Floating, Flooding - Bülent SÖĞÜT: Kimya Yüksek Mühendisi

BOYA ve KİMYEVİ MADDELER SANAYİ TİC. LTD. ŞTİ .
Papatyalı Sok., Zümrüt Ap., B Blok, Nr:4 D:16
34744 BOSTANCI / İSTANBUL
Tel.: 0216 410 77 73
Fax: 0216 362 24 20
BOYA / PLASTĠK / MATBAA MÜR. / KAUÇUK / LATEX / KOZMETĠK / DĠĞER
B Ü L T E N
KAPLAMA HATALARINDAN BĠRĠ : RENGĠN ÜNĠFORM OLMAMASI Hk.
BaĢlangıç :
Pigment yüzmesi (Floating) ve pigment kümeleşmesi (Flocculation) , tek tek veya ikisi birlikte,
“Non-uniformity” ´e (yüzeyin tekdüze olmaması, yüzeyde farklı pigmentlerin meydana getirdiği
oluşumlar) sebep olan iki esas mekanizmadır.
Her iki tür oluşumda da , probleme sebep olan faktörler ;
*) Formülasyonda yapılacak değişikliklerle, veya
*) Uygun ajanlar kullanımıyla giderilebilirler.
Tanımlama :
Kaplama malzemesi –veya kısaca “Boya” diyelim- yüzeyinin üniform ve düzgün görünümü, tüketici
açısından boyanın en önemli özelliklerinden biridir.Bu sebeple yüzeyin görünümü açısından, olan –veya
olabilecek- hataları önlemek / gidermek önemlidir. Non-uniformity‟e, bir boya hatası olarak gerek solvent,
gerekse su bazlı, normal veya endüstriyel boyalarda, hatta plastiklerde rastlama ihtimali hep vardır.
Bülten konusu sorunlar pigmentlerden veya başka sebeplerden kaynaklanabilir. Eğer pigmentlerden kaynaklanıyorsa, sorunun esas sebebi, iki veya daha fazla pigmentin, aynı boya içinde, gerekli tedbirler
alınmadan birlikte kullanılmasıdır.
Örneğin, tamamen aynı formülasyonla hazırlanmış iki ayrı akrilik enamel düşünelim. Bunlardan ikincisi,
uygun bir ıslatıcı (wetting agent) ihtiva etmiş olsun. Her iki boya da aynı pigmentlerin eşit kullanımlarıyla
renklendirilmiş olsunlar (iki veya daha fazla pigment ile)..
Burada şu olay ile karşılaşabiliriz: Her iki boya da yaş film halinde iken yüzeyi üniform‟dur, ancak
birincide, pigmentlerin boyama gücünün gelişimi, ikincidekinden az olabilir. Böyle ise, birinci boyanın yaş
filminin üzeri parmakla ovalandığında renk koyulaşması (veya açılması) gösterebilir ve bu ovalama esnasında, ovulan yer, ikinci boyanın filminin renk gelişiminin hemen hemen aynısını gösterir.Eğer olay, burada
yazdığımız şekilde ise, birinci boyada “Flocculation” (pigment toplanması/kümelenmesi) oluştuğu
söylenir.
Tabii ki, tatbikatta böyle bir durumla, fırça veya rulo kullanıldığında da karşılaşılabilir. Veya aynı boyanın
“daldırma” veya “spray” metodu ile tatbikatında, boyanan eşyanın farklı yerlerinde farklı renk gelişimleri
izlenebilir. Veyahut da, boyamada hangi metod kullanılırsa kullanılsın, şayet boya, eşyanın muhtelif
bölgelerine farklı kalınlıklarda tatbik edildi ise. kalınlık farklarının olduğu yerlerde renk farklılaşması
görülebilir. Bu durumda, kusuru önleme açısından, iki husus önemli olmaktadır : 1) Boya tatbikatının
tecrübeli, usta ellerde yapılması ve 2) Yüzey düzeltici ajanların (levelling agent) kullanımı.
Flooding (Pigment taĢması / kanaması) : Bilhassa kolay uçucu solventlerin kullanıldığı boyalar, yüzeye
tatbik edildiklerinde, boyanmış yüzeydeki yaş film içinde – tabiri caiz ise – kıyametler kopmaktadır. Boya
yüzeyindeki solventler buharlaşmakta, yüzeyin hemen altındaki solventler açısından zengin bölgedeki
-2solventler yüzeye ulaşıp buharlaşmak istemekte, bu amaçla yüzeye doğru akın etmektedirler. Yüzeye
ulaşmaya çalışırken de, kendi çözmüş olduğu reçine ile yaptığı çözeltide bulunan, özellikle boyutu ve
yoğunluğu düşük pigmentleri de beraberinde sürüklemektedir. Bu durumda yüzeye yaklaşan bu solventten
önce gelen solvent yüzeye ulaşıp buharlaşmış, yüzeydeki viskozite de yükselmiş olacaktır. Bu durumda,
kendisinin yüzeye ulaşması için, ancak bir delik açabilir ve bu delikten buharlaşıncaya kadar, bir volkandan
püsküren lav gibi etrafa akmaya başlar. Tabii ki beraberinde getirdiği küçük boyutlu veya düşük yoğunluklu pigmentleri de beraberinde sürükleyerek… Diğer volkan tepelerinden püsküren lavların buharlaşıncaya
kadar sürükledikleri pigmentler ile bir öncekinin sürükledikleri, buluşurlar. Buluştukları yerlerde de,
sürükledikleri küçük boyutlu pigmentlerin rengini sergilerler.
