Su Bazlı Boya

Su bazlı iç cehpe boyası

1.1. Genel Bilgi

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.

Dispersiyon stabilizasyonu: Elde edilen mamuldeki pigmentlerin dispers hâlinin korunmasıdır. Stabilizasyonun sağlanması için katı taneciklerin birbirine çok fazla yaklaşması önlenir.

Resim 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 20-50 μ tane büyüklüğünü 5-10 μ’luk bir büyüklüğe taşımak gerekir. Bunun için karışım makine geçişten 3–4 pas geçer.

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.

1.2. Boyaların Kuruma Mekanizması

Genel olarak boyaların kurutulmasında solvent evaporasyonu ile kuruma ve kimyasal reaksiyon ile kuruma yöntemleri uygulanır.

1.2.1. 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.

1.2.2. 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

1.2.2.1. Oksidasyon Polimerizasyonu

Bu tür kimyasal reaksiyon; doymamış, kuruyan yağlardan yapılmış bağlayıcılar ile

havanın oksijeni arasında olur. RH yağ asidi ester olarak kabul edildiğinde;

RH + O2→ 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. + H2O

Aynı zamanda başka bir ester molekülü diğer serbest radikalle reaksiyona girebilir.

RH + RO → ROH + R.

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 % 10–12’si kadar noksijen 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.

1.1.2.2. Polimerizasyon

Bazı boya bağlayıcılarının polimerizasyonu yüksek sıcaklıklarda olur. Bu çeşit boyalara fırın boyalar denir. Polimerizasyonun olabilmesi için sıcaklığın, boya cinsine göre 90-200oC’ 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.

1.3. 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.

Bağlayıcı girildikten sonra yüksek devire çıkılmaz. Boya ısınır ve bağlayıcı bozulabilir.Boyada köpük oluşmuşsa 100–150 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 gibiözellikler 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

 İlk karıştırma işleminden sonra genel olarak aşağıdaki işlem sırası uygulanır

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.

1.3.2. 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.

1.4. Plastik Boya Üretim Makineleri

1.4.1. Karıştırıcılar (mikserler)

Karıştırıcılar çeşitli ebatlardaki karıştırma kazanlarında ( 1lt–10000 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 10–15 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

Karıştırıcı Disperser

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.

1.4.1.1. 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.

1.4.1.2. 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 % 25–50 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 4500-6000 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.

Dispersiyon verimi, dispersiyonun başlangıcında düşük temperatür, yüksek viskozite ve kuvvetli kesme dolayısıyla yüksektir. Sonunda bu verim belirgin şekilde düşer.

1.4.1.3. 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.

1.4.1.4. Dispersiyon Talimatı

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 23–30 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 10-15 dakika içinde

1.4.2. 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.

Boya Ezme Makinası

Makinenin bazı özellikleri şunlardır:

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.

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 80–1300 kg/saat değerleri arasında değişkenlik gösterebilmektedir.

1.4.2.1. Dispersiyon Makinesinin Bağımsız Değişkenleri

Disk uç hızı

 Disk tipi

Kum doluluk oranı

Kum çapı

Dispersiyon debisi

Soğutma suyu debisi

Pas sayısı

Elek aralık boyu

1.4.2.2. Dispersiyon Makinesinin Bağımlı Değişkenleri

Harcanan güç

Dispersiyon sıcaklığı

Basınç

Makine aşınması

Kum aşınması

Ürün kalitesi

1.4.3. Filtrasyon Makinesi

Boyada istenmeyen partiküllerin filtre malzemeleri yardımı ile tutulması işlemidir.

Filtre amaçlı kullanılan malzemeler şunlardır:

Kartuş

İpek elek

Polyester torba

Gaf filtre torbası

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 yapılaraksürekliliğin 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.

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.

1.5.1. 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.

1.5.2. 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.

Proje: Su Bazlı Plastik Boya Üretimi

Kullanılan malzemeler;

Malzemelerin tamamı AYKİM KİMYA SANAYİ Firmasından temin edilmiştir

Plastik boya başlangıç reçetesi(ekonomik)

HAMMADDE	g
Musluk Suyu	280
Küf Önleyici (bodaxin tx)	2
Shmf ofsat (calgon pt)	2
Disperzant(Toluen)	2
Kalınlaştırıcı(Polycol Wp 20)	5
Titan	80
Özel ince kalsit	480
Örtücü dolgu(Natrasol)	90
Binder(Sinapol 600)	120
Köpük kesici(Alfoam 14)	3
TOPLAM	1000g

KULLANILAN HAMMADDELERİN ÖZELLİKLERİ

Titan Rutil

Doğal olarak meydana gelen, titanyumun oksit formu olan titanyum dioksit (TiO2); titania olarakta bilinmekte, doğada saf olarak bulunmamakta ve demir titanyum dioksit (Fe3TiO3) cevherlerinden üretilmektedir.

Beyaz toz formunda bulunan titanyum dioksit; ürünün teknolojik özelliklerini geliştirmek için küçük miktarlarda alüminyum ve/veya silika ile kaplanabilen saf titanyum dioksit içerebilmektedir.

