آبگریز کردن سطوح با مواد نانو آبگریز کننده چه سودی دارد؟

معرفی نانو آبگریز کننده کوپسیل

مقدمه

فناوری نانو با ساختارهای مختلف ماده که دارای ابعادی از مرتبه یک میلیاردم متر ( ^9- 10 ) هستند سروکار دارد. این فناوری شامل توانمندی تولید مواد، ابزار و سیستم های جدید با كنترل سطوح مولكولی و اتمی برای استفاده از خواصی است كه در سطوح مورد نظر مانند آبگریز کردن ظاهر می شود. استفاده از فناوری نانو در پوشش های آبگریز کننده باعث ایجاد خواص جدید ، افزایش کیفیت پوشش و کاهش مصرف آن ها می گردد. نانو آبگریز کننده کوپسیل با بهره گيري از نانو ذرات فعال و گروه هاي عاملي مناسب در ساختار خود، قادرند تا در مقابل محرکهاي محيطي عکس العمل هاي هوشمندانه محافظتي، از خود نشان دهد. پوشش های آب گریز کننده نانو نیز دسته ای از پوشش های محافظتی هستند. این پوشش ها به منظور حفاظت از سطوح ساختمانی و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری دارای کاربردهای وسیع در صنایع مختلف از جمله صنعت ساختمان می باشند. شما میتوانید برای گلیزینگ بتن کف و خرید عایق جایگزین ایزوگام با کارشناسان ما تماس بگیرید.

تاریخچه

سطوح خودتمیز شونده آبگریز اولین بار با کشف ریز ساختار برگ نیلوفر آبی که بر خلاف ظاهر صافش، دارای سطحی زبر در مقیاس میکرو و نانو است، مورد توجه قرار گرفت. در این گیاه، آب به محض تماس با سطح به شکل قطرات کروی تجمع یافته و با لغزش از روی سطح ذرات آلودگی و خاک را با خود از روی سطح می زداید. بنابراین سطوح خود تمیز شونده آبگریز با سازوکاری مشابه با برگهای نیلوفر آبی، علاوه بر دفع آب از روی سطح خود توانایی دفع آلودگی ها شامل ذرات جامد، مایعات آلی و آلودگی های زیستی را نیز دارند (شکل 1).

شکل 1. تصویر قطره آب بر روی برگ نیلوفر آبی، ذرات آلودگی روی قطره آب می چسبند و از سطح جدا می شوند.

اهمیت آبگریز کردن سطوح با مواد نانو آبگریز کننده

یک ساختمان محافظت نشده وقتی در برابر بارانی با سرعت 32 کیلومتر در ساعت قرار گیرد می تواند طی مدت 6 ساعت بیش از 10 لیتر آب به ازای هر متر مربع را جذب نماید .یک سازه بتنی در همین شرایط تقریبا 20 لیتر آب جذب خواهد کرد. جذب آب باران صدمات متعدد و جبران ناپذیری را به ساختمان وارد می آورد . وجود رطوبت و نشت آب به زیرساختهای مختلف قطعات ساختمانی و صنعتی مسئله ای شناخته شده است. آب و رطوبت در صنایع مختلفی مانند صنعت ساختمان، صنایع دریایی، سطوح فلزی و غیره میتواند مشکل ساز باشد، به عنوان نمونه در زیر به برخی از مشکلات مرتبط با آب در صنایع مختلف اشاره شده است (شکل2) نفوذ آب در مصالح ساختمانی به علت خلل و فرج داخلی و تر کهای ریز آنها، مسئله ای شناخته شده است. بیشتر مصالح ساختمانی مانند گچ، بتن و سیمان دارای تخلخل های بسیار ریز و گروه های هیدروکسیل در سطح خود هستند. این گرو ههای هیدروکسیل به خاطر شباهت با ساختار آب و ویژگی آبدوستی جاذب آب بوده، بنابراین به راحتی خیس شده و آب در سطح آنها نفوذ میکند. بنابراین به منظور جلوگیری از رشد ترکها، پوسته شدن سطوح رنگ و گچ ، ایجاد کپک و قارچ در اثر رطوبت و غیره ، آبگریز کردن این سطوح دارای اهمیت ویژه ای است. خوردگی سطوح فلزی و فولادی به ویژه در نواحی ساحلی و جلوگیری از تضعیف مقاومت مصالح ساختمانی بتنی، مسئله مهم دیگری است که در ضد آب سازی به آن پرداخته می شود.

