Bentonit Türevlerinde Kullanım Yöntemleri ve

Dosya Konusu
Füsun Özkamışlı
Direktör / Teha Kimyevi Maddeler ve Dış. Tic. Ltd.Şti.
TURKUAZ Kimya ve Tarım San. Tic. Ltd. Şti.
Bentonit Türevlerinde Kullanım
Yöntemleri ve
Doğru Ürün Seçimi
Şayet standart tipteki bir bentonit türevini ön dispersiyon adımını es geçerek direkt
karışım yönteminde kullanırsanız son formülasyonda dispersiyon problemiyle
karşılaşma riskiniz oldukça yüksek olacaktır.
Ülkemizde ve tüm dünyada solvent bazlı sistemlerde reolojik katkı maddesi olarak kullanılan bentonit
türevlerinin çeşitleri ve kullanım yöntemleriyle ilgili
bazı önemli konuları sizlerle paylaşmak istiyorum.
Bilindiği üzere smektik mineral grubuna ait bentonitin ayrıştırılmasıyla elde edilen ve montmorilonit adı
verilen özel kil minerali, kuartenize edilmiş organik
amonyum bileşenleriyle reaksiyona sokularak boya
dahil olmak üzere farklı sektörlerde reolojik katkı
maddesi olarak kullanılmaktadır.
Teha&Turkuaz Kimya olarak Türkiye temsilciliğini ve
distribütörlüğünü yaptığımız Bentec SpA; solvent
bazlı sistemler için Viscogel adı altında, kendisi dahil
yalnızca belirli üreticilerin bu teknolojiye sahip olduğu kendinden aktive olan tipler ve Çin dahil pek çok
üretici tarafından üretilebilen standart tipler olmak
üzere iki farklı Viscogel tipini dünya piyasasına sunmaktadır.
Bu tiplerin doğru seçimi son derece önemlidir; aksi
takdirde performans ve maliyet açısından olumsuz
sonuçlar doğurabilir.
Kendinden aktive olan tiplerin dispersiyonu göreceli olarak düşük mekanik enerjiye gereksinim duyar
ve düzlemsel yapraksı plaka yapılarını ayırmak için
kimyasal bir aktivatöre gerek yoktur. Kuru toz olarak
üretim prosesinin çoğu safhasında sorunsuz olarak
eklenebilir; ki bu da önceden jel (prejel) hazırlanmasını gereksiz kılar. Ayrıca prosesi oldukça basitleştirerek hata riskini fazlasıyla minimize eder. Avantajlarını
sıralamak gerekirse:
• Kendiliğinden aktive olan tipler standart tiplere
oranla daha yüksek dozajda rahatlıkla kullanılabilir.
24
Ağustos / Eylül 2009
• Bitmiş ürünün son aşamasında ilave gerekiyorsa,
bu tip bir Viscogel,disperse olacak yeterli zaman sağlandığı sürece rahatlıkla karıştırılabilir.
• Pigment/Dolgu konsantrasyonunun az veya hiç
olmadığı sistemlerde etkin olarak yarar sağlar. Nedeni ise bu tip sistemlerde uygulanan kesme gücü,
standart bentonu etkin olarak disperse etmeye yeterli değildir.
• Toz formda direkt olarak ön dispersiyon bazına
katılabilir.
Standart tipler, düzlemsel yapraksı plaka yapılarının
her birini ayırmak için mekanik enerjiye ve kimyasal
bir aktivatöre ihtiyaç duyar. Bunu başarmak için başlangıçta kesme gücü uygulanması ve sonrasında polar bir kimyasal maddenin katılması gereklidir.
Polar aktivatör yapraksı plakaların arasına nüfuz
ederek ayrılmalarına ve sonuç olarak jel viskozitesinin artmasına neden olur. Kesme gücünün devamlı
uygulanması dispersiyonu tamamlar. Optimum viskozite artışını elde etmek için polar aktivatörün tipi
ve kullanım oranı önemlidir. En uygun polar aktivatörler metanol ve etanol gibi düşük molekül ağılıklı
alkollerdir. Her zaman 95:5 oranında su ile hazırlanması tavsiye edilir. Çünkü su, aktivatörün etkinliği
açısından çok önemlidir; yapraksı plakaların hidroksil
grupları arasında gerekli olan hidrojen köprü bağlarını sağlar. Ancak suyun olumsuz bir bileşen olduğu
bazı solvent boya sistemlerinde polar aktivatörün tek
başına kullanılması da gerekli dispersiyonu sağlayacaktır.
Diğer düşük molekül ağırlığa sahip polar organik
kimyasallar da aktivatör olarak kullanılabilir. Ancak
maliyet açısından en yaygın olarak kullanılan etanol/
su karışımıdır.