Böyle bir durum oluabileceği, bize şunu gösterir ve bu hususçok önemlidir : Ġmal edilmiĢ bir boyanın,
test amacı ile tatbik edilmiĢ yaĢ filminin, neticesinin çabuk görülebilmesi için, bir etüvde veya sıcak
havaya tutularak kurutulması, bu problemin oluĢumunu hızlandırır. Dolayısıyla ;
Nümune olarak kontrol edilecek yaĢ film, daima tatbik edileceği ortam Ģartlarına mümkün mertebe
benzer Ģartlarda kurutulmalıdır.
Resimde görülen şekiller 3,4,5,6 vs kenarlı olabilirler ve hücre görünümündedirler. Hücrelerin ortalarında
görülen yıldızlar, alt tabakadan püsküren “solvent + reçine + pigment karışımının üst tabakayı deldiği
yerleri, yani volkan tepelerini temsil ederler. Bu şekiller, birbirinin ardına ve etrafına dizilmiş hücreler
görünümünde olup, bu olayı ilk defa açıklayan bilim adamı Benard‟ın adı verilerek, bu oluşumlara
“BENARD CELLS” adı, sözü geçen olaya da “PIGMENT FLOODING” adı verilmiştir. Aynı zamanda
“Pigment kanaması” da denilmektedir.
Boyadaki “solvent + reçine + pigment” karışımı, hücre merkezlerinden hücre çeperlerine doğru taştığı
esnada buharlaşmaya devam eder, bu da yüzey gerilimini arttırır. Yani hücre çeperlerindeki yüzey gerilim,
hücre merkezlerindekinden yüksektir. Sıvılar, düşük yüzey gerilimi olan yerden, yüksek yüzey gerilimi olan
yere doğru akacaklarından, bu problemli boyanın yüzeyinde, hücre çeperlerindeki boya kalınlığı, hücre merkezlerindeki kalınlıktan fazla olacaktır. Böylece yüzey de farklı kalınlıklarda olacağından, boya, düzgün
yüzeyini de kaybedecektir.
Bu durum, mevcut solvent yeterince buharlaşıp yüzey gerilim farkları azalana, veya bolvent buharlaştıkça
artan viskozitenin, akışı önleyeceği zamana kadar, gittikçe azalarak sürecektir.
Yaş boya filmindeki sözkonusu akma olayları, solvent buharlaşması esnasında bütün boya filmlerinde vardır
ancak “floating” veya “flooding”´e her zaman yol açmaz.
Buraya kadar anlatılanı çok kısa olarak özetlersek, bu hataların sebeplerinden birincisi boyada kullanılan
pigmentlerin, birbirine nazaran çok farklı tane inceliğine sahip olması, ikincisi boyanın gereğinden fazla
kalınlıkta tatbik edilmesi, üçüncüsü tatbikat şartlarına uygun olmayan (fazla uçuculuğu olan) solvent kullanılmasıdır.
Belirtmeliyiz ki, bu olay sadece NC veya PU sistemlerinde görülmez. Rapid, sentetik, hatta su bazlı sistemlerde bile görülebilir. Önlenmesi için ise, yukarıda yazılı kusurları doğuran sebepleri önleyici tedbirler almanın yanında, boya filminde pigment hareketlerinin sınırlanmasını sağlayacak –uygun Bentonit gibistabilize edici uygun bir ajanın ve yüzey gerilim farklarını engelleyecek olan uygun bir levelling ajanın
-3formüle ilavesi gerekecektir. SeçilmiĢ dispersant ajanların da bu konuda önleyici etkileri büyüktür, zira
pigment taneciklerini kuşatan –genelde büyük- moleküllerden oluştuklarından, primer pigment taneciklerinin daha büyük boyuttaymış gibi davranmasını ve akıntıya karşı daha fazla direnç göstermesini sağlarlar.
