T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI

Transkript

1 T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) KİMYA TEKNOLOJİSİ BOYA ÜRETİMİ ANKARA, 2009

2 Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının tarih ve 186 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşılabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz.

3 İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR...ii GİRİŞ...1 ÖĞRENME FAALİYETİ PLASTİK BOYA ÜRETMEK Genel Bilgi İlk Karıştırma Prosesi Dispersiyon Alt İlave Prosesi Üretim Ekipmanları Boyaların Kuruma Mekanizması Solvent Evaporasyonu ile Kuruma Kimyasal Reaksiyon ile Kuruma Plastik Boyanın Üretilmesi Örnek Reçeteler Plastik Boyadan Beklenen Özellikler Plastik Boya Üretim Makineleri Karıştırıcılar (mikserler) Boya Ezme Makinesi Filtrasyon Makinesi Su Bazlı Boyaların Özellikleri Mat Boyalar (Plastik Boya) Yarı Mat Boyalar (Saten Boya)...20 UYGULAMA FAALİYETİ...21 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...23 ÖĞRENME FAALİYETİ SENTETİK BOYA ÜRETMEK Sentetik Boyaların Üretilmesi Örnek Reçeteler Sentetik Boyadan Beklenen Özellikler Yaş Boya Üzerinde Yapılan Testler ve Kontroller Gözle İnceleme Viskozite Yoğunluk Sentetik Boya Üretim Makineleri Disolverler Boncuk Değirmenleri (Perl Mili) Üçlü Silindirler Solvent Bazlı Boyaların Özellikleri...42 UYGULAMA FAALİYETİ...43 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...45 MODÜL DEĞERLENDİRME...47 CEVAP ANAHTARLARI...49 KAYNAKÇA...50 i

4 AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR KOD ALAN DAL 524KI0064 Kimya ve İşleme Boya Üretimi ve Uygulama MODÜLÜN ADI Boya Üretimi Plastik ve sentetik boyaların üretimini, üretim MODÜLÜN TANIMI makinelerinin özelliklerini inceleyebilme bilgi ve becerilerinin kazandırıldığı öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL YETERLİK Plastik ve sentetik boya üretmek, üretim makinelerini tanımak Genel Amaç MODÜLÜN AMACI Ürünün ham hâlden mamul hâle gelinceye kadar geçirdiği prosesleri dikkate alarak boya üretebileceksiniz. Amaçlar 1. Plastik boya üretebileceksiniz.sentetik boya üretebileceksiniz. EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Boya laboratuarı, boya atölyesi Modülün içinde yer alan her faaliyetten sonra verilen ölçme araçları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek kendi kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmen modül sonunda ölçme aracı kullanarak ( test, çoktan seçmeli, doğru-yanlış vb.) kullanarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek sizi değerlendirilecektir. ii

5 GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Bu modül, kimya ve işleme alanında yer alan boya üretimi ve uygulama dalı içerisinde Boya Üretimi adı altında sizleri bilgi ve beceri sahibi yapacaktır. Hemen hemen bütün sanayi ürünleri ve hatta etrafımızdaki kullandığımız bütün eşyalar, evimiz, arabamız değişik özellikteki ve tipteki rengârenk boyalarla hem korunur hem de görünümleri güzelleştirilir. Boyanın kaliteli ve uzun ömürlü olması için doğal olarak kaliteli ham maddeler kullanılması, kuralına uygun üretim aşamalarından geçmesi gerekir. Boyalar, su bazlı ve solvent bazlı olarak üretilmektedirler. Son yıllarda gelişen teknolojiyle beraber su bazlı boyaların önemi ve ağırlığı artmıştır. Ayrıca nano teknolojisinin boyalar üzerindeki araştırma ve uygulama çalışmaları hızla devam etmektedir. 1

6 2

7 ÖĞRENME FAALİYETİ 1 ÖĞRENME FAALİYETİ 1 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun olarak plastik boya üretebilecek bilgi ve beceriye sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Su bazlı boyaların solvent bazlı boyalara göre üstünlükleri nelerdir? Araştırınız Genel Bilgi 1. PLASTİK BOYA ÜRETMEK Boya üretiminin başlıca önemli noktası dispersiyondur. Dispersiyon ile ilgili birçok terim kullanılır. Aglemerat: Orijinal büyüklükteki pigment taneciklerinin köşe ve kenarlarından tutarak bir araya getirdiği pigment topluluğudur. Yapısı dolayısıyla içindeki boş alanlara bağlayıcı dolabildiği için kolay parçalanabilirler. Agregat: Pigment taneciklerinin yüzeylerinden birleşerek meydana getirdiği topluluktur. Parçalanıp dağılmaları oldukça zordur. Flokülasyon: Bir sıvı içinde dağılmış pigment tanecikleri eğer dispersiyon kuvvetleri yeterli değilse bir araya gelip büyük gruplar oluştururlar. Bu gruplara flokül denir. Bunları bir arada tutan kuvvetler aglemeratlardan çok daha zayıftır. Binder: Taşıyıcının uçucu olmayan kısmıdır. Taşıyıcı: Pigmentin içine dispers edildiği sıvı fazdır. Rezin: Binderi oluşturan tek tek polimerlerdir. Boya üretimindeki dispersiyon işlemini üç ayrı safhada inceleyebiliriz: Islanma: Pigment hava temas yüzeyinin pigment taşıyıcı iç yüzeyine değişmesidir. Parçalanma: Gerek duyulan dispersiyon derecesine ulaşılıncaya kadar flokül, aglemeratların ve az da olsa agregatların parçalanmasıdır. 3

8 Dispersiyon stabilizasyonu: Elde edilen mamuldeki pigmentlerin dispers hâlinin korunmasıdır. Stabilizasyonun sağlanması için katı taneciklerin birbirine çok fazla yaklaşması önlenir. Grafik 1.1: Boyaların üretim oranları Boyanın istenilen niteliğe uygun ve istenilen renkte imali için daha önceden hazırlanmış, belirlenmiş kodları olan maddelerin ve miktarlarının yazılı olduğu üretim kartları vardır. Bu kartlar; kullanılacak malzemenin stoktan alınmasını, üretim işlemlerinin yapılmasını ve ambalajlanabilir duruma gelinceye kadar boyanın takip edilmesini sağlar. Boyanın oluştuğu kimyasalların her birinin boyaya sağladığı bir özellik vardır. Ancak bu katkının sağlanabilmesi için uygun ortam ve uygun oranda homojen karışımına dikkat edilmelidir. Özellikle boya, üretim sırasında viskozitesinin ve yoğunluğunun istenilen aralıklarda olması için testlerden geçirilir. Boya üretim aşamaları aşağıdaki gibidir: İlk karıştırma Makine geçiş (MG) Renk (alt ilave) İlk karıştırma aşamasında reçine, pigment varsa dolgu malzemesi belli oranlarda karıştırılıp, buradan homojen bir solüsyon eldilir. Ayrıca katkı maddelerinin reçine içine karışabilmesi sağlanır. İlk amaç, pigmentleri reçineye yedirmektir. İlk aşamada µ tane büyüklüğünü 5-10 µ luk bir büyüklüğe taşımak gerekir. Bunun için karışım makine geçişten 3 4 pas geçer. Reçine Reçine Pigment DYNO Katkı Kalite (Dolgu) MİLL Solvent Kontrol 4