Doğru Ürün Seçimi
Surfaktan bazlı diğer kimyasal dispersantlar da standart
Viscogel tiplerinin düzlemsel yapraksı plaka yapılarının
dispersiyonunu sağlamak için kullanılabilir. Kimyasal aktivatörlerin tavsiye edilen kullanım oranları tamamiyle
aktivatörün cinsine ve sisteme bağlıdır. Optimum dozaj
daima en yüksek viskoziteyi verir.
KARIŞIM YÖNTEMLERİ
Bentonit türevlerinin organik bir formülasyona katılması
için 2 ana yöntem vardır. İstenen en yüksek reolojik etkiyi
elde etmek için, her iki yöntem için de tek bir faktör göz
önüne alınmalıdır: Düzlemsel yapraksı plaka yapılarının
en iyi şekilde dispersiyonunu sağlamak!
Bahsettiğimiz bu iki yöntemi aşağıdaki şekilde açıklayabiliriz:
• Prejel olarak karışım
• Direkt olarak karışım
Unutulmamalıdır ki sizin için en iyi yöntem, kullandığınız
reçine/solventin ıslatma özelliklerine ve hangi tip bir kesme gücü ekipmanı kullandığınıza bağlıdır.
Standart prejel yöntemi ürün özelliklerinin tam gelişimini
sağlar; diğer bir deyişle bentonit yapraksı plaka yapılarının bütünüyle ayrışmasını sağlayan bir yöntemdir. Çoğunlukla, kullanılan reçinenin ıslatma kapasitesinin düşük
olduğu (örneğin; epoksi, polyester, kısa yağ alkidleri, akrilikler vs.) ve ön dispersiyon bazının zayıf bir tiksotropiye
sahip olduğu durumlarda tercih edilir.
Bu yöntem aşağıdaki şekilde açıklanabilir:
a. Ağırlığı üzerinden 10 birim Viscogel’in,85 birim solvent ile, plaka yapılarının tam olarak ıslanmasını sağlamak amacıyla yüksek hızda dispersiyonu,
b. 95:5 oranında kimyasal aktivatör/suyun eklenmesi
(suyun olumsuz bir bileşen olduğu bazı solvent boya sistemlerinde polar aktivatörün tek başına kullanılması gerektiği unutulmamalıdır) ve tam dispersiyon ve jelleşme
olana kadar kesme gücü uygulanması
c. Pigment katılımı ve öğütme öncesinde prejelin baz
solvent/reçine karışımına eklenmesi.
Viscogel konsantrasyonu istenen viskoziteye bağlı olarak
%8 ila 12 arasında değişebilir.
Bazı formülasyonlarda ekstra surfaktan veya dispersant
eklenebilmektedir. Bu katkı maddelerinin viskozite oluşumuna etkisi göz önüne alınarak, formülasyona eklenmeden önce Viscogel’in tam olarak disperse edilmesi şarttır. Bentonit plaka yapılarının, polar aktivatör tarafından
ayrışmasını engelleyecek şekilde kapsülleşmesinden kaçınmak için; bu tip surfaktanların daima Viscogel’in tam
Ağustos
2009/ Eylül 2009
26 26 Ağustos / Eylül
olarak dispersiyonundan sonra ve pigment katılımından
önce formülasyona eklenmesi tavsiye edilir.
Direkt karışım yöntemi; kuru toz formundaki Viscogel’in
pigment katılımı ve öğütülmesinden önce, direkt olarak
solvent/reçine karışımına formülasyonun erken aşamalarında katılabilmesi anlamına gelir. Daima yeterli bir ıslatma zamanı sağlanması tavsiye edilir; ve standart tipteki
bentonit türevleri kullanılıyorsa polar aktivatör kesinlikle
şarttır. Viscogel tamamiyle disperse olduğunda herhangi
bir surfaktan eklenebilir.
Bu yöntem, iyi ıslatma özelliğine sahip bir reçine kullanılıyorsa ve ön dispersiyon bazının yeterli tiksotropiye sahip
olduğu durumlarda tavsiye edilir. Ayrıca prejel tekniğinin
zaman kaybı olduğu düşünülüyorsa ve herhangi bir solvent eklemekten kaçınılması söz konusuysa bu yöntem
doğru bir seçim demektir.
Tüm bu açıklamaları göz önüne alırsak, direkt karışım
yöntemine en uygun bentonit türevi seçimi tabii ki kendiliğinden aktive olan tipler olacaktır. Böylelikle prejel
hazırlanmasına gerek duyulmadan dispersiyon, standart
Hegman incelik değerine ulaşacaktır.
Son olarak söylemek de yarar görüyorum; şayet standart
tipteki bir bentonit türevini ön dispersiyon adımını es
geçerek direkt karışım yönteminde kullanırsanız son formülasyonda dispersiyon problemiyle karşılaşma riskiniz
oldukça yüksek olacaktır.