بررسی فنی و اقتصادی رنگ های دريایی (معمولی و نانویی)

فناوری نانورویکردی جدید به همه علوم و فنون است. علم و فناوري نانو به پيشرفت و توسعه در علوم فيزيک، شيمي، مواد و مهندسي کمک بسياري کرده است.کاربردهای گسترده فناوری نانو در صنایع مختلف به خصوص صنایع دریایی به دلیل قابلیت‎های منحصر به فرد محصولات تولید شده با استفاده از فناوری نانو در مقایسه با دیگر محصولات موجود در بازار است. این فناوری توانسته در زمان کوتاهي توجه فراوانی را به خود جلب کند. صنايع شيميايي نقش مهمي را نه تنها در توسعه نانو مواد بلکه در استفاده از آن در کاربردهاي مختلف ايفا نموده است. يکي از حوزه‎هايي که نانو فناوری در آن وارد شده است صنعت پوشش‎هاي آلي است. از فناوری نانو در پوشش‎ها به منظور بهبود مقاومت شيميايي، مقاومت سايشي، مقاومت در برابر پرتوی فرابنفش و پوشش‎های آنتي فولينگ استفاده شده است.

تمامی شرکت‎هاي بزرگ توليد کننده رنگ و پوشش، سرمايه زيادي را در بخش تحقيق و توسعه خود براي فرموله کردن رنگ‎هايي کاراتر در برابر عوامل محیطی صرف مي‎کنند. اگرچه فرمول‎هاي متنوعی براي رنگ‎ها و پوشش‎ها در سال‎هاي اخير ارائه شده است؛ اما هيچ کدام از آن‎ها نتوانسته به همه نيازهاي موجود در يک فرمولاسيون واحد پاسخ دهد. به عنوان مثال يک سيستم پوششي با خواص شيميايي مناسب، ممکن است مقاومت آب و هوايي ضعيفي داشته باشد و يا يک پوشش با انعطاف‎پذيري عالي، مقاومت گرمايي يا مقاومت در برابر خراش قابل قبولي نداشته باشد. بنابراين دست‎يابي به فرمولاسيون رنگي که در تمام شرايط کارا باشد دستاورد بزرگي است. فناوري نانو در پوشش‎هاي آلي مي‎تواند به اين نياز پاسخ دهد. افزودن نانو ذرات به پوشش‌ها، مي‎تواند بسياري از خواص سيستم پوشش را بهبود بخشد و پوششي چند منظوره با تفاوت قيمت پايين ايجاد کند. مزاياي اصلي استفاده از پوشش‎هاي نانو عبارتند از:

  • ظاهر بهتر پوشش
  • مقاومت شيميايي بالاتر
  • کاهش نفوذپذيري عوامل خورنده و در نتيجه مقاومت به خوردگي بهتر
  • شفافيت نوري
  • افزايش مدول پوشش و پايداري گرمايي
  • آساني تميز کردن پوشش
  • ايجاد خواص ضد لغزش، ضد مه و آنتي فولينگ
  • بهبود هدايت گرمايي و الکتريکي پوشش
  • بهبود خواص مکانيکي پوشش
  • بهبود چسبندگي بر سطوح مختلف

 

  1. رنگ‏های آنتی‎فولینگ

بدنه يک شناور نقشي کليدي در کارايي آن داراست. توانايي فيزيکي شناور در شکافتن آب دريا و امواج، به‎گونه‎اي که مقاومت آب در برابر حرکت خود را کاهش دهد، در اقتصاد سوخت بسيار اهميت دارد. بنابراين، بهبود کیفیت و صافی سطح بدنه شناور در اين زمينه نقش محوري و اساسي بازي مي‏کند؛ به اين دليل که يک بدنه کاملاً صاف از نظر هيدروديناميکي ايده‎آل است. دو عامل سبب افزايش زبري سطح بدنه شناور مي‎شوند. يکي از اين عامل‏ها، عامل خوردگي و عامل ديگر رسوب بايو فولينگ‎ها است. تجمع ناخواسته ميکروارگانيسم‌ها، گياهان و جانوران دريايي بر روي سطوح غوطه ور در آب دريا، بايو فولينگ ناميده مي‎شود. معمولا پس از ايجاد خوردگي، تعميراتي روي بدنه شناور صورت می‌گيرد. “ميکرو سوراخ”هاي ايجاد شده در اثر خوردگي روي سطح باعث تضعيف بدنه در برابر تخريب و يا رسوب بیشتر خزه مي‎شود [1]. رسوب فولينگ بر روي سطح کشتي و قايق‎ها مشکلاتي را به دنبال دارد:

  • افزايش مقاومت اصطکاکي به دليل افزايش زبري سطح و افزايش وزن کشتي که سبب کاهش سرعت آن مي‎شود. براي جبران کاهش سرعت، مصرف سوخت افزايش مي‎يابد. افزايش مصرف سوخت، افزايش انتشار ترکيبات مضر و گازهاي گلخانه‎اي را به دنبال دارد. افزايش هزينه سوخت به دليل رسوب جرم‎هاي دريايي تا 40% و کل هزينه‎ها تا 77% تخمين زده شده است.
  • افزايش تعداد دفعات عمليات تعمير کشتي در خشکي و خارج از آب.
  • تخريب پوشش اعمال شده بر روي سطح کشتي که سبب افزايش خوردگي مي شود.

رسوبات بيولوژيکي ايجاد شده روي بدنه کشتي به دو دسته ماکرو و ميکرو تقسيم مي‎شود. چسبيدن خزه‎ها و اجرام ماکرو و ميکرو بر هيدروديناميک کشتي و شناور اثرگذار است. زبري ايجاد شده به‎وسيله ميکرو فولينگ که با رسوب لجن بر روي سطح پديد مي‎آيد، منجر به افزايش 1 تا 2 درصدي در مصرف سوخت مي‎شود. ماکرو فولينگ‎ها به جانوران و گياهان دريايي اطلاق مي‎شود و اثر آن‎ها بر مصرف سوخت به ميزان زيادي به نوع و ماهيت رسوبات بستگي دارد. درحاليکه گياهان دريايي منجر به افزايش ده درصدي در مصرف سوخت مي‎شوند، جانوران دريايي مانند صدف‎ها، بارناکل‎ها[1] و ماسل‎ها[2] منجر به افزايش چهل درصدي در مصرف سوخت مي‎گردند. علاوه بر افزايش مصرف سوخت، رسوب حجم بالايي از فولينگ در نهايت منجر به افزايش خوردگي بدنه شناور مي‎شود. هرچند جلوگيري از خوردگي بدنه شناور با استفاده از پوشش‎ها نسبتاً آسان‌تر است، اما جلوگيري از چسبيدن خزه‎ها و ساير فولينگ‎ها به‎خصوص براي کشتي‎هايی که با سرعت کم حرکت مي‎کنند، به مراتب پيچيده‎تر است [1].

