طلاء معدني سيليكاتي

تُعدّ الدهانات المعدنية السيليكاتية أو الألوان المعدنية طبقات طلاء تحتوي على مواد رابطة معدنية. ويلعب نوعان من المواد الرابطة المعدنية دورًا هامًا في مجال الألوان: الجير والسيليكات .

تحت تأثير ثاني أكسيد الكربون، تتأكسد المواد الرابطة القائمة على الجير وتتصلب المواد الرابطة القائمة على سيليكات الماء. وتشكل هذه المواد معًا هيدرات سيليكات الكالسيوم. ^{[ 1 ]}

تتميز دهانات الجير (باستثناء تقنية الفريسكو) بمقاومة متوسطة للعوامل الجوية، لذا تُستخدم بشكل أساسي في ترميم الآثار . أما الألوان المعدنية، فهي تُعرف عمومًا باسم دهانات السيليكات، وتستخدم زجاج الماء البوتاسيومي كمادة رابطة. وتُسمى أيضًا دهانات زجاج الماء أو كيمفاربن (نسبةً إلى مخترعها).

تُعتبر طبقات الطلاء المصنوعة من سيليكات المعادن متينة ومقاومة للعوامل الجوية، وقد تدوم لأكثر من مئة عام. وقد طُليت واجهات مبنى بلدية شفيتس و"غاستهاوس فايسر أدلر" في شتاين آم راين (كلاهما في سويسرا) بطلاء معدني عام 1891، بينما طُليت واجهات مباني أخرى في أوسلو عام 1895، وفي تراونشتاين بألمانيا عام 1891.

في سعيهم وراء حجر الفلاسفة (لصنع الذهب)، وجد الخيميائيون لآلئ زجاجية متلألئة في المواقد. تجمّع الرمل مع البوتاس والحرارة ليُشكّل لآلئ من زجاج الماء. في القرن التاسع عشر، صُنعت ألواح صغيرة مستديرة من زجاج الماء صناعيًا لأول مرة لاستخدامها كنوافذ، وذلك على يد فان بيرل في غيرنسهايم ويوهان غوتفريد دينغلر في أوغسبورغ . كما قام يوهان نيبوموك فون فوكس بأولى المحاولات لصنع الدهانات من زجاج الماء.

في حوالي عام 1850، قام الرسامان كاولباخ وشلوتهاور بتطبيق دهانات على واجهة متحف بيناكوثيك في ميونيخ . وبسبب استخدام أصباغ ترابية لا يمكن سيليكاتها، تلاشت الدهانات من الزجاج المائي.

في عام 1878، حصل الحرفي والباحث أدولف فيلهلم كيم على براءة اختراع للدهانات المعدنية . ومنذ ذلك الحين، يتم تصنيعها من قبل الشركة الخلف لها، كيمفاربن، في ديدورف بالقرب من أوغسبورغ .

اعتمد كيم على شركة فان بيرل كمصدر لزجاج الماء. كما حاول كيم تصنيع دهانات السيليكات بنفسه. استغرقت تجاربه سنوات حتى تنضج، لكنه حقق في النهاية نتائج جيدة. وتُعدّ شركة سيلينفيرك فان بيرل في غيرنسهايم بالقرب من نهر الراين وشركة كيمفاربن في ديدورف بالقرب من أوغسبورغ من الشركات المصنّعة المعروفة. ^{[ 2 ]}

كان الدافع وراء بحث كيم المكثف نابعًا من الملك لودفيغ الأول ملك بافاريا . فقد انبهر هذا الملك المولع بالفنون بلوحات الجير الملونة في شمال إيطاليا، ورغب في رؤية مثل هذا الفن في مملكته بافاريا . إلا أن قسوة الطقس شمال جبال الألب، المعروفة بقسوتها الشديدة، أدت إلى تلف هذه اللوحات الفنية في وقت قصير. لذلك، أصدر أمرًا للعلماء البافاريين بتطوير طلاء يشبه الجير في مظهره ولكنه أكثر متانة.

تحتوي الدهانات المعدنية على ملونات غير عضوية ، وسيليكات قلوية أساسها البوتاسيوم ( زجاج الماء )، والمعروفة أيضًا باسم سيليكات البوتاسيوم ، أو سيليكات البوتاسيوم السائلة ، أو LIQVOR SILICIVM . لا تشكل طبقة الألوان المعدنية طبقةً منفصلة، ​​بل تلتصق بشكل دائم بمادة الركيزة ( التسيليكون ).

والنتيجة هي اتصال متين للغاية بين طبقة الطلاء والسطح. يتميز عامل الربط المصنوع من زجاج الماء بمقاومته العالية للأشعة فوق البنفسجية. فبينما تميل المشتتات القائمة على راتنجات الأكريلات أو السيليكون إلى أن تصبح هشة ومتكتلة وتتشقق مع مرور الوقت تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، يبقى عامل الربط غير العضوي المصنوع من زجاج الماء مستقرًا. ويُعدّ الاندماج الكيميائي مع السطح وثبات عامل الربط في مواجهة الأشعة فوق البنفسجية السببين الرئيسيين لعمر طلاءات السيليكات الطويل للغاية.