Önleyici ajanlar açısından da bakarsak, ülkemizde, bilen-bilmeyen, bu konuları yaşadığı sürece asla emek
harcayıp çalışmamış, üzerine boya sıçramamış olan çok sayıda firma ve kişinin, pek çok sayıda malzemeyi
pazarladığı bilinmektedir. Ve bu malzemeler de müşteri bulmaktadır. Çünkü, en büyük üreticilerde bile,
aklın yolunun tek olduğu masanın üzerine koyulup gösterilse bile, oralarda “iyi bildiğine yönetimi inandırmış zat”´lar bulunabilmektedir. Yönetim ise, biraz yükseklerde olup, “üst düzey” işlerle meşguldür….
Bunun yanında, sevindirici olan şudur ki, Dünyada teknolojisi güçlü çok sayıda firma da bu konularda
hizmet vermektedir. Burada, hiç olmazsa “kötü”´leri yazabilmeyi isterdik, ancak bilinen yasal sebeplerden
dolayı bu imkan yoktur.
Ancak, kendi kontrolunda olanlardan pozitif olarak bahis etmek yasak olmadığı için, teknolojisi çok güçlü
olan ASIAFINE firmamızda, bugün mevcut en mükemmel dispersant ve yüzey ajanları seviyesinde ürünlerin
mevcut olduğunu burada yazabiliriz…
Floating ve Flooding hakkında, yaĢadığımız üç örnek :
1) Boya
: Sentetik enamel, rengi: gri
Pigmentleri
: TiO2 Rutil (Burada: R-CR2) + Printex U
Problem
: Flooding ( Benard Cell‟ lerin çeperleri siyah )
Pigment yüzeyleri : R-CR2 : 14 m2/gr
Printex U : 100 m2/gr
Çözüm
: Arızayı gidermek için boyaya % 0,8 Solsperse 17000 ilave edilerek 2 kez daha perle-mill‟den
geçirilerek problem % 95 gibi azaltılmıştır.
Öneri
: Boya formülasyonundan Printex U çıkarılarak, yerine Flammruss 101 (Degussa) gibi, gr.
yüzeyi çok daha düşük başka bir karbon siyahı kullanılması önerilmiştir.
Not
: Uygun karbon siyahının kullanılması, iyi bir dispersant gereksinimini ortadan kaldırmaz.
2) Kaplama
Pigmentler
Problem
: Acrylic Co-Polymer emülsion bazlı, kumsuz dış cephe kaplaması.
: Sarı ve kırmızı (yerli) demir oxyd‟ler + karbon siyahı su bazla pasta
(Nihai renk : Sütlü kahverengi)
: Tatbikatta siyah pigmentin yüzmesinden kaynaklanan, yüzeyde siyah renk dalgalanması
(Floating)
Pigment yüzeyleri : Yerli demir oksitler
: ??? (Belirsiz, ama çok küçük)
Karbon siyah (pastada) : ??? (Belirsiz, ama çok büyük)
Çözüm
: Her ne kadar bu problem, bir stabilizör ajan (burada H.E.C.) ilave edilerek çözülebilirse de,
malzeme bir dış cephe kaplaması olduğundan, bu yapılmamıştır. Mevcut malzeme, HEC
ilavesi yapılarak, yakın bir renge çevrilip iç cephe boyası olarak satılmak üzere saklanmış,
yeniden yapılan kaplamada karbon siyahı yerine “Demir oksit siyah” pasta kullanılmıştır.
Sonuç
: Başarı.
3) Boya
Pigmentler
Problem
Çözüm
Sonuç
: Sellülozik, yeşil renkli spray boya.
: Krom sarı (Cappelle 7872 x) + Beta Phtalocyanine (Francolor Lutetia Cyanine J-500)
: FLOATING (Mavi pigment ayrışma yapmaktadır.) Benard Cell‟leri mevcuttur.
: Sisteme Bentone 27 ilavesi ile tekrar perl-mill „den geçirilmiştir.
: Başarı.
Buraya kadar yazılı üç misale bakıldığında :
*) Ya formülasyonda pigment değişikliği yapılmıştır,
*) Ya da uygun ajan ilave edilmiş ve arkadan gereken işlem yapılmıştır.
Tabii ki yapılacak işlemler sadece bunlardan ibaret değildir. Bu diğer hususları da, Floating ve Flooding‟i oluşturan
diğer sebepler içinde inceleyelim :
-4-
FLOATING ve FLOODING `Ġ OLUġTURAN ETKENLER :
1) Solvent buharlaĢması : Daha hızlı buharlaşan solventler, yaş film tabakasının yüzey gerilimini arttırarak, söz konusu arızaların oluşma ihtimalini arttırırlar,
2) Yüzey gerilimi : Kaplama filmindeki yüksek yüzey gerilimi,solventçe zengin olan alt kısımdaki boyayı, film
üzerine (Benard Cell‟lerin merkezlerinden) daha çok çıkararak, daha fazla yüzey gerilimine ve ince taneli pigmentlerin pigmentlerin yüzeye daha fazla göç etmesine yol açar.
