זה לא פשוט להיות צבעוני בחוץ

על מנת לתכנן את תרכיז הצבע הנכון כך שיתאים באופן מיטבי ליישומי חוץ חשוב להביא בחשבון את עוצמת קרינת ה-UV, תנאי מזג אוויר אחרים ומשך חיי המוצר המשפיעים על תפקודו ונראותו של המוצר הסופי. כפרית נמצאת בחזית הידע בהתאמת תרכיז הצבע המיטבי למגוון יישומים המותאמים לשהות בתנאי חוץ

תמונה 1: ספקטרום השמש ובפרט ספקטרום ה-UV

הפעם נשים רגע בצד את הפתגם הידוע "אל תסתכל בקנקן אלא במה שבתוכו", ונתמקד דווקא בחיצוניות הקנקן. אם נתבונן סביב נוכל לראות מוצרים רבים מפלסטיק בסביבה החיצונית: מתקנים בגני שעשועים, ריהוט גן, גגות, שילוט, יריעות הצללה ועוד אינספור שימושים. אלו ברובם צבעוניים, מיוצרים במגוון רחב של שיטות עיבוד כגון שיחול, הזרקה וניפוח ועשויים ממגוון פולימרים. הצבע מושך את העין, מבליט את המוצר וגם מעביר מסר ומקשט את הסביבה. בבואנו לתכנן מוצר חוץ צבעוני נרצה שהמוצר ישמור על צבעו הבוהק לאורך זמן, שיעמוד איתן בפגעי הטבע, ישמש אותנו לאורך זמן ויהווה תמורה נאה לעלותו. משימה זו מאתגרת ומצריכה מהיצרן השקעה ומשאבים.

מהו פיגמנט?

פיגמנט (צבען) הינו חומר המשפיע על צבע האור הפוגע בו על ידי החזרה ובליעה סלקטיביים. קיימים סוגים שונים של פיגמנטים- אורגניים, אנאורגאניים, אטומים או שקופים. תכונותיהם השונות מסוכמות בטבלה 1.

אפיון הפיגמנט

עולם הפיגמנטים רחב מאוד ובבואנו לבחור פיגמנט מתאים נרצה להתייחס לדרישות הלקוח מהמוצר:

• גוון ואפקטים: מטאלי, פנינה, עץ ועוד.
• עמידות ב-UV, טכנולוגיית ייצור, חומר הגלם ועובי הדופן של המוצר.
• רגולציות נדרשות מהמוצר: REACH, בטיחות במגע במזון, בטוח לשימוש בתינוקות וילדים ועוד.
• טמפרטורות ייצור ושימוש.
• עיוותים (Warpage) קטנים ככל האפשר אשר יכולים להיגרם משימוש בפיגמנט.
• תכונות מכאניות נדרשות

זהירות קרינה!

מזג האוויר הינו אתגר גדול ביותר למוצר חיצוני – רוח, חול, לחות, גשם, זיהום אוויר וחשיפה לכימיקלים וכמובן קרינת השמש מהווים מקור לפגיעה במוצר. זה האחרון, ובפרט הקרינה בתחום האולטרה סגול (UV), היא הקרינה המזיקה ביותר לפלסטיק.

קרינת ה-UV היא קרינה אנרגטית הנפלטת מהשמש. היא חזקה דיה על מנת לתלוש אלקטרון אחד או יותר ממולקולות הפולימר ובעצם על ידי כך לחתוך ולקצר את שרשראות הפולימר ולגרום לירידה בתכונות המכאניות עד כדי בלייה של המוצר. כתוצאה מכך המוצר יהיה שביר יותר ופחות אלסטי, צבעו ידהה, תיווצר פגיעה בברק ובפני השטח של המוצר וכן יחול שינוי במשקל המולקולרי של הפולימר.

תמונה 2: מוצר חדש (שמאל) לעומת מוצר ישן (ימין) שעמד זמן רב בשמש.

עמידות הפיגמנט למזג אוויר

קיימים שני מושגים המתייחסים לעמידות הפיגמנט בקרינת ה-UV:

• Light fastness- מתאר את עמידות הפיגמנט לדהייה כתוצאה מחשיפה לאור בפרקי זמן קצרים בתנאי פנים בלבד. הערך מוגדר בסולם של 1-8 עבור בחינה של בלייה מואצת למשך 1000 שעות. בדיקה זו מדמה תנאי פנים בלבד ויש לשלבה עם בדיקות נוספות על מנת לקבל אינדיקציה מדוייקת יותר לביצועי החומר בתנאי החוץ האמיתיים.
• Weather resistance- מתאר את עמידותו של פיגמנט לתנאים משתנים של מזג אויר – גשם, שלג, חום ולחות עם פגיעה מינימלית בפני השטח לאורך זמן. הערך מוגדר בסולם של 1-5 עבור בחינה של בלייה מואצת למשך 3000 ו/או 5000 שעות.