 Isı ve ışık stabilitesi yüksek olan titanyum dioksit; su ve organik çözgenlerde çözünmemekte, hidroflorik asit ve sıcak derişik sülfürik asit çözeltisinde ise yavaş çözünmektedir.  

 En yaygın kullanılan beyaz pigment olan titanyum dioksit çok beyaz olup, çok yüksek bir refraktif indekse (n=2,4) sahiptir. Sahip olduğu yüksek refraktif indeks ve parlak beyazlıktan dolayı, pigmentler için etkili bir opaklaştırıcı olmaktadır. Titanyum dioksitin önemli bir diğer avantajı da; UV ışık altında renginin solmamasıdır.

 Kullanım alanları arasında gıda, kozmetik ve eczacılık  ürünleri gelmekte, ayrıca boya, plastik, kağıt endüstrilerinde de beyazlık ve opaklık sağlayan pigment olarak yaygın uygulama bulmaktadır.

 Hem suda, hem yağda dispers olabilen türleri üretilen titanyum dioksitin gıdalarda kullanımı; FDA tarafından ağırlıkça % 1 ile sınırlanmaktadır. Sahip olduğu opaklayıcı özellik, özellikle peynir ve salata sosları gibi düşük yağlı ürünlerde yağdan kaynaklanan opak görünümü taklit etmek amacıyla önemli faydalar sağlamaktadır. 

 Titanyum dioksit gibi renk maddeleri, ortama ufacik çözülmeyen pigment parçacıkları dispers ederek gıdaları boyamaktadır. Bu partikuller, topaklanma eğiliminde olduklarından bunlar iyice dispers edilmezse, renk yoğunluğunda bazı zayıflıklar gözlemlenecektir. Bunun için gıda firmaları, titanyum dioksiti yag, propilen glikol, seker şurubu veya su içinde dispers ederek kullanmaktadır.

 Sahip olduğu iyi bir dispersiyon  ve optik özelliklerden dolayı boyalar için  mükemmel bir katkı maddesi olmaktadır. Toz formu, boya ve kaplama (emayeler), plastikler , kağıt, mürekkep, fiber, gıda ve kozmetik ürünlerinde beyazlık ve opaklık vermek amacıyla kullanılmaktadır.

Rutil Titan 3 boyutlu yapısı

Bodaxin TX

Görünüş: Berrak, sıvı – Göz ile

Renl: Renksiz (su gibi) – Göz ile

Koku: Orijinal Asetal – Burun ile

Yoğunluk: 1.095 – 1.105 – DIN 51757 D

Kırılma indeksi: 1.379 – 1.385 DIN 51423

pH değeri: 5

parlama derecesi: 100

Kendinden Alevlenme: Yok

Patlama Tehlikesi: Yok

Stabilite: Sıcaklık: 80 C ‘ ye kadar pH: 3 – 9.5 (kısa süreli 2-11)

Işık: Stabil

Karışma: Su, alkoller, glikolar ve glikol eterleri ile her oranda berrak çözeltiler oluşturarak tam olarak karışır.

Kullanıldığı Yerler

Su bazlı (iç-dış) boyalar, hazır sıvalar ve benzeri kaplama malzemeleri. Emülsiyon boyalar, emülsiyonlar, dispersiyonlar ve süspansiyonlar. PVA, akrilik, cpolimer  binderler, polimerler, macunlar. Tutkallar, yapıştırıcılar, nişastalı mamüller. Selüloz esaslı ve diğer kalınlaştırıcı çözeltiler, izolasyon malzemeleri. Seramik masse + sırları. Metal kesme suları, duvar kağıdı yapıştırıcıları, dolgu maddeleri pastaları, pigment pastaları. Mürekkepler,  tekstil boyaları, kağıt kaplamaları, bitüm emülsiyonları.

Deterjanlar vs. su bazlı teknik hammadde, yarı mamül mallarda genel etkili bir koruyucu olarak kullanılır

Bodaxin tx yapımında kullanılan bileşikler

Toluen

C6H5-CH3

Molekül ağırlığı : 92,14 g/mol

Fiziksel görünüş : Berrak, tortusuz.

Kaynama noktası :110,6 - 111,6 °C

Yoğunluk : 0.86-0.87 g/ml

Suda çözünürlük : Çözünmez.1 (20 C de gr/100 ml)

Kendiğinden tutuşma : 536 C

Endüstriyel özellikleri

Pek polar olmasa da, bir çok organik madde için çok iyi bir çözücüdür. Ama tepkime sonrası ortamdan uzaklaştırılması biraz zor olmaktadır.Benzen'in aksine kanserojen olmaması, sanayide de çözücü olarak daha çok tercih edilmesine olanak sağlar. Kuvvetli oksitleyicilerle ve kuvvetli asitlerle şiddetli reaksiyona girer. Üzerindeki metil gurubu tolüeni benzene göre 25 kat daha reaktif yapar.

