- مقدمه
اولين جرقه فناوري نانو در سال 1959زده شد؛ اما در آن زمان این فناوری هنوز با عنوان فعلی شناخته نشده بود. در اين سال “ريچارد فاينمن” در طي يك سخنراني با عنوان “فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد” ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آيندهاي نزديك ميتوانيم مولكولها و اتمها را به صورت مستقيم دستكاري كنيم. به طور خلاصه نانوفناوری به معنی مهندسی نمودن مواد در ابعاد اتمی-مولکولی و ساخت موادی با خواص کاملاً متفاوت در ابعاد نانو است. نانوفناوری، فناوري جديدی است كه می تواند به تدریج تمام دنيا را فرا بگیرد. به تعبير دقيقتر “نانوفناوري بخشي از آينده نيست؛ بلکه همه آينده است“. موضوع اصلی نانوفناوری مهار ماده یا دستگاههایی در ابعاد بسیار کوچک و حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است.
نانوفناوری زندگی امروزی را به شدت دستخوش تغییر کرده است، به گونهای که در همه شئون زندگی اعم از خوراک، پوشاک، کشاورزی، صنایع گوناگون، ساختمان و … رد پایی از این فناوری دیده میشود. پیشرفت فناوری نانو بر روشها و فرایند پوششدهی تأثیر چشمگیری داشته است. شناخت عملکردهای جدید روکشهای نانو که به واسطه استفاده از نانومواد به دست آمده، امکان توسعه کاربردهای جدید را فراهم کرده است. مزیت ویژه روکشها و پوششهای نانو در این است که امکان تنظیم خواص و مهندسی آنها را به محققین میدهد. اصلاح رنگها به وسیلة نانومتری کردن ساختار آنها منجر به بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی آنها شده، مقاومت در برابر حرارت، سایش، نوشتار، آتش و بسیاری موارد دیگر را در آنها بالا میبرد.
یکی از زمینههای کاربرد فناوری نانو به ویژه در حوزه مواد، پوششها و سازههای نانومتری، حوزههایی است که در آنها نیاز به سطوح ضد لغزش وجود دارد. مخاطرات ناشی از سرخوردگی و لغزش در محیطهای مرطوب مانند بیمارستانها، حمامها، کشتیها و … و تبعات و خسارتهای جانی و مالی ناشی از سر بودن این سطوح، موجب شده است تا حوزهای از فناوری با عنوان «پوششهای ضد لغزش و ضد سرخوردگی» ایجاد شود.
| ضدلغزشها و مکانیسم کلی عملکردی آنها |
افزودنیهای ضد لغزش یا مقاوم در برابر لغزش، ترکیباتی هستند که مستقیما در مقابل افزودنیهای لغزنده کننده یا روان کننده به کار میروند. هر مادهای که به پوشش اضافه شده و منجر به کاهش یا حذف خطر لغزش بر روی سطح فیلم خشک گردد، یک عامل ضد لغزش است. به طور کلی خاصیت «ضد لغزندگی» با افزایش زبری سطح یا ضریب اصطکاک به وجود میآید. سطح پوشش زمینها، خیابانها، عرشهها و مواردی از این قبیل، ممکن است لغزنده باشد، به ویژه اگر بر روی آنها رطوبت وجود داشته باشد. بنابراین، اغلب نیاز است که عامل ضد لغزش به پوشش اضافه شود تا زبری سطح را افزایش دهد. این عوامل عبور یک سطح از روی سطح دیگر را سختتر میسازند ]1[.