3) Pigmentlerin boyutlarındaki farklılık : Farklı iki pigmentin tanecik boyutları ve dansiteleri ne kadar farklı ise,
o kadar yüzeyde ayrışma eğilimindedirler.
4) Viskozite ve Thixotropy : Viskosite ve thixotropy değerleri ne kadar yüksek ise, pigmentlerin hareketi o kadar
kısıtlanır. Bu durumda solvent yine de buharlaşır ve boyanın kuruması gerçekleşir.
5) YaĢ film kalınlığı : Yaş film kalınlığı ne kadar artarsa, solventin buharlaşma süresi o kadar uzayacak, bu sebeple
de floating ve flooding ihtimali artacaktır.
6) Pigment flocculation‟u (disperse olmuĢ taneciklerin bir araya toplaĢması ) : Küçük tanecikli pigmentlerin bir
araya toplaşması, solvent tarafından sürüklenmesini zorlaştıracaktır. Bununla beraber bu problemi arttırması ihtimali de vardır.Bunu, daha sonra göreceğiz.
Buraya kadar olan 6 maddeyi, hatasız bir boya elde etmek yönünde birleştirirsek, daha az Floating için, aşağıdaki
hususlara uyulması gerekmektedir :
1) Daha yavaĢ buharlaĢan solventlerin kullanılması : Bu durumda, en azından, boyama işleminin bitmesi zamanı
uzayacaktır. Ayrıca, solvent, “para” demek olduğu gibi, imalatçının önünde eşit fiyata birsürü solvent seçeneği
yoktur.Olsa bile, örneğin bir polyamid mürekkebinde, hele hızlı çalışan baskı sistemlerinde daha yavaş buharlaşan
solvent kullanılması imkanı da bulunmamaktadır.
2) DüĢük yüzey gerilimine sahip reçine kullanılması : Reçine seçimi konusunda imalatçının imkanları daha da dar
olduğu gibi, tanıdığımız imalatçıların büyük çoğunluğunun, yüzey gerilimini ölçme ve irdeleme imkanı bulunmamaktadır.
3) Kullanılacak pigmentlerin tanecik büyüklüklerinin birbirine yakın seçimi : Örtücülüğü yüksek bir boyada,
Inorgakik bir veya birkaç pigmentin kullanılması hemen hemen kaçınılmaz olduğuna göre, organik pigmentlerle
beraber kullanılması durumunda söz konusu problemle karşılaşma ihtimali kaçınılmaz olacaktır.
4) Daha yüksek viskozite ve/vela thixotropy‟nin boyaya verilmiĢ olması : Bunun yapılması durumunda da, yüzey
düzgünlüğü sağlama ve ayrışmayı önleme ihtimali artacak, ama beraberinde mutlaka birçok problemi getirecektir.
En başta, boyayı kullanılacak kıvama getirmek gayesi ile katılacak solvent miktarı artacak, bu da örtücülüğün
azalmasına , daha fazla tatbikat zamanına ve paraya mal olacaktır.
5) Daha ince yaĢ film tatbikatı : Yaş filmin, örneğin iki yerine 3-4 kat atılmasını gerektireceğinden, işçiliği, zamanı
ve dolayısıyla parayı arttıracaktır.
6) Flocculation‟a dayanıklı ( non-flocculating) pigmentler kullanılması : Böyle bir pigment, imalatının son aşamasında flocculation‟u önleme ajanlarıyla sıvanmış bir yüzeye sahip olup, bu işlem, pigmentin boyama gücünü
azaltır. Ayrıca bu işlem pigmente fiyat yükler ve bu tip pigmentlerin sayısı da azdır.
GÖRÜLMEKTEDĠR KĠ, PROBLEMĠN ĠNCELENMESĠNDEN YOLA ÇIKARAK VARILAN 6 HUSUSUN
TATBĠKATA UYARLANMASI YA PEK GÜÇ, YA DA ÇOK PAHALIDIR.
ĠġTE BU NOKTADA, GÜNÜMÜZDE HER ĠMALATÇININ AZ VEYA GERÇEKTEN TANIġMIġ OLDUĞU
“ADDĠTĠVES” YANĠ “KATKI MADDELERĠ” GÜNDEME GELMEKTEDĠR.
KATKI MADDELERĠ KULLANARAK, BÜLTEN KONUSU PROBLEMLERĠN
AZALTILMASI :
Bu malzemelerin bazıları, bitmiş hatalı boyaya sonradan ilave edilebildiği gibi, çoğu da reçine çözeltisi içine pigment
ve dolguların ilavesinden önce katılırlar. Sonradan ilave edilenler (Post- additives) problemi çözebildikleri gibi,bazen
de sorunu daha ileri kademelere taşıyabilirler.
