طلاء مقاوم للخدش

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الطلاء المقاوم للخدش هو نوع من الطلاءات أو الأغشية الواقية التي تُطبّق على سطح الجسم لحمايته من الخدوش. الخدوش عبارة عن جروح صغيرة تتركها الأجسام نتيجة احتكاكها بأجسام صلبة أو حادة. توفر هذه الطلاءات مقاومة للخدش لاحتوائها على مواد ذات خصائص مقاومة للخدش، وتأتي هذه المواد على شكل إضافات وحشوات ومواد رابطة . بالإضافة إلى المواد ، تتأثر مقاومة الخدش بتقنيات تشكيل الطلاء . تُستخدم هذه الطلاءات تجاريًا في صناعات السيارات والبصريات والإلكترونيات ، حيث تتأثر وظائفها أو قيمتها عند إعادة البيع بالخدوش. تزداد أهمية هذه الطلاءات مع استبدال المواد التقليدية المقاومة للخدش ، مثل المعادن والزجاج ، بالبلاستيك ، الذي يكون عادةً أكثر ليونة وأقل مقاومة للخدش. [ 1 ]

التطبيقات

السيارات

تُستخدم الطلاءات المقاومة للخدش في صناعة السيارات للحفاظ على مظهر المركبات ومنع تلف طبقة الحماية من التآكل . وتزداد قوة هذه الطلاءات (من 10 نيوتن إلى 15 نيوتن من الحماية) لتعويض انخفاض مقاومة الخدش نتيجةً لتحوّل الصناعة من استخدام الفولاذ إلى البلاستيك والألومنيوم خفيفي الوزن ، ولكنهما أقل مقاومة للخدش . حاليًا، يتم تقليل تكوّن الخدوش باستخدام مزيج من طبقة أساسية وطبقة طلاء شفافة. غالبًا ما تُصنع الطبقة الأساسية من راتنج البولي أوليفين ، بينما تحتوي الطبقة الشفافة عادةً على إضافات السيلوكسان والإيروساميد . [ 2 ] [ 3 ]

بصري

تُضاف طبقات مقاومة للخدش بشكل متكرر إلى النظارات لأن حتى العيوب الطفيفة قد تؤثر سلبًا على رؤية مرتديها. وحتى عند تصنيع العدسات التصحيحية من زجاج مقاوم للخدش أو بولي كربونات أو CR-39 ، لا تزال الطبقات تُستخدم غالبًا. تشمل الطبقات البصرية الكربون الشبيه بالماس (DLC) والطبقات الهجينة المضادة للانعكاس والخدش. يتميز الكربون الشبيه بالماس بمقاومته الفائقة للخدش. تحتوي الطبقات الهجينة المضادة للانعكاس والخدش على إضافات مقاومة للخدش مع مواد الطلاء المضادة للانعكاس . [ 4 ] [ 5 ]

الإلكترونيات

في صناعة الإلكترونيات ، تُستخدم طبقات مقاومة للخدش على الشاشات الإلكترونية لمنع خدوش الأظافر. تُصنع الشاشات إما من البولي كربونات (أكثر أنواع البلاستيك مقاومة للخدش) أو من زجاج عالي الجودة. غالبًا ما تحتوي طبقات مقاومة الخدش في صناعة الإلكترونيات على مادة السيلوكسان المضافة ، بالإضافة إلى مواد مالئة مضادة للخدش مثل ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂ ) وثاني أكسيد السيليكون (SiO₂ ) . تُدمج هذه المواد المضافة والمرشحات مع راتنج الفلوروكربون ، وهو مادة كارهة للزيوت تطرد دهون سطح الجلد التي تترك على الشاشات على شكل بصمات أصابع . [ 6 ]

استخدامات أخرى

تُستخدم الطلاءات المقاومة للخدش عادةً على المنتجات البلاستيكية حيثما تكون هناك حاجة إلى مقاومة للعوامل الجوية أو المواد الكيميائية. كما أنها تساعد في الحفاظ على وضوح الرؤية. ومن الأمثلة على ذلك الأقراص الضوئية ، وشاشات العرض، والأجزاء المصبوبة بالحقن، والمقاييس والأجهزة الأخرى، والمرايا، واللافتات، والنظارات الواقية، وعبوات مستحضرات التجميل. وعادةً ما تكون هذه الطلاءات مائية أو مذيبة.