شکل 1- مقایسه سطوح معمولی و سطوح اصلاح شده ]2[.
| دلایل استفاده از پوششها و سازههای ضد لغزش
|
پدیده «سر خوردگی» به شکلی جدی به عنوان یک معضل به شمار میآید. به طوری که طبق گزارش شورای ملی ایمنی الجزایر، بیش از 9 میلیون نفر در سال از صدمات ناشی سرخوردگی/افتادن، دچار معلولیت میشوند. این مساله در محیطهایی که تردد در آنها زیاد و رطوبت یا نمناکی ناشی از مجاورت با آب بالاست، شدت بیشتری مییابد. محیطهایی همچون اتاقکهای پرستاری، فست فودها، رستورانها، ادارات، بیمارستانها، حمامها، استخرها، گاراژها، سالنهای ورزشی و اماکن عمومی، تنها برخی از مکانهایی هستند که به پوششهای ضد لغزش جهت محافظت از مراجعان و پرسنل خود نیاز دارند ]3[. از این رو استفاده از پوششها و یا سازههایی همچون کفپوشها و … که میزان لغزندگی و مخاطرات ناشی از آنها و نیز بار مالی حاصل از آسیب را به حداقل برسانند، به شدت احساس میشود.
| کاربردهای پوششها، کفپوشها و سازههای ضد لغزش
|
کفپوشهای ضد لغزش برای استفاده در پارکینگهای طبقاتی و زیر زمینی، سالنهای فرآیندی و تعمیراتی مرطوب مانند سالنهای فرآوری صنایع غذایی و نوشیدنی، مکانهای بهداشتی، مراکز داروسازی، اتاقهای تمیز، نواحی مسکونی و تجاری، سالنهای ورزشی و مدارس به کار گرفته میشوند. همچنین از پوششهای ضد لغزش میتوان در کاشیها و سرامیکهای حاشیه استخرها و همچنین حمامها استفاده نمود ]4[.
شکل 2- مخاطرات ناشی از لغزنده بودن زمین ]3[
وجود این پوششها، میتواند سلامت پرسنل و مراجعه کنندگان و در مواردی همچون کشتیهای حمل بار، سلامت بار و اجناس موجود در کشتی را تا حد زیادی تضمین نماید. از دیگر سو باید توجه داشت که از آنجاییکه این پوششها بر روی سطوح مختلف از جمله سطوح کاشیها و سرامیکها، سنگهای ساختمانی مانند مرمر و …، سطوح پارکینگها، کناره استخرها و … اعمال میشوند، دستیابی به خاصیت مطلوب در کنار حفظ ظاهر و زیبایی سطوح نیز بایستی به شدت مورد توجه قرار گیرد. در صورت استفاده از پوششهای میکرونی و سنتی، امکان کاهش زیبایی ظاهری و افت کیفیت این مواد وجود دارد. اما استفاده از پوششهای ضد لغزش مبتنی بر فناوری نانو، ضمن حفظ زیبایی و جلای سطح، خواص مناسبی را در آنها ایجاد میکنند.
| مواد مورد استفاده در پوششهای ضد لغزش
|
مواد بسیاری در ابعاد میکرونی و در قالب افزودنیهای سنتی و نیز در ابعاد نانومتری در پوششها و روکشهای ضد لغزش مورد استفاده قرار میگیرند، که برخی از آنها عبارتند از:
- اکسید آلومینیوم
- ماسه
- سیلیکای کلوئیدی
- پلی الفینها
پارامترهای متعددی در انتخاب افزودنیهای مقاوم در برابر لغزش دارای اهمیت هستند. این موارد شامل نوع خوشهها، شکل، سختی و سایز آنها میباشد.
خوشههای ذرات ضد لغزش در محدوده ابعادی از ذرات ریز تا درشت در دسترس هستند. انتخاب نوع خوشهها بستگی به نوع پوشش و درجه مورد نیاز از مقاومت در برابر لغزش دارد. دستههای ریزتر خوشهها، معمولا در پوششهای نازکتر به کار میروند، در حالیکه خوشههای درشتتر تمایل به تودهای شدن دارند. گروههای درشتتر برای پوششهای با ضخامت بیشتر مناسب هستند در این موارد گروههای ریزتر ممکن است، تاثیر خود را از دست بدهند ]5[.
