Table of Contents
A Persistent Urban Challenge Meets Advanced Material Science
ويكلف التخريب في التخريب المدن في جميع أنحاء العالم بلايين الدولارات سنويا في مجال التنظيف وإعادة الترميم، فبعد العبء المالي، يتدهور العلامات غير المتحكمة في الأماكن العامة، ويقلل قيم الملكية، ويمكن أن يُغفلوا عن ذلك أن يدعو إلى ارتكاب المزيد من الجرائم، فطرائق الإزالة التقليدية - غسل الكبريتات العالية، أو التكرار - هي عوامل كثيفة العمالة، وكثيرا ما تلحق الضرر بالغطاء السطحي، ويمكن أن تُطلق مذيبات ضارة في البيئة.
كيميائيّة التكفير السطحي
وفي صميم كل معاطف مضادة للجرافيت يكمن مبدأ surface energy] وكل سطح صلب له طاقة سطحية مميّزة تقاس في المليمتر المربع (MJ/m2). ومعظم الطلاءات والأعراف التي تُصاغ في كثير من الأحيان لتبلل وتلتزم بقوة بأسطح ذات طاقة سطحية عالية، مثل الخرسانة الجيرية (نحو 50 إلى 70 ميلا).
مقياس التكرار في المعاطف يوصف غالباً بزاوية الترددات [FLT:] - الزاوية التي تشكل عند حافة قطرة من السوائل ترتكز على سطح صلب، ويُعتبر السطح هودروفوبيك (الماء - التحلل) عندما يتجاوز وزن الاتصال 90 درجة، وثبات الرهاب الفوقي عندما يتجاوز الرش 150 درجة.
ومن ثم فإن مفتاح تحقيق هذه الطاقة السطحية المنخفضة (التي تقل كثيرا عن 20 ميغاجول/م2) هو استخدام الجزيئات التي تسودها سلاسل الفلوروكربون الطويلة أو شبكات السلوك المكدسة التي تجهز على السطح بطريقة تقلل من القوى غير المتناقلة إلى الحد الأدنى مع اقتراب السوائل، وعلى سبيل المثال، فإن الخلايا الفلورية تنسق مجموعاتها من الفلوروكاليول - CF3 و CF2 -
التضحية ضد دائمة: نهجان أساسيان
وتصنف المعاطف المضادة للرسومات بشكل عام في فئتين على أساس آلية تحملها وإزالتها: ] التضحية ] ] الدائمة ، ولكل نوع مزايا متميزة وحالات الاستخدام الأمثل.
)٣( عادة ما تكون المعاطف التضحية بالسكر أو ذات الوزن المنخفض، أي مواد قابلة للتكرار في التكاثر، أو تكون ذات ترددات سطحية غير مقبولة في بداية الأمر، أو تكون مضاعفات سطحية غير قابلة للاستمرار، أو في غسيل الملابس ذات الارتداد، أو في حالة تطبيق التكرار في الصبغة، تكون المعاطف نفسها ضحية: أثناء التنظيف - مع الماء الساخن، أو المذيبات الخفيفة، أو الغسيل المنخفض.
)أ( لا توجد سوى عدة مواضع متداخلة، مثل البوليوريثان، أو راتنجات التفريغ، أو البوليمرات المفلورة، أو البوليمرات المفلورة، أو البوليمرات المفلورة، أو البوليمرات المفلورة، أو البوليمرات المخففة، وعند معالجة هذه المعاطف، فإنها تشكل هياكل أساسية غير واضحة.
المواد الرئيسية: السيلانات، والسيلوكسينات، والمليارات
ويتوقف أداء المعاطف الدائمة المضادة للجرافي على التركيب الدقيق للمواد السليفة. ]وتستخدم المواد السالفة الذكر والمسموعة بطبقة من الماء السائل بدرجة أكبر، وهي تستخدم على نطاق واسع في محطات فرعية للمعادن مثل الخرسانة والحجر والبري ومدافع الهاون.
