Elektrostatik Toz Boya

Elektrostatik Toz Boya

Toz Boya Çeşitleri

Toz boyalar yaş boyaların aksine “kuru”, katı, %100 film oluşturan materyallerdir. Toz boyalar aslında kürlenme fırınından çıkana kadar boya değildir. Fırınlanmadan önce toz boyalar toz hâlinde plastik bileşimlerdir ve sonuç olarak toz boyada kullanılan reçineler yaş boyada kullanılanlardan oldukça değişiktir. Yaş boyalarda solvent veya suda çözünebilen ya da karışabilen reçineler kullanılırken toz boya üretimlerinde katı reçineler kullanılır. Bu katı reçineler ortam şartlarında ve daha yüksek depolama sıcaklıklarında katı hâlde kalmalı, ama ısıtıldıklarında hızla eriyip düşük viskozitelere gelerek film oluşturmalıdırlar

Günümüzde termoplastikler ve termosetler olmak üzere iki tip toz boya bulunmaktadır. Diğer bütün endüstriyel boyalar gibi toz boyalar da kullanıcının taleplerine göre formüle edilir. Bu da kullanıcının istediği renk, film performansı ve kullanacağı uygulama metodunu karşılaması demektir. Sonuç olarak boyayı kullanacaklar ile tedarik edenler arasında sıkı ilişkiler geliştirilmelidir ki bu beklentiler tamamen anlaşılsın ve doğru tipte boya seçilsin.

Toz boyaların en önemli başarıları sadece ekipman parametrelerine değil aynı zamanda boyanın doğasına, yapısına ve durumuna da bağlıdır. Geniş çeşitliliğe sahip toz boya seçimi, boyanacak parçanın kullanılacağı yere bağlı olarak yapılmalıdır.

Termoset toz boyalar hâlen dünyada kullanılan toz boyaların %99.99’unu oluşturmaktadır. Termoplastik toz boyaların yapısından gelen problemler bu boyalar tarafından başarı ile çözümlenmiştir. Termoset toz boyaların kürlenmesi sırasında çapraz bağlanma reaksiyonu oluşur ve düşük moleküler ağırlıklı polimerlerden daha büyük ve karmaşık yapıda polimerler meydana gelir. Sonuç olarak formüllerinde, molekül ağırlığı daha düşük polimerler kullanıldığından daha büyük miktarlarda pigment ve dolgu kullanılabilir. Termoset boyalarda pigment (reçine) oranı termoplastik boyalardaki gibi dispersiyon prosesinin verimliliğini değil boyanın akma özelliklerini etkiler.

Kürlenmiş filmlerin çapraz bağlı yapısı termoset toz boyaları solventlere karşı dayanıklı kılar. Ayrıca kimyasal dayanıklılığını da artırır. Son olarak polimer zincirlerine polar grupları yerleştirme özgürlüğü veya kürlenme reaksiyonu sonucunda oluşan polar gruplardan dolayı yapışmaları iyidir. Termoset boyalar astar gerektirmezler. Termoset boyaların kürlenme reaksiyonları daha komplekstir. Film oluşturma reaksiyonlarını anlayabilmek için geniş bilgi ve tecrübe gerekmektedir.

 Termoset toz boya üretimlerinde başlıca üç tip reçine kullanılmaktadır.

Epoksi toz boyalar

Epoksi toz boyalar geniş aralıkta formülasyon özgürlüğüne sahip olmalarından dolayı hâlâ en önemli termoset toz boyalardır. Yapışması mükemmel olan yüksek parlaklık ve yumuşak yüzey veren boyalardır. Epoksi boyalar kimyasallara, çözücülere ve kükürt dioksitli atmosfere mükemmel direnç gösterirler. Doğru formüle edildiklerinde darbe, aşınma, esneklik ve çizilme direnci gibi mekanik özellikleri de çok iyidir.