9 İlk karıştırma: Pigmentin yeterli bağlayıcı ile karıştırılarak dispersiyon için uygun viskoziteye getirilmesidir (pasta). Dispersiyon: Pastanın Mill den geçirilerek pigment partiküllerinin hedeflenen tane iriliğine düşürülmesidir. Alt ilave: Dispersiyonu tamamlanan pastanın varsa alt ilavelerinin verilerek formülün tamamlanmasıdır. Renk yapma: Renk komponentlerini kullanarak istenen renge ulaşılmasıdır. Kalite kontrol: Fiziksel özelliklerin ve performans gereksinimlerinin belirlenmesi için testlerin yapılmasıdır. Boya Üretim Basamakları S.No Proses Adımı Etkin Parametre Üretim Ekipmanı 1 İlk Karıştırma Kesme Hızlı-Laminar Yüksek Devirli Karıştırıcı 2 Dispersiyon Sürtünme Güçleri Bead Mill 3 Alt İlave Türbilans Altında Karıştırma Karıştırma Tankı İlk Karıştırma Prosesi Tablo1.1: Boya üretim basamakları Bağımsız makina değişkenleri Dev / dak Karıştırma çapı Karıştırıcı dipten uzaklığı Süre Bağımlı makina değişkenler Tüketilen güç Sıcaklık 5 R Resim1.1: Karıştırıcı

10 Dispersiyon Pigment partiküllerinin bağlayıcı içerisinde homojen olarak dağılmasıdır. Pigment partiküllerinin bağlayıcılar tarafından ıslanması pigment dispersiyonunda büyük önem taşır. Pigmentlerin bağlayıcı tarafından ıslanması hem pigment partikül yüzeyinin yapısına hem de ıslatıcı sıvının yapısına bağlıdır. Islatıcı özelliği düşük olan bağlayıcıların kullanıldığı durumlarda pigment partiküllerinin bağlayıcı tarafından ıslatılması, organik sıvılarla (katkı malzemesi, ıslatıcı) sağlanır. Tane iriliklerine göre dispersiyonlar şu şekilde sınıflandırılabilir: Kaba dispersiyon: Tane iriliği 1 3 mikron Orta dispersiyon: Tane iriliği 0,3 1 mikron İnce dispersiyon: Tane iriliği 0,2 mikron Karışık disperisyon: İnce tane iriliğinden, kaba tane iriliğine kadar olan farklı tanecikleri içerir. Resim 1.2: Dispersiyon makinesi Pigment dispersiyonu, birbirini izleyen üç ayrı aşamada incelenebilir: Pigment parçacıklarını sarmış olan hava tabakasıyla bağlayıcının yer değiştirmesi ve taneciklerin ıslanması Aglomeratların, agregat ve primer parçacıklara kadar parçalanması ve bunların bağlayıcı ile sarılması Dispersiyonun stabilizasyonu 6

11 Genelde dispersiyonda primer parçacıklara kadar ezilme istenir. Ancak bazen eldeki şartlar buna olanak vermez ve dispersiyonda agregatlardan öteye gidilemez. Bu durumda dispersiyon istenilen şartları yerine getiriyorsa agregatla yetinilir. Aksi hâlde uygun dispersiyon makinesi ve viskozite seçimi, uygun katkı maddelerinin (ıslatıcılar) ilavesi gerekir. Bazen de pigment dispersiyonu o kadar şiddetli olur ki pigment primer parçacıkları da öğütülür. Dispersiyonda böyle bir şey kesinlikle istenmez. Zira pigmentin örtücülük, renk şiddeti, ışık haslığı vb. gibi tüm optik özellikleri ve kimyasal dayanıklılığı değişir. Genelde bir pigment dispersiyonunda primer tanecikler (agregatlar) bir arada bulunur. Pigment primer parçacıklarının ıslanmasını o pigmentle, verilen bağlayıcı çözeltisi arasında oluşan yüzey gerilim belirler ve çoğunlukla bu yüzey gerilimi düşürmek için ıslatıcı ajanlar kullanılır. Agregat ve aglomeratların parçalanarak primer parçacıklara kadar bölünmeleri, ıslanmanın yanında öğütücü cihazların etkinliğine, dispersiyon süresinin uzunluğuna ve uygulanan dispers formülasyonuna bağlıdır. İlk iki aşamanın iyi bir performansla yerine getirilmesi, dispersiyona iyi bir stabilizasyon kazandırır. Ayrıca gereken aditif ilaveleriyle mükemmel bir stabilizasyon sağlanır. İyi bir boya imalatı, uygun bir ham madde seçimi, iyi bir ezme (dispersiyon) ve iyi bir formülasyonu gerektirir. Bu üç parametrenin optimumu oluşturduğu zaman, iyi bir pigment dispersiyonundan söz edebiliriz. İyi bir dispersiyon, uygun makine ve ona uygun reçete ile yapılır. Bu aparatlar: Mikserler (karıştırıcılar) Yüksek devirli karıştırıcılar Boncuk değirmenleri Üçlü silindirler Bilyalı değirmenler Alt İlave Prosesi Pigmentlerin ve dolguların kararlı dispersiyonları olan pigment pastalarına uygun eklemelerin yapılabildiği boyaların elde edilmesi sürecidir. Renk işleme, özellikle son kat boyalarda istenen rengin elde edilmesi için bazı renk bileşenlerinin veya pastalarının ilave yapmak da alt ilave prosesinin bir adımıdır. Alt ilave prosesi, fiziksel açıdan bir ekleme ve karıştırarak homojenleştirme prosesidir. Renk eşleme, bir boyanın renginin bir referans renge yaklaştırılmasıdır. Referans renk, kimi zaman boya uygulanmış bir panel, kimi zaman bir yaş boya, kimi zaman bir eşya parçası, kimi zaman da bir standart renktir. Boya uygulanarak kurutulmuş panellerin renklerinin hem gözle hem de renk ölçüm cihazına okutturulmasıyla karşılaştırma yapılmaktadır. 7

12 Renk eşleme sırasında, belli bir pigment bileşimine getirilen boya uygulanarak kuru film elde edilmekte ve rengi, referans rengiyle mukayese edilmektedir. Alt ilave aşamalarında dikkat edilecek hususlar: İlave edilen yarı ürün ve ham maddeler arasında minimum düzeyde viskozite ve sıcaklık farkı olmalıdır. Kuvvetli çözücüler alt ilavede girilmelidir. Yüksek viskoziteli yarı ürünler ilave edilmeden önce nihai formülde yer alan uygun çözücü veya bağlayıcı ile akışkan hâle getirilmelidir. Alt ilave işlemleri karıştırma esnasında yapılmalıdır Üretim Ekipmanları Stok tankları Üretim tankları Toz yükleme sistemi (reimelt) Dispensing sistem (füll) Scada otomasyon sistemi Dissolverler Karıştırıcılar Bead-mill ler Dolum makineleri Resim 1.3: Üretim tankı 8

13 1.2. Boyaların Kuruma Mekanizması Genel olarak boyaların kurutulmasında solvent evaporasyonu ile kuruma ve kimyasal reaksiyon ile kuruma yöntemleri uygulanır Solvent Evaporasyonu ile Kuruma Boya, ihtiva ettiği uçucu sıvıların (solvent) buharlaşması ve polimerleşme ile kurur. Solvent içinde çözünmüş hâlde bulunan lineer polimer, solvent uçunca bir film oluşturur. Selülozik boyalan ve PVA bazlı emülsiyonları örnek olarak gösterebiliriz. Bu çeşit boyalar film meydana getirdikten sonra ihtiva ettikleri solvent karışımı ile temas ettikleri zaman tekrar çözünebilirler Kimyasal Reaksiyon ile Kuruma Boya üretiminde kullanılan bağlayıcılar çapraz bağ yapma özelliğine sahip ise boya filmine sağlamlık ve sertlik kazandırılır. Sertleşen boya filmi kendi solventi ile tekrar çözünmez. Bu durumda boyanın performansı yükselir veya azalır. Kimyasal reaksiyon ile kurumayı iki farklı yöntemle yapabiliriz: Oksidasyon polimerizasyonu Polimerizasyon Oksidasyon Polimerizasyonu Bu tür kimyasal reaksiyon; doymamış, kuruyan yağlardan yapılmış bağlayıcılar ile havanın oksijeni arasında olur. RH yağ asidi ester olarak kabul edildiğinde; RH + O 2 R - OOH Hidroperoksit olur. Hidroperoksit stabil olmadığından iki serbest radikale ayrışır. Bunlardan biri hidroksildir. R.OOH RO. + OH Diğer bir ester molekülü diğer serbest hidroksil radikali ile birleşebilir ve alkali radikali oluşturur. RH + OH R. + H 2 O Aynı zamanda başka bir ester molekülü diğer serbest radikalle reaksiyona girebilir. RH + RO ROH + R. 9