  1. تاريخچه صنعت و بازار در پوششهاي ضد رسوب

به منظور درک روند پيشرفت پوشش‌هاي دريايي و عواملي که آن را تسريع مي‌کند، دانستن تاريخچه صنعت رنگ‌هاي آنتي‌فولينگ ضروري است.

  • 412 قبل از ميلاد: از متون تاريخي اين‌گونه برداشت مي‎شود که به منظور ایجاد پوشش محافظ، آرسنيک و سولفور با روغن خاصي مخلوط شده و بر روي بدنه شناور اعمال مي‌شده است.
  • قرن 16 ميلادي: شکل اصلي حفاظت از کشتي‌هاي چوبی استفاده از غلافي از مس يا مخلوط آرسنيک و سولفور بود.
  • قرن 17 ميلادي: در سال 1625، ويليام بيل الين شخصي بود که پتنت ترکيب رنگي که حاوي پودر آهن، مس و سيمان بود را ثبت کرد. در سال 1670، فيليپ هووارد و فرانس واتسون پتنت رنگي حاوي رزين و بيس واکس را ثبت کردند.
  • قرن 19 ميلادي: بيش از سيصد پتنت آنتي‌فولينگ به ثبت رسيده است که در اکثريت آنها از زيست‌کش‌هايي مانند سولفات مس استفاده شده است.
  • اواخر دهه 40 ميلادي: تغييرات بسياري در تکنولوژي رنگ در نتيجه توليد مواد جديد شيميايي و معرفي روش‌هاي آماده‌سازي سطح و … ايجاد شد.
  • در سال 1974: شرکت اينترنشنال پينت[3] اولين پوشش‌هاي آنتي‌فولينگ ([4] SPC ) را معرفي کرد [2].
  • در سال 1987: اولين پوشش آنتي‌فولينگ عاري از قلع، controlled depletion polymer، به صورت جهاني معرفي شد.
  • در سال 1999: اولين سيستم رهاساز فولينگ معرفي شد. پوشش‌هاي با انرژي آزاد سطحي کم فولينگ‌ها را بدون استفاده از زيست‌کش کنترل مي‌کنند.
  • در سال 2002: شرکت اينترنشنال پينت اولين سيستم‌هاي self-polishing را که در واقع ترکيب تکنولوژي‌هاي SPC و [5]CDP است معرفي کرد [2].
  • 2007: نسل بعدي پوشش‌هاي رهاساز فولينگ بر پايه فناوری فلوئورو پليمر توسط شرکت اينترنشنال پينت معرفي شد.
  1. انواع سیستم‎های آنتی‎فولینگ

1-4. پوششهاي آنتي فولينگ حاوي مواد سمي زيستکش

پوشش‌هاي آنتي فولينگ حاوي مواد سمي زيست‌کش، پوشش‌هايي هستند که شامل حداقل يک جزء فعال جهت کشتن فولينگ‌ها باشند [3]. اين پوشش‌ها با ايجاد يک ميکرو لايه غني از زيست‌کش در سطح خود از چسبيدن ارگانيسم‌هاي دريايي جلوگيري مي‌کنند. همچنين اين پوشش‌ها حاوي اجزاي فعال ديگري نيز هستند که از رشد خزه‌ها و فولينگ جلوگيري کرده يا از سرعت رشد آن‌ها مي‌کاهند [1].  با توجه به انواع مختلف فولينگ، مواد متفاوتي نيز جهت از ميان بردن آن‌ها مورد نياز است. يکي از متداول‌ترين ترکيبات مورد استفاده، ترکيبات قلع از جمله تري‌بوتيل‌ قلع است. اين ترکيب در اوسط قرن بيستم توليد شد و پرمصرف‌ترين ترکيب سمي زيست‌کش، جهت کشتن فولينگ‌ها در دهه‎های گذشته بوده است. از ديگر ترکيبات سمي مورد استفاده در پوشش‌هاي آنتي فولينگ مي‌توان به ترکيبات مس، روي و همچنين برخي ترکيبات آلي اشاره کرد. در کنار ترکيبات سمي، نوع ديگري از مواد، با عنوان تقويت کننده، جهت بهبود کارايي پوشش‌هاي ضد جرم مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين مواد ترکيبات کوچک مولکول آلي يا آلي‌فلزي هستند که حلاليت پاييني در آب دارند و فعاليت ترکيبات سمي موجود در پوشش را افزايش مي‌دهند [4]. سازوکار عمل اين پوشش‌هاي آنتي فولينگ، خروج ترکيبات زيست‌کش از پوشش و نابود کردن فولينگ‌ها است. مکانيزم و سرعت خروج اين ترکيبات با توجه به انتخاب پايه پوشش، مي‌تواند تغيير کند. اين امر منجر به توليد انواع مختلف پوشش‎هاي آنتي فولينگ گرديده است.

 

 

شکل 1. زيست‌کش پراکنده شده در ماتريس رزيني

درجه تأثير پوشش آنتي فولينگ و همچنين عمر سرويس‌دهي آن به نوع و مقدار زيست‌کش‌ها و همچنين نوع رزين سنتزي يا طبيعي به عنوان بايندر بستگي دارد. اینکه تعداد بسيار کمي از زيست‌کش‌ها در ترکيبات آنتي‎فولينگ استفاده مي‌شوند، به اين دليل است که بايد خواص ويژه‌اي از نظر سميت و حلاليت در آب دريا داشته باشند. برخي از زيست‌کش‌ها در آب دريا بيش از حد محلول هستند و يا اينکه سميت بالايي دارند و نمي‌توان با اطمينان از آنها استفاده کرد. بنابراين سيستم آزاد سازي زيست‌کش يک عامل مهم تعيين‌کننده در چگونگي عملکرد پوشش ضد خزه و مدت زمان کارايي آن است. در ادامه انواع پوشش‎های مورد استفاده برای آزادسازی زیست‎کش‎ها معرفی خواهد شد [5].

1-1-4. پوششهاي ماتريس نامحلول

در پوشش‌هاي با ماتريس غيرقابل حل، ماتريس پليمري غير قابل حل است و با غوطه وري درآب دريا ساييده نمي شود و ضخامت آن کاهش نمي‌يابد. تعداد زيادي از پليمرهاي تجاري با وزن مولکولي بالا مانند اپوکسي، آکريليک و رابر کلرينه شده در تهيه اين پوشش‌ها کاربرد دارند. زيست‌‌كش‌ها با نفوذ آب دريا به درون پوشش آزاد مي شوند. بعد از مدت زمان معين سرعت آزاد‌سازي زيست‌کش پايين‌تر از ميزان مورد نياز براي مقابله بافولينگ‌ها مي‌رسد (شکل 2). اين نوع از پوشش‌ها از نظر مکانيکي بسيار مقاوم هستند و در برابر اکسيداسيون و تخريب نوري نيز پايدار هستند. اما مشکل اينجاست که طول عمر سرويس‌دهي کوتاهي (12-18 ماه) دارند. مهمترين مزيت اين نوع از پوشش‌هاي آنتي فولينگ مقاومت آن‌ها در برابر سايش و خراش است. اين مزيت در قايق‌هايي که کف‌شان سایيده مي‌شود، اهميت می‌یابد [1, 5].