Floating ve Flooding hatalarını oluşturan sebeplerin en önemlilerinden biri sistemin yüzey gerilimi olduğu için, yüzey
gerilimi düşüren katkı maddeleri, problemin çözümünde en etkin rolü oynayacaklardır. Pigment yüzmesi olayını
azaltacak katkı maddelerini şöylece kategorize edebiliriz :
1-) Yüzey gerilimini azaltıcı katkılar :
- Sıvı halinde olanlar
- Pudra halinde olanlar
2-) Strüktür (ağ) teşkil edici katkılar (Thixogel, Bentone, Aerosil gibi)
3-) Pigment ıslatıcısı katkı maddeleri.
-54-) Pigmentlerin birinin değil, tamamının birlikte toplaşmasını (Flocculation) sağlayıcı ajanlar.. (Bunlara “Co-Floccu_
lating agents denilmektedir)
ġimdi bunlardan çok kısa olarak söz edelim :
1-) Sıvı halinde olan yüzey gerilim azaltıcı katkılar, genellikle Dimethyl Silicone çözeltileridir ve boyaya sonradan
ilave edilebilen ajanlardır. Her zaman tatminkar sonuç veremeyecekleri gibi, ters etki elde etmek de mümkündür.
Pudra halinde olan yüzey gerilim düşürücü ajanlar ise, genellikle dolgu tozlarının yüzeyine emdirilmek suretiyle
elde edilmişlerdir.Yüzeyde maksimum etki yaparak, kullanılan pigmentlerle birlikte yayılırlar. Ters etki yapma
riskleri çok düşüktür. Problem yaratabilecek maddelerin ortama ilavesinden önce reçine çözeltisi içine ilave
edilirler.
2-) Strüktür teşkil edici katkılar, malzeme içinde üç boyutlu kafesler oluşturarak Pigmentleri hapsettiklerinden,
problem önleyicidirler. Özellikle Flooding olayına karşı etkili olup, yüzey gerilimi düşürücü katkılarla birlikte
kullanılırlar. Bununla birlikte, endüstriyel boyalarda kullanımları belirli sınırları aşmamalıdır, çünkü viskozitenin
ve thixotropy‟nin yüksek olması, sanayi boyalarında pek de arzu edilmeyen bir özelliktir.
3-) Pigment ıslatıcısı katkı maddeleri, toz halindeki pigmentleri teşkil eden agglomerat‟ların içine sızarak, pigment
topakları arasındaki havayı tahliye ederler. Böylece dispersiyon işlemindeki enerjinin daha kolayca primer tanecikler teşekkülünü sağlamasına imkan verirler. Bu da, dispersant dediğimiz ajan moleküllerinin. her bir pigment
taneciğini sarmasına yardımcı olur. Böylece hem tekrar (geriye doğru) topaklaşmanın önüne geçilmesini sağlarlar,
hem de dispersant molekülleriyle sarılmış primer pigment tanecikleri daha büyük bir tanecikmiş gibi davranacaklarından, yüzeye akın eden solventler tarafından sürüklenerek Flooding”‟e sebep olma ihtimalini zorlaştırırlar.
ġu husus çok önemlidir : Pigment tanecik yüzeylerinin polarite değerleri, bir baĢka pigmentin yüzey polaritesinden her zaman farklı olduğu gibi, bu pigmentlerin ıslatılmasında kullanılan ıslatıcıların ve ayrıca her
bir dispersant‟ın da polariteleri farklı farklıdır. Bu, HLB değeri denilen bir ölçü ile ifade edilir. Bu HLB
değerleri 1-14 arasında değiĢir. Buradan çıkan netice de Ģudur : Sistemde kullanılacak pigmentlere göre
ıslatıcı ve dispersant, bu HLB değerlerine göre seçilmelidir. Ayrıca, bu ıslatıcı ve dispersantların da sistem
solventlerinde çözünebilmesi gerektiği gibi, sistemin solventi buharlaĢarak geriye katı reçine (+ pigment ve
dolgular) kaldığı zaman, katı reçine içinde çözünmüĢ olarak kalmalı ve faz ayrıĢması yapmamalıdır.
TÜM BU ġARTLARA DĠKKATLE UYULDUĞU ZAMAN BĠLE, AJANIN SĠSTEM ĠÇĠNDE ÇALIġMADIĞINA BĠRÇOK KEZ TANIK OLDUK. O HALDE, BĠR AJAN KATKININ “ĠYĠ” OLDUĞUNU SÖYLEYEBĠLMEK ĠÇĠN ONDAN NADĠREN KÖTÜ SONUÇ ALINSA BĠLE, ÇOĞU ZAMAN ĠYĠ ÇALIġTIĞINI GÖRMÜġ OLMAK LAZIMDIR.