صدمات ناشی از نفوذ آب به سطوح ساختمانی

الف- صدمات ظاهری ناشی از نفوذ آ ب

شوره زدگی

پوسته پوسته شدن رنگ

رشد قارچ ها

ایجاد کپک ها

کثیف شدگی زود هنگام

ب – صدمات ساختاری ناشی از نفوذ آ ب

ایجاد شوره

واکنش سیلیکات قلیایی

تخریب ناشی از یخ زدگی و ذوب شدن پیاپی آب در مصالح

کربونیزاسیون و سولفاته شدن

خوردگی آهن آلات به کار رفته در اسکلت ساختماننفوذ آب به سطوح داخلی

شکل 2. نمونه های از بروز مشکلات در مصالح ساختمانی به دلیل وجود آب و رطوبت

استفاده از سطوح آبگریز به منظور افزایش دوام، کاهش هزینه ها و کاهش زمان مورد نیاز برای نظافت تجهیزات در صنایع مختلفی مانند، صنعت اتومبیل سازی، ساختمان وغیره مورد استفاده قرار گرفته است. پوشش ها و رنگ های خود تمیزشونده آبگریز به واسطه حرکت قطرات آب از روی سطح خود آلودگی های سطحی را می زدایند.

یکی دیگر از کاربردهای مهم آبگریز استفاده از آنها جهت جلوگیری از یخ زدگی است. در مناطق سردسیر یخ در عمق بافت سطوح ساختمانی ایجاد می شود و باعث افت خواص مکانیکی و ایجاد ترک در آنها میشود. بنابراین سطوح آبگریز به دلیل انرژی سطحی پایین خود مانع نقوذ آب و ایجاد یخ زدگی بر روی آنها می شوند.

تعریف سطوح آبگریز

یکی از عوامل تعیین کننده در میزان تر شوندگی یک سطح ، زاویه تماسی مایع با آن است. زاویه تماس برای یک مایع (قطره)، در فصل مشترک فاز جامد و مایع، در محل تماس قطره مایع با سطح جامد تشکیل میشود. هرچه زاویه تماس به صفر نزدیکتر باشد ترشوندگی بیشتر و با افزایش زاویه تماس میزان ترشوندگی سطح کاهش می یابد (شکل 3)

شکل 3. زاویه تماس یک قطره با سطح آب گریز: برای زاویه بزر گتر از 90 درجه سطح آب گریز و برای زاویه تماس بیشتر از 150 درجه باشد، سطح فوق آبگریز نامیده می شود.

رو شهای دستیابی به سطوح آبگریز

زمانی که یک سطح دارای بافت زبری در مقیاس نانومتری باشد، فصل مشترک بین هوا و آب در یک قطره که بر روی سطح قرار گرفته است، افزایش یافته و نیروی موئینگی بین قطره و سطح شدیداً کم می شود. بنابراین، قطره آب شکل کروی به خود می گیرد و امکان ایستایی ذرات آب روی سطح را از بین می رود (شکل 4).

شکل 4. شمایی از سطح با پوشش آب گریز: به دلیل بافت زبر نانومتری آب نمی تواند بر روی سطح نفوذ کند.

به طور کلی برای دستیابی به خاصیت آب گریزی در یک سطح، می توان از رنگ ها و پوشش های آب گریز استفاده کرد. در استفاده از رنگ ها و پوشش ها، شرایط یکسانی برای دستیابی به آب گریزی سطح وجود دارد. ساختار شیمیایی آب گریز و زبری سطح دو فاکتور مهم در استفاده از این پوشش ها و رنگ ها هستند، که در زیر به توضیح مختصری پرداخته شده است:

انرژی سطحی پایین ( ساختار شیمیایی آبگریز): برای دستیابی به آبگریزی سطحی، لازم است که يک سطح آبگريز با کشش سطحي بسيار پايين همراه با میکرو ساختارهاي مناسب ايجاد شود. در این روش با تغییر در مورفولوژی، سطوحی با انرژی سطحی پایین و ایجاد زبری مناسب، میتوان سطح آبگریزی ایجاد کرد.

زبری سطح: ایجاد زاویه تماس بیشتر از 120 درجه بر روی یک سطح صاف فقط با اتکا به ساختار شیمیایی آب گریز آن سطح، بدون هیچ بافتی در ابعاد نانو یا میکرو، تقریبا ناممکن است. بنابراین، زبری سطح عاملی مهم در پوشش های آب گریز است. در این روش پوشش های نازکی از مواد با انرژی سطحی پایین به روش های مختلف بر روی سطوحی که زبر هستند، ایجاد میشود.

