استفاده از خاکستر به عنوان رنگ معدنی در رنگ های ترافیکی: امکان سنجی (قسمت اول)

امکان استفاده از خاکسترهای هوا در رنگ بندی ترافیکی

این مقاله یک مطالعه امکان سنجی تلاش مشترک بین اداره راه نبراسکا (NDOR)، شرکت برق آمریکا و FHWA است. هدف مطالعه این است که امکان استفاده از خاکسترهای هوا در رنگ بندی ترافیکی مورد بررسی قرار گیرد. این مطالعه یک آزمایش اولیه برای بررسی امکان استفاده از خاکسترهای هوا به عنوان یک رنگدانه پرکننده معدنی مقاوم در برابر سایش در رنگ ترافیک برای بهبود دوام و عملکرد رنگ است. پنج نوع رنگ در این مطالعه مورد مقایسه قرار گرفتند: رنگ ترافیک زرد استاندارد NDOR و چهار رنگ دیگر که مخصوص دو شرکت مختلف طراحی شده اند. دو رنگ، حاوی خاکستر بود. تمام رنگها در آزمایشهای آزمایشگاهی نسبت به مشخصات رنگ ترافیکی استاندارد NDOR رضایت بخش بودند. پنج رنگ ترافیکی با مهره های شیشه ای به پیاده رو بتنی پورتلند با رنگپاش مکانیکی دستی در ۶ اکتبر ۱۹۹۲ ریخته شد. انعکاسی از نوارهای رنگی گرفته شد و رنگ ها به مدت ۱ سال تحت نظارت قرار گرفتند. در اغلب موارد، رنگِ حاوی خاکستر میوه بهتر از رنگ های دیگر است. این مطالعه یک مطالعه امکان سنجی برای ارزیابی خاکستر هوا به عنوان یک رنگدانه پرکننده معدنی در رنگ های ترافیکی بود. عملکرد رضایت بخش رنگ حاوی خاکستر نشان می دهد که خاکستر می تواند در رنگ ترافیکی برای بهبود دوام و عملکرد آن استفاده شود.

خاکستر معلق همچنین متناسب با نیازهای رنگدانه پرکننده است. این رزین و خواص جذب روغن (که اجازه می دهد سطح بالایی ضخیم نشود) دارای اندازه ذرات خوب، غیر قابل انحلال، قابل پراکندگی، و شیمیایی بی اثر است.

نقش کربنات کلسیم و خاکستر معلق در رنگ بندی ترافیکی

کربنات کلسیم (CaCO3) یکی از بیشترین رنگدانه های پرکننده معدنی در رنگ بندی ترافیکی است. کربنات کلسیم یک ماده نرم و چسبناک است و خاکستر معلق مواد، بسیار سخت تر است. در تئوری با جایگزینی بخشی از کربنات کلسیم با خاکسترهای معلق در ترافیک، رنگ دوام بیشتری می گیرد.

 

 

خاکستر، ناشی از ماده معدنی باقی مانده موجود در ذغال سنگ است. زغال سنگ در ژنراتور بخار (دیگ بخار) سوخته است. خاکستر معلق یک محصول جانبی از احتراق زغال سنگ است که به عنوان گاز دودکش سرد از طریق ژنراتور بخار، به ذرات سرامیکی کروی در محدوده ۱ تا ۲۰ میکرومتر شکل می گیرد. ذرات در رسوبات الکترواستاتیک جمع آوری می شوند.

استفاده از خاکستر معلق کلاس F به عنوان یک پرکننده مقاوم در برابر سایش در انواع پوشش های محافظ، از جمله آلکیدی، اکریلیک، اپوکسی ها، آسفالت، وینیل ها و سیستم های خودروی پلی اورتان، توسط AEP به طور گسترده مورد ارزیابی قرار گرفته است. رنگ خاکستری در حال حاضر رنگ استاندارد مورد استفاده در برج های انتقال، واگن، بارج، فولاد سازه، مخازن، لوله کشی، تجهیزات و سازه های معماری است. همچنین از خاکسترهای هوا در ترافیک رنگ های نقاشی شده در جاده ها و پارکینگ ها استفاده می شود. نشانه های مقدماتی AEP به این باور بودند که رنگ ترافیکی که قبلا از آنها استفاده شده است؛ دوام بیشتری دارند. مطالعه امکان سنجی در اینجا تست های میدانی و ارزیابی مقایسه ای رنگ ترافیکی حاوی خاکستر معلق را نشان می دهد.