14 Boyanın kuruması esnasında aşağıdaki serbest radikaller oluşur. Bu radikaller yağdaki konjuge ve izole bağların bulunduğu karbonda gerçekleşir. RO., R.,.OH Bu şekilde birleşen moleküller, gittikçe büyüyerek polimer meydana getirirler. Reaksiyon başladıktan bir müddet sonra peroksit ve hidroperoksit miktarı maksimuma ulaşır ve sonra düşmeye başlar. Oksijen miktarı boya filmi üzerinde fazladır. Polimerizasyon başlar ve viskozite kuru bir film tabakası teşekkül edene kadar yükselir. Oksijen konsantrasyonunun yüksek olması nedeniyle ilk kuruma yüzeyde olur. Oksijen içerlere nüfuz ettikçe iç taraflarda kurumaya başlar. Bağlayıcı ağırlığının hemen hemen % si kadar oksijen absorbe edilir. Bu şekilde kuruyan boyalarda kullanılan kurutucuların esas fonksiyonu katalitiktir ve iki yönde etki eder. Oksijenin boya filmine geçişini etkiler. Peroksitlerin serbest radikallere dönüşümünü hızlandırır. Kobalt ve mangan naftanat gibi kurutucular ise her iki fonksiyonu da gösterirler ve bunlara primer kurutucular denir. Kurşun naftanat ise sadece oksijen geçişini hızlandırır. Bu çeşit kurutuculara da sekonder kurutucular denir. Kalsiyum naftanat da bu gruba girer Polimerizasyon Bazı boya bağlayıcılarının polimerizasyonu yüksek sıcaklıklarda olur. Bu çeşit boyalara fırın boyalar denir. Polimerizasyonun olabilmesi için sıcaklığın, boya cinsine göre o C ye yükseltilmesi gerekir. Buna malenin formaldehit ihtiva eden boyaları örnek verebiliriz. Diğer taraftan normal sıcaklıkta katılma polimerizasyonu ile kuruyan boyalar da mevcuttur. Bunlar çift veya üç komponentli boyalardır. Kullanılmadan önce karıştırılır. Bunlara örnek olarak Epoksi- Poliamid sistemleri verebiliriz. Bütün koruma çeşitlerinde ortak olan ve kurumaya etken olan diğer faktörler boya filminin kalınlığı, tatbik edilen yüzeyin cinsi, rutubet, sıcaklık ve ışıktır Plastik Boyanın Üretilmesi İlk etapta makineye su alınır, kalgon karıştırılarak suyun kireçlenmesi önlenir. Arkasından texapon konularak mikser makine 1400 devirde 10 dakika karıştırılır. Sonra dehidron C konularak oluşan köpük önlenir. Antifriz görevi yapan M.E.G. katılır ve 10 dakika dinlenmeye bırakılır, bu aşamada M.E.G dinlenme sırasında boyanın donmasını önler. Daha sonra titan ve kalsit karışımın içine katılarak makine 20 dakika daha çalışır. Natrosol girilerek boyananın kaygan olmasını sağlar. Tutkal katılır böylece boyanın yapışması sağlanır. Zehir katılarak boyanın çürümesi önlenir. En son aşamada amonyak katılır ve boyanın içindeki asitlik giderilir. Bu aşamalardan sonra makine 30 dakika kadar çalıştırılır ve boya bir saat kadar dinlenmeye bırakılır ve işlem sona erer. Eğer formülde poliüretan karıştırıcı kullanılacaksa viskozite kontrol edilerek girilir. Karıştırma esnasında topaklanma önlenir. Poliüretan karıştırıcılar tam sonucunu bir gün sonra gösterir. 10

15 Bağlayıcı girildikten sonra yüksek devire çıkılmaz. Boya ısınır ve bağlayıcı bozulabilir. Boyada köpük oluşmuşsa devirde yarım saat ya da bir saat karıştırılarak köpük atılabilir. Plastik boyaların imalatında dolgu maddeleri, bilhassa çok ince kalsiyum karbonatlar kullanılmaktadır. Bu dolgu maddelerinin boya ezme makineleri(karıştırıcı) tarafından suyun içerisinde topakçık oluşturmadan ve kıvamı zamanla artmayacak şekilde kolayca ve iyice dağılmaları mutlaka sağlanmalıdır. Parlak plastik boya imal edebilmek için mutlaka özel kalınlaştırıcılar kullanmak gerekmektedir. Kalınlaştırıcı; dolgun film, rahat sürülme ve filmin iyi yayılması gibi özellikler katar. İnşaat boyaları üretiminde oluşturulacak mamuller yapı itibarı ile sentetik boyalar, emülsiye boyalar, vernikler, dış cephe kaplamaları, tiner, renk pastaları ve renk pınarı bazları olmak üzere ayrılmaktadırlar. Sentetik veya emülsiye boya üretiminde ilk işlem "ilk karıştırma"dır. İlk karıştırma işleminde hangi grup ürün üretilecek ise bu ürünün formül kartı oluşturulur. Formül kartında bulunan ham maddeler ya manüel olarak üretim kazanı platformuna alınır ya da silo baslar ile istenilen kazanlara alınır. Bu işlemde ilk karıştırma kazanlarına sıvı ham maddeler alındıktan sonra katı ham maddeler ilave edilerek karıştırma işlemi yapılır. İlk karıştırma bittiğinde dispersiyon durumu kontrol edilmelidir. Sentetik ve emülsiye boyaların ilk karıştırma işlemleri aynı sırayı takip ederken daha sonraki işlemler farklılık göstermektedir (Şema 1.1). Şema 1.1: İlk karıştırma 11

16 1.2). İlk karıştırma işleminden sonra genel olarak aşağıdaki işlem sırası uygulanır (Şema Örnek Reçeteler Şema 1.2: Plastik (emülsiyon) boya üretimi Plastik boya başlangıç reçetesi(ekonomik) Ham madde miktarı (kg) Musluk suyu 280 Küf önleyici (bodaxin tx) 2 Shmf ofsat (calgon pt) 2 Disperzant (coatex pt) 3 Kalınlaştırıcı (celalol 30) 5 Titan, rutil (cristal 121) 80 Özel ince kalsit (ultracite) 400 Örtücü dolgu 90 Binder=tutkal 120 Köpük kesici (bussetti 234) 3 Asitlik giderici (amonyak NH3) 3 TOPLAM ~1000 KG 12