تركيبات الطلاء المضاد للخدش

تتواجد المواد المقاومة للخدش في الطلاء المضاد للخدش إما كمواد رابطة أو إضافات أو مواد مالئة . تشكل المواد الرابطة والإضافات والمرشحات معًا طبقة رقيقة من الطلاء المضاد للخدش ، وهي طبقة يتراوح سمكها من النانومتر إلى الميكرومتر، تُطبق على سطح الجسم. [ 7 ]

المجلدات

في الطلاءات المقاومة للخدش، تشكل المواد الرابطة بنية متماسكة تشبه الغراء في الطلاء، وتوفر مقاومة للخدش و/أو توفر بنية للمواد المضافة والحشوات المقاومة للخدش. [ 8 ]

تشمل المواد الرابطة التي توفر مقاومة للخدش وبنية متينة ما يلي:

[ 7 ] [ 9 ] [ 10 ]

مواد مالئة

تستخدم الطلاءات المقاومة للخدش مواد مالئة خاصة مقاومة للخدش. هذه المواد المالئة عبارة عن جزيئات تُحسّن خصائص وظيفية محددة للطلاءات. ومن المواد المالئة الشائعة المقاومة للخدش: [ 11 ]

المواد المضافة

تستخدم الطلاءات المقاومة للخدش مواد مضافة ذات خصائص محددة لمقاومة الخدش. هذه المواد المضافة عبارة عن جزيئات منتشرة في طبقة رقيقة بكميات تقل عن واحد بالمائة.

تشمل الإضافات التي تقلل من وضوح الخدوش ما يلي:

تشمل الإضافات التي تقلل الاحتكاك ، وهو جزء مهم من مقاومة الخدوش، ما يلي:

تشمل الإضافات التي تتحكم في التشققات الدقيقة، وهي خطوة صغيرة الحجم في تكوين الخدوش، ما يلي: [ 13 ]

نظرية

تُغيّر الطلاءات المقاومة للخدش الخصائص الاحتكاكية للركيزة ، وهي تلك الناتجة عن التفاعل بين الأسطح، بالإضافة إلى خصائصها الميكانيكية الأصلية . وتؤثر الخصائص الاحتكاكية والميكانيكية المتغيرة على آليات تشوه الخدوش ، ووضوحها، والاحتكاك، واعتبارات أخرى إضافية. [ 14 ]

التأثير على آليات التشوه

تعمل الطلاءات المقاومة للخدش على تقليل آثار الخدوش الناتجة عن آليات التشوه الرئيسية الثلاث : الحراثة، والتشقق الدقيق، والتسوية.

الحراثة

يحدث التآكل عندما يكسر جهاز الضغط سطح المادة، مما يؤدي إلى إزاحة الذرات إلى مستويات ذرية أضعف نتيجة التشوه اللدن. تحتوي الطلاءات المضادة للخدش على مواد مرشحة ذات مرونة عالية (قدرة على تحمل التشوهات اللدنة) للحد من التآكل. تحدث التشوهات اللدنة عندما تنكسر الروابط الذرية التي تربط المستويات الذرية، مما يؤدي إلى إزاحة هذه المستويات إلى مواضع أضعف. يُعد التحكم في التآكل أمرًا بالغ الأهمية، حيث أن كل عملية تآكل إضافية تترك خدشًا وتزيد من خطر حدوث المزيد من التلف. [ 15 ]

