وایت اسپریت یا نفت سفید معدنی؛ حلالی پرکاربرد و اقتصادی در صنایع رنگ و پوشش
مقدمه
وایت اسپریت (White Spirit) یا همان «نفت سفید معدنی» یکی از پرمصرفترین حلالهای آلی در صنایع مختلف است که بهویژه در صنایع رنگسازی، چاپ، چسبسازی و پوششهای صنعتی بهکار میرود. این ماده ترکیبی از هیدروکربنهای زنجیری و آروماتیک با نقطه جوش متوسط است و بهعنوان جایگزینی ایمنتر و مقرونبهصرفهتر برای برخی حلالهای کلردار مانند تریکلرواتیلن استفاده میشود.
وایت اسپریت در واقع از برشهای میانی نفت خام بهدست میآید و بسته به نوع پالایش و میزان تصفیه، به درجات مختلفی تقسیم میشود. این ماده با نامهای دیگری همچون Mineral Spirits، Stoddard Solvent، و Turpentine Substitute نیز شناخته میشود.
ترکیب شیمیایی و ساختار
از نظر شیمیایی، وایت اسپریت ترکیبی از هیدروکربنهای آلیفاتیک (پارافینی)، سیکلوآلیفاتیک (نفتنیک) و آروماتیکها (بنزن، تولوئن، زایلن) است.
فرمول کلی آن را میتوان بهصورت زیر نمایش داد:
C₇H₁₆ تا C₁₂H₂₆
این ترکیبات دارای وزن مولکولی متوسط بین 120 تا 200 گرم بر مول هستند. درصد آروماتیکها در وایت اسپریت بسته به نوع فرآیند پالایش بین 2 تا 25 درصد متغیر است. هرچه میزان ترکیبات آروماتیک بیشتر باشد، قدرت حلالیت افزایش یافته اما سمیت و بوی ناخوشایند آن نیز بیشتر میشود.
روش تولید و پالایش
تولید وایت اسپریت معمولاً از برش نفت سفید (Kerosene Cut) در فرآیند تقطیر نفت خام آغاز میشود. مراحل اصلی شامل موارد زیر است:
تقطیر جزء به جزء نفت خام: جداسازی برشهای با نقطه جوش بین 150 تا 220 درجه سانتیگراد.
هیدروتریتینگ (Hydrotreating): حذف ترکیبات گوگرد، نیتروژن و آروماتیکهای سنگین با استفاده از هیدروژن و کاتالیست نیکل-مولیبدن.
تصفیه نهایی: از بین بردن بوی نامطبوع و بهبود رنگ و پایداری حرارتی محصول.
در برخی پالایشگاهها، وایت اسپریت در چند گرید مختلف با توجه به درصد آروماتیکها و کاربرد نهایی تولید میشود.
انواع وایت اسپریت
بهطور کلی، وایت اسپریت به سه نوع اصلی تقسیم میشود که بر اساس روش تصفیه و ترکیب شیمیایی از هم متمایز هستند:
| نوع | ویژگیها | درصد آروماتیک | کاربرد اصلی |
|---|---|---|---|
| Type 1 (غیر تصفیهشده) | شامل ترکیبات آروماتیک زیاد، بوی قوی، حلالیت بالا | 15–25٪ | رنگ و لاک صنعتی |
| Type 2 (تصفیهشده با اسید) | بوی کمتر، رنگ شفافتر، سمیت کمتر | 5–15٪ | شستوشوی تجهیزات، تینرها |
| Type 3 (هیدروژنه یا بیبو) | آروماتیک پایین، بدون بو، ایمنتر | کمتر از 2٪ | مصارف خانگی و هنری |
نوع سوم، یعنی وایت اسپریت بیبو (Low Odor White Spirit)، پرکاربردترین گرید در صنایع مدرن است که در آن تقریباً تمام ترکیبات آروماتیک حذف شدهاند تا سمیت و بوی آن کاهش یابد.
خواص فیزیکی و شیمیایی
| ویژگی | مقدار معمول |
|---|---|
| نقطه جوش | 150–220°C |
| چگالی در 20°C | 0.77–0.82 g/cm³ |
| نقطه اشتعال | 35–50°C |
| فشار بخار | 0.3–3 mmHg |
| رنگ | بیرنگ تا زرد کمرنگ |
| بوی مشخصه | نفتی ملایم |
| قابلیت حل شدن در آب | نامحلول |
| ویسکوزیته | 0.8–1.2 cSt |
کاربردهای وایت اسپریت در صنایع مختلف
1. صنعت رنگ و پوشش
بزرگترین مصرف وایت اسپریت در رنگسازی و تینرها است. این ماده بهعنوان حلال در فرمولاسیون رنگهای آلکیدی، روغنی، لاکها، و جلاهای چوب به کار میرود.