17 Plastik boya başlangıç reçetesi(antibakteriyel--lüks) Ham madde miktarı ( kg) Musluk suyu 263 Küf önleyici (bodaxin tx) 2 Disperzant (coatex p90) 3 Kalınlaştırıcı (celalol 30) 2 Titan, rutil (cristal 121) 200 Özel ince kalsit (ultracite) 90 Örtücü dolgu 120 Binder=tutkal 220 Köpük kesici (bussetti 234) 3 Asitlik giderici (amonyak ) 3 Örtme arttıran kalınlaştırıcı (RHEO 3000) 10 Duvar küfü ve yosunu önleyici (cinon af) 5 Renk pastası (colormix) TOPLAM.~1000 KG Tablo 1.2: Solvent bazlı boya ile su bazlı boyanın karşılaştırılması Su bazlı plastik boyalar, her türlü yüzeye mükemmel bir yapışma gösterir. Esnek yapısı sayesinde çatlama, dökülme yapmaz. Mükemmel beyazlığa ve örtücülüğe sahiptir. Su ile silinme ve yıkanmaya dayanıklıdır. Teneffüs edebilme özelliği ile duvardaki rutubetin dışarı atılmasını sağlar. Kolay uygulanır. Çabuk kurur. Renkleri solmaz. 13

18 Resim 1.4: Boyaların depolanması Plastik Boyadan Beklenen Özellikler Dahili plastik (pva esaslı) boyalardan beklenen özellikler Bu tip boyalardan örtücülük, beyazlık, silinebilirlik, dekoratiflik beklenmektedir. Harici plastik (akrilik esaslı) boyalardan beklenen özellikler Örtücülük, dış atmosferik şartlara dayanıklılık, solmama özelliği, dekoratiflik istenmektedir Plastik Boya Üretim Makineleri Karıştırıcılar (mikserler) Karıştırıcılar çeşitli ebatlardaki karıştırma kazanlarında ( 1lt lt ve üzeri) sıvı ve katı komponentlerin homojen bir şekilde karışmasını sağlayan cihazlardır. Çevresel hızları 8 12 m/sn olup işlevleri sadece homojen bir karışımı yerine getirmektir ama yaptıkları iş dispersiyon değildir. Buna ne çevresel hızları ne de formilasyonları uygundur. Karıştırıcılardan istenen de yalnız karıştırma yapmalarıdır. Kazana önce sıvı komponentler konulur ve buna karıştırma altında toz komponentler (pigment +dolgu) porsiyonlar hâlinde ilave edilir. Ortalama dakika karıştırılarak homojen bir dağılım elde edilir. Toz komponentlerin ilavesi esnasında, torbayı karıştırma kazanına birden boşaltmadan kesinlikle kaçınılmalıdır. Böyle durumlarda oluşan sert pigment topakları ezmek çok güçtür. 14 Resim 1.5: Karıştırıcı-disperser

19 Bir disperserin istenen fonksiyonu ve verimi göstermesi için aşağıda belirtilen hususlar göz önünde bulundurulmalıdır. Kuru pigmentlerin ıslatılması gerekir. Pigment topraklarının(aglomeratlarının) dispersiyonu gerekir. Pastanın karıştırılması gerekir Kuru Pigmentlerin Islatılması Vernik, disperser bıçağını kapayacak şekilde konur. Makine çalıştırılır. Bu sırada bıçağın tam merkezde olması gerekir. Çünkü en iyi ıslatma bu konumda elde edilir. Kuru pigment, girdabın teşekkül ettiği yere dökülür ve vernik tarafından absorbe edilir edilmez ilave edilir. Bu ilave başlangıçta çok hızlı yapılmalı daha sonra gittikçe yavaşlatılmalıdır. Yüklemenin başlangıcında bıçak tabana yakın olmalı ve düşük hızda çalıştırılmalıdır. Bir girdap teşekkülü için bıçak ara sıra yükseltilmeli ve pigment ilave edildikçe hız da orantılı olarak yükseltilmelidir. Yükleme sırasında kenarlar kazınarak aşağıya alınmalıdır. Aksi takdirde boya içinde pütürler meydana gelir. Pigment ilavesi sırasında bıçak hızının düşük olması; sıçrama, çarpıntı gibi istenmeyen oluşumlara mani olamadığı gibi tozlanmaya ve dispersiyona ters etki eden fazla ısı artışına da engel olur. Pigment karışımı ile hazırlanacak pastalar için genel kural, dispersi zor olan pigmentlerin önce ilave edilmesidir Pigment Topraklarının(Aglomeratlarının) Dispersiyonu Pigment ilavesinden birkaç dakika sonra, hiçbir kuru pigment ve topak, pastanın yüzeyinde, kabın kenarında veya bıçak şaftında görülmezse, makine durdurulur ve bıçak kabın merkeziyle kenarı arasındaki mesafenin ortasına getirilir. Bunun sebebi, pastanın sadece merkezde olan hareketine, fazla ısı oluşumuna ve dolayısıyla fazla güç kaybına mani olmaktır. Bu hareket aynı zaman da dispersiyon verimini % arttırır. Şaft etrafında dönen derin bir girdap yerine daha küçük birkaç girdap meydana gelir. Bu girdapların derinlikleri ve mesafeleri, pastanın viskozitesine, şaftın bulunduğu yere, bıçağın büyüklüğüne, yüksekliğine, şekline ve hızına bağlıdır. Optimum bıçak hızı genelde ft/dk (23-30m/sn.)dır. Fakat dilatant pastalarda bu hız 3000 ft/dk (15,3 m/sn.)nin altına düşebilir. Dispersiyonu kontrol eden değişkenler aşağıdaki tabloda belirtilmiştir. DEĞİŞKEN DİSPERSİYON Bıçak çapı D Disperser kabının çapı 2.8D Kap içindeki pastanın yüksekliği D-2D Bıçağın kabın dibinden yüksekliği 0.5D-D Bıçağın çevresel hızı 23-30m/sn Vernik solidi %25-55 Pasta PVC %42-46 Dispersiyon zamanı dakika Tabo1.3: Dispersiyonu kontrol eden değişkenler 15

20 Dispersiyon verimi, dispersiyonun başlangıcında düşük temperatür, yüksek viskozite ve kuvvetli kesme dolayısıyla yüksektir. Sonunda bu verim belirgin şekilde düşer Pastanın Karışımı Pastanın iyi karıştırılması iyi bir dispersiyon için şarttır. Dispersiyon zamanı ne kadar uzun olursa olsun, iyi bir karıştırma sağlanamazsa istenilen netice alınamaz. Disperserin çalışması sırasında, içindeki pastanın yuvarlanarak karışması, herhangi bir sıçrama ve çarpmanın görülmemesi gerekir. Karıştırma sırasında bıçağın bir kısmı da görülmelidir. Pastanın dönme yönü öyle olmalıdır ki üst dış tarafta olan bir pigment taneciği karıştırma kabında bir dönüşü tamamlamadan önce girdabın altına inmelidir. İyi bir karıştırmanın olabilmesi için genel olarak bıçak, kabın ihtiva ettiği pastanın takriben orta mesafesinde bulunmalıdır. Diğer taraftan pasta viskozitesi arttıkça kap içindeki pasta yüksekliğinin azalması ve kap çapının küçültülmesi gerekir Dispersiyon Talimatı Resim1.6: Karıştırma işlemi Disperser çalıştırılmadan önce bıçak ortaya getirilir. Bıçak merkezde kalmak şartıyla tabana doğru en sona indirilir. Bıçağı kaplayacak kadar vernik konur. Makine düşük devirde çalıştırılır. Girdabın teşekkül ettiği yere pigmentler mümkün olduğu kadar hızlı ilave edilir. (Dispersiyonu zor olan pigmentler önce ilave edilmelidir.) Tam bir girdap teşekkülü için bıçak arada yükseltilir. Pigment ilave hızı gittikçe azaltılır. Pigment miktarı arttıkça bıçak hızı orantılı olarak artırılır. Yükleme sırasında arada kap kenarları kazınır. Birkaç dakika karıştırmaya devam edilir. Pastanın yüzeyinde, kabın kenarında veya bıçak şaftında hiçbir kuru pigment kalmayınca makine durdurulur. Bıçak kabın merkeziyle kenarı arasındaki mesafenin ortasına getirilir. Bıçağın tabandan yüksekliği, pasta yüksekliğinin yarısı kadar olmalıdır. Bıçağın hızı m/sn.ye çıkarılır. Disperserin çalışması sırasında, içindeki pastanın yuvarlanarak karışması, herhangi bir sıçramanın ve çarpmanın görülmemesi gerekir. Karıştırma sırasında bıçağın bir kısmının görülmesi gerekir. Pigment yüklemesinin bitiminden itibaren, dispersiyon dakika içinde tamamlanmalıdır. 16