تتطلب دهانات السيليكات ركيزة سيليسية للتصلب. ولذلك، فهي مناسبة جدًا للركائز المعدنية كالجص والخرسانة ، مما يحد من استخدامها على الخشب والمعادن. نفاذية دهانات السيليكات لبخار الماء مماثلة لنفاذية الركيزة، لذا فهي لا تعيق انتشار بخار الماء. يمكن للرطوبة الموجودة في أجزاء من الهيكل أو في الجص أن تنتشر للخارج دون مقاومة، مما يحافظ على جفاف الجدران ويمنع تلف الهيكل. تساعد هذه الخاصية على تجنب تكثف الماء على سطح مواد البناء، مما يقلل من خطر الإصابة بالطحالب والفطريات. تساهم القلوية العالية لمادة ربط زجاج الماء في تعزيز التأثير المثبط ضد الإصابة بالكائنات الدقيقة، وتغني عن الحاجة إلى مواد حافظة إضافية.

بما أن طبقات الطلاء المعدني لا تتأثر بالشحنات الساكنة أو اللدونة الحرارية (التصاق المادة تحت تأثير الحرارة)، وهي ظاهرة شائعة في الأسطح المطلية بالراتنجات المشتتة أو السيليكونية، فإن الاتساخ يكون أقل، وبالتالي تلتصق جزيئات الأوساخ بالسطح بشكل أقل، مما يسهل غسلها. ^{[ 3 ]} أما دهانات السيليكات فهي غير قابلة للاحتراق وخالية من الإضافات العضوية أو المذيبات (DIN 18363 أعمال الطلاء والتغطية، القسم 2.4.1).

تتميز دهانات السيليكات بثبات لونها العالي. ولأنها تُلوّن حصراً بأصباغ معدنية لا تتلاشى عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية، فإن طبقات دهان السيليكات تحافظ على لونها ثابتاً لعقود.

تُصنع دهانات السيليكات من مواد خام معدنية، وهي صديقة للبيئة في تصنيعها وفعاليتها. تساهم متانتها العالية في الحفاظ على الموارد، كما أن تركيبتها الخالية من الملوثات تحافظ على الصحة والبيئة. لهذا السبب، اكتسبت دهانات السيليكات شعبية واسعة، لا سيما في مجال البناء المستدام.

تُصنّف دهانات السيليكات عادةً إلى ثلاثة أنواع: دهان السيليكات النقي، الذي يتكون من عنصرين: مسحوق ملون جاف أو معجون مائي، ومادة رابطة سائلة هي زجاج الماء. (المواصفة الألمانية DIN 18363، أعمال الطلاء والتغطية، القسم 2.4.1). تتطلب معالجة دهانات السيليكات النقية خبرةً ومعرفةً واسعتين، ولكنها تُعدّ اليوم ذات أهمية تاريخية.

في منتصف القرن العشرين تقريبًا، طُوِّر أول طلاء سيليكاتي أحادي المكون. وبإضافة ما يصل إلى 5% من كتلة المادة المضافة العضوية (مثل مُشتِّت الأكريلات، والمواد الكارهة للماء، والمُكثِّفات، أو ما شابه)، أصبح من الممكن إنتاج طلاء جاهز للاستخدام في عبوات. ويُطلق على هذه الأنواع أيضًا اسم "طلاءات السيليكات المُشتِّتة" (المعيار الألماني DIN 18363 ، أعمال الطلاء والتغطية، القسم 2.4.1). ويُعدّ نطاق استخدام هذه الطلاءات السيليكاتية أوسع بكثير من نطاق استخدام طلاءات السيليكات النقية، إذ يسمح التشتت بتطبيقها على أسطح أقل صلابة و/أو ذات تركيب عضوي. علاوة على ذلك، فإنّ التعامل معها ومعالجتها أسهل من طلاءات السيليكات النقية.

تم تقديم فئة ثالثة من دهانات السيليكات في عام 2002: دهان السيليكات الغروية. يتكون المادة الرابطة من مزيج من غرويات السيليكا وزجاج الماء. تقتصر النسبة العضوية على 5% من الكتلة، على غرار دهان السيليكات المشتت، مما يسمح بالتصلب الكيميائي والحفاظ على المزايا الخاصة بالسيليكات. يسمح دهان السيليكات الغروية بالاستخدام على الجص غير المعدني. ^{[ 4 ]} في هذه الحالة، يحدث الترابط كيميائيًا وفيزيائيًا. أحدث دهان السيليكات الغروية ثورة في مجال استخدام دهانات السيليكات. يمكن تطبيق هذه الدهانات بسهولة وأمان على جميع الأسطح الشائعة تقريبًا.

• أسمنت
• الجص الطيني
• الجص الجيري
• البناء
• حجر

• تطبيقات صديقة للبيئة وغير سامة
• متانة عالية، خاصة في منتجات البناء، ومقاومة للضوء
• الدهانات المعدنية ذات النفاذية العالية للبخار ^{[ 5 ]}
• مقاومة الأمطار الحمضية
• خصائص مضادة للفطريات
• يقلل من تكربن المواد القائمة على الأسمنت

• طلاء جيري