 

شکل2. پوشش ‌هاي آنتي فولينگ ماتريس نامحلول

در اين نوع پوشش‌ها مقادير زيادي پيگمنت سمي و به دنبال آن بايندري چقرمه و پايدار استفاده مي‌شود. به اين منظور پلي‌وينيل‌رزين، رابر کلرينه شده، مشتقات سلولزي و آلکيد‌هاي کوتاه روغن مقاوم در برابر آب و برخي از پليمرهاي با وزن مولکولي بالا عملکرد خوبي دارند. ماتريس پليمري مي‌تواند تنها شامل يک رزين باشد و يا به همراه پليمري با وزن مولکولي پايين‌تر به عنوان نرم‌کننده به‌کار رود.

مس فلزي و اکسيد مس، مواد سمي هستند که معمولاً در اين پوشش‌ها استفاده مي‌شوند. غلظت حجمي بالاتر از 30 تا 40 درصد اکسيد مس يا 20 تا 25 درصد مس فلزي براي تماس پيوسته ذرات مورد نياز است. مشخصه اين پوشش‌ها لایه سخت و مقاوم در برابر سايش‌ آنها است. اين پوشش‌ها گران هستند، چون حاوي مقدار زيادي پيگمنت گران قيمت مي‌باشند [6].

2-1-4. پوششهاي ماتريس محلول

پوشش‌هاي با ماتريس قابل حل به منظور جلوگيري از کاهش بازدهي پوشش هاي آنتي فولينگ با زمان توسعه يافتند. در اين پوشش‌ها، از رزيني با قابليت حل شدن در آب دريا استفاده شده است. ماده کلاسيک تشکيل دهنده فيلم در اين سيستم‌ها داراي مقادير بالايي از رُزين[6] است. رُزين ماده‌اي طبيعي است که از تراوشات درختان کاج و صنوبر به دست مي‌آيد. رُزين حاوي 85-90 % اسيدهايي است که دو پيوند دوگانه و گروه کربوکسيل دارند. پيوندهاي دوگانه کانجوگيت[7] بر پايداري رُزين تأثيرگذارند و قابليت اکسيد شدن آن را در معرض هوا افزايش مي‌دهند. بنابراين تنها زمان کوتاهي بعد از اعمال پوشش به کشتي، بايد آن را از معرض هوا خارج کرد و در آب انداخت. هنگامي که اين پوشش‌ها در معرض آب دريا قرار مي‌گيرند، گروه‌هاي کربوکسيل با يون هاي سديم و پتاسیم موجود در آب دريا واکنش مي‌دهند. به دليل سرعت بالاي حل شدن در آب دريا و شکنندگي رُزين در فرمولاسيون اين پوشش‌ها از نرم كننده‌ها و رزين کمکي استفاده مي‌شود. مشکل اين پوشش‌ها اين است که در وضعيت ساكن کشتي به خوبي عمل نمي‌کنند. مشکل ديگر اين پوشش‌ها اين است که در مقادير بالاي رُزين ميزان ساييدگي پوشش با افزايش سرعت کشتي به صورت نمايي افزايش مي‌يابد [7].

شکل 3. سرعت رهاسازي زيست‌کش در پوشش‌هاي ماتريس محلول و ماتريس نامحلول

3-1-4. پوشش‌هاي TBT-SPC

استفاده از کوپليمرهاي آلي قلع مانند کوپليمر تري بوتيل قلع آکريلات و متاکريلات به عنوان پوشش‎هاي ضد جرم در دهه شصت ميلادي مطرح شد. فناوری اين کوپليمرها (TBT-SPC) که در سال 1974 ثبت شد، انقلابي در پوشش‌هاي ضد جرم و صنعت کشتي سازي ايجاد کرد. اين پوشش‌ها بر پايه يک پليمر آکريليکي ( معمولاً متيل متاکريلات) مي‌باشند که گروه هاي تري بوتيل قلع به زنجير اصلي پليمر متصل شده است [8].

 

 

شکل 4. فرمول شيميايي واحد تکرار شونده کوپليمر تري بوتيل قلع متاکريلات (TBTM )و متيل متاکريلات (MMA)

در اين پوشش‎ها، بعد از قرار گرفتن در معرض آب دريا، ذرات رنگدانه در تماس با آب دريا حل مي شوند. کوپليمر تري بوتيل قلع آکريلات و متاکريلات آب‌گريز بوده و از نفوذ آب دريا به درون پوشش جلوگيري مي‌کند. بنابراين آب دريا تنها مي‌تواند حفره‌هايي را که در اثر حل شدن رنگدانه‌ها ايجاد شده پر‌ کند. پيوند گروه کربوکسيل با TBT تحت شرايط قليايي ناپايدار است و هيدروليز مي شود [9].

 

شکل 5. سازوکار رهاسازي کنترل شده کوپليمر TBT به وسيله واکنش هيدروليز

 

بدين ترتيب است که مي توان سرعت آزادسازي گروه TBT را کنترل کرد. رهاسازي TBT از پوشش باعث ايجاد تغييرات اساسي در کوپليمر آکريلاتي مي‌شود، این تغییرات عبارتند از:

  • افزايش دماي انتقال شيشه‎اي (از °C 25 تا °C 100) که سبب شکننده شدن کوپليمر مي شود.
  • آب دوست شدن کوپليمر

با گذشت زمان، آب دريا مقدار بيشتري از ذرات رنگدانه را در خود حل مي‌کند و ناحيه‌اي که واکنش در آن صورت مي‌گيرد بزرگتر مي‌شود. هنگامي که تعداد کافي از گروه هاي TBT از سطح پوشش آزاد شد، بخشي از کوپليمر آب دوست شده وارد آب مي شود و سطح جديدي از کوپليمر حاوي قلع در معرض آب دريا قرار مي‌گيرد (اثر خود ساييدگي) [10].

2-4. فناوری عاري از قلع

به دليل اثرات جانبي ترکيبات حاوي قلع بر محيط زيست، تحقيقات گسترده‌اي براي توسعه سيستم هاي عاري از قلع انجام شده است.

