Bentonit Türevlerinde Kullanım Yöntemleri ve
Transkript
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.