En önemli dezavantajı belirli sıcaklıklara veya gün ışığına maruz kaldıklarında sararmalarıdır. Hızlandırılmış çevre koşulları testinde 200 saat kalan epoksi bir toz boyanın, ilk parlaklığının ancak % 7'sini koruduğu görülmüştür. Buna ek olarak dış ortam şartlarında hızla tebeşirlenirler. Bütün bunlara rağmen diğer kimyasal ve mekanik özelliklerini korurlar. 

Bu dezavantajlarından ötürü epoksi toz boyaların kullanımı fonksiyonel uygulamalar ve iç mekânlar için dekoratif uygulamalarla sınırlı kalmıştır. Epoksi boyaların en önemli uygulamaları, çok iyi korozyon direnci sağladıkları, yeraltı boru hatlarında kullanılan boruların boyanmasıdır.

 Polyester toz boyalar

Polyester toz boyaların dış şartlara dayanımları mükemmeldir. Ultraviyole ışığa ve ısıya karşı dirençleri yüksektir. Fakat kimyasal dirençleri epoksilere göre daha düşüktür.

Polyester reçineler, diasitlerle dialkollerin (glikoller) poliesterifikasyon reaksiyonu ile elde edilirler. Glikol/asit oranı reaktif terminal grubu tipini belirler. Glikol miktarı artırıldığında hidroksil terminal gruplu, asit miktarını artırdığınızda ise karboksil terminal gruplu polyester reçineler elde edilir.

  Karboksil fonksiyonlu polyester reçineler triglycidylisocyanurate (TGIC) diye adlandırılan

Karboksil fonksiyonlu polyester reçineler triglycidylisocyanurate (TGIC) diye adlandırılan cyclic alifatik epoksi sertleştiriciler ile, hidroksil fonksiyonlu polyester reçineler (poliüretan diye de adlandırılır) ise poliizosiyanat sertleştiriciler ile çapraz bağlar oluştururlar. 

Polyester/TGIC toz boyalar; polyester bazlı boyalar hâlen kullanımda bulunan en önemli boyalardandır. İlk defa 1970'li yılların başında ortaya çıkan polyester toz boyalarda TGIC adı verilen kürlendirici uzunca bir süre başarıyla kullanılagelmiştir. Son yıllarda TGIC kullanılan boyaların çok sınırlı da olsa yan etkileri tespit edildiğinden Avrupa'da kullanımları durdurulmuş, yerini yeni geliştirilen kürlendiriciler almıştır. Dış ortam boyaları olarak bilinen Polyester/TGIC boya sistemleri dış ortamlarda mükemmel parlaklık dayanımı ve sararma direnci gösterir. Bu yüzden söz konusu boyaların en önemli uygulamaları mimari dış cephe uygulamalarıdır. Yüzey çoğu zaman alüminyum olmakla birlikte, galvanizli çelik de olabilir. Genellikle 60-80 mikronluk film kalınlıkları uygulanır. Polyester/TGIC boyaların kullanıldığı diğer yerler, dış ortam bahçe mobilyaları, oto aksesuar ve yedek parçalarıdır. Polyester/TGIC sistemi boyaların zayıf yanları akışkanlıkları ve düzgün yüzey oluşumuyla ilgilidir. Portakallanma bu tür boyalarda daha çok görülür.

Polyester/Polianhidrit toz boyalar; Sararma dayanımı çok yüksek, ısıya dayanıklı ve yüksek yüzey sertliğine sahiptirler. Boya ev aletleri, aydınlatma elemanları, fırınlar, radyatörler, tencereler ve diğer pişirme gereçleri gibi ısıya maruz kalacak yüzeylerde kullanılmak üzere özel olarak geliştirilmiştir.

Epoksi-Polyester hibrid toz boyalar; Hibrid (ikiz) toz boyalar da denir. Epoksi-Polyester boyalar, epoksi boyaların yüksek kimyasal ve mekanik dayanım özellikleri ile polyester boyaların mor ötesi (UV) ve sararma direnci arasında bir orta yoldur. Bütün bu özellikleri bünyesinde bulundurur, ancak bu özellikler epoksi veya polyesterin ayrı ayrı sahip olduğu kadar iyi değildir. Hâlen kullanılmakta olan toz boyaların yarıya yakını bu gruptandır. Ana kullanım alanları arasında; buzdolapları, derin dondurucular, çamaşır makineleri, fırınlar gibi beyaz eşya ve mutfak aletleri, madeni mobilya, mimaride kullanılan tavan panelleri, duş kabinleri, otomobil parçaları, tarım alet ve makineleri, elektriksel ve mekanik parçalar sayılabilir.