4-) Birlikte Floccule edici katkılar, kimyasal olarak yüksek molekül ağırlıklı doymamış polycarboxylic asitler ve bunların polyaminamid‟ler ve/veya yüksek moleküllü asit esterlerini ihtiva ederler. Bunların kullanılması ile, bazı durumlarda sorun çözülebilmektedir. İki veya daha fazla pigment türü arasında köprüler teşkil ederek küçük taneli
pigmentlerin hareketliliğini sınırlayan katkı maddelerinin başarılı sonuçlar aldığını her ne kadar Fred Daniel
ispatladıysa da, bu katkılar yine de geçerli değildir. Zira, bir sistem üzerinde “birlikte Floccule edici” rolünde
başarılı bir ajan, bu sisteme yakın bir reçine ve solvent sistemi üzerinde etkili olmamaktadır. Ayrıca bu tip ajanlar
kullanılarak “Co-flocculation” sağlandığında, buna paralel olarak, boyama gücü,örtücülük ve akma kabiliyeti
azalmakta, renk temizliği de azalarak kirlilik oluşmaktadır.
TEK BĠR PĠGMENTĠN FLOCCULATIONU (KÜMELEġMESĠ) :
Pigment kümeleşmesinin, Flooting ve Flooding olaylarında sınırlı bir rol oynamasından ayrı olarak, birden fazla
pigmentlerin bulunduğu bir renk karışımı içinde, sadece tek bir pigmentin kümeleşmesinin de renk düzgünlüğüne
engel olması kaçınılmazdır. Soldaki resimde, her iki pigment de disperse olmuştur. Sağdakinde ise, lacivert pigment
Flocculation‟a uğramıştır ve kırmızı pigment ağırlıklı, daha kirli bir renk sergiler.
-6Floating ve Flooding‟den farklı olarak, tek bir pigmentin Flocculation‟a uğraması olayı, su bazlı sistemlerde de
görülebilmektedir. Ayrıca toz kaplamaların depolanmasında da oluĢabilir. Hatta polyethylen ve sert PVC‟de
bile, film içinde, çıplak göz ile görülebilecek büyüklükte pigment kümeleĢmelerine rastladık.
Flocculation, geri dönüĢümlü bir olaydır. Bir pigmentin, imalatından sonra ince pudra haline getirilebilmesi için,
önemli miktarda bir “öğütme enerjisi” verilmesi gerekmektedir. Pudra edilmiş pigment, fizik kuralları gereği, ambalaj
içinde birbirine sokularak kümelenmiş durumdadır. Bunlara “agglomerat” diyoruz.Bu kümeleri, reçine çözeltisi
içinde primer taneciklerine ayırmak için yine bir enerji verilmelidir. Bu da, dispersiyon için mikserde, ve dispersiyon
aygıtında (üçlü ezme silindiri, perl-mill vs) harcanan enerjidir. Dispers hale getirilmiĢ pigment tanecikleri de, boyutları ne kadar küçük ise, o kadar çok kümeleĢme eğilimindedir. Bu kümeleĢme için, birkaç saniyeden, birkaç
aya kadar zaman gerekebilir.
Çok kısa sürede oluĢan pigment kümeleĢmesi, yaĢ boya filminin parmakla oğuĢturulması yoluyla kolayca anlaĢılabilir. Şayet pigmentlerden biri kümeleşmiş ise, yaş film parmakla ezilerek enerji verildiğinde, o bölgede yeniden
dispers hale gelir ve o bölgenin rengi, parmakla ezilmemiş bölgeden farklı görünür, kısa zamanda da tekrar renk değiştirerek parmakla ezilmemiş bölgenin rengini alır. Bu Ģekilde parmakla yaĢ filmin ovulması ve kümeleĢmenin
tesbiti iĢlemine “Rub-up” denilmektedir.
PĠGMENT FLOCCULATION‟UNUN SEBEPLERĠ :
Pigment Flocculation‟unun sebepleri, bu güne kadar tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Bu sebeple, % 100 geçerli bir
çözüm de getirilememiştir. Ancak, pigment taneciklerinin arasındaki çekim gücünün, buna esaslı bir sebep teşkil ettiği
bilinmektedir. Diğer bilinenlerle birlikte, şöyle bir tablo yapabiliriz :
1) Pigment‟in tabiatı :
- Tanecik büyüklüğü
- Pigment yüzeyinin polaritesi
2) Kolayca karıĢabilirlik :
- Pigment‟in reçine ile uyumluluğu
- Reçinenin, bir diğer reçine ile uyumluluğu
3) Reçinenin, sistemde kullanılan solvent veya solventler karıĢımındaki kolay veya zor çözünürlüğü
4) Boya imalat proses‟inin tarzı
Bunlar arasında, “pigment‟in tabiatı” çok önemlidir. Daha küçük tanecikli pigmentler, iki sabaptan dolayı, iri taneciklilere nazaran kümeleşmeye daha yatkın durumdadırlar :
- Birim ağırlık bazında daha büyük bir yüzeye sahip olduklarından, birim ağırlık başına daha fazla çekim kuvvetine
sahiptirler.
- Bundan dolayı daha hareketlidirler ve birbirlerini kolayca çekerler.