دو نوع از محصولات ضد آب کننده وجود دارد :

1- پوشش دهنده ها

2- نفوذ کننده ها

آب گریز کننده های پوشش دهنده:

مسائل اقتصادی و راحتی استفاده باعث کاربرد گسترده ضد آب کننده های پوششی شده است .در سطح دنیا محصولاتی چون رنگ های اکریلیکی و پلیمر های سیلیکونی معمولا برای ضد آب کردن استفاده می شود. اندازه ذرات این پوشش دهنده ها بیش از صد نانومتر است که این مسئله باعث می شود نتوانند به داخل منافذ مصالح ساختمانی نفوذ کنند ،بلکه لایه ای ایجاد کنند که سطح را بپوشانند و مانع جذب آب شوند . این لایه های پلیمری عمدتا آب گریز هستند ولی باید آن ها را به شکل متناوب استفاده کرد ،نباید آسیب ببینند و باید در مقابل اشعه فرا بنفش هم مقاوم باشند .

تحقیقات نشان داده اطمینان پیدا کردن از روکشی مداوم روی سطح سخت در حین استفاده آسان نیست و این مسئله باعث ایجاد نقاط ضعیف در پوشش می شود . احتمال ترک خوردگی تمام انواع لایه های پلیمری معمولی در برابر اشعه فرا بنفش وجود دارد که این خود باعث ترک خوردگی پوشش در طول 2 تا 3 سال می شود و با از دست دادن خاصیت آب گریزی ،ضد آب سازی بی نتیجه می ماند .

آبگریز کننده های نفوذ کننده:

بیشتر نفوذ کننده ها پایه حلالی هستند و مواد مونومری محلول با اندازه کوچکتر از 6 نانومتر می باشند . این مواد به منافذ و شبکه های آن نفوذ می کنند .

دو نوع نفوذ کننده وجود دارد :

1- نفوذگر های غیر واکنشی

2- نفوذگر های واکنشی

نفوذ کننده های غیر واکنشی :

روغن ها و دیگر مواد آب گریز با چسبندگی پایین هستند که منافذ لایه های زیرین را پر می کنند و خاصیت آب گریزی ایجاد می کنند . این مصالح در طبیعت تجزیه پذیرند و در مدت کوتاهی آب گریزی خود را از دست می دهند . همچنین این محصولات فراهم کننده غذای قارچ و کپک هستند .

نفوذ کننده های واکنشی :

نفوذ کننده های واکنشی با لایه های زیرین واکنش شیمیایی می دهند. و بنابراین برای سطح عمل شده آب گریزی در سطح مولکولی ایجاد می کنند. این مواد اغلب می توانند 3 تا 5 میلیمتر در داخل لایه های زیرین نفوذ کنند. بنابراین محافظتی که این نوع محصولات ضد آب کننده ایجاد می کنند بسیار طولانی مدت می باشد علاوه بر این هوازدگی (اشعه فرا بنفش) و فرساینده های طبیعی تاثیری کمتری بر روی آن ها دارند و در نتیجه عمر و دوام بالاتری دارند.

نانو آبگریز کننده نماهای ساختمانی کوپسیل COUPSYL® WRS

نانو آبگریز کننده کوپسیل WRS نسل جدید آبگریز کننده نانو است که برای آبگریز کردن انواع سطوح ساختمانی از قبیل آجر ، گچ ، بتن و سایر مصالح ساختمانی طراحی و ساخته شده و جایگزین سیستم های سنتی ایزولاسیون شده است .این محصول بصورت آب پایه بوده و به دلیل نداشتن حلال های نفتی و سمی کاملا دوستدار محیط زیست می باشد. همچنین این محصول به دلیل داشتن ذرات نانو ساختار قابلیت نفوذ بالایی در انواع سطوح ساختمانی را دارد (3 تا 5 میلیمتر) و می‌تواند از نفوذ آب و ایجاد شوره بر روی انواع نماهای ساختمانی جلوگیری کند. همچنین این محصول به دلیل داشتن خاصیت آب‌گریزی بالا باعث ایجاد خاصیت خود تمیز شوندگی بر روی نماهای ساختمانی خصوصا سطوح آجری و گچی می‌شود. این محصول روی سطوح آلومینو سیلیکاتی عملکرد عالی دارد و دارای طول عمر مفید بالای 5 سال میباشد و روی بستر های کربناتی و آهکی از جمله سنگ های تراورتن , گوهره دارای طول عمر کوتاه تری هست. آبگریز کننده کوپسیل ، قابلیت تنفس سطوح و سازه را حفظ می کند و در حالی که آب نمی تواند به داخل نفوذ کند ،بخار آب می تواند خارج شود.