مزیت آن در این کاربرد، تبخیر کنترلشده، قدرت انحلال بالا برای رزینها و خشک شدن یکنواخت فیلم رنگ است.
2. صنعت چاپ و جوهر
در چاپ افست و گراور، وایت اسپریت بهعنوان حلال در ساخت جوهرهای پایهروغن و برای شستوشوی غلتکها و صفحات چاپ استفاده میشود.
3. صنعت چسب و رزین
در چسبهای صنعتی، رزینهای طبیعی و مصنوعی و رزینهای آلکیدی، وایت اسپریت نقش حلال و رقیقکننده دارد.
4. صنایع خودروسازی و تعمیرگاهی
در کارگاههای مکانیکی و تعمیرگاهها، از وایت اسپریت برای شستوشوی قطعات فلزی، پاک کردن گریس و روغن و آمادهسازی سطح قبل از رنگکاری استفاده میشود.
5. مصارف خانگی
در نوع بیبو، وایت اسپریت برای پاک کردن لکه رنگ، چربی و جوهر از سطوح خانگی، یا رقیق کردن رنگهای روغنی هنری استفاده میشود.
6. صنایع شیمیایی و پتروشیمی
در فرمولاسیون واکسها، پولیشها، حلالهای قیری و برخی افزودنیهای سوخت نیز از وایت اسپریت بهعنوان حلال پایه استفاده میشود.
مزایا
حلالیت بالا برای انواع رزینهای آلکیدی و رنگهای روغنی
نقطه جوش بالا و تبخیر کند برای خشک شدن یکنواخت
قیمت پایین و در دسترس بودن نسبت به حلالهای مشابه
امکان تولید گریدهای بیبو و کمسمیت
پایداری شیمیایی مناسب در برابر اکسیداسیون و نور
معایب و محدودیتها
قابلیت اشتعال بالا
بوی نامطبوع (در گریدهای معمولی)
اثر تحریککننده بر پوست و دستگاه تنفسی
ناسازگاری با برخی پلیمرها مانند PVC در دمای بالا
خطر آلودگی زیستمحیطی در صورت تخلیه در خاک یا آب
نکات ایمنی و زیستمحیطی
ایمنی فردی
هنگام کار با وایت اسپریت باید از دستکش نیتریلی، عینک ایمنی و تهویه مناسب استفاده شود.
از تماس طولانیمدت با پوست و استنشاق بخارات آن خودداری شود.
در صورت ریختن روی لباس یا پوست، با آب و صابون شستوشو داده شود.
ذخیرهسازی و حملونقل
در ظروف فلزی یا پلیاتیلنی دربسته و دور از منابع حرارت نگهداری شود.
در انبارهای با تهویه مناسب، دمای کمتر از 30 درجه سانتیگراد توصیه میشود.
طبقهبندی حملونقل: UN 1300 – Flammable Liquid, Class 3.
ملاحظات زیستمحیطی
وایت اسپریت در صورت نشت یا تخلیه میتواند منابع آب زیرزمینی و خاک را آلوده کند. این ماده به کندی در محیط زیست تجزیه میشود، بنابراین باید در سیستمهای بازیافت یا سوزاندن صنعتی دفع گردد.
استانداردها و طبقهبندی
تولید وایت اسپریت مطابق استانداردهای بینالمللی انجام میشود، از جمله:
ASTM D235 – Specification for Mineral Spirits
ISO 4658 – Solvent for Paints and Varnishes
BS 245:1990 – White Spirit for Industrial Use
جایگزینها
در کاربردهایی که نیاز به ایمنی بیشتر یا تبخیر سریعتر دارند، میتوان از جایگزینهای زیر استفاده کرد:
نفتا (Naphtha)
ایزوپارافینهای تصفیهشده (Isopar Solvents)
سیکلوهگزان یا هپتان در کاربردهای خاص
حلالهای بر پایه آب در رنگهای جدید محیطدوست
نتیجه گیری
وایت اسپریت یکی از مهمترین و پرکاربردترین حلالهای نفتی در صنایع رنگ، چاپ، چسب و خودروسازی است. این ماده به دلیل خواص فیزیکی مطلوب، قیمت مناسب و قابلیت انحلال بالا، جایگاه ویژهای در فرمولاسیون محصولات صنعتی دارد.
بااینحال، بهدلیل اشتعالپذیری و آثار زیستمحیطی، استفاده از آن باید با رعایت نکات ایمنی و در فضاهای دارای تهویه کافی انجام شود.
در سالهای اخیر، تمایل صنایع به سمت استفاده از گریدهای بیبو و حلالهای با فراریت پایین افزایش یافته است تا ضمن حفظ کارایی، مخاطرات انسانی و زیستمحیطی کاهش یابد.