محصولات تجاري شده عاري از قلع به دو دسته کلي تقسيم مي شوند [11]:

  • سيستم هاي با سرعت آزاد سازي کنترل شده CDPs، پوشش‌هاي سنتی بهبود يافته به کمک رزين‌هاي جديد مي‌باشند. سازوکار عملكرد شبيه به پوشش‌هاي آنتي فولينگ بر پايه رُزين مي‌باشد. همانطور که پيش از اين نيز گفته شد؛ در پوشش‌هاي “ماتريس محلول” سرعت آزاد سازي زيست‌کش ثابت نيست و پوشش در هنگامي که کشتي ساکن است، کارايي ندارد. علاوه بر اين هزينه اعمال پوشش به دليل طول عمر کوتاه آن بالاست. مطابق اين سازوکار ابتدا آب دريا به درون پوشش نفوذ مي‌کند و سپس زيست‌کش‌ها از پوشش خارج مي‌شوند. هنگامي که لايه جديد از پوشش در معرض آب دريا قرار گرفت و ساييده شد، لايه‌هاي جديدتر در تماس با آب دريا قرار مي‌گيرند و اين فرآيند ادامه مي‌يابد [5].
  • کوپليمرهايself polishing عاري از قلع. سازوکار عملكرد اين پوشش‎ها مشابه با پوشش‌هاي TBT-SPC مي باشد. اين پوشش ها بر پايه آکريليک است و گروه‌هاي گوناگوني به زنجير اصلي پليمر متصل شده است. گروه‌هاي متصل شده پس از تماس با آب دريا آزاد مي شوند. در واقع در اين پوشش‌ها فيلم حاوي کوپليمر آکريليکي است که با آب دريا واکنش مي‌دهد و اين واکنش تنها در سطح، صورت مي‌گيرد. در نتيجه آزاد سازي زيست‌کش توسط واکنش شيميايي و نه نفوذ کنترل مي‎شود. به اين دليل که اين واکنش بيشتر شيميايي است تا فيزيکي چه در هنگامي که قايق در حال حرکت باشد يا ساکن باشد؛ با سرعت يکسان انجام مي‌شود.

3-4. پوششهاي آنتي‏فولينگ غيرسمي (رهاساز فولینگ)

پوشش‍هاي رهاساز فولينگ، پوشش‍هايي غير سمي هستند که به جاي کشتن اجرام دريايي و فولينگ، قدرت چسبندگي آن‍ها را به سطح کاهش مي‍دهند. به اين ترتيب اجرام دريايي با اعمال نيروي مکانيکي (برس کشيدن روي سطح) يا هيدروديناميکي (ناشي از حرکت سازه در آب دريا) از روي سطح زدوده مي‍شوند. مهم‍ترين ويژگي‍هاي پوشش‍هاي رهاساز فولينگ، انرژي سطحي، مدول الاستيک و دماي گذار از حالت شيشه‍اي پايين يا قابليت حرکت مولکولي بالا است. اين سه ويژگي اساسي به همراه ويژگي‍هاي ديگري که دانشمندان براي پوشش‍هاي رهاساز فولينگ نام برده‍اند، منجر به کاهش نيروي چسبندگي ميان اجرام دريايي و پوشش مي‍شوند. انواع پوشش‎های رهاساز فولینگ عبارتند از:

الف) پوششهاي فلورينه : سطح انرژي پايين اين پوشش‌ها، تمايل اجرام دريايي براي چسبيدن روي آن‌ها را کاهش مي‎دهد. با اتصال منظم و آرايش‌يافته گروه‌هاي فلورينه روي سطح و تراکم بالاي ‌آن‎ها اين تمايل بيش از پيش کاهش مي‌يابد [12].

ب) پوششهاي سيليکوني: این پوشش‎ها به واسطه انرژي آزاد سطحي، مدول الاستيک و دماي گذار از حالت شيشه‎اي پايين، گزينه‎هاي مناسبي براي پوشش‎هاي رهاساز جرم هستند. از ميان پليمرهاي سيليکوني پلي‎دي‎متيل‏سيلوکسان بيش‎ترين کاربرد تجاري را در توليد پوشش‎هاي رهاساز فولينگ دارد [13]. جهت بهبود عملکرد رهاسازی فولينگ در پوشش‌هاي سيليکوني از مواد افزودني سيال در اين پوشش‌ها استفاده مي‌شود. اين سيالات پليمرهاي سيليکوني کوچک مولکولي هستند که با نام روغن‌هاي سيليکوني شناخته مي‌شوند. روغن‌هاي سيليکوني به واسطه انرژي سطحي پايين به سمت سطح پوشش مهاجرت مي‌کنند. با مهاجرت اين روغن‌ها انرژي سطحي پوشش کاهش یافته و لايه لغزنده‌اي روي سطح تشکيل مي‌شود. به اين ترتيب خواص رهاسازی فولينگ پوشش تقويت مي‌گردد [14].

ج) پوششهاي سيليکون فلورينه[8]: پليمرهاي سيليکوني و فلورينه گزينه‌هاي مورد مطالعه جهت ساخت پوشش‌هاي رهاساز فولينگ بوده و هستند. هر يک از اين پليمرها از جهاتي نسبت به ديگري برتري دارد. پليمرهاي فلورينه سطح انرژي پاييني دارند. در عين حال مدول الاستيک بالاي اين پليمرها رهاسازي فولينگ از سطح آن‌ها را با اشکال روبرو مي‌کند. پليمرهاي سيليکوني با وجود خواص خوبي همچون انرژي آزاد سطحي و مدول الاستيک پايين، پايداري کمي در محيط آبي دارند. استفاده از ساختار ترکيبي سيليکون فلورينه روشی براي دست‌يابي به پوششي با ويژگي‌هاي مثبت ساختار سيليکون و فلوئور است. با استفاده از اين پوشش‌ها مي‌توان بر نقاط ضعف هر يک از اين پوشش‌ها نيز غلبه کرد.

  1. نانورنگ‎های آنتی‎فولینگ

1-5. سطوح نانوساختار برای کنترل فولینگ‎های زیستی

بايوفولينگ نتيجه مهاجرت ارگانيسم‏ها به سطح و چسبيدن آن‎ها است. چسبيدن ارگانيسم‎ها در مقياس نانو و ميکرو صورت مي‌گيرد. بنابراين براي کنترل بايو فولينگ از طريق خواص سطح، بايستي در مقياس نانو و ميکرو تغيير ايجاد کرد. حوزه‌اي که در سال‌هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است اثر الگوي سطح (نانو و ميکرو) بر فولينگ است. پروژه‌اي با عنوان [9]AMBIO در اتحاديه اروپا با همکاري گروهي از دانشگاه‌هاي مختلف و مؤسسات تحقيقاتي انجام شده است که در آن فناوري نانو براي حل مشکل بايو فولينگ به کار گرفته شده است. تحقيق روی خواص سطح در مقياس نانو و سازوکار چسبيدن ارگانيسم‌هاي دريايي امکان درک عملکرد سيستم‌هاي آنتي فولينگ را در مقياس نانو فراهم مي‌کند. پوشش‌ با ساختار نانو بسياري از خواص سطحي و بالک يک سطح نچسب از جمله انرژي سطح، هدايت‌پذيري، زبري، تر شوندگي، مدول، واکنش‌پذيري فيزيکي و شيميايي و سازگاري با ارگانيسم‌ها را کنترل مي‌کند [15]. یکی از مهمترین مثال‎های سطوح نانوساختار در طبیعت، ساختار بدن کوسه است که از چسبیدن ترکیبات بایوفولینگ در سطح جلوگیری می‎کند (شکل 6).