(أ) Fluoropolymers]، مثل تركيبات الفلوروكاليل العالية، التي تُنتج حالياً، توفر أعلى مستوى للتكرار لكل من الماء والزيت، وهي تشكل فيلماً منخفضاً جداً للطاقة السطحية (بدون 10-15 ملغم/م2) لا يمكن أن تُبلَّغ فيه أيِّ مركب من الفلورات الفلورية الرئيسية.
تقنيات التطبيق وأفضل الممارسات
وحتى في ظل الكيمياء الأكثر تقدماً، إذا لم يطبق التغليف بشكل صحيح. ] إعداد سطحي هو الخطوة الوحيدة الأكثر أهمية، ويجب أن تكون الغواصة نظيفة وجافة ومتحررة من الغبار، أو الشحوم، أو التصفيقات السماكية، أو النمو البيولوجي.
وتقتضي ظروف العمل بنفس القدر من الأهمية، فأغلبية الطلاءات السليلية/السلوكسانية 24 إلى 48 ساعة من الطقس الجاف ودرجات الحرارة المتوسطة (10-30 درجة مئوية) من أجل الربط الكامل بين الفلوروبيمرات، وقد تحتاج المعاطف إلى حرارة أو حرارة فوق سطحية.
وكثيرا ما يتبع المستعملون المهنيون بروتوكولات موحدة مثل نظام ASTM D6578 (الممارسة الدائمة لتحديد هوية مقاومة التغريفيت) للتحقق من الأداء، ويشمل هذا الاختبار تطبيق مجموعة من وسائل التغريت المشتركة (الطلاءات، والعلامات، والحجر، واللصقات) ثم محاولة الإزالة بأساليب تنظيف محددة، وتُكلف بعمليات الرطوبة بتيسير إزالة أي بقمة متبقية.
الفوائد الخارجة عن الاصطناعية: وفورات التكاليف، طول العمر، المكاسب البيئية
The primary driver for adopting anti-graffiti coatings is economic. A 2019 study by the NYC Department of Citywide Administrative Services found that applying a permanent coating to a typical subway station wall reduced annual clean costs by 70%] compared to uncoated surfaces. The coating paid for itself within 18 months through reduced labor, fewer chemical purchases, and less frequent paint.
فبعد توفير العمالة المباشرة والمادية، تؤدي هذه المعاطف إلى توسيع نطاق خدمة البنية التحتية ذاتها، كما أن التكتل والاختناق هما مخروطان ويستوعبان خنادق التهاب الجرافات، مما يؤدي إلى البقعة التي لا يمكن إزالتها إلا بتآكل سطح الأرض، كما أن كل دورة تنظيف مكثف تزيل طبقة رقيقة من المواد، ويمكن أن يضعف هذه العناصر الهيكلية، ويتسبب في تمزقها، ويستلزم إجراء إصلاحات باهظة.
كما أن إزالة الرافيتي التقليدية تعتمد في كثير من الأحيان على المذيبات العدوانية مثل الأسيتون أو التولوين أو كلوريد الميثيل - وهي مواد تسهم في انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة وتحتاج إلى التخلص من النفايات الخطرة.
الاعتبارات البيئية والصحية
ولا توجد جميع المعاطف المضادة للجرافي من منظور بيئي، إذ أن تركيبات الفلوروبيل القديمة تستند إلى حامض البيرفلوروكتاني الطويل السلسلة أو ال سلفونات المشبعة بالفلور أوكتين، وهي صناعات ثابتة ومتراكمة بيولوجياً، وترتبط بالشواغل الصحية.
وينبغي أيضاً أن ينظر المستفيدون في إمكانية التحلل الأحيائي والسمية المائية، ويمكن لبعض المعاطف، إذا ما غُسلت إلى مصارف عواصف أثناء إعادة غسلها، أن تطلق شهادات مصغرة أو بقايا قد تؤثر على الحياة المائية، وتتمثل أفضل الممارسات في جمع ومعالجة مياه الغسيل من إزالة الزائفة، ولا سيما في المناطق الحساسة.
