عندما تقع عينك على كلمة الطلاء يرِد في ذهنك تلقائيًا منظر الألوان المحيطة بك، لكنّ الدهان يحتوي على بُعدٍ كيميائيّ أكثر عمقًا من ذلك، والتي تمنحه القدرة على تحسين مظهر الأشياء من حولنا وحمايتها من الظروف البيئية القاسية، مثل طلاء المباني و الطبقة الأخيرة على السلع المصنّعة كالسيارات.

أولًا، نتعرف على المكونات الأساسيّة والتي تُعتبر عصب صناعة الطلاء والمُسبِّب الأساسي في هيكل أو صورة الطلاء التي نراها حولنا.

ّما بداخل الطلاء

بعد أن عرفت أن الطلاء ليس لونًا فقط، من المحتمل افتراضك أنّ طبيعة الطلاء عبارة عن مادة كيميائية ملوّنة مُذابة في سائل لتعطي المعجون الذي نراه، هذا صحيحٌ جزئيًا، وبصورةٍ أدقّ؛ نجد أن معظم أنواع الطلاء تعتمد بشكل أساسي على ثلاثة مكونات: الصبغة والرابط والمذيب، وهناك بعض الإضافات التي تعطي الطلاء خصائص معينة تمكّنه من التكيف مع الظروف المحيطة.

الصباغ

مادة صلبة منفصلة غير قابلة للذوبان على عكس الأصباغ، تُستخدم لإعطاء خصائص معينة للطلاء، حيث أنها مسؤولة عن اللون والتحكم في اللمعان، كما تعمل على حماية الطلاء من التآكل والإشعال. توجد أصباغ عضوية وأخرى غير عضوية، وتُفضل الأصباغ العضوية لأنها تكون أكثر إشراقًا واستقرارًا بعد تعرّضها للضوء والحرارة. بالنسبة للأصباغ غير العضوية فإنها غالبًا ما تكون من أكاسيد المعادن، وتستخدم بشكلٍ محدود نظرًا لأنها تحتوي على مركبات غير عضوية سامة -كالكاديوم- والتي تم التخلص منها تدريجيًا.⁽¹⁾

الرابط

فلنتّفق أولًا على أن الصباغ بمفردها تكون في حالةٍ صلبة وهذا يجعلها غير مهيأة للالتصاق على أسطح الأشياء، لذلك وجود الرابط ضروري في عملية التحضير للصق جزيئات الصبغة ببعضها، وأيضًا لجعلها تلتصق بالسطح المراد طلائه.

الرابط جزء غير مرئي في الطلاء ومع ذلك فهو مكوّن أساسي حيث يعمل على انتشار كلٍّ من الصباغ والمذيب والإضافات بشكلٍ متجانس، بالإضافة إلى تأثيره على خصائص رئيسية مثل المتانة واللمعان والمرونة. يُصنع الرابط من عمليات البلمرة التي يَنتج عنها هذه الأنواع، إما بوليمرات طبيعية أو صناعية تشمل بوليمرات الأكريليك والألكيد والإيبوكسي، وسنتعرف على صناعتها بشيء من التفصيل.⁽²⁾

المذيب

اخلط الصباغ مع الرابط وستحصل على معجون غير قابلٍ للنشر على الأسطح والسبب في ذلك اللزوجة العالية للمعجون، لذلك نحتاج إلى المذيب الذي هو عبارة عن شيء يحل شيئًا آخر، وهنا في صناعة الطلاء يقوم بدوره في تحويل معجون الصباغ والمُوثّق إلى سائل أقل لزوجة يتدفّق بسهولة وينتشر بالتساوي، وبعد الحصول على هذه النتيجة يكون المذيب قد أدّى مهمته فيتبخر في الهواء أثناء التجفيف، وهذا يفسر الرائحة المنبعثة بعد دهان الطلاء فهي رائحة المذيب المتطاير.

هناك أنواع من المذيبات، الماء أكثرها شهرة حيث لديه قدرة على الانتشار بسهولة على الورق عند استخدامه كمذيب لتخفيف الصبغات الخاصة بلوحات الرسم، ومن إحدى المزايا الأخرى للدهانات القائمة على الماء سهولة إزالته، فعلى سبيل المثال يمكن تنظيف الملابس من الدهان إذا التصق بها.

تُستخدم المذبيات المصنوعة من المواد العضوية المستخرَجة من البترول مثل النفثا (naphtha) -الذي يطلق على الجازولين والكيروسين- في الدهانات الزيتية واللامعة. في هذا النوع، عند ترك الدهانات في علب لفترة يحدث أن يطفو المذيب على السطح مُكونًا طبقةً شفافةً تعلو الصباغ والموثّق ويحدث ذلك بفعل الجاذبية، ولنتيجةٍ أفضل يتم تحريك علبة الطلاء قبل استخدامها. من إحدى الآثار الجانبية للمذبيات العضوية أنها تحتوي على زيت، وعندما تلتصق بالملابس نحتاج لتنظفيها إلى مذيب عضوي مثل الكحول الأبيض (white spirit) القادر على إذابة الدهون.⁽³⁾

صناعة أنواع الدهانات الحديثة

يتحكم التفاعل بين نوعٍ محددٍ من بوليمر الرابط مع نوعٍ محددٍ من التركيز في شكل الدهانات الحديثة، وسنعرف كيف يتم ذلك.