 

Poliüretan toz boyalar; 

- Poliüretan toz boyalar hidroksi fonksiyonlu polyester reçinelerin izosiyanatlarla kürlendirilmesinden elde edilir. İyi fiziksel ve kimyasal özellikler sağladığı kadar iyi dış dayanım da verir. Özellikle dış cepheler için kullanılır. Daha çok Amerika'da popülarite kazanmışlardır.

- Poliüretan toz boyaların en önemli dezavantajları üretimlerinde izosiyanatların kullanılmasıdır. Birkaç izosiyanat haricinde bütün izosiyanatlar toksiktir. 

- Bu tip boyaların diğer bir dezavantajı kürlenme sırasında gaz çıkışı olmasıdır. Fakat bu konuda ciddi çalışmalar yapılmaktadır

Akrilik toz boyalar: 

Yaş boyalarda akrilik boyalar dış ortama en uygun boyalar olmasına rağmen, bu tür toz boyalar popülarite kazanamamıştır. En çok kullanıldığı Japonya'da bile pazar kaybetmektedir. 

Akrilik toz boyaların mekanik özelikleri diğer toz boyalara nazaran kötüdür. İyi olması beklenen dış ortam dayanıklılığı da yaş boya da sergiledikleri ölçüde değildir. Ancak son yıllarda geliştirilen akrilik bazlı toz boyalar, çok düzgün bir yüzeyle beraber iyi bir dış ortam dayanımı gösterdiklerinden, gelecekte bu tür boyalar özellikle otomotiv sanayisinde daha çok dikkat çekecek gibidir.

Toz boya püskürtme işlemleri sadece tesisin bu işe ayrılmış alanlarında, doğru tasarlanmış kabinler içerisinde yapılmalıdır. 

- Avrupa Topluluğu "Toz Boya" teknik komisyonu, toz boyaya ilişkin bilimin mevcut durumuna dayanarak, bazı tavsiyeler hazırlamış ve yayınlamıştır. 

- "Toz boyalar, genel bir ifade ile, yanıcıdır ve toz-hava konsantrasyonu belirli sınırları içinde potansiyel olarak patlayıcı bir karışımdır. Ticari olarak mevcut toz boyaların taban patlayıcılık konsantrasyonunun 35-90 g/m3 civarında olduğu belirlenmiştir." (DIN 55990-6 veya ISO 8130-4)

- Her toz boya üreticisi, her ürünü için bir Teknik Emniyet Bilgi Formu hazırlamalı; her uygulayıcı da bu formları ürünle birlikte temin ederek gereklerini yerine getirmelidir.

- Toz boyaların solunmaması önlenmelidir.

- Verimli bir havalandırma ile atölyelerin atmosferinde bulunan tozun olabildiğince azaltılması tavsiye edilir.

- Toz boya uygulanmasında çalışan personele uygun toz maskeleri sağlanmalıdır.

- Soluma güçlüğü çeken ya da alerjisi bulunan personel, boya uygulamasında çalıştırılmamalıdır.

Elektrostatik Püskürtme 

 

Genellikle boya uygulama kabini yanında bulunan bir toz boya kazanından, hava akımı ile elektrostatik püskürtme tabancasına iletilen toz boya parçacıkları elektrik yükü kazanırlar ve topraklanmış parça yüzeyinde birikirler. Daha sonra boyalı parça fırına alındığında, erime ve kürlenme gerçekleşir. Parça üzerine tutunmayan boya toplanır ve tekrar kullanılır.