21 Boya Ezme Makinesi Ürünün ezilmesi için gerekli olan enerji, diskler yardımıyla ezme bilyelerine aktarılır. Hız kontrol cihazıyla kumanda edilen bir dişli pompa vasıtasıyla ürün sürekli olarak ezme haznesine basılır. Ürünün, hazne içinde kalma süresi pompa hızının ayarlanmasıyla gerçekleştirilir. Bilyelerin hazne içinde tutulması ve çıkış aralığı ayarlanabilir, döner diskler ile sağlanır. Hazne içine aktarılan karıştırma ve ezme işlemleri için enerjinin uygun olması gereklidir. Makinenin bazı özellikleri şunlardır: Resim 1.7: Boya ezme makinesi Öğütme haznesi çift cidarlı ve su soğutmalıdır. Spiral akışlı su ceketi sayesinde etkin bir soğutma özelliğine sahiptir. Şaft sızdırmazlığı, tek tesirli mekanik salmastra teflon lipseal sistemi veya çift tesirli kartuş tipi mekanik salmastra ile sağlanmaktadır. Çift tesirli kartuş tipi, mekanik salmastra sızdırmazlık sisteminde ise sürtünme yüzeyleri ürün tarafında tungsten karbür / silisyum karbür, rulman yatağı tarafında seramik / karbon şeklindedir. Tampon sıvı olarak gliserin kullanılmakta ve mekanik salmastra, kapalı devre gliserin soğutma ve yıkaması ile korunmaktadır. Tampon sıvı basıncı ve akışı manüel valf ve basınç göstergesi ile izlenip ayarlanabilmektedir. Gliserin haznesi de ayrıca soğutulmaktadır. Salmastraya ait tüm elastomerler, en agresif solventlerin direk temasına dahi dayanabilecek şekilde seçilmektedir. 17

22 Ürün çıkışı / bilye ayrımı, rotor / stator hareketli tungsten karbür mal çıkış ağızları vasıtası ile sağlanmaktadır. Çıkış aralığı, kullanılan bilye çapına göre kolaylıkla ayarlanabilmektedir. Karıştırıcı disk çevresel hızları motor kasnağının değişmesi ile ayarlanabilmektedir. Gövde üzerindeki kumanda paneli; motor kumandaları için start/stop butonları, besleme pompası hız kontrolü için potansiyometre, ampermetre, acil durdurma butonu ve ayarlanabilir elektronik sıcaklık ve basınç kontrollerinden oluşmaktadır. Ex Proof makinelerde kullanıcı tercihine göre Ex Proof kontaklı manometre ve termometre ile basınç ve sıcaklık kontrolü de sağlanabilmektedir. Makine önüne kolaylıkla akuple edilebilen ray sistemi sayesinde makine detaylı iç temizliği, bilye ve makine bakımı, parça değişimi gibi işlemler sadece birkaç adet somun ve cıvata sökülerek kolaylıkla yapılabilmektedir. Makinelerin üretim kapasitesi; dispers edilmek istenen pastanın cinsi, dispers formülasyonu, istenilen incelik değeri, ezilecek pastadaki katı madde konsantrasyonu, pigmentlerin ezilme kabiliyeti, ürün viskozitesi, kullanılacak ezici bilyelerin cinsi, bilye çapı, ezilecek malzemeye uygunluğu, ezilecek pastanın geçiş hızı, öğütme haznesi içerisinde dispersiyon esnasında kalış süresi gibi birçok değişken parametreye bağlı olup optimum değerler operasyon esnasında elde edilebilir. Genel olarak pompa debisi verilerine göre öğütme haznesi, hacmine bağlı olarak kg/saat değerleri arasında değişkenlik gösterebilmektedir Dispersiyon Makinesinin Bağımsız Değişkenleri Disk uç hızı Disk tipi Kum doluluk oranı Kum çapı Dispersiyon debisi Soğutma suyu debisi Pas sayısı Elek aralık boyu Dispersiyon Makinesinin Bağımlı Değişkenleri Harcanan güç Dispersiyon sıcaklığı Basınç Makine aşınması Kum aşınması Ürün kalitesi 18

23 Filtrasyon Makinesi Boyada istenmeyen partiküllerin filtre malzemeleri yardımı ile tutulması işlemidir. Filtre amaçlı kullanılan malzemeler şunlardır: Kartuş İpek elek Polyester torba Gaf filtre torbası Resim 1.8: Filtrasyon makinesi Tekerlekli bir şase üzerine monteli, tek veya çift filtre gruplu olarak imal edilebilmektedirler. Çift filtre grubunun avantajı, işlem yapılan grupta herhangi bir tıkanma, kirlenme gibi bir problem yaşandığı anda, işlemi durdurmadan diğer gruba by-pass yapılarak sürekliliğin sağlanmasıdır. Makinenin özellikleri şunlardır: Makine filtre gruplarına ürün, redaktörlü motor tahrikli, frekans konvektörü vasıtası ile hız kontrollü, dolayısı ile debi kontrollü olan dişli tip bir pompa vasıtası ile basınçlı olarak verilmektedir. Proses güvenliği açısından, basınç değeri kontaklı bir manometre vasıtası ile kontrol altında tutulmakta, set edilen basınç değerine ulaşıldığında makinenin otomatik olarak durması sağlanabilmektedir. İpek filtre elemanlarının ürün basıncına dayanabilmesi için paslanmaz çelik, delikli filtre kartuşları kullanılmaktadır. İpek filtre elemanı öncelikle kartuşa geçirilmekte ve bu kartuşla beraber makineye akuple edilmektedir. Filtre kartuşlarının montesi ve demontesi, sadece dört adet bağlantı elemanının gevşetilmesi sayesinde kolaylıkla açılabilen filtre grubu üst kapağı vasıtası ile oldukça pratik bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Küresel vana kontrollü by-pass sistemi sayesinde işlem esnasında bir gruptan diğerine geçiş son derece hızlıdır. Filtre elemanı olarak ağız kısmı çelik çember takviyeli keçe olan ipek torbalar kullanılmaktadır. Süzülecek ürünün özelliğine ve nihai süzme değerine göre çeşitli mikron mertebelerindeki geçirgenlikler de seçilebilmektedir. 19