بوليمرات الأكريليك (Acrylic polymers)

يُصنع هذا النوع في عملية بلمرةٍ يتم فيها إمرار خليط من حمض الإيثانويك والإيثين في الأكسجين مع البلاديوم الساخن وكلوريد النحاس -واللذين يُستخدمان كعوامل محفزة للتفاعل- فينتج عنهم بوليمر من إيثانيل إيثانوت يضاف إلي إسترات الأكريليك ليعطي بوليمرات يحملها الماء، استخدام الماء هنا كمذيب يجعل هذا الخليط يندرج تحت دهانات المستحلب، وتُعرف هذه العملية ببلمرة المستحلب حيث يتم فيها تشتيت جميع المونيمرات المراد بلمرتها أولًا في الماء كي تقل لزوجة الدهان، ومقارنةً باستخدام الراتنجات على محلول ستكون اللزوجة عالية جدًا.

بوليمرات الألكيد (Alkyd polymers)

لصناعة هذا البوليمر يحدث تفاعل بمركب من إحدى مركبات البوليول مع حمض ثنائي القاعدة وزيت تجفيف مثل زيت بذر الكتان وزيت فول الصويا، يتم تسخينهم معًا ليَنتج أحادي الجلسرين ليبدأ التفاعل مع أنهيدريد -مركب منزوع منه الماء-، وبهذه الخطوات نحصل على بوليمر الألكيد. كثيرًا ما نجد الدهانات في شكل لامع ومزخرف، ويرجع هذا إلى أن بوليمرات الألكيد تُحمل في مذيبات غير الماء مثل زيت التربنتين المستخرج من الأشجار، ولكن حاليًا يُستخدم الكحول الأبيض كمذيب حيث يُعد من المواد الأولية البتروكيميائية.

بوليمرات الإيبوكسي (Epoxy polymers)

تتميز بأنها تعطي درجة التصاق كبيرة مع مقاومة عالية للتآكل والجفاف، لذلك تُستخدم لطلاء السفن وخزانات المواد الكميائية، تُحمل بوليمرات الإيبوكسي في مذيبات مثل الهيدروكربونات العطرية والكحول والكيتونات والإسترات، أو تُحمل في الماء باعتباره مشتت، فيَنتج دهان المستحلب. وكلاهما يستخدمان في الطلاء الداخلي لأن دهان الإيبوكسي مُعرّض للتدهور بالأشعة البنفسجية.⁽⁴⁾

تجفيف الطلاء

بعد طلي السطح يُترك فترة ليجف، خلال هذا الوقت تحدث تفاعلات في كل من دهانات المستحلب والدهانات اللامعة بسلوك مختلف لتحقيق الجفاف المثالي والمناسب لكل نوع، حيث يعتمد التجفيف في دهانات المستحلب على عمليات فيزيائية تشمل تبخير الماء فتنصهر جزيئات الطلاء في بعضها لتعطي نسيجًا صلبًا من البوليمر مهيئًا لحمل الأصباغ. بالنسبة لدهانات اللمعان، فتجف عن طريق حدوث التبخير بدرجة عالية للمذيب في نفس اللحظة، يمتص بوليمر الألكيد الأكسجين من الجو ويتفاعل معه، ويحفز هذا التفاعل أملاح العناصر الانتقالية مثل نفثالات المنجنيز والكوبلت. حيث يساعد أيون العنصر الانتقالي على الترابط القوي بين سلاسل البوليمر، مما يُنتج طبقة صلبة من الطلاء على السطح بعد الجفاف.⁽⁴⁾

 طبقات الطلاء

الطبقة التمهيدية: توجد هذه الطبقة على السطح المراد طلائه مباشرة والغرض منها توفير التصاق جيد للطبقات الأخرى، كما تُقلل من التآكل عند استخدامها في طلاء المعادن.

الطبقة الوسيطة: لا تقلّ هذه الطبقة أهميةً عن غيرها من الطبقات، حيث تحافظ على سماكة الطلاء مدى الحياة. عند زيادة الصبغة والعتامة تمنع هذه الطبقة عبور الأكسجين والماء وتعمل على تقليل الرطوبة، كما تُحسّن من قوة الشدّ عند وجود رقائق الصبغات المدمجة مثل أكسيد الحديد.

الطبقة النهائية: تحدد الشكل الذي نراه من الطلاء، بالإضافة إلى أنها تلامس الظروف البيئية المحيطة لذلك تُصنع بشكل يضمن الحماية منها، حيث تعمل كخط دفاع أول ضد الطقس وأشعة الشمس.⁽⁵⁾

ترجمة وإعداد: هاجر عبدالعزيز
مراجعة علميّة: أحمد فهمي
تدقيق لغوي: هاجر زكريا
تحرير: نسمة محمود

المصادر:

Inorganic Pigment Compounds – The Chemistry of Paint | Compound Interest [Internet]. [cited 2019 Mar 27]. Available from: https://www.compoundchem.com/2014/03/21/inorganic-pigment-compounds-the-chemistry-of-paint/

What is Paint? [Internet]. Anochrome. [cited 2019 Apr 1]. Available from: https://www.anochrome.com/technical/paints-and-coatings/

How paint works [Internet]. Explain that Stuff. [cited 2019 Apr 1]. Available from: http://www.explainthatstuff.com/howpaintworks.html

Paints [Internet]. [cited 2019 Mar 27]. Available from: http://www.essentialchemicalindustry.org/materials-and-applications/paints.htm

Paint coatings – SteelConstruction.info [Internet]. [cited 2019 Mar 27]. Available from: https://www.steelconstruction.info/Paint_coatings