شکل 6. تصویر میکروسکوپ SEM از سطح بدن کوسه. سطح هر کدام از این برجستگی‎ها ساختار نسبتا صافی دارد که مانع از چسبیدن ترکیبات فولینگ بر روی آن‎ها می‎شود.

2-5. استفاده از نانولولههاي کربن

دليل اصلي استفاده از نانو لوله‌هاي کربني در پوشش‌هاي رهاساز فولينگ تغيير در خواص سطحي است. يکي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي پوشش‌هاي رهاساز فولينگ انرژي آزاد سطحي پايين آن‌ها است. انرژي آزاد سطحي پايين امکان تشکيل پيوندهاي قوي ميان فولينگ و سطح پوشش را به حداقل مي‌رساند. روي چنين سطحي اجرام دريايي تنها از طريق پيوندهاي فيزيکي با سطح ارتباط دارند. تحقیقات نشان می‎دهد که کم‌ترين چسبندگي در مورد سطوحي با انرژي سطحي 22-24 ميلي ژول بر متر مربع حاصل مي‌شود.

يکي از مهم‌ترين نانوذرات مورد استفاده در پوشش‌هاي رهاساز فولينگ نانولوله‌هاي کربن هستند. مقادير پايين استفاده از اين نانوذرات، به واسطه نسبت سطح بالا، تغييرات بزرگي در ساختار پوشش ايجاد مي‌کنند [16]. پژوهش‌هاي صورت گرفته نشان مي‌دهند، که حضور نانولوله‌هاي کربن در ساختار پوشش‌هاي سيليکوني علاوه بر تسهيل رهايش فولينگ از سطح پوشش، خواص مکانيکي و پايداري آن‌ها را افزايش مي‌دهد. شکل 7 نمایی از پوشش ضد رسوب AMC (نانولوله‎های کربنی در زمینه رزین اپوکسی) بر روی بدنه کشتی را نشان می‎دهد [17].

شکل 7. نانوپوشش آنتی‎فولینگ AMC (نانولوله کربنی در زمینه رزین اپوکسی)

3-5. عامل‏دار کردن نانو لولههاي کربني

پيش از اين اشاره شده که پليمرهاي سيليکوني و فلورينه گزينه‌هاي مناسبی جهت ساخت پوشش‌هاي رهاساز فولينگ هستند. هر يک از اين پليمرها از جهاتي نسبت به ديگري برتري دارد. پليمرهاي فلورينه سطح انرژي پاييني دارند. در عين حال مدول الاستيک بالاي اين پليمرها رهاسازي فولينگ از سطح آن‎ها را با مشکلاتی روبرو مي‌کند. پليمرهاي سيليکوني با وجود خواص خوبي همچون انرژي آزاد سطحي و مدول الاستيک پايين، پايداري کمي در محيط آبي دارند. اتصال گروه‎هاي فلورينه به زنجير پليمري [18] گرچه روش مناسبي براي ورود ترکيبات فلورينه به ساختار پوشش است، ولي به دليل وزن مولکولي بالاي زنجير، مهاجرت آن به سمت سطح با سرعت پايين‎تري رخ مي‌دهد. اين امر سينتيک مهاجرت را تحت تأثير قرار مي‎دهد. هم‎چنین مقادیر بالای ترکیبات فلورینه در پوشش‌هاي رهاساز فولينگ علاوه بر افزایش هزینه، موجب شکننده شدن ساختار سطح آن مي‌گردد. روش موثری که مي‎توان براي وارد کردن ترکيبات کوچک ‌مولکول فلورينه به ساختار پوشش پيشنهاد کرد، استفاده از نانوذرات عامل‌دار شده است [19]. نانو لوله‌هاي کربني که با ترکيبات حاوي گروه‌هاي فلورينه عامل‌دار شده‌اند، قادرند به سطح پوشش مهاجرت کرده و خواص سطح آن را تغيير دهند.

Biocyl نام تجاري براي پوشش شامل نانو لوله‌هاي کربني چند ديواره بر پايه رزين‌هاي سيليکوني است. اين محصول براي سيستم‌هاي رهاساز فولينگ دوستدار محيط زيست و پوشش‌هاي دريايي طراحي شده است. براي دست‌يابي به بهترين عملکرد رنگ‌هاي دريايي، biocyl در فرمولاسيون‌هاي بر پايه سيليکون (سيليکون، سيليکون-اپوکسي و …) به‌کار می‌رود. با استفاده از اين ماده، حفاظت در برابر فولينگ با سمي شدن پوشش حاصل نمي‎شود؛ بلکه نانو ساختار ايجاد شده بر روي سطح توسط biocyl  از چسبيدن ارگانيسم‌هاي دريايي جلوگيري مي‌کنند. اين بدين معني است که به عنوان مثال بارناکل‌ها از روي سطح با جريان آب يا با حرکت کشتي با سرعت حداقل چهار گره دريايي کنده مي‎شوند [20].

شکل 8. نمونه‎ای از کاربرد نانوپوشش آنتی فولینگ Biocyl در بدنه قایق

4-5. پوشش آنتی فولینگ با نانوذرات مس

همانطور که پيش از اين گفته شد، مس به دليل خواص ضد ميکروبي خود در پوشش‌هاي آنتي فولينگ به‌کار مي‌رود. محققان استراليايي و ايرلندي عملکرد آنتي فولينگ مس را در فرم‌هاي مختلف ماکرو، ميکرو و نانو بررسي کردند. آن‌ها به اين نتيجه رسيدند که مس در شکل نانو بهترين خواص آنتي فولينگ را در پلي‌دي‌متيل سيلوکسان داراست [21].

5-5.  پوشش آنتی فولینگ با نانوذرات سیلیکا

 پليمرهاي سيلوکساني کلاس جالبي از مواد هستند و پلي دي متيل سيلوکسان با واحد تکرار شونده [Si (CH3)2O- ] عضوي از اين مجموعه است که بيش از بقيه کاربرد دارد. الاستومر‌هاي پلي دي متيل سيلوکسان خواص مکانيکي ضعيف و همچنين استحکام کششي پاييني دارند. بنابراين ضروري است که اين ماده به کمک پرکننده‌هاي معدني به منظور بهبود خواص مکانيکي مورد نياز در کاربرد‌هاي تجاري بهبود يابد. پلي دي متيل سيلوکسان به طور سنتي با سيليکا تقويت مي شود و اتصالات شيميايي بين دو فاز، به کمک باند‌هاي هيدروژني بين گروه‌هاي سيلاني بر روي سطح سيليکا واتم‌هاي اکسيژن بر روي زنجير پليمر برقرار مي شود. استفاده از سيليکا در مقياس نانو بر ديناميک پليمر و رفتار ويسکوالاستيک آن نيز اثر مي‌گذارد. در سال‌هاي اخير به نانو کامپوزيت‌هاي پليمري به دليل خواص مکانيکي و حفاظتي خوب آن‌ها در مقايسه با کامپوزيت‌هاي معمول در مقياس ميکرو و ماکرو بسيار پرداخته شده است. وارد کردن نانو ذرات پرکننده به ماتريس الاستومري منجر به افزايش سختي ماتريس در نتيجه سختي ذرات و همچنين ايجاد سايت‌هاي اضافي اتصالات عرضي در فصل مشترک ذره-ماتريس مي‌شود .