سه ویژگی اصلی نانو آب گریز کننده کوپسیل WRS

نانو تکنولوژی است و لایه های زیرین غیر آلی را در سطح مولکولی ضد آب می کند .
دوستدار محیط زیست است و به صورت محلول در آب استفاده می شود .
بر پایه شیمی ارگانوسیلیکون می باشد و جزء مواد نفوذ کننده واکنشی است ، بنابراین با سطح زیر لایه غیر آلی واکنش داده و پس از انجام واکنش جزئی از ساختار آن می شود به همین دلیل ماندگاری طولانی را بوجود می آورد .

خصوصیات نانو آبگریز کننده کوپسیل WRS

این محصول ترکیب منحصر به فردی دارد که در برابر تخریب ناشی از اشعه فرا بنفش خورشید ،تغییرات دمایی و بارش مداوم باران مقاوم است و به خاطر قدرت نفوذ ذرات نانو آن قادر است در برابر سایش باد مقاومت کرده و خاصیت آب گریزی را برای مدت های طولانی حفظ نماید .همچنین غیر قابل اشتعال است و اعمال آن به راحتی با برس ،غلطک و اسپری بدون فشار امکان پذیر خواهد بود.

همچنین این محصول بصورت آب پایه ، محلول در آب ، کاملا شفاف و بی رنگ بوده و پس از اعمال آن بر روی انواع سطوح ساختمانی مانند سطوح آجری ، سیمانی ، بتنی و سنگی با آنها پیوند شیمیایی ایجاد می کند و هنگامی که خشک گردید هیچگونه تغییری بر روی سطح ایجاد نمی کند و آنها را در برابر آب ورودی محافظت می کند .

مزایای آبگریز کننده نانو کوپسیل COUPSYL® WRS

عدم تغییر ظاهر سطح

یکی از مزایایی اصلی آبگریز کننده کوپسیل بی رنگ و شفاف بودن آن و عدم تغییر ظاهر سطح نما بعد از اجرای این محصول بر روی سطح نما هست. و این باعث می شود در بافت ، طرح و ظاهر نما هیچگونه تغییری ایجاد نشود.

سازگار با محیط زیست

مزیت دیگر آبگریز کننده کوپسیل آب پایه بودن و عدم قابل اشتعال بودن آن می باشد . همچنین این محصول به دلیل به همراه نداشتن مواد و حلال های نفتی و عدم وجود مواد فرار در آن کاملا با محیط زیست سازگار بوده و هیچگونه آلودگی به محیط زیست اضافه نمی کند.

عدم ایجاد فیلم و لایه

نانو آب گریز کننده کوپسیل یک ماده با ساختار نانو و دارای قدرت جذب بالا هست . به دلیل اندازه بسیار کوچک ذرات تشکیل دهنده این محصول بطور کامل جذب سطح شده و هیچگونه فیلم و روکش بر روی سطح ایجاد نمی کند. در نتیجه مشکلاتی از قبیل پوسته شدن و جدا شدن از سطح برای این محصول اتفاق نمی افتد و به همین دلیل دارای دوام و عمر مفید بسیار بالاتری نسبت به سایر پوشش هایی که فیلم ایجاد می کنند می باشد.

اجرای بسیار آسان و قیمت تمام شده کم

یکی دیگر از مزیت های این محصول نسبت به پوشش های دیگر روش اعمال بسیار ساده این محصول هست. بطوریکه اعمال آن به راحتی با برس ،غلطک و اسپری بدون فشار امکان پذیر خواهد بود. همچنین با توجه به قیمت پایین این محصول نسبت به سایر پوشش ها و میزان پوشش دهی بالا قیمت تمام شده پایینی دارد.

تنفس پذیری

امکان تبادل ملکول های هوا و بخار آب برای نماهای ساختمانی یک مزیت محسوب می شود. محصول آبگریز کننده کوپسیل همانطور که در ( شکل 5) می بینید ضمن جلوگیری از نفوذ آب به داخل سطح امکان تبادل ملکول های هوا و بخار آب را کاملا حفظ می کند.

شکل 5 : تصویر فوق تنفس پذیری سطوح آبگریز شده با نانو آبگریز کننده کوپسیل را نشان می دهد.

محدودیت ها

عدم تحمل فشار آب ایستا

این محصول همانطور که قبلا نیز ذکر شد. ضمن آبگریز کردن و جلوگیری از نفوذ آب به داخل سطح خاصیت تنفس پذیری دارد. به همین دلیل اگر فشار آب بر روی سطح ( آب ایستا ) بالا باشد امکان نفوذ آب از بین گروه های آلکیل به داخل سطح وجود دارد و درنتیجه استفاده از این محصول برای سطوحی که آب ایستا وجود دارد مانند استخر ها و مخازن آب پیشنهاد نمی شود و کاربرد اصلی آن بر روی نماهای ساختمانی می باشد.