اکسید آلومینیوم:
اکسید آلومینیوم با سختی بسیار زیاد و شکل زاویهدار، مادهای ایدهآل برای دستیابی به مقاومت لغزش با کارآیی بالا میباشد. خوشههای با شکلهای زاویهدار، در هنگام قرارگیری خارج از سطح پوشش، بسیار موثرتر از خوشههای با شکلهای کروی و گرد هستند.
| شکل 3- ساختار فضایی اکسید آلومینیوم | شکل 4- اکسید آلومینیوم ]6[ |
سیلیکای کلوئیدی:
ترکیباتی مانند سیلیکای کلوئیدی نیز برای کاهش لغزندگی مورد استفاده قرار میگیرند. زبری سطح ایجاد شده در این مواد قابلیت استفاده به عنوان مواد ضد لغزش را در آنها ایجاد کرده است. ماسه سیلیکاتی به عنوان یک افزودنی مهم در پوششهای زمین، عرشه و راه پلهها استفاده میشود.
پلی الفینها:
پلی الفینهای با ضریب اصطکاک بالا، در فرمول پوششهای ضد لغزش به کار میروند. عملکرد این مواد نباید با خاصیت لغزندگی یا روانکنندگی بسیاری از پوششها که برای ساخت، بسته بندی و انتقال کالاهای پوشش داده شده طراحی میشوند، اشتباه گرفته شود. در جدول زیر نمونههایی از واکسهای پلیمری که دارای خواص گوناگونی از جمله ضد لغزش هستند، مشاهده میشود ]1[.
جدول 1- خواص و کاربردهای واکسهای گوناگون پلیمری ]1[
| نوع واکس | تاثیر |
| پارافین | ضد بلوکه شدن، دفع کننده آب |
| پلی اتیلن سنگین و سبک | مقاوم در برابر لغزش و سایش (خراش)، ضد بلوکه شدن |
| پلی پروپیلن | ضد لغزش، ضد بلوکه شدن، مقاوم در برابر سایش |
| پلی تترا فلوئورو اتیلن | لغزش و روان کنندگی عالی، ضد بلوکه شدن، مقاوم در برابر سایش |
| معرفی محصولات، ابزارها و دانشفنیهای موجود در داخل وخارج از کشور
|
- شرکت بساپلیمر، نانوکفپوش اپوکسی ضد سایش با ویژگی چسبندگی بالا به فلز به همراه خواص ضد لغزش را ارائه کرده است. این نانوکفپوش در شرکتهای صنعتی در ایران نصب شده است. از مزایای این نانوکفپوش در مقایسه با کفپوشهای دیگر میتوان به چسبندگی بسیار بالا به فلز و همچنین عدم نفوذ روغن به کفپوش اشاره کرد. همچنین با کمک سطح ضد لغزش نانوکفپوش، ایمنی پرسنل در رابطه با لغزش تامین میشود ]4[.
- شرکت nanoconcept با بیش از 60 سال سابقه، نوعی پوشش تحت عنوان nano Grip به بازار عرضه کرده است که میتواند تقریبا بر روی تمامی سطوح سخت، مانند سرامیکها، آجرها، سنگ مرمر، سنگهای صیقل خورده، سیمان، وان حمام و…اعمال شود.
این محصول، پوششی نیست که بتوان آن را جدا کرد، اما با فرآیند شیمیایی، ردپایی بر روی سطوح معدنی باقی میگذارد، بدون آنکه ظاهر آن را خراب کند. این ماده ظاهر یا رنگ زمین، کاشی یا حمام شما را تغییر نمی دهد و اعمال آن ساده است ]3[.
- شرکت national sealing co. [9] ارائه دهنده پوششهای ضد لغزش[1] و ضد سر خوردگی[2] در آمریکا میباشد. این شرکت پوشش خود را بر روی کاشیهای سرامیکی، لبه استخرها، سنگهای مرمر و … اعمال میکند. برخلاف پوششهای سنتی که هر سال بایستی تجدید شوند، این نمونه ها مادامی که سازهها پابرجا هستند، دوام دارند و کنده یا پوسته پوسته نمیشوند.
