Su Bazlı Boya mı Yüksek Katı Madde İçerikli Boya mı?

Su Bazlı Boya mı Yüksek Katı Madde İçerikli Boya mı?

Aldin Turudic / Kimya Mühendisi - Satış Direktörü - FEIDAL Coatings Ltd. Co. KG


Günümüzde birçok sektörde solvent miktarı düşürülmüş veya su bazlı boya sistemlerine geçiş planları yapılmaktadır. Bu amaçla çoğunlukla su bazlı boyalar ve yüksek katı madde içerikli boyalar kullanılmaktadır. Bu makalenin amacı da duruma göre en uygun boyanın seçilme kriterlerini belirtmektir. Boyama işleri sırasında solvent emisyonunu azaltmaya yönelik farklı yaklaşımlar mevcuttur. Seçeneklerden birisi, su bazlı veya yüksek katı madde içerikli boyalar gibi düşük solvent içeren sistemlere geçiş yapmaktır. Fakat boya sisteminde değişiklik yaparken birçok faktör göz önünde bulundurulmalıdır. Doğru sistemin seçilmesinde yardımcı olması amacıyla aşağıda farklı kriterler incelenmiş, su bazlı ve yüksek katı madde içerikli boyaların özellikleri karşılaştırılmıştır.

Solvent Miktarının Düşürülmesi

Her sistemde aynı miktarda solvent azaltılamadığı için, gereken limit değerlerini karşılamak için azaltılması gereken solvent miktarı önemli bir husustur. Su bazlı boyalara geçildiğinde yüksek miktarda solvent tasarruf edilebilir. Boyanın içinde solvent olarak su bulunduğundan su ile inceltme yapılabilir ve püskürtme ekipmanı suyla temizlenebilir. Yüksek katı madde içerikli boyalara geçiş ise genelde su bazlı boyalar kadar solvent kazanımı sağlamaz. Yine de gereken limit değerlerine uygun şekilde solvent azaltılabilir.

Boya Hattında Değişiklikler

Solvent bazlı bir boyadan su bazlı boyaya geçiş yapıldığında genelde mevcut boya hattında değişiklik yapılması gerekir. Su bazlı boyaların püskürtülmesinde boya kaynağının ve püskürtme sisteminin boyayla temas halindeki tüm parçalarının paslanmaz çelik ya da uygun bir plastik malzemeden olması şarttır. Elektrostatik (ESTA) püskürtme gerekirse, gereken elektrik gerilimini oluşturabilmek için boya besleme sistemi toprağa temas olmadan yalıtılmalıdır. Boyanın su bazlı olması sebebiyle bu gerilim tüm boya besleme sisteminde mevcuttur. Dolayısıyla sistemin erişilemeyecek şekilde kurulması gerekir. Boya tabancası, nozul ve hortum gibi uygulama teknolojisi parçalarında da ufak değişiklikler gerekebilir. Yüksek katı madde içerikli bir boyaya geçildiğinde boya hattında genelde büyük değişiklikler yapılmaz. Boya çoğunlukla mevcut boya hattı ile püskürtülebilir. Yine de uygulama ekipmanlarında bazı farklılıklar gerekebilir. Örneğin boya besleme sistemi mevcutsa, pompaların yüksek katı madde içeriğini pompalamaya uygunluğu kontrol edilmelidir.

Su Bazlı Boyaların Farklı Kuruma Özellikleri
Su, solvent olarak kullanılır. Bu suyun kuruma işlemi sırasında yok olması gerekir ve su fiziksel özelliklerine göre tepkiler verir. Suyun özellikleri solventlerin özelliklerinden çok farklı olduğu için, su bazlı boyaların püskürtülmesi esnasında ve sonrasında daha uzun havalandırma ve kuruma süreleri gerekeceği hesaba katılmalıdır. Genelde bu süreler uzadıkça çevrim tabanlı ya da sürekli akış sistemlerinde sorunlar ortaya çıkar. Bu sorunlara çözüm olarak ilave soğuk kurutucular ya da infrared kurucular kullanılabilir fakat bunlar da ekstra maliyet ve yer ihtiyacı anlamına gelir. Islak boya filmi üzerinde sürekli bir hava akışı ile (> 0.5 m/s) de kuruma hızlandırılabilir. Böylece su buharına doygun hava dışarı atılır ve boya daha hızlı kurur. Yüksek katı madde içerikli boyalarda kuruma sırasında solvent buharlaşması yaşanmaya devam eder. Klasik boya sistemlerine göre sadece miktar değişikliği olduğu için boya hattında ve kurumada genelde hiç değişiklik yapılmaz ya da çok ufak değişiklikler gerekir. Ama yüksek katı madde içerikli boyalarda sıklıkla farklı bağlayıcılar kullanıldığı için, işlem sonrasında boyanın kuruma durumu ve sertliğinin yeterli olup olmadığına bakılmalıdır.



Parçalarda Ön İşlem
oyaların dayanıklılığında alt tabakaya yapışkanlık başlıca koşullardan biridir. Boyanacak parça yüzeyleri temiz, yağsız ve ıslatılabilir olmalıdır. Su bazlı boya kullanılıyorsa alt tabaka suyla ıslatılmalıdır. Boyanacak yüzeydeki önceki işlemlerden kalmış tüm kir ve özellikle yağlar temizlenmelidir. Bu maksatla genelde yoğun temizlik veya ön işlem için temizlik ekipmanları (çevrim veya sürekli akış hattı) kullanılmalıdır. Yüksek katı madde içeriği söz konusu olduğunda da alt tabakanın temiz, yağsız ve ıslatılabilir olması gerekir. Fakat bu sefer su yerine solvent kullanılmalıdır. Eskiden kullanılan klasik boyada solvent bulunduğu için, kullanılmış olan temizlik işlemleri genellikle yüksek katı madde içerikli boyanın alt tabakaya yapışmasını sağlamak için yeterlidir.