24 1.5. Su Bazlı Boyaların Özellikleri Su ile inceltilen boyalara su bazlı boyalar denir. Çünkü su bazlı boyalar kokusuzdur. Uygulamadan kısa bir süre sonra boyanan mekânlar kullanıma açılabilir. Avantajları şunlardır: Çevreye ve insan sağlığına zarar vermez. Çabuk kurur. İkinci kat boya bir kaç saat içinde sürülebilir. Silinebilir. Teneffüs etme özelliğine sahiptir. Uygulanması kolaydır. Su ile kolayca temizlenir. Amerika ve Avrupa, insan sağlığına zarar vermeyen yapısı ve çevreci kimliğinden dolayı su bazlı boyalara yönelmiştir. Su bazlı plastik ve saten boyalar beton yüzeylerde, parlak boyalar ise kapı, pencere ve metal yüzeylerde kullanılır. Su bazlı boyalar, parlaklık derecelerine göre mat, yarı mat ve parlak olarak sınıflandırılabilir Mat Boyalar (Plastik Boya) Su bazlı mat boyalara halk arasında plastik boya denir. Plastik boyalar kaygan bir yapıya sahip değildir ve tam silinebilme özellikleri yoktur. Bu yüzden, plastik boya ile boyanmış duvarların çok sık ve ıslak bezle silinmesi boyanın renk kaybına uğramasına ya da lekelerin boya üzerinde iz bırakmasına neden olabilir. Tavanlar için, özel üretilmiş su bazlı mat boyaların kullanılması tavsiye edilir. Kapatma gücü yüksek olan ve teneffüs etme özelliğine sahip su bazlı plastik tavan boyalarıdır Yarı Mat Boyalar (Saten Boya) Yarı mat boyalara halk arasında saten boya denir. Saten boyalar, yüzey hatalarını gizleme özelliklerinden dolayı macun ya da alçı ile düzeltilmiş yüzeylerde dekoratif amaçlı uygulanır. Kaygan bir yapıda olan saten boyalar, tam silinebilme özelliğine sahiptir. Su itme ve buhar geçirgenliği özellikleri sayesinde suyun boya tarafından emilmesine ve lekelerin silinirken boyaya bulaşmasına izin vermezler. 20

25 UYGULAMA UYGULAMA FAALİYETİ FAALİYETİ Plastik boya üretimine ilişkin aşağıdaki uygulamayı yapınız. Uygulamada kullanılacak hammadde numunelerini hazırlayınız. İşlem Basamakları Öneriler Pasta dairesinde dispers kazanına önce su koyunuz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Laboratuvar veya çalışma önlüğünüzü giyiniz. Laboratuvar veya atölye güvenlik kurallarına uygun hareket ediniz ve dikkatli çalışınız. Katkı maddeleri, kalınlaştırıcı maddeler koyarak karıştırma işlemine devam ediniz. Karıştırma işlemi yaparken mutlaka öğretmeninizden yardım alınız. 21

26 Dolgu maddeleri ve pigment ilave ederek yüksek hızla dispersiyon işlemini yapınız. Makinede çalışırken dikkatli olunuz. Oluşan pastaya bağlayıcı ilave ederek karıştırınız. Doğru oranlarda ham madde ilave ettiğinizden emin olunuz. Hazırlanan beyaz boya renk dairesine alındıktan sonra ezilmiş pigmentleri ilave ediniz. Çalışırken mutlaka eldiven ve maske kullanınız. Kullandığınız araç gereci temizleyerek yerine kaldırınız. Plastik boya üretimi uygulaması esasında nelere dikkat ettiğinizi not ediniz. Kullandığınız bütün malzemeleri uygun bir şekilde temizleyiniz ve yerine kaldırınız. 22

27 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Aşağıdakilerden hangisi dispersiyon ile ilgili terimlerden değildir? A) Aglemerat B) Rezin C) Binder D) Hepsi 2. Pigment partiküllerinin bağlayıcı içinde homojen olarak dağılmasına ne denir? A) Alt ilave B) Dispersiyon C) Renk eşleme D) Hiçbiri 3. Aşağıdakilerden hangisi plastik boya üretim ekipmanlarındandır? A) Dissolver B) Karıştırıcılar C) Dispersiyon sistemleri D) Hepsi 4. Aşağıdakilerden hangisi su bazlı plastik boya özelliklerinden değildir? A) Renkleri solabilir. B) Yüzeyin hava almasını sağlar. C) Çabuk kurur. D) Silinme ve yıkanmaya dayanıklıdır. 5. Aşağıdakilerden hangisi kalınlaştırıcıların boyaya kattığı özelliklerden değildir? A) Dolgun film B) Rahat sürülme C) Mat renk D) Filmin iyi yayılması DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 23

28 UYGULAMAI TEST Uygulama faaliyetinde kazandığınız becerileri aşağıdaki tablo doğrultusunda ölçünüz. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. Uygulamaya başlamadan malzeme listesi yaparak bunları temin ettiniz mi? 2. Dispers kazanına önce su koydunuz mu? 3. Katkı maddeleri, kalınlaştırıcı maddeler koyarak karıştırma işlemine devam ettiniz mi? 4. Dolgu maddeleri ve pigment ilave ederek yüksek hızla dispersiyon işlemini yaptınız mı? 5. Oluşan pastaya bağlayıcı ilave ederek karıştırdınız mı? 6. Hazırlanan beyaz boya renk dairesine alındıktan sonra ezilmiş pigmentleri ilave ettiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 24

29 ÖĞRENME FAALİYETİ 2 ÖĞRENME FAALİYETİ 2 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında, kuralına uygun sentetik boya üretebilecek bilgi ve beceriye sahip olabileceksiniz. ARAŞTIRMA Nano teknolojinin boya sektöründeki yeri ve önemi nedir? Araştırınız. 2. SENTETİK BOYA ÜRETMEK 2.1. Sentetik Boyaların Üretilmesi Sentetik boya üretiminde Dissolver( yüksek devirli karıştırıcı) ve Pearl-mill (öğütücü) makineleri kullanılmaktadır. Sentetik boya üretiminde kullanılan malzemeleri ana hatlarıyla şu şekilde sıralayabiliriz: Bağlayıcı (solvent bazlı reçine) Solvent Pigment Dolgu malzemesi Diğer Sentetik boya üretimi için gerekli olan malzemelerin uygun zamanda, uygun miktarda dispersiyonu ile gerçekleşir. Prosesin tamamı üç aşamada meydana gelir. Ön karıştırma: Reçetede hazırlanmış ham maddelerin sentetik reçine ile mikserde yüksek hızda karıştırılıp boyanın ezme aşamasına hazırlanmasıdır. Öğütme: Ön karıştırması tamamlanmış malzemenin ezilmesi için pearll-mill cihazından geçirilmesidir. Cihaz boya içerisinde var olan pigment dolgu karışımının istenilen inceliğe getirilmesini sağlayan öğütme makinesidir. İlaveler: İstenilen inceliğe getirilmiş boyanın skatifler ve diğer malzemelerinin ilave edilmesidir. 25

30 İlaveler tamamlandıktan sonra renk ve viskozite gibi özellikleri sabitlenmiş malzemeden alınan numune, kalite kontrol laboratuvarına gönderilir. Kalite kontrol laboratuvarında boyanın karakteristik özelliklerinin standart olup olmadığı yapılan testlerle denetlenir. Bu özellikler viskozite, yoğunluk, parlaklık, çizilme direnci, darbe dayanımı gibi özelliklerdir. Standartlara uygun olduğu belirlenen ürün dolum aşamasına geçer. Bu gruba giren boyaların ham maddesi, maden kömüründen elde edilen katrandır. Bu madde her zaman kok(maden) kömüründen sağlanmaz. Turf ve linyit kömürlerinden de kuru damıtma yoluyla elde edilir. Ayrıca gürgen (kayın) ve ardıç ağaçlarının kuru damıtılmasıyla kazanda toplanan buhar soğutulur. Siyah, kıvamlı bir madde elde edilir. Katran, çok eskiden beri bilinen bir malzeme olup empirme ve eski Mısırlılarda boya işlerinde kullanılırdı. Kömür katranı, hava gazı fabrikasyonundan sonra bulunmuştur. Önceleri bu damıtma artığının ne yapılacağı bilinmediğinden belirli bir kısmı empirme yapımında kullanılır, geri kalanı ise fabrikalar için önemli sorun oluştururdu. Katran, kimyasal olarak organik hidrokarbon sınıfına girer. İçinde asitli maddeler toz kireçle nötrleştirilerek pas boyası olarak kullanılır. Yeni araştırmalar sonucu; hiçbir ekonomik yük getirmeksizin, yüzlerce maddenin ana maddesi olmuştur. Bu maddeler, katranın aşamalı damıtılması sonucu elde edilir. Araştırmalar, aromat (aromatik solvent- koku) ve kurşun içeren sentetik boyaların, insan vücudunda birikerek ciddi sağlık sorunlarına yol açtığını göstermektedir. Aromatik solvent/ koku birikiminin, ileri vakalarda kansere, sinir sistemi problemlerine ve hamilelerde düşüğe neden olabileceği; kurşun birikiminin ise sinir sistemine, metabolizmanın gelişimine, üreme sistemine büyük zararları olduğu iddia edilmektedir. Kurşundan en çok etkilenenler, kurşun içeren maddelerle karşı karşıya gelinen meslek gruplarıdır. Bu grupların başında boya uygulayıcıları gelmektedir. Kurşun bu mekânlarda yaşayanlar için de tehlike oluşturmaktadır. Özellikle çocuklar, sinir sistemlerinin gelişim hâlinde olmasından dolayı, kurşun zehirlenmelerinde yetişkinlerden daha duyarlıdırlar. Avrupa boya endüstrisi son yıllarda sentetik boyaları aromatik solventsiz ve kurşunsuz üretme yönünde çalışmalar yapmakta, ürünlerini bu yönde geliştirmektedir. Günümüzde, Avrupa da, aromatik solvent ve kurşun içeren sentetik boyaların kullanımına ilişkin yasal kısıtlamalar getirilmiştir. Grafik 2.1: Otomotiv endüstrisinde su bazlı boyaya geçiş trendi 26