التشققات الدقيقة

يُسبب التصدع المجهري شقوقًا دقيقة تتشكل على الأسطح الهشة نتيجة لحركة أداة الضغط المفاجئة المعروفة باسم " الانزلاق والالتصاق" . تعمل الطلاءات المقاومة للخدش على الحد من التصدع المجهري من خلال احتوائها على مواد مالئة أو رابطة أو إضافات ذات مقاومة شد عالية. وتركز الأبحاث الحديثة في مجال مقاومة الخدش على التصدع النانوي، وهو النسخة النانوية الاحتكاكية من التصدع المجهري، وذلك عن طريق ابتكار إضافات نانوية متخصصة. [ 15 ] [ 16 ]

كي الملابس

تعمل الطلاءات المقاومة للخدش على التحكم في عملية الخدش عن ​​طريق إطالة أمد التشوهات المرنة أو منعها. التشوهات المرنة هي تمدد غير دائم للروابط الذرية يحدث قبل التشوه اللدن.

تعمل الطلاءات المقاومة للخدش على التحكم في التشوهات المرنة عن طريق تقليل المرونة وزيادة الليونة. ويجب تحقيق توازن في تقليل المرونة، لأن انخفاضها يؤدي إلى حدوث تشققات دقيقة.

يمكن أيضًا زيادة مقاومة الخدش عن ​​طريق إطالة فترة الكي باستخدام مواد ذات نقطة خضوع عالية . نقطة الخضوع هي النقطة التي تتحول عندها المادة من التشوه المرن إلى التشوه اللدن. تقلل المواد ذات نقطة الخضوع العالية من الحراثة النافذة ، عن طريق زيادة الكي غير النافذة. [ 17 ]

احتكاك

تُنتج الطلاءات المقاومة للخدش أسطحًا منخفضة الاحتكاك . وتتميز الأسطح منخفضة الاحتكاك بنعومتها. وتُعد الأسطح الناعمة مهمة لأن الأسطح الخشنة أكثر عرضة للخدوش، كما هو موضح في معادلة أرتشارد للتآكل. [ 18 ]

اعتبارات خاصة بالبلاستيك

تتميز المواد البلاستيكية بمقاومة ضعيفة للخدش نظرًا لخاصية اللزوجة المرنة العالية (التشوهات المرنة واللزجة العالية) وانخفاض درجة تبلورها . [ 17 ] تعمل الطلاءات المقاومة للخدش المطبقة على الركائز البلاستيكية على تحسين مقاومة الخدش من خلال إنشاء سطح من مواد غير بلاستيكية.

تقليل وضوح الخدوش

خريطة طوبولوجيا السطح توضح التموجات والطبقات

تتأثر رؤية الخدوش بوجود أخاديد على السطح. فالأخاديد المحيطة بموقع الخدش تُغير زاوية الانعكاس (اتجاه الضوء المُسبب للتموجات). وعندما تتغير زاوية الانعكاس بأكثر من 3%، تصبح الخدوش مرئية. [ 17 ] تتحكم الطلاءات المقاومة للخدش في رؤية الخدوش من خلال سطح ذي أخاديد منخفضة. وإلى جانب الاحتكاك، تعتمد الأسطح ذات الأخاديد المنخفضة على عوامل طوبولوجيا السطح، مثل نسيج السطح ( الطبقة ) وتباعد التعرجات ( التموج ). ويتم التحكم في الطوبولوجيا بدقة أثناء عملية تشكيل الطلاء. [ 19 ]

تشكيل الطلاء

تشكيل الطلاء للقسم الرئيسي

تُعرف عملية تكوين الطلاء بأنها عملية التصاق الطلاء بالركيزة . تُطبق الطلاءات المقاومة للخدش عادةً عن طريق الرش، أو الغمس، أو الدوران، أو الدرفلة، أو الطلاء بالتدفق. وتعتمد عملية تكوين الطلاء على عوامل مختلفة تؤثر على خصائص الخدش تبعًا لتضاريس السطح، وتشمل هذه العوامل تركيز المادة المضافة ، وسُمك الطلاء ، ولزوجته .