علاوه بر کسر حجمي نانو ذرات، متغیرهای ديگر مربوط به پرکننده، مانند اندازه‌ي ذرات بصورت منفرد يا تجمعي، مورفولوژي فضايي يا ساختار و مشخصات سطحي نانو ذرات بر پاسخ مکانيکي نانوکامپوزيت پلي دي متيل سيلوکسان-سيليکاي حاصل اثر گذارند. بهترين خواص زماني بدست مي‌آيد که پرکننده به خوبي درون ماتريس الاستومري پراکنده شود [12].

  1. چالشها

چالش‌هاي بسياري وجود دارد که صنعت رنگ‌هاي آنتي‌فولينگ با آن مواجه است و مي‌تواند منجر به تغييراتي در بازار اين رنگ‌ها شود.

نخست کاهش در ساخت کشتي‌ و شناورهاي جديد است. براي بازار پوشش‌هاي دريايي اين امر به معني کاهش حجم تقاضا براي شناورهاي تازه ساخته شده است. صنعت پوشش‌هاي دريايي همچنين از تأخير در ساخت کشتي‌هاي جديد و کشتي‌هاي تعميري زيان مي‌بيند. به اين دليل که اين تأخيرها به نفع صاحبان صنايع کشتي‌سازي است.

دوم، شرکت‌هاي کشتيراني، به دليل حفظ بقاي خود در دوره بحران‌هاي اقتصادي، با هم تجميع شده و يکي مي‌شوند. اين مسأله باعث افزايش قدرت خريد مشتري‌هاي واحد شده و بر قيمت‌هاي پوشش‌هاي آنتي‌فولينگ اثر مي‌گذارند تا به حد امکان کاهش يابند. اين کاهش قيمت باعث کاهش توانايي شرکت‌هاي رنگ در سرمايه‌گذاري براي پروژه‌هاي تحقيقاتي در دوره‌اي مي‌شود که بيش از هر زمان ديگر به آن نياز است.

چالش مهم ديگر زمان طولانی توسعه پوشش‌هاي آنتي‎فولينگ است. به اين دليل که روش‌هاي تست شتاب يافته و قابل اعتماد براي بررسي فرمولاسيون‌هاي جديد و خواص آن‌ها وجود ندارد. در واقع، انجام آزمون‌هاي ميداني بهترين روش بررسي عملکرد اين پوشش‌هاست که بسيار زمان‌بر مي‌باشد. با اين وجود، بررسي‌هاي نشان مي‌دهد که سود شرکت‌هاي توليد کننده رنگ‌هاي آنتي‌فولينگ دريايي در سال 2011 ، پنج ميليارد دلار بوده که در سال 2018 به 10 ميليارد دلار مي‌رسد. در پايان اين بحث، مهمترين نکته‌اي که بايد به آن توجه کرد اين است که نياز به کاهش مصرف سوخت بزرگترين محرک در صنعت رنگ‌هاي آنتي‌فولينگ است. در پاسخ به اين نياز پوشش‌هاي رهاساز فولينگ بسيار مناسب بوده و مصرف سوخت را به ميزان قابل توجهي کاهش مي‌دهند.

  1. اقتصاد رنگ‎های آنتی‎فولینگ

1-7. نانورنگ‏های آنتی فولینگ در سطح بینالمللی

فناوري نانو در پوشش‌هاي سطحی، خواصی از قبیل انرژي سطحی، هدایت بارهاي الکتریکی، تخلخل، ترشوندگی، اصطکاك، زبري و فعالیت شیمیایی و برهم کنش با میکروارگانیسم‌ها را کنترل نموده و به این صورت قابلیت ارائه پوشش ضدخزه با ویژگی‌هاي ممتازي از قبیل :عدم سمیت، تاثیر بر روي طیف وسیعی از موجودات دریایی، دوستدار محیط زیست، دوام بالا و غیره را ایجاد می نماید. با استفاده از این سیستم ها می توان میزان سوخت مصرفی را تا 40 درصد کاهش داد و در سال معادل 5/7 میلیون دلار صرفه جویی کرد.

این فناوري قابلیت دست‎یابی به بازار تا 70 درصد حجم فروش جهانی را دارد و با توجه به ممنوعیت استفاده ازپوشش هاي حاوي قلع (تري بوتیل تین[10]TBT )، مراکز تحقیقاتی موسسات بزرگ اقدام به طراحی و ساخت پوشش‌هاي ضدخزه با فناوري نانو نموده‌اند. حجم خسارت ناشی از فولینگ روی قطعات و تجهیزات مورد استفاده در صنعت دریایی عبارتند از:

  • کشتی‌هایی که شامل خزه می باشند به میزان 40 درصد سوخت بیشتري مصرف می نمایند.
  • میزان مصرف پوشش هاي ضد خزه در سطح جهان تقریبا معادل 700 میلیون دلار در سال می باشد.
  • پاکسازي خطوط لوله در زیر دریا و سازه هاي دریایی و جلوگیري از خزه بستن آنها در سال، 15 میلیارد دلار در سطح جهان هزینه خواهد داشت.
  • خسارات ناشی از خزه براي مخازن آب و تانکهاي پساب و تصفیه خانه ها شامل یک میلیارد دلار در سال می باشد.

فناوري نانو رنگ هاي جدید بسیار مقاومی در برابر خوردگی و اثرات محیط ارائه می نماید که با توجه به طول عمر شناورها و دوام بیش از 20 سال این رنگ ها بر بدنه شناورها و تجهیزات زیر دریایی می توان این امر را به معناي مادام العمر بودن این رنگ ها دانست.

 

2-7. رنگ‎های دریایی در ایران

رنگ‎هاي دريايي توليد شده توسط شرکت‌هاي داخلي بيشتر بر پايه فناوری قديمي CDP (کنترل آزاد‎سازي زيست کش با روش فيزيکي) و بسيار کمتر بر پايه فناوری self- polishing مي‎باشد. متاسفانه فناوری‎هاي جديد به علت بالا بودن قيمت و عدم توسعه صنايع رنگ‎سازي در ايران وارد کشور نشده است. رنگ‎هاي معمولي دريايي CDP بر اساس زمان سرويس‎دهي و کيفيت خود از ليتري 15 هزار تومان تا 40 هزار تومان توسط شرکت‎هاي داخلي به فروش مي‎رسد.