31 Sentetik boyalar, alkid bağlayıcı esaslı boyalardır. Duvar, ahşap, metal, alçı gibi her türlü yüzeyler üzerine son kat olarak uygulanabilir. Resim 2.1: Ham madde Aşağıdaki sırayla anka üç ayrı hattan pigment, dolgu, bağlayıcı solvent karıştırma işlemi yapılır (doğal olarak bunların miktarı, disolver optimum dispers formülasyonuna uygun olmalıdır). Bağlayıcı çözeltisi için solvent ve aditifleri takiben pigment ve dolgu (toz hâlinde) karıştırılır ve ön dispersiyon yapılır. Disolverde dispersiyon tamamlandıktan sonra aynı tankta, eğer hacim yeterli değilse bir başka büyük mikser tankına alınır. Boncuk değirmeni optimum dispers formülasyonuna uygun gelecek şekilde karıştırma altında bağlayıcı çözeltisi ve solvent ilave edilir. Boncuk değirmeninden ezilmiş olarak çıkan dispersiyon (ezme işlemi ) yapılır. Boncuk değirmeninden ezilmiş olarak çıkan dispersiyon, diğer tanka gelir. Burada son ürüne (reçeteye) uyacak miktarda bağlayıcı çözeltisi, karıştırma altında, ayrıca solvent ve gerekiyorsa renk tonu pastaları ilave edilir. Laboratuvar testleri yapılır. Doluma geçilir. Görüldüğü gibi disolver, genel olarak son dispersiyon cihazı olmayıp yalnız bir ön dispersiyon makinesidir. Bazı özel hâllerde ( örneğin plastik boya) imalatında son disperse cihazı olarak kullanılır. Disolverde ön dispersiyona uğratılmış disperse edilecek boya, muhakkak boncuk değirmeninden geçirilmelidir. 27

32 Resim 2.2: Ham madde ilavesi Şema 2.1: Sentetik boya için ilk karıştırma Dispersiyon işleminden sonra sentetik boyalar ara depolama tanklarına alınır ve ezme makinelerinden geçirilir. Bu işlemde temel amaç, partikül boyutlarının 5 mikronun altına inmesidir. Böylece parlak veya yarı mat olan sentetik boyalarda uygulama sonrası kusursuz bir yüzey elde edilmesi sağlanmaktadır. İlk karıştırma işleminden sonra sentetik boyaların işlemleri şemada görüldüğü gibi devam etmektedir. 28

33 Şema 2.2: Sentetik boya üretimi Örnek Reçeteler Parlaklığı düşük sentetik boya beyaz (EKONOMİK TİP) Ham madde miktarı (kg) Titan 160 Dolgu maddesi 100 Bağlayıcı 710 Kurutucu(derinlemesine) 9 Kurutucu(yüzey) 3 Islatıcı-stabilizan 11 Islatıcı- disperzan 3 Çökme önleyici 2 Kaymak önleyici 2 İnceltici(white sprite) TOPLAM.~1000 KG Solvent bazlı boya kalın bir film oluşturarak duvarın nefes almasını asgariye indirir. Su bazlı boyada bu tam tersidir. Solvent bazlı boya daha parlak bir görünümde olup boya sonrası kısa bir süre için, kullanılan yerde boya kokusu bırakır. Su bazlı boya kokusuzdur. Solvent bazlı boyalar duvarın nefes alma özelliğini asgariye indirir. Kuruma sırasında içindeki solvent buharlaşacağından ortamda boya kokusu bırakır. Tamamen kuruma gerçekleştikten sonra koku kalmaz. 29

34 Mat sentetik boya beyaz ( İYİ KALİTE) Ham madde miktar (kg) Alkit 300 Çökme önleyici 2 Islatıcı 3 Titan, rutil 150 Dolgu maddesi 360 Beyaz dolgu 90 Kobalt kurutucu 1 Kurşun kurutucu 3 Kalsiyum kurutucu 1 Kaymak önleyici 3 İnceltici (white sprite) 87 TOPLAM 1000 Kg 2.2. Sentetik Boyadan Beklenen Özellikler Örtücülük, fırça ile rahat uygulanması, parlaklık kalıcılığı, sararmama, solmama, silinirken sabun ve deterjanlardan etkilenmeme, dış koşullarda atmosferik şartlara dayanıklılık ve dekoratifliktir. Yukarıdaki özelliklere dikkat edilirse, dekoratiflik çok önemli bir özellik olmasına rağmen diğer özellikler boyanın uzun ömürlü olması ile ilgilidir. Bunun yanında uygun olmayan yüzey hazırlığı, boyanın hatalı uygulanması ve kullanılması, uygun olmayan hava şartları boyadan iyi sonuç alınmasını en az % 50 olumsuz etkiler. Resim 2.3: Boya varilleri Kullanılacak boyaların TSE standartlarına uygun olması istenmektedir. Su bazlı boyalarda TS 5808 e, sentetik boya ve verniklerin TS 39 a, dış cephe hazır sıvalarının ve boyalarının TS 7847 ye uygun olması gerekir. 30