يمكن تنظيف معظم أنواع الطلاء باستخدام منظف زجاج خالٍ من الأمونيا وقطعة قماش ناعمة. [ 10 ]

اختبار مقاومة الخدش

تضع الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM International ) معايير اختبار المواد، بما في ذلك الطلاءات المقاومة للخدش. تندرج معظم الطلاءات المقاومة للخدش تحت معيار ASTM D7027-20 (انظر الروابط الخارجية). تتضمن اختبارات مقاومة الخدش القياسية خدش الطلاءات باستخدام رأس ماسي. [ 20 ] [ 21 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ البصريات العينية. مراجعة لطرق الاختبار المستخدمة لتقييم مقاومة عدسات النظارات للخدش والتآكل ، المعايير البريطانية BSI، doi : 10.3403/30378322u
  2. ↑ ماركاريان، جينيفر (2009). "المواد المضافة تُحسّن مقاومة الخدش في تطبيقات السيارات". البلاستيك، المواد المضافة والتركيب . 11 (2): 10-15 . doi : 10.1016/S1464-391X(09)70047-9 .
  3. ↑ أكافواه، نيلسون؛ بوزيش، صادق؛ سالايمة، أحمد؛ باتريك، غابرييلا؛ لولر، كيفن؛ سايتو، كوزو (2016). "تطور عملية طلاء هياكل السيارات - مراجعة" . الطلاءات . 6 (2): 24. doi : 10.3390/coatings6020024 .
  4. ↑ لين، زينغ؛ وانغ، فنغ؛ غاو، دينغ؛ با، ديشون؛ ليو، تشونمينغ (2013). "الخواص الاحتكاكية والبصرية لطلاءات الكربون الشبيه بالماس على البولي كربونات". علوم وتكنولوجيا البلازما . 15 (7): 690-695 . Bibcode : 2013PlST...15..690L . doi : 10.1088/1009-0630/15/7/16 . S2CID 250841172 . 
  5. ↑ شاريتيديس، سي.؛ لاسكاراكيس، أ.؛ كاسافيتيس، س.؛ غرافاليديس، سي.؛ لوغوثيتيديس، س. (2004-07-01). "دراسة بصرية ونانوميترية لطبقات مقاومة الخدش على عدسات البولي كربونات" . البنى الفائقة والبنى المجهرية . 36 (1): 171-179 . Bibcode : 2004SuMi...36..171C . doi : 10.1016/j.spmi.2004.08.015 . ISSN 0749-6036 . 
  6. ^ وو، يي؛ يان، كاي؛ شو، قويلين؛ يانغ، تشينغوانغ؛ وانغ دونغ (2021-10-01). "التحضير السهل للطلاءات المركبة TiO 2 /SiO 2 فائقة الكارهة للزيوت بطريقة الرش" . التقدم في الطلاءات العضوية . 159 106411. دوى : 10.1016/j.porgcoat.2021.106411 . ISSN 0300-9440 . 
  7. 1 2 "الفصل 4 - أنواع الطلاء وخصائصه" (ملف PDF) . 30-04-1995. EM 1110-2-3400. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 16-10-2021.
  8. ↑ دليل الطلاء السيراميكي
  9. ↑ "البولي سيلازان - مواد رابطة تُحدث فرقًا في الأسطح" .
  10. 1 2 "مقاومة التآكل والاهتراء في الدهانات والطلاءات: الأساسيات وطرق الاختبار" .
  11. ↑ هورنارت، ت.؛ هوا، ز.ك.؛ تشانغ، ج.هـ. (2010). "الطلاءات الصلبة المقاومة للتآكل: مراجعة" . في: لو، جيان بين؛ مينغ، يونغ قانغ؛ شاو، تيان مين؛ تشاو، تشيان (محررون). علم الاحتكاك المتقدم . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. ص 774-779 . doi : 10.1007/978-3-642-03653-8_257 . ISBN  978-3-642-03653-8.