رنگ‎هاي دريايي self polishing با قيمت ليتري 60 هزار تومان به فروش مي‎رسد. رزين‎هاي سيليل آکريلاتي که در اين رنگ‎ها مصرف مي‎شوند، گران بوده و توسط شرکت‎هاي خاصي در دنيا توليد مي‎شوند و خريد و وارد کردن اين رزين‎ها به کشور بسيار دشوار است. محصولات رنگ‎هاي دريايي شرکت‎هاي خارجي که بر پايه فناوری‎هاي جديد مي‎باشند، مانند رنگ‎هاي رهاساز فولینگ بسيار گران قيمت است. به عنوان مثال رنگ intersleek 700 شرکت اينترنشنال پينت که يک رنگ سيليکوني است، ليتري 200 هزار تومان بوده و ساير رنگ‎هاي شرکت اينترنشنال پينت در رده intersleek  قيمتي در همين محدوده دارند. در واقع کاربرد فناوري نانو بيشتر در فناوری‎هاي جديد و در پوشش‎هاي رهاساز فولینگ مي‎باشد. با استفاده از فناوری نانو مي‎توان انرژي آزاد سطحي را در رنگ‎هاي سيليکوني و فلوئورينه کاهش داد و همچنين خواص مکانيکي و پايداري را در اين پوشش‎ها بهبود بخشيد.

با وجود گران قيمت بودن پوشش هاي رهاساز فولینگ، در ايران نيز مشتري هايي براي اين محصول وجود دارد. سازمان‏هايي مثل نيروي دريايي براي قايق‎هاي تندرو خواهان اين محصولات هستند. ولي به دليل مشکلاتي که در تهيه مواد اوليه فناوری‎های جديد وجود دارد، توليد داخلي اين محصولات تا کنون ممکن نشده است.

 

  1. شرکت‎های بین‎المللی تولیدکننده رنگ‎های آنتی‎فولینگ

الف) شرکت اينترنشنال پينت

اينترنشنال پينت جزء شرکت آکزونوبل[11] است. آکزونوبل يک شرکت جهاني توليد رنگ‌ها و پوشش‌ها و همچنين مواد شيميايي است. گروه اينترنشنال پينت در سنگاپور رهبري مي‌شود و سيزده آزمايشگاه در زمينه رنگ‌هاي دريايي را کنترل و در 60 کشور جهان فعاليت مي‌کند. اين شرکت ادعا مي‌کند که در تکنولوژي رنگ‌هاي آنتي‌فولينگ، پوشش‌هاي مقاوم در برابر سايش و پوشش‌هاي رهاساز فولينگ در دنيا اول هستند. اين شرکت اولين پوشش‌هاي آنتي‌فولينگ را در سال 1974 ارائه کرده است [22].

ب) شرکت همپل [12]

شرکت همپل يک توليد کننده جهاني رنگ‌هاي تزئيني ، حفاظتي و دريايي است. در سال 1917، شرکت همپل اولين پوشش ضد خزه در جهان را براي بدنه کشتي‌ها براساس علم و تکنولوژي مدرن معرفي کرد و امروز از توليدکنندگان اصلي پوشش‌هاي رها ساز فولينگ  به شمار ميرود. اين شرکت در سال 1972 اولين پتنت سيليکوني خود را به ثبت رساند و اولين پوشش خود بر پايه سيليکون را با نام تجاري HEMASIL در سال 1999 به بازار عرضه کرد. اين محصول پيشرفته سطحي صاف و نچسب روي شناور ايجاد مي‌کند و از چسبيدن خزه‌ها و ديگر اجرام دريايي بر سطح جلوگيري مي‌کند. پوشش سيليکوني نيروي درگ در آب، مصرف سوخت و انتشار گاز دي‌اکسيد کربن را کاهش مي-دهد [23].

ج) جوتن[13]

مرکزيت شرکت جوتن در کشور نروژ مي‌باشد. اين شرکت طيفي از رنگ‌هاي دکوراتيو، دريايي، حفاظتي و پوشش‌هاي پودري در بيش از 90 کشور جهان ارائه مي‌دهد. جوتن مجموعه‌اي از پوشش‌هاي آنتي‌فولينگ با عملکرد عالي را توليد مي‌کند. جوتن مجموعه‌اي از 71 شرکت و 36 مرکز توليدي در همه قاره‌هاست. بيش از 30000 شناور توسط شرکت جوتن رنگ‌آميزي شده است [24].

د) چوگوکو[14]

شرکت چوگوکو يک توليد کننده جهاني رنگ در ژاپن است که رنگ‌هاي دريايي و صنعتي توليد مي‌کند. اين شرکت از سال 1917 رنگ‌هاي دريايي توليد مي‌کند و شبکه سرويس‌دهي آن در چهل کشور جهان در آسيا، امريکا، خاورميانه و اروپا پراکنده است. آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي اين شرکت در ژاپن، سنگاپور و چين فعاليت مي‌کند [25].

  1. توليد کنندگان داخلي رنگهاي آنتي فولينگ

الف) شرکت شيميايي پارس پامچال

توجه به توسعه صنعتی و دریایی ایران در اوایل دهه پنجاه هجری شمسی، شرکت پارس پامچال با اخذ دانش فنی تولید رنگ های دریایی و تخصصی از انجمن بین المللی ترانس اوشن[15]، به عنوان عضو ایرانی این انجمن پایه گذار تولید رنگ‌های دریایی و حفاظتی در کشور شد. نهایتا در سال 1356 پارس پامچال به عنوان اولین تولید کننده رنگ های صنعتی، دریایی، ساختمانی و رزین در ایران، جزء شرکت های بورس قرار گرفت. این شرکت هم اکنون به طور سالیانه پانزده هزار تن انواع رنگ‌های تخصصی دریایی، حفاظتی و صنعتی و معادل ده هزار تن رنگ‌های مصرفی در صنعت ساختمان و نیز ده هزار تن انواع رزین‌های آلکیدی، خشک کن‌ها، هاردنر و رزین تخصصی بر پایه اپوکسی تولید می‎کند. قيمت‌هاي رنگ‌هاي درياي شرکت شيميايي پارس پامچال در محدوده ليتري 23 هزار تومان تا 40 هزار تومان مي‌باشد [26].

ب) شرکت باژاک

شركت رنگسازي باژاك (سهامي خاص) از سال 1366 فعاليت توليدي خود را در زمينه رنگ‌ها و پوشش‌هاي حفاظتي و دريايي در شهر صنعتي كاوه (ساوه) شروع نمود. شركت باژاك با بهره جستن از تجربه افراد متخصص كه بيش از سي و پنج سال در عرصه توليد رنگ فعال بوده اند، توانست در زمان كوتاهي مورد توجه مصرف كنندگان قرار گرفته و در زمره چند شركت مورد اعتماد این حوزه قرار گيرد. شركت باژاك اوليـن دريـافت كننـده گواهي ISO 9001 و ISO 14001  از شركت DNV در ايـران مي باشد و نيز گواهي ISO 17025 در مورد تأييد صلاحيت آزمايشگاه را نيز از مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران دريافت نموده است.