35 2.3. Yaş Boya Üzerinde Yapılan Testler ve Kontroller Gözle İnceleme Ambalajda boş hacmin tespiti: Boya ambalajı içinde hava boşluğunun yaklaşık hacmi ambalajın toplam hacminin %'si olarak belirlenmelidir. Kaymaklaşma: Ambalajı içinde bulunan boyanın yüzeyinde kaymak tabakası olup olmadığı, varsa bu tabakanın kalınlığı, sert veya yumuşak olduğu tespit edilmelidir. Eğer kaymaklaşma varsa ve çok kalın değilse kaymak tabakası bozulmadan alınmalı ve boya süzüldükten sonra kullanılmalıdır. Jel oluşumu: Boyanın kıvamı kontrol edilerek jel olup olmadığı kontrol edilmelidir. Kontrol sırasında jelleşme ile "tiksotropi"yi ayırt etmek gerekir. Jelleşme yönünde olan bir boyayı karıştırarak akıcı hâle getirmek mümkün değildir, öte yandan jelimsi bir görünümü olan tiksotropik boyalar karıştırma ile akıcı bir özellik kazanırlar. Faz ayrışması: Boya içinde nitelikleri çok farklı maddelerin bulunduğu bilinir. Bunların fazlar hâlinde birbirlerinden ayrılıp ayrılmadığı not edilir. Çökme: Boyada çökme olup olmadığı bir spatula ile kontrol edilir. Çökme varsa çökmenin niteliği "sert" veya "yumuşak" çökme olarak belirtilir. Çökme yapan bir boya, çökelek iyice karıştırılıp homojenize edilmeden kullanılmamalıdır. Bu işlem sırasında yine çökmenin niteliği "kolay karıştırılabilir", "zor karıştırılabilir" veya "karıştırılamaz" olarak belirtilmelidir. Yabancı maddeler: Boya içinde yabancı madde olup olmadığı, süzme yapılıp yapılmadığı belirtilir. Etiketler: Etiketler üzerinde boyanın kod numarası, üretim tarihi ve parti numarası, müşteri ismi gibi bilgiler bulunmalıdır Viskozite Boyanın ilk akla gelen önemli bir özelliği olup her zaman spesifikasyonlarda belirtilen bir değerdir. Satın almada karşılaştırma bakımından gerekli bir özellik olduğu gibi boyanın kullanılabilme niteliklerini de belirler. Boya kuruma ve/veya dekorasyon amacıyla belirli bir yüzeye belirli bir araçla uygulanacaktır. Bu nedenle boyanın bu özelliğinin (viskozite, akıcılık, kıvam), boyanın amaca uygun şekilde kullanılmasını sağlaması gerekir. İlave olarak boyanın viskozitesi özellikle uygulama sırasında fonksiyonel olan yayılma, sarkma, akma, fırça veya tabanca ile uygulanabilirliği vb. özelliklerini etkilediğinden önemi yukarıda belirtilenden daha fazladır. Gelişen boya teknolojisi ile birlikte viskozite ve buna bağlı bulunan diğer boya özelliklerini ölçmek için birçok araç geliştirilmiştir. Bu araç ve yöntemlerin bir kısmı çok özel ve kısıtlı bir çevrede kullanılırken bir kısmı da çok karmaşık cihazların kullanımını gerektirir ki ancak boya araştırma laboratuvarında kullanılır. 31

36 Viskozite ölçümünde kullanılan araç türleri şunlardır: Kapiler viskometreler Akış tipi viskometreler Dönülü viskometreler Bilyalı viskometreler Diğer viskometreler Bunlar arasında boya ve astar söz konusu olduğunda DÎN CUP (DÎN), FORD CUP (astm-d 1200) EMILA, ICI Cone and Plate viskometreleri yaygın olarak kullanılan tiplerdir. Ancak hangi yöntem veya araç kullanılırsa kullanılsın viskozite ölçümü sırasında sıcaklığın kontrolü son derece önemlidir. Bilindiği gibi viskozite, sıcaklığa büyük ölçüde bağlı olup özellikle yüksek viskozitelerde 2 3 derecelik sıcaklık farkı, sonucu % etkiler. Yöntem (DİN CUP ile viskozite ölçümü): Hangi viskozimetre kullanılırsa kullanılsın viskozite ölçme cihazı temiz olmalı, arka arkaya ölçümler yapılıyorsa temizlenmelidir. Özellikle deliğin temizliğine dikkat edilmelidir. Su banyosunda boyanın sıcaklığı 20 ± 0,5 C'ye (veya üretici ile alıcının anlaştığı başka bir sıcaklık değerine) getirilir, iyice karıştırılan ve içinde hava kabarcığı olmayan boya, tam yatay olarak sehpası üzerinde duran DÎN CUP içine deliği parmakla kapatılarak tamamen doluncaya kadar doldurulur. Kap içine hava kabarcığı girmemeli, girmişse bunların çıkışı için bir süre beklenmelidir. Parmak delikten çekildiği anda kronometre çalıştırılır ve devamlı, kesintisiz boya akışı bitip boya damlamaya başladığı anda kronometre durdurulur. Mümkünse akış sırasında veya ölçümden hemen sonra boya sıcaklığı tekrar kontrol edilir. Bu şekilde kabın boşalması için geçen süre saniye olarak tespit edilir ve en az iki ölçüm yapılır. Sonuç: Ölçümden elde edilen değer, ölçümün yapıldığı sıcaklık ve viskozimetrenin tipi belirtilerek verilir. 63"/DÎN CUP 4/20 C, 96"/FORD CUP 4/25 C vb Yoğunluk Ağırlık ve hacim arasındaki ilişkiyi gösteren bu değer boyanın fonksiyonel özellikleri arasına girmemekle birlikte boya tüketiminin hesaplanabilmesi için gerekli olabilir. Ancak boyanın formülasyonu ve ambalajlanması (ambalaj büyüklüğü ve tipinin seçimi) sırasında, gerek ham maddelerin, gerekse bitmiş boyanın yoğunlukları önemlidir. Ayrıca dünyanın büyük kısmında hacim esasına göre pazarlanan boyaların ülkemizde de ağırlık esasından vazgeçilerek hacim esasında pazarlanması söz konusu olduğunda, bu değerin spesifikasyonlarda verilmesi gereklidir. Yöntem: Yoğunluk genellikle 100 ml hacminde özel olarak yapılmış yoğunluk kabında (piknometre) ölçülür. Yoğunluk kabı, darası alındıktan sonra çok az taşacak şekilde boya ile doldurulur. Kapağı kapatılarak taşan boya temizlenir ve tekrar tartılır, iki tartım arasındaki fark 100 ml boyanın ağırlığı olup boyanın yoğunluğu hesaplanır. Ölçümler yapılırken boya sıcaklığı yine 20 C olmalı ve kullanılan terazi en az 0,01 g hassasiyetinde olmalıdır. Sonuç: Boya yoğunluğu gr/cm3 olarak, ölçümün yapıldığı sıcaklık belirtilerek verilir: "1.163 gr/cm3 20 C de" vb. 32

37 2.4. Sentetik Boya Üretim Makineleri Disolverler Disolverler yüksek devirli ön dispers edicilerdir, öğütücü küreleri yoktur. Çevresel hız m/sn. ve dispersiyon süresi 20 m/sn.lik hıza ulaştıktan itibaren 15 dakikadır. Viskozite alanı mpas ve üzeridir. Disolverler kademesiz devir ayarlı olduklarından, düşük devirlerde karıştırıcı, yüksek devirlerde de (20 25 m/sn.lik çevresel hızlarda) disperzer olarak kullanılır. Disolver ana tahrik motorunu içeren, yüksekliği ayarlanabilir köprüye sahiptir. Köprünün bir ucu silindirik ana gövdeye monte edilmiş olup köprü bu gövde üzerinde hidrolik olarak yukarı ve aşağıya hareket eder. Köprünün diğer ucunda mil ve milin ucunda disolver organı bulunmaktadır. Ana motordan mile tahrik, variatör kayışıyla geçer ve buradaki kayış/ kasnak düzeneği ile kademesiz devir ayar yapılır. Disolverler zemin üzerinde kullanılabilir veya bir üst kata monta edilip tavana asılı dört tanka kadar servis verebilir. Laboratuvar çapında 1-2 kw motordan başlayıp işletme çapında kw motora kadar çeşitli güçte olanları vardır. İşletme çapında olan disolverin motor gücü disolver organına bağlı olarak 40 kw dan aşağı olmamalıdır. Disolver ile yapılacak bir dispersiyonda üç parametre söz konusudur. Didisolver organı ile kazan arasındaki geometri m/san.lik çevresel hız ve 20m/sn.ye ulaştıktan sonra 15 dakikalık bir dispersiyon süresi İdeal bir laminer akımı temin edecek dispers formülasyonu Resim 2.4. Disolver 33