  12. ↑ مانشا، م.؛ غوتييه، س.؛ جيرارد، ب.؛ شيرر، ر. (22-06-2011). "تأثير التلدين بواسطة أميدات الأحماض الدهنية على مقاومة الخدش لـ PMMA" . مجلة Wear . 271 (5): 671-679 . doi : 10.1016/j.wear.2010.12.089 . ISSN 0043-1648 . 
  13. ↑ معزي، أمير؛ ماكدونا، أندرو م.؛ كورتي، مايكل ب. (15 مارس 2012). "جسيمات أكسيد الزنك: التركيب والخواص والتطبيقات" . مجلة الهندسة الكيميائية . 185-186 : 1-22 . doi : 10.1016/j.cej.2012.01.076 . ISSN 1385-8947 . 
  14. ↑ إقبال، ت.؛ بريسكو، ب. ج.؛ لوكهام، ب. ف. (18 يوليو 2011). "تشوهات الخدش في بولي (إيثر إيثر كيتون)" . مجلة التآكل . 271 (7): 1181-1193 . doi : 10.1016/j.wear.2011.05.033 . ISSN 0043-1648 . 
  15. 1 2 "ما الذي يُميز النطاق النانوي؟ | المبادرة الوطنية لتقنية النانو" . www.nano.gov . تاريخ الاسترجاع: 19 أكتوبر 2021 .
  16. ↑ لي، يونغ تشيانغ؛ تشانغ، لينغ؛ لي، تشون تشونغ (2020-02-01). "طلاءات بولي سيلوكسان عالية الشفافية ومقاومة للخدش تحتوي على جسيمات نانوية من السيليكا" . مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 559 : 273-281 . Bibcode : 2020JCIS..559..273L . doi : 10.1016/j.jcis.2019.09.031 . ISSN 0021-9797 . PMID 31634671. S2CID 203127529 .   
  17. براونينغ، روبرت؛ سو، هونغ-جوي؛ مينكويتز، رولف؛ شاروينسيريسومبون، بيادا (17 مايو 2011). "تأثير محتوى الأكريلونيتريل والوزن الجزيئي على سلوك الخدش لبوليمرات الستايرين-أكريلونيتريل العشوائية". هندسة وعلوم البوليمرات . 51 ( 11 ): 2282-2294 . doi : 10.1002/pen.22003 . ISSN 0032-3888 . 
  18. ↑ أرتشارد، جيه إف (1953-08-01). "التلامس والاحتكاك بين الأسطح المستوية" . مجلة الفيزياء التطبيقية . 24 (8): 981-988 . Bibcode : 1953JAP....24..981A . doi : 10.1063/1.1721448 . ISSN 0021-8979 . 
  19. ↑ "ما هي تضاريس السطح؟ - تعريف من موسوعة التآكل" . موسوعة التآكل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 نوفمبر 2021 .
  20. ↑ "ASTM D7027 - 20 طريقة الاختبار القياسية لتقييم مقاومة الخدش للطلاءات البوليمرية والبلاستيك باستخدام آلة خدش مزودة بأجهزة قياس" . www.astm.org . تاريخ الاطلاع: 31 أكتوبر 2021 .
  21. ↑ ساندر، ت.؛ تريمل، س.؛ وارتزاك، س. (25-12-2011). "اختبار خدش مُعدَّل للتوصيف الميكانيكي لمقاومة الخدش والتصاق الطلاءات الصلبة الرقيقة على الركائز اللينة" . مجلة تكنولوجيا الأسطح والطلاءات . وقائع المؤتمر الدولي الثامن والثلاثين حول الطلاءات المعدنية والأغشية الرقيقة (ICMCTF). 206 (7): 1873-1878 . doi : 10.1016/j.surfcoat.2011.08.035 . ISSN 0257-8972 .