کاستی های خاکستر معلق در رنگ ترافیکی

یکی از کاستی های خاکستر معلق این است که رنگ آن سفید نیست و رنگ آن می تواند تا حد زیادی متفاوت باشد. به طور معمول از خاکستری روشن تا خاکستری تیره (بسته به محتوای کربن خاکستر) و یا قهوه ای. این مساله استفاده از رنگ را هنگامی که رنگ نهایی مهم است محدود می کند. به خصوص اگر رنگ مورد نظر یک سایه نور باشد. همچنین دو نوع خاکستر معلق ، کلاس C و کلاس F وجود دارد. این دو نوع دارای ویژگی های متفاوت هستند و هر نوع از منبع به منبع متفاوت است. فرموله کردن رنگ حاوی خاکستر، نیاز به توجه به نوع مورد استفاده، کلاس C یا کلاس F دارد.

در گذشته در مورد زباله های خطرناک و خاکسترهای معلق بحث های بسیاری وجود داشت و این که آیا خاکستر مملو از رنگ در رنگ ها مناسب بود یا خیر. اخیرا تصمیم گیری نهایی نظارتی منتشر شده در ثبت فدرال (۱، ص ۴۲۴۶۶) بیان کرد:

مطالعه امکان سنجی تلاش مشترک بین اداره راه نبراسکا (NDOR)، شرکت برق آمریکا(AEP)  و FHWA است. هدف از برنامه آزمایشی این بود که امکان استفاده از خاکسترهای هوا در رنگ ترافیکی مورد بررسی قرار گیرد. اعتقاد بر این بود که رنگ ترافیکی با خاکستر معلق به عنوان یک رنگدانه پرکننده معدنی، مقاومت بیشتری نسبت به سایش داشته و بنابراین در نقاشی های بیشتر از رنگ های معمولی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد؛ استفاده می شود. یک رنگ ترافیکی با عمر طولانی تر، رانندگان را قادر می سازد تا راه های دیگر را ببینند و نیاز به بازنگری کمتر دارند. بنابراین خطر کارگران تعمیرکار و نگهداری بزرگراه کمتر است. این امر ایمنی در بزرگراه ها و خیابان های کشور را افزایش می دهد و هزینه ها را کاهش می دهد.

ترکیب سرامیک خاکستر معلق از سیلیکا، آلومینا و دیگر اکسید های فلزی آن را یکی از پرکننده های معدنی سخت و مقاوم در برابر خراش می کند. در کانی شناسی سختی یک ماده معدنی به طور کلی به عنوان مقاومت آن در برابر خراش تعریف می شود. مقیاس سختی دسته بندی مواد از ۱ تا ۱۰ درجه است. یک ماده معدنی نرم، نمره ۱ و الماس، نمره ۱۰ دارد. ذرات خاکستر دارای رتبه بندی بین ۷ و ۸ هستند. خاکستر مواد رنگ پر کننده عالی (پرکننده) هستند که به قدرت مکانیکی و مقاومت سایشی کمک زیادی می کند.

آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) نتیجه گرفته است که مقررات زیر تحت عنوان قانون حفاظت و بازیابی منابع (RCRA)  برای چهار حجم بزرگ سوخت زباله ها، سوخت های فسیلی –  خاکستر دیگ بخار و گاز دودکش به دلیل خطرات محدود شده و وجود برنامه های نظارتی دولت و فدرال، به طور کلی ضایعات زباله را کنترل می کنند .

EPA همچنین معتقد است که توان بالقوه آسیب از این زباله ها اغلب با عوامل خاصی از محل یا منطقه مشخص می شود و بنابراین در حال حاضر رویکرد دولت به مقررات مناسب است. بنابراین، EPA همچنان این ضایعات را از ضایعات خطرناک معاف می کند.

این تصمیم در ۲ سپتامبر ۱۹۹۳ به تصویب رسید که خاکستر معلق را به عنوان زباله خطرناک محسوب نمی کند و معتقد است که با قرار دادن خاکستر در رنگ بندی ترافیکی، خطر آسیب به محیط زیست آن کاهش می یابد.

با توجه به آگاهی ملی که در زمینه بازیافت و بهره برداری از منابع داخلی تمرکز دارد؛  استفاده از خاکستر معلق، در ایالات متحده، ضروری است. اکثر مواد افزودنی معدنی رنگ (به عنوان مثال تالک، کربنات کلسیم، سیلیس، فلدسپات و رس) استخراج، خرد شده و قبل از استفاده از آنها، پردازش می شوند. تقریبا ۵۰۶ میلیون لیتر (۵۰ میلیون گال) رنگ در هر سال برای نشانه گذاری جاده ها، بزرگراه ها، خیابان ها و پارکینگ ها در ایالات متحده استفاده می شود. از آنجایی که رنگ ترافیک معمولا حاوی پرکننده معدنی در سطوح ۰.۶ تا ۰.۷ کیلوگرم در لیتر (۵ تا ۶ پوند بر گرم) است؛ رنگ ترافیک مبتنی بر خاکستر ممکن است راه حلی برای استفاده مطلوب محیط زیست از این منابع معدنی  باشد.