Kullanım alanları

Genel olarak solvent olarak kullanılır boylarda ve boyaları inceltmek için

Birçok kimyasal reaksiyonda reaktan olarak. En genel kimyasal kullanımı benzen ve ksilen eldesidir

Plastik (kauçuk) imalatında

Mürekkep yapımında

 Yapıştırıcı Dezenfektanlarda

Folluren indikatörü olarak

Okside edildiğinde benzaldehit ve benzoik asit gibi çok önemli ara bieşiklere dönüşür

Önemli bir karbon kaynağıdır

Yakıtlarda oktan artırıcı olarak

Patlayıcı yapımında TNT (trinitro toluen) ana maddesidir

Toluen’in Yapısı

Kalsit

   Kalsit karbonatlı kayaçları oluşturan ve kimyasal formülü CaCO3 olan endüstriyel bir mineraldir. Çeşitli şekillerde kristalleşebilen mineral, camsı parlaklıkta ve renksiz saydam yapıdadır. Öğütüldüğünde beyaz renkli bir toz elde edilir.

Kalker ya da kireç taşı olarak adlandırılan karbonatlı kayaçlar suyun doğrudan kristalleşmesi veya deniz canlılarının kabuklarının birikip sıkışması ile oluşmuştur. Kireç taşları grubunda yer alan saf kalsit, dolomit ve aragonit temiz ve beyazdır ancak safsızlığı bozan katkılar sebebiyle sarımsı kahverengi ve gri renkler alabilmektedir.

Öğütülmüş kalsiyum karbonat (GCC) endüstriyel mineral olarak çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu mineralin kullanımı sırasında kalitesini tanımlayan üç niteliği vardır. Bunlar tane çapı, renk ve kimyasal saflığıdır. Bu özellikler mineralin herhangi bir uygulamadaki uygunluğunu tariflemektedir.

Kalker taşının renkleri parlak bir beyazdan açık griye kadar yayılmakta ve kalsiyum karbonat içeriği ise %80-99.9 arasında değişmektedir. Kalsiyum karbonat sert bir mineral değildir. Saf kalsitin sertliği Moh’s skalasına göre 3 civarındadır. İçerdiği silika miktarı kalsitin sertliğini Moh’s skalasında 4’e kadar yükseltebilmektedir

Kullanım Alanı

Kalsiyum karbonat, özellikleri bakımından geniş bir çeşitliliğe sahiptir ve bu durum kalsiyum karbonatı birbirinden farklı birçok uygulama alanına uygun bir hammadde haline getirir.

Kalsit Yapı

İzlenilen Proses

İlk olarak boyanın hazırlanacağı düzeneğe su alınır, içerisine kireçlenmeyi önlemek için kalgon katılır.10 dakika 1400 devirde karıştırılır. Sonra köpük oluşumunu gidermek için köpük kesici dehidron C katılır. Daha sonra titan ve kalsit karışımın içine katılarak 20 dakika boyunca karışması beklenir. Boyanın biraz kıvam alması gerekir. Natrosol katılarak boyanın kaygan ve kalınlaşması sağlanır. Tutkal katılarak boyanın yapışması sağlanır. En son aşamada amonyak katılır ve boyanın içindeki asitlik giderilir.

Üretimde Karşılaşılan Zorluklar

Boya üretimi büyük çaplı ve uzun bir işlem olduğu için özel ekipmanlar gerektirmektedir. Laboratuvar şartlarında boya üretimi bu nedenle hem gerekli ekipman temini hem de alan darlığı sebebi ile kısıtlı olmuştur.

Üretim için gerekli hammaddelerin  elde edilmesi aynı oranda zor olmuştur. Boya üretimi büyük çaplı olduğu için madde satışları büyük ölçeklerde yapılmaktadır. Bu da az miktarda yapılan üretimler için zorluklara sebep olmuştur

Maliyet Analizi

Yukarıda belirtilen reçete ile üretilen bir kiloluk boya için sadece gerekli hammaddelerin fiyatı ortalama 100 liradır. Maddelerin az miktarda satılmaması ürün fiyatlarını arttırmaktadır.

Üretimde Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar(Püf Noktalar)

Akrilik bağlayıcı eklenirken karıştırma devri düşürülmelidir yoksa fazla ısınma bağlayıcının yapısına zarar verir. Kalsit ve titan boyaya tam olarak yedirilmeden bağlayıcı girilmemeli yoksa boya topaklanma yapar. Aynı zaman kalsitin tanecik boyutu mümkün olduğunca küçük olmalıdır bu da boyanın topaklanmasına etki eder. Boyanın kurumasını engellemek ve karışmanın homojen olması amacıyla sisteme M.E.G eklenebilir. Karıştırmada kullanılan mikserin uç kısmı kesinlikle helezon bıçaklı olmalıdır. Bu sayede karıştırma yapılırken kalsit kaynaklı olası topaklanmanın önüne geçilir.

Formulasyon

Formulasyonun bir kısmı Mesleki Eğitim ve Öğretim Sistemini Güçlendirme Projesi(MEGEP) e bağlı Kimya teknolojileri adlı yayından alınmıştır. Kalan kısım ise tamamen şahsımıza aittir.

Ambalajlama

Ambalajlama için litrelik alimunyum  kutular kullanılmıştır.

Yapım Aşamasından Resimler