باژاك پس از 7 سال همكاري با شركت همپل دانمارك و اخذ دانش فني كليه رنگهاي صنعتي و دريائي جهت ادامه خدمات خود در زمينه رنگهاي دريايي با شركت KCC[16] كره كه يكي از بزرگترين كارخانجات رنگسازي جهان را در اختيار دارد، قراردادي را به امضاء رسانده است كه طي آن، محصولات با مارك KCC-BAJAK را در صورتيكـه مشتريان متقاضي آن باشند توليد و در اختيار قرار مي دهد. همچنين در هر نقطه‌اي از جهان مي تواند از طريق شبكه توزيع KCC رنگ را به كشتي ها تحويل نمايد [27].

ج) رنگ سازي سحر

اين شرکت توليد کننده انواع آستري ها ورنگهاي زيرخط آبخور، بالاي خط آبخور، مخصوص سطوح داخلي و مخصوص سطح عرشه مي‌باشد. استفاده ازاين نوع رنگها علاوه بر حفاظت ازسطح و ايجاد بدنه صاف و عاري ازخزه و زنگ، باعث مي‌شود تا سطح تميز و زيبا جلوه نماید و از جمع شدن خزه و ديگر موجودات دريايي درسطح جلوگيري ‌کند [28].

د) رنگ سازي روناس

رنگ دريايي ضد خزه روناس به شماره کد RTB-1338-R پوشش چند منظوره و عاري از قلع و ساير مواد سمي ممنوع است و به دليل دارا بودن مواد ضد خزه امکان استقرار و رشد ميکرو ارگانيسم‌ها موجود در آب دريا روي بدنه شناور را از بين خواهد برد. اين پوشش با قابليت self polishing در مجاورت آب دريا به سادگي آلودگي‌ها را زدوده و تازگي و شفافيت خود را حفظ مي‌نمايد. اين رنگ به عنوان لايه نهايي روي بدنه کشتي در ناحيه زير خط آبخور و بخشي از بدنه که در معرض دائمي يا متناوب آب دريا قرار دارد به کار برده مي‌شود [29].

  1. خلاصه مدیریتی

در سال‌های اخیر حل مشکلات صنایع دریایی، به‌عنوان یکی از صنایع مهم کشور، بسیار مورد توجه فناوران و شرکت‌های دانش‌بنیان قرار گرفته است. از سوی دیگر فناوری نانو، به عنوان یکی از فناوری‌های کلیدی قرن بیست و یکم به عنوان راهکاری موثر برای بهبود فرآیندها و ارتقای عملکرد قطعات و تجهیزات در این صنعت خواهد بود.

به‌دلیل شرایط کاری پیچیده و محیط عملکرد قطعات و تجهیزات مورد استفاده در صنعت دریایی در معرض تخریب و از کارافتادگی قرار گرفته و هزینه‌های بالایی برای این صنایع داشته است. در این گزارش سعی شده تا با نگاهی به فناوری نانو بتوان مشکلات ناشی از پدیده فولینگ در سطح شناورها و کشتی‌های مرور نمود و برای آنها راهکاری مبتنی بر فناوری نانو ارایه داد.

مراجع

.1       http://www.fathommaritimeintelligence.com/hull-coatings-for-vessel-performance.html.

.2       http://www.international-marine.com/marinehome.aspx.

.3       Dürr, S. and J.C. Thomason, Biofouling. 2009: John Wiley & Sons.

.4       Yebra, D.M., S. Kiil, and K. Dam-Johansen, Antifouling technology—past, present and future steps towards efficient and environmentally friendly antifouling coatings. Progress in organic Coatings, 2004. 50(2): p. 75-104.

.5       http://www.yachtpaint.com/usa/diy/media-center/product-information-sheet.aspx.

.6       Benson, P., D. Brining, and D. Perrin, Marine fouling and its prevention. Marine Technology Society Journal, 1973. 10(1).

.7       Rascio, V.J. and C. Guidice, Research and development of soluble matrix antifouling paints for ships, offshore platforms, and power stations: a review. V. J. D. Rascio and C. A. Guidice, Corrosion Reviews 1989, 1989. 8: p. 87-153.

.8       Hails, G. and J.D. Symonds, Antifouling paint comprising a copolymer containing organo tin salt and a pigment having a component which reacts with sea water and another component which does not react with sea water. 1980, Google Patents.

.9       Anderson, C.D., in IBC UK Conferences Limited. 1998: United Kingdom. p. 1-12.

.10     Anderson, C.D. and J.E. Hunter, in CDA. 1995: United Kingdom. p. 1-12.

.11     Anderson, C.D. and J.E. Hunter, in NAV2000 Conference Proceedings. 2000: Venice.

.12     Brady, R.F., A fracture mechanical analysis of fouling release from nontoxic antifouling coatings. Progress in organic coatings, 2001. 43(1): p. 188-192.

.13     Champ, M.A. and P.F. Seligman, Organotin: environmental fate and effects. 2012: Springer Science & Business Media.

.14     Khandeparker, L. and A.C. Anil, Underwater adhesion: the barnacle way. International journal of adhesion and adhesives, 2007. 27(2): p. 165-172.

.15     Advanced nanostructured surfaces for the control of biofouling, in Final activity report of  AMBIO.

.16      Harris, P.J.F., Carbon nanotube science: synthesis, properties and applications. 2009: Cambridge University Press.

.17     Beigbeder, A., et al., Preparation and characterisation of silicone-based coatings filled with carbon nanotubes and natural sepiolite and their application as marine fouling-release coatings. Biofouling, 2008. 24(4): p. 291-302.

.18     Mielczarski, J.A., et al., The surface-segregated nanostructure of fluorinated copolymer− poly (dimethylsiloxane) blend films. Langmuir, 2009. 26(4): p. 2871-2876.

.19     Deng, J., et al., Mechanical and surface properties of polyurethane/fluorinated multiwalled carbon nanotubes composites. Journal of applied polymer science, 2008. 108(3): p. 2023-2028.

.20     http://www.nanocyl.com/product/biocyl-x1/.

.21     Chapman, J., et al., Antifouling performances of macro-to micro-to nano-copper materials for the inhibition of biofouling in its early stages. Journal of Materials Chemistry B, 2013. 1(45): p. 6194-6200.

.22     https://www.akzonobel.com/products/paints-and-coatings.

.23     http://www.hempel.com/.

.24     http://www.jotun.com/.

.25     www.cmp.co.jp/global/.

.26      http://www.parspamchal.com/index.php/en/.

.27     http://bajakpaint.com/.

.28     http://saharpaint.com/.

.29     www.ronass.com/indexf.html.

 

[1] barnacles

[2] Mussels

[3] International Paint

[4] Self Polishing Antifoulings

[5] controlled depletion polymer

[6] rosin

[7] Cojugate

[8] fluorinated silicone coatings

[9] Advanced Nanostructured Surfaces for the Control of Biofouling

[10] Tributyltin

[11] akzonobel

[12] hempel

[13] jotun

[14] chugoku

[15] transocean

[16] .kcc-paint

 

———————————————————————

بخش ترویج صنعتی ستاد توسعه 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]

 ====================================================================================