Bu sebeplerden dolayı kümeleĢmeye en yatkın pigmentler, karbon siyahları ve phtalocyanine mavi pigmentleri
olarak bilinirler. Çünkü, yüzeyleri, diğer pigmentlerden fazladır.
Ayrıca “Uyuşmazlık” (incompatibility) de kümeleşme olayının başlıca sebeplerinden biridir. Şöyle ki :
Ortamda bulunan pigmentlerin ve reçinelerin her biri asidik veya bazik bir tabiata sahiptirler. Asidik tabiatlı
bir pigmentin, yine asidik tabiatlı bir reçine ile dispersiyonu takdirinde, ıslatma problemleri, buna bağlı olarak
da kümeleĢme gerçekleĢebilir.
Bir kaplamanın renklendirilmesinde ayrı ayrı pigmentlerin “universal tinting” pastaları kullanılmaktaysa,
renklendirme için kullanılan universal pastanın reçinesinin, renklendirme yapılan kaplamanın reçinesiyle iyi uyuĢamaması sebebiyle pigment kümeleĢmesi görülebilir. Bu olay, bilhassa, hem su bazlı, hem de solvent bazlı
kaplamaların renklendirilmesi için “universal pigment pastaları” kullanıldığında görülür.
Birisi Penta ile, ikincisi gliserin ile yapılmış iki ayrı alkyd reçinesinin birlikte kullanıldığı bir formülasyondan, gliserin
ile yapılmış alkyd çıkarılıp, onun yerine de penta ile yapılmış alkyd ilave edildiğinde, yine Flocculation görülmüştür.
Penta ile yapılmış bir alkyd ile üretilmiş bir boyaya beziryağı ilave edildiğinde, yine flocculation görülme ihtimalinin
yüksek olduğu tesbit edilmiştir.
Sonuncu olarak da, kaplama malzemesinin formülasyonunu oluşturan hammaddelerin kullanılma tarzı ve sırasının da, Flocculation (pigment kümeleĢmesi) üzerinde önemli bir rol oynadığına iĢaret ediyoruz. Mesela yüksek
viskoziteli bir pigment pastasının, düĢük viskoziteli bir ortama hızlı ilavesi (veya bunun tersi) de “Pigment
Ģok‟u (pigment yıkanması) „na yol açabilir ve bunun sonucu da Flocculation‟dur.
Tecrübelerimize göre, imalatçılardaki pigment separasyonu / ayrıĢması / kümeleĢmesi olayının en sık görülen
sebebi de budur.
-7“PĠGMENT ġOK‟U” olayı, zannedildiğinden daha mühimdir.Şöyle ki : Bir boya yapılmış, iş tamamen bitirilmiş ve
sıra “viskozite‟nin ayarlanmasına” gelmiştir. Burada, bu solventlerin (ayar solventi de denilir) yüksek devir altında
ve çok yavaşça verilmesi gerekir. Çünkü dispersiyonu yapılmış pigmentlerin etrafı, gerek imalatta kullanılan
reçinelerin küçük kalmış molekülleriyle, gerekse ıslatıcı / dispersant ajanların molekülleri ile çevrilmiş, pigment tanecikleri birbirinden ayrılmış (dispers) durumdadır. Bu ortama çözücünün süratli ilavesi sonucunda, ilave edilen çözücü.
pigmentleri saran molekülleri bir anda çözer, pigment tanecikleri serbest kalır ve çekim kuvvetlerinin etkisi ile gider,
en yakınındaki ile buluşur.Böylece de pigment kümeleşmesi oluşur. Tabii ki buna bağlı olarak :
- Renk gelişimininin geri gitmesi (pigmentlerin boyama gücünün düşmesi) ve renginin kısmen canlılığını kaybetmesi,
- Floccule olan pigment, örtücülüğü sağlayan pigment ise, örtücülüğün düşmesi,
- Viskozite artması,
- Boyanın parlaklık derecesinin azalması
kaçınılmaz olmakta, çoğu zaman oluşan arıza düzeltilememekte, düzeltilebilse bile zaman ve malzeme kayıpları
oluşmakta, bunların toplamı da maliyeti yükseltmektedir.
Daha önceki sayfalarda da belirttiğimiz gibi, Flocculation (pigment kümeleĢmesi) olayının mekanizması, halen de tam olarak çözülebilmiĢ değildir. Sorun bir kez teĢekkül ettikten sonra, onun düzeltilmesi pahalıya malolmakta, bazen hiç çözülememektedir.
O halde, bilgiler ıĢığında, sorunun meydana gelmemesinin sağlanması çok önemlidir. Bu sözleri, bu
konunun en önde gelen bilim insanlarından T.C.PATTON (U.S.A.) söylemektedir ve biz de kendisine
katılmaktayız.