Uygulamada Eğitim Süreci
Su bazlı boyalar uygulanır ve işlenirken standart kişisel koruyucu donanımların kullanılması gerekir. Su bazlı boyalar yüksek basınçlı, HVLP, havasız ve ESTA sistemleri gibi tüm yaygın püskürtme yöntemleriyle uygulanabilir. Hiç yabana atılmaması gereken bir koşul da boyayı yapmakla görevli personelin eğitim süresidir. Çünkü personelin yeni sisteme aşina olması önemlidir. Örneğin PUR sistemlerinde püskürtmenin yapıldığı bu başlangıç döneminde aşırı yüksek film kalınlığından dolayı kabarma olmaması için personelin film alınlığını kesinlikle izlemesi gerekir.Yüksek katı madde içerikli boyalar uygulanırken de kişisel koruyucu donanımlar kullanılmalıdır. Malzeme uygulanırken tüm yaygın boya sistemlerinden faydalanılabilir ve personel için bir eğitim süresi planlanmalıdır. Katı madde içeriği daha yüksek olduğu için sıklıkla çok daha yüksek film kalınlıkları uygulanır ve bu yüzden daha fazla malzeme tüketilir. Dolayısıyla, bu durumda da personelin kontrolü elden bırakmaması esastır.

Isıya Duyarlı Su Bazlı Boyalar
Su bazlı boyaların taşınması ve depolanmasında, örneğin yanıcılık açısından, solvent bazlı sistemlere göre uyulması gereken güvenlik koşulları daha hafiftir. Yine de su bazlı boyaların ısıya duyarlılığı dikkate alınmalıdır ve bu doğrultuda özellikle kış aylarında taşıma sırasında sıcaklık kontrolü sağlanmalıdır. Yaz aylarındaysa yüksek sıcaklıklar bağlayıcı dağılmasını dengesizleştirebilir. Bu yüzden saklama ve taşıma sıcaklığı + 5 °C ila + 25 °C arasında tutulmalıdır. Yüksek katı içerikli maddelerin taşınmasında ve depolanmasında genelde klasik boya sistemleriyle aynı koşullar aranır. 0 °C’de dona duyarlı olmasalar da, bu boyaların 0 °C’nin çok altındaki sıcaklıklarda depolanmaması gerekir. Geri dönüşümlü boyalar kullanılabilir. Ama su bazlı boyalar çok daha az uçucu organik bileşik yaydığı halde zaman zaman çevresel sorunlar yaratabilmektedir. Su bazlı boyalarda kullanılan katkı maddeleri ve bu boyaların hidrofil yapısı sebebiyle, boya açık sulara bırakıldığı takdirde organizmalar zarar görebilir. Uygun pıhtılaştırıcı maddelerle temizleme suyu boyadan atılabilir. İki bileşenli su bazlı boyaların ürettiği tortular özel atık olarak ele alınmalı ve yüksek su içeriği sebebiyle termal geri dönüşüme tabi tutulmamalıdır. Suda çözünebilir tek bileşenli sistemlerin bariz avantajlarından biri, ultrafiltrasyon sonrasında boya tortusunun geri dönüştürülüp yeni boyaya eklenebilmesidir.

Şekil 1:

Geri Dönüşümün Önemi
Renk değişimi yoksa ve boya verimi yüksekse geri dönüşüm yapılabilir. Bu durumda, filtreleme sisteminin satın alınmalı ve kullanımından kaynaklanan ekstra maliyet hesaba katılmalıdır. Yüksek katı madde içerikli sistemlerin temizlenmesinde kullanılan kirlenmiş solvent damıtma yoluyla tekrar kazanılıp kullanılabilir. Uçucu organik bileşen içermeyen solvent (dibazik ester) de boya hattını temizlemek için kullanılabilir. Örneğin dağıtmadan ortaya çıkan boya tortusunda termal geri dönüşüm gerçekleştirilebilir. Alt tabakanın ıslanması, yüzey kuruması ve akış karakteristikleri gibi farklı özelliklerin optimum hale gelmesi için modern su bazlı boyalarda bile çok az da olsa belirli miktarda organik solvent bulunur. Sisteme göre bu miktar <%1 ile %10 arasında değişebilir. Yüksek katı madde içerikli boyalar, püskürtülebilir şekilde %30’a kadar solvent içerir. FEIDAL COATINGS bünyesinde solvent içeriği <%15 olan sistemler ultra yüksek katı madde içerikli boyalar olarak değerlendirilir. Yaklaşık %15’lik düşük solvent içeriğine rağmen püskürtülebilir bir viskozite sağlamak için düşük viskozite ve yüksek katı madde içerikli bağlayıcılar gereklidir.

Korozyon Dayanımı
Boyaların seçilmesinde korozyon dayanımı da önemli bir faktördür. Yapılan deneylerde su bazlı boyalar ve yüksek katı madde içerikli boyalar benzer sonuçlar ortaya koymuştur. Örneğin, boya sistemlerinde Liebherr’de kullanılan tuz püskürtme odası testi (DIN EN ISO 9227) uygulanmıştır. Aynı kuru film kalınlığında, 1.000 saatten sonra yüzeyde ve kenarlarda herhangi bir kabarma görülmemiştir, Tablo 1. Su bazlı boya ve yüksek katı madde içerikli boya kesim noktasındaki korozyon akışında herhangi bir fark ortaya koymamıştır.

*Bu makalenin çevirisi Alesta Tercüme Bürosu tarafından yapılmıştır.