها است که به میزان و نوع ماده مورد استفاده و هم چنین شرایطی که ماده در آن مصرف شده بستگی دارد. در اثر تماس این مواد یا بخارات آن با چشم، احتمالا احساس سوزش و خارش می شود .در اثر استنشاق بخارات و مایعات اسپری شده این مواد، تمام سیستم عصبی تحریک می شود. در هر حال برخورد این مواد با چشم، پوست و مجاری تنفسی بسته به مقدار مورد استفاده شده و نوع آن ممکن است در افراد ایجاد افسردگی، بیهوشی و حتی موجب مرگ شود که احتمالا مرگ در اثر سرطانهای ناشی از مواد اتفاق  می افتد در واقع ایجاد اثرات مخرب این مواد که ممکن است به مدتی نسبتا طولانی برای فرد ایجاد مشکل کند به یکباره علایم خود را بروز نمی دهد . در ادامه اما تا بروز کامل بیمارهای حاد معمولا در افراد سردرد ، گیجی، حالت تهوع، فقدان و کمبود هماهنگی در سیستم عصبی ، ایجاد حالت آلژیک در پوست را موجب می شود. در اثر مصرف این مواد ممکن است سرطان بروز کند.پساب یا فاضلابهای شامل این مواد دارای محتویاتی که کاملا خطرناک هستند که برای ذخیره و بازیافت نمی توانند مورد استفاده قرارگیردمگر آنکه از نظر مواد سمی و مخرب آزمایش شده و تصفیه شده باشد.
علاوه بر مواد افزودنی که در ساخت این رزین ها بکار می رود، ترکیبات عمده بکار رفته آب،پروپیلن گلیکول و تکپارهای آکریلیکی می باشند. هرکدام از این ترکیبات مضراتی دارند که به آنها اشاره می شود.
پروپیلن گلیکول: مدت زمان زیاد قرار گرفتن در معرض پرویپلن گلیکول باعث ناهنجاری در کبد و باعث آسیب دیدن کلیه ها می شوند.
وینیل اکریلیک: این ترکیب باعث تحریک و سوزش و حساسیت های ویژه بر روی پوست می شود همچنین باعث تحریک در نواحی معده، روده می شو که دل آشوب حالت تهوع و اسهال را نیز به همراه دارد تنفس این مواد می تواند باعث آسیب دیدگی شیمیایی قلب و ریه شود که در نوع خود می تواند وخیم و مهلک باشند همچنین باعث کند شدن فعالیتهای مغزی ، تنفس سخت و ناتوانی قلب می شود وحتی باعث آسیب کلیه و مغز و در بعضی مواقع باعث مرگ آنها می شود. مقدار سمیت وینیل اکریلیک برای انسان (  LD:106 gr/kg)  و برای موش (  LD50  80 gr/kg) است.
نتیجه گیری:

برای کاهش آلایندگی VOC وآثار زیان بار آن ، کاهش هزینه اعمال رنگ،افزایش سرعت کار، کاهش بوی حلال های آلی، کاهش وابستگی به منابع نفتی و مزایای دیگر تلاش های جهانی برای جایگزینی رنگ های حلال پایه با آب پایه در حال انجام است. و الگوی مصرف رنگ در حال تغییر می باشد.و خوشبختانه در کشورمان نیز این روند به رشد رشد است.
با وجود تمامی مزایای رنگ های آب پایه باید مضرات این دسته از رنگ ها هم مورد توجه قرار گیرد و برای مقابله با آثار زیان بار آن برنامه ریزی شود. و آگاهی بیشتری در اختیار مصرف کنندگان قرار گیرد.