ניתן לבדוק את התכונות הנ"ל בפיגמנטים בשתי תצורות:

1. Full Shade- כאשר הפיגמנט נבדק כשהוא מתורכב עם נשא בלבד וללא חומרים נוספים.
2. Tint/Reduction– בדיקה של הפיגמנט כשהוא מתורכב בריכוז נמוך יותר ובד"כ בתוספת TiO₂.

תכונה נוספת שחשוב לבדוק הינה העמידות הכימית של הפיגמנט וכיצד יגיב כימית עם חומרים נוספים המתורכבים לתוך המוצר הסופי.

כאשר יש צורך במוצר אטום, לבן ובהיר בד"כ משתמשים בפיגמנט בשם TiO₂ – טיטניום דיאוקסיד. זהו פיגמנט עמיד מאוד מבחינה כימית, יציב בכל תנאי העיבוד, בולע את קרינת ה-UV ומאט את תהליך הדגרדציה של הפולימר. בחירת הפיגמנט הלבן המתאים לתרכיז הצבע מתבצעת תוך התחשבות בתכונות הנדרשות מהמוצר הסופי, כמו: הידרופיליות/הידרופוביות, עמידות בשחיקה, עמידות בכימיקלים וכו'.

תירכוב פיגמנטים חכם

הפיגמנט הגולמי לרוב חומר אבקתי וקשה למינון ולעבודה. ספקי הצבע בדרך כלל לא מספקים אותו בצורתו הגולמית  אלא מתרכבים אותו לתרכיז צבע המכיל נשא, פיגמנטים ותוספים. חברת כפרית מקפידה לקבל מהלקוח שאלון התאמת צבע אשר בו מצוינות הדרישות שבהן התרכיז צריך לעמוד מבחינת גוון, שימוש, תכונות מכאניות ותרמיות, דרישות רגולטוריות ועוד.

בנוסף לפיגמנטים מבצעת כפרית התאמה ספציפית של תוספי UV  למינהם בהתאם להגדרות הלקוח. השילוב בין מערכת הגנת ה-UV לבין הפיגמנטים מורכב ודורש ידע רב וניסיון ארוך שנים בעיקר ביישומים מורכבים ובתנאי חוץ קשים.

לאחר מכן מבוצעת התאמת צבע מיוחדת וספציפית אשר מבטיחה עמידה בדרישות שצוינו על ידי הלקוח. הבדיקה הנפוצה ביותר לתרכיזים המיועדים לשימוש חיצוני הינה "בלייה מואצת", אשר מדמה את תנאי החוץ מבחינת קרינה, לחות וחום. ניתן לבדוק במערכת/במתקן בדיקה QUV באורך גל אחד314 nm (UVB)  או 340 nm  (UVA)או במערכת/במתקן בדיקה Xenon בתחום אורכי גל דומה לתחום הספקטרום הסולארי. הבדיקות מבוצעות בהתאם לתקן ISO 4892-2.

תמונה 3: ספקטרומים שונים של מכונות בלייה מואצת לעומת ספקטרום השמש.

תוצאות בלייה מואצת

בבדיקות אלו ניתן לראות כיצד המוצר ייראה לאחר שהייה של מספר שנים בשמש בפרק זמן קצר של שבועות או חודשים. את הבדיקות ניתן לעשות בדגמים עם או בלי TiO₂ (Full shade או Reduction).

תמונה 4: דגמים לאחר בלייה מואצת בקונפיגורציות שונות.

קיימות גם שיטות אנליטיות דוגמת FTIR, UV-VIS ו-ספקטרופוטומטר המאפשרות למדוד ולזהות בליעה או החזרה של חומרים נבדקים באורכי גל בתחומי האור הנראה וה-IR. תרכיזי הצבע נבדקים לרוב מול סטנדרט על מנת לראות את אחוז ההתאמה לדרישות הלקוח.

כפרית מתאימה לך צבע

בכפרית שוקדים על פיתוח תרכיזים מותאמים לדרישות הלקוח. זאת תוך אפיון מעמיק של הגורמים השונים. לחברה ידע רב וכן כלים מגוונים אשר מאפשרים לה לבחור עבור הלקוח את הפיגמנטים ותוספי ה- UV  המתאימים ביותר ליישומים שונים. מתן מידע מדויק, מסודר וגלוי ככל האפשר יסייע לחברה במציאת הפתרון האופטימלי!

למידע נוסף:

רועי לוי, 054-648-7367, [email protected]