Sonuç olarak, boya yüzeyinin üniform (mütemadi) olmaması problemi, iki kategoride toplanabilir :
1-) Floating (yüzme) ve Flooding (kanama)
2-) Flocculation (pigment kümeleĢmesi). Bültenimizde bunlardan bahis etmeye çalıĢtık.
KAPANIġ :
Bu ve benzer bültenlerimiz, konunun bilimsel olarak anlaĢılması ile ilgilenen arkadaĢlarımız içindir. Bazen
Ģu yönde eleĢtiri gelmektedir : “- Bu tarzda yazılırsa, okunamıyor.ġöyle basitçe yazmalısın” :
“Pigment yüzmesi oluĢunca Ģunu atınız, pigment kanaması olunsa bunu atınız” gibi..
Eğer bu bültenlerimiz o tarzda olsa idi, hiçbir fayda sağlayamazdı. ĠĢçiniz bilmeyecek, dikkat etmeyecek,
pigment yıkaması yapacak, sonra faraza 250 gr. …. atacak ve sorun çözülecek. (!)
BÖYLE BĠR ġEY YOKTUR. Ham madde satıcılarının hemen hemen hiçbirisinin üzerine iĢletmede “boya
sıçramamıĢ” olan bir piyasada her satıcı bir Ģeyler bulup satmakta, kendi malının öbür malzemeden daha
üstün olduğunu iddia etmektedir.
Ayrıca, özellikle Anadolu‟daki firmalar, yetiĢmiĢ, bilgi sahibi olmaya aç teknisyenlere pek zor ulaĢabilmektedirler. Tüm bunlardan ayrı olarak, baĢka bir müĢkül de vardır : Burada bir baĢka firmanın malından, menfi
olarak bahsetme imkanı da yoktur.
Zaten aslında “kötü mal” da yoktur. Sadece “değerlilik sıralaması” vardır. Örneğin bir köpük kesici ajan,
piyasadaki önemli reçinelerin 9/ 10 „u içinde iyi çalıĢır. BaĢka bir köpük kesici ise, 7/10‟u içinde iyi çalıĢır.
Dolayısıyla, hammadde alımlarında, satıcıların sözlerine pek de kulak asmayıp, malzeme ile ilgili katalog,
broĢür, teknik yayın, TDS (Technical Data Sheet) istenilip incelenmelidir. Özellikle Ġnternet ortamında, bu gün
için bilgiye ulaĢmak pek kolaylaĢmıĢtır. BERĠL Ltd. olarak, bir malzemeyi piyasaya sunmadan önce, araĢtırmalarımızı her zaman bu Ģekilde yaptık.
Buna rağmen zaman içinde bazen problemler oluĢmuĢtur. Bu durumda da hiçbir zaman müĢteriyi sorunu ile
baĢ baĢa bırakmadık. Gidip, sorunun sebebini bulduk ve çözdük.
Sonuç olarak bu ve benzer bültenlerimiz, müĢterilerimizin bir “el altındaki baĢvuru notları” olması gayesi
ile düzenlenmektedir.
-8-
Bülten konusu problemlerin oluşmasının engellenmesinde, özellikle “Dispersant seçimi” „ nin de büyük önemi
vardır. Bu konu, bu bültenimizin eki sayılacak olan ayrı bir yazımızda işlenecektir.
Bu konuda buradan, çok kısa olarak şöyle bir ön bilgi verebiliriz :
Günümüzde, bu konuda çok kaliteli,çok değerli ürünler üreten, en az 20 firma sayabiliriz. Önceden
aşağı yukarı sadece U.S.A. ve birkaç Avrupa ülkesinden elde edilebilecek olan değerli dispersant’lar,
bu gün Taiwan, Çin gibi ülkelerde de, kalite eksikliği olmaksızın üretilmektedir.
Aynen organik ve inorganik pigmentlerde olduğu gibi…
Aluminium pastalarda olduğu gibi…
Hatta ‘Optinano’ markalı ‘NANO’ pigment pastalarında olduğu gibi…..
‘’ASIAFINE’’
firmasından bahsediyoruz….
Yeni bültenimiz , ‘dispersiyon’ işleminin keyfini alabilmek isteyenler içindir…
BÜLENT SÖĞÜT
(KĠMYA Y. MÜH.)
=================================================================================
BÜLTENĠMĠZ KONUSUNDAKĠ BĠLGĠLER, ESAS OLARAK KENDĠ DENEYĠMLERĠMĠZDEN OLUġMAKLA BĠRLĠKTE, AġAĞIDA BELĠRTĠLEN DEĞERLĠ KAYNAKLARDAN DA FAYDALANILMIġTIR :
1) T.C.PATTON - “ PAINT FLOW AND PIGMENT DISPERSION / 2. EDITION
2) F.K.DANIEL - “ FLOCCULATION AND RELATED PIGMENT INTERACTIONS IN PAINTS”
===================================================================================