النشرات والبيانات الأداءية في العالم الحقيقي
وقد تم بنجاح نشر المعاطف المضادة للرسوم في طائفة واسعة من البيئات الحضرية، حيث قامت مدينة Philadelphia]، على سبيل المثال، ببدء برنامج تجريبي في عام 2018 على متنزه بنجامين فرانكلين، مطبقة على المطاط الثابت في المعالم الرطبة والحواجز الخرسانية، بعد مرور ثلاث سنوات، استلزمت عمليات تنظيف سطحية غير مرئية.
وفي أوروبا، طبق نظام برشلونة للمترو Barcelona Metro ] معطفاً مقدساً على محطاته ذات المدمشات الكرامية في أوائل العقد الأول من القرن الماضي، وفي حين أن الشمع قد تتدهور بسرعة في الأنفاق ذات الصلة العالية الرطوبة، مما أدى إلى تكرار كل شهرين، ثم تحول النظام إلى معطف دائم مجهز بغطاء جديد.
وتشكل الهياكل التاريخية تحديات فريدة، وقد اختارت Colosseum in Rome] ختماً مُزعَماً من النسيج الثقافي، مقترناً بغطاء تضحية من الطلاء لحماية أسطحه الرخامية من التهاب الرواسب والطقس، ويتيح نهج الكيل المزدوج للمُختم تثبيت الحجارة بينما يوفر الشمع حاجزاً نقدياً.
وللمزيد من القراءة عن الأداء الميداني، نشر المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا عدة دراسات ] عن اختبارات الطقس المعجلة لمعاطف مكافحة التهاب الكبد تحت سطح الماء، الرطوبة، وظروف التدوير الحراري.
التطورات المستقبلية: التكرار الذكي والمستدامة
وتتقدم بسرعة البحوث التي تجرى في الجيل القادم من المعاطف المضادة للجرافيتي، وهناك مجال واعد هو ] التصفيات الفوتوكاتاتية التي تتضمن ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) النانوبات، وفي ضوء الضوء الغامض، تنتج تي أوكسجينات ذاتية تفاعلية يمكن أن تكسر مخلفات التهاب الكبدية العضوية على السطح مباشرة.
(أ) إنّ هذه المعاطف تحتوي على ميكروبات مُلْوئة بمجالات تصليح، وعندما تُسبّب دورة خدش أو تنظيف التغليف، فإنّ التمزق في الكبسولات، وإطلاق الوكيل، الذي يملأ العيوب ويعيد التكرار، وتُظهر النماذج الأولية على أساس ثنائي التكفير
ويجري أيضا استكشاف إمكانية دمج شبكة " إنترنيت " (IoT) ، ويمكن أن تتضمن المعاطف الذكية أجهزة الاستشعار التي تكشف متى طبقت الجرافيتي، وتخطر طاقم الصيانة فورا عن طريق شبكة لاسلكية، ويمكن للمدن، مجتمعة ببيانات الموقع في الوقت الحقيقي، أن تستجيب في غضون ساعات، وتزيل التصفيق قبل أن يصبح الفعل دعوة إلى مزيد من الاستجابة " .
الخلاصة: إيجاد حل علمي للمدن الأكثر نظافة
وقد تطورت المعاطف المضادة للرسوم من المنتجات الصناعية الكيماوية إلى الأدوات الأساسية لإدارة الهياكل الأساسية الحضرية، ومن خلال تطبيق الكيمياء السطحية المتقدمة - من الفلوروئيات المنخفضة الطاقة إلى الارتداد الجاهز للسيلوكيات ومركبات النانوبات الضوئية - يمكن للمدن أن تحمي أصولها، وأن تقلل من نفقات الصيانة، وأن الاختيار بين نظم التضحية والنظم الدائمة يتوقف على العودة دون الإقليمية.