| قبل از اعمال پوشش | بعد از اعمال پوشش |
| شکل 7- کناره استخر: قبل و بعد از اعمال پوشش ]9[ | |
اعمال این پوشش در چند مرحله شامل اعمال لایه اولیه از پوشش، افزودن نانوذرات، و اعمال تاپ کوت (یک پوشش سه جزئی) انجام میشود ]9[.
| الف | ب | ||
|
شکل 8- کاشی حمام به ترتیب از راست به چپ: قبل و بعد از اعمال پوششهای ضد لغزش ]9[ |
|||
- شرکت HALO surfaces international، محصولی با نام Halo SV Anti-slip ارائه کرده است. این محصول یک پوشش نازک محافظتی حاوی ذرات بسیار ریز است. این محصول قابلیت اعمال بر روی انواع سطوح مانند سیمان، کاشیهای ساختمانی و زمینها را دارد. این محصول مبتنی بر فناوری نانو، در برابر ورقه ورقه شدن و پوسته پوسته شدن مقاوم است. این محصول علاوه بر محافظت در برابر رطوبت و نفوذ یون کلر، اسیدها، نوشتار و فضولات حیوانات، محافظت در برابر افتادن یا لغزش در سطوح لغزنده را به ارمغان میآورد ]10[.
| جمعبندی
|
- پیشرفت فناوری نانو بر روشها و فرایند پوششدهی تأثیر چشمگیری داشته است. توسعه نانوروکشهای حاوی نانوذرات و افزایش زبری سطح یا افزایش در ضریب اصطکاک، منجر به ایجاد فرصتهای کاربردی جدید به عنوان روکشهای ضد لغزش یا مقاوم در برابر سر خوردگی شده است. این دسته از محصولات مبتنی بر فناوری نانو میتوانند کاربردهای چند منظوره داشته باشند. خواص جانبی اضافه شده توسط آنها به محصول نهایی، نظیر پایداری و دوام پوشش و قابلیت افزودن خواصی نظیر مقاومت در برابر رشد باکتریها و مقاومت در برابر خراش، علاوه بر خواص ضد لغزش پتانسیل کاربردی زیادی برای این محصولات ایجاد میکند.
- در محیطهایی با تعداد مراجعه کنندگان یا تردد کنندگان زیاد همچون مراکز تفریحی، درمانی، خدماتی، اماکن و گذرهای عمومی و همچنین ادارات، کارخانهها و محیطهای کاری مانند انبارها و عرشه کشتیها که احتمال لغزش بار بر روی آنها وجود دارد، همه نیاز به پوششهای ضد لغزش جهت محافظت از مراجعان و پرسنل خود دارند.
- سازندگان و توسعه دهندگان این پوششها علاوه بر دستیابی به خاصیت مطلوب ضد لغزندگی، حفظ زیبایی ظاهری سطوح را نیز مورد هدف قرار دادهاند.
- موادی همچون اکسید آلومینیوم، ماسه، سیلیکای کلوئیدی و پلی الفینها از جمله موادی هستند که در پوششدهی سطوح ضد لغزش به کار میروند.
منابع و مراجع:
- Additives Reference Guide,(2013), Dr. Joseph V. Koleske, Robert Springate and Dr. Darlene Brezinski
- nanovation.ca
- http://nanoconcepts.net/floor-safety
- http://www.basapolymer.com/fa
- Dulux® Protective Coatings Technical information and Advice, Note 11.1
- http://www.lesker.com/newweb/deposition_materials/depositionmaterials_evaporationmaterials_1.cfm?pgid=al6
- http://www.ashevilleminerals.com/fumed-silica/
- https://en.wikipedia.org/wiki/Fumed_silica
- http://www.nationalsealing.com/sealing/anti-slip-coating
- HALO SURFACES INTERNATIONAL LIMITED; Halo SV Anti-slip
[1] Anti-slip
[2] Anti-skid
———————————————————————
تهیه و تنظیم:
- گروه ترویج صنعتی کامپوزیت و پلیمر (مبنا پژوهان فناوریهای نوین آتیه)
- زهرا صدرالدینی احمدیانی
بخش ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو
====================================================================================
[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]
[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]
====================================================================================