Toz boyada boya partikülleri genel olarak 2 şekilde parçaya yüklenir. Bunlar Corona (iyonlaşma) ve Tribo (elektro-kinetik) metotlarıdır. Corona yönteminde yükleme; tabancanın içerisindeki kaskatın namlu ucundaki iğneye yüksek voltajın, havanın nötral durumunu bozarak, oluşturduğu eksi(-)  iyonların toz partiküllerine tutunması ile yüklenir. Tribo yönteminde ise yükleme; hareketli toz tanelerinin tabancanın özel yapılmış yükleme yollarına sürtünmesi ile yüklenir.

Corona yönteminde, havayla karıştırılarak akışkanlaştırılan toz boya, ucunda bir meme bulunan tüp biçimindeki toz boya tabancasından püskürtülür. Memeye yerleştirilen bir eksi (-) elektroda 40-100 kV civarı yüksek gerilim uygulanır. Eksi elektrot, hava moleküllerini iyonlaştırır. Oluşan bu iyon bulutu, ‘’korona’’ olarak adlandırılır. Oluşan eksi yüklü iyonların bir bölümü toz boya parçacıklarının yüzeylerine tutunarak onları eksi yükle yüklerler. Topraklama yoluyla artı(+) elektrot konumuna geçen boyanacak nesne bu toz parçacıklarını kendine çeker. Yüzeye ulaşan toz boya zerreleri yüzeyle temas sonucu yüksüzleşirler. Dolayısıyla, yüzeydeki kaplama kalınlığı arttıkça elektriksel çekim etkisi azalır. Yüzeye iyi tutunamayıp dökülen toz boya zerrecikleri bir toplama kabininde biriktirilip geri kazanılırlar. Yüzeye tutunan zerreciklerle birlikte boyanan nesne fırına sokulur. Toz boya zerrecikleri eriyip akışkanlaşıp yüzeye düzgün biçimde yayılırlar

Tribo yönteminde, toz boya tanecikleri tabancının tüpü içerisinde yer alan yalıtkan malzemeye sürtünerek yüklenir. Bu mekanizma farklı yüklerdeki iki maddenin (birisi elektron almaya, diğeri elektron vermeye meyilli) birbirleriyle teması sonucu harekete geçer

Corona, Her türlü termoset boyaya uygulanabilir. Tribo yöntem Epoksi üzerinde mükemmel sonuç verir fakat polyester boyada epoksi kadar başarı sağlamaz. Bu nedenle tribo için üretilmiş boya kullanılmalıdır.

Eğer uygulanan toz boya termoplastik karakterli ise, fırın çıkışında soğuyunca sert bir film oluşturur. Eğer kimyasal olarak sertleşen yani termoset karakterli ise içerdiği bağlayıcılar yüksek sıcaklıkta birbirleriyle tepkimeye girerek sert bir film oluştururlar.

Elektrostatik sprey uygulamalarında, boyanın püskürtüldüğü noktanın civarındaki hava 50–125 kV elektrik gerilimi uygulanarak iyonlaştırılır. Havanın iyonlaşması sonucunda serbest kalan elektronlar, bu bölgeden geçen boya zerreciklerinin yüzeylerine tutunarak onları eksi (–) yükle yüklerler. Öte yandan boyanacak malzeme topraklanarak artı (+) uç konumuna getirilir. Yüzeyin boya zerreciklerine uyguladığı elektriksel çekim hem serpintiye bağlı hem de geri sıçrama etkisine bağlı sprey kayıplarını büyük ölçüde azaltır

Bu yöntemle özellikle çok sprey kaybına yol açan boru, profil vb. nesneler arka yüzleri de dahil olmak üzere kayıpsız boyanabilir. 

Yüzeye ulaşan boya zerreciklerinin, üzerlerindeki yükü yüzey üzerinden toprağa aktarabilmeleri için boyanın elektriksel iletkenliğinin yeterli olması gerekir. Çözgenli boyaların elektrostatik uygulamalarında, ürünün içine ya da incelticisine alkoller gibi yüksek iletkenlikli çözgenler ya da katkılar (aminler, kuaterner amonyum tuzları gibi) eklenir. Yaş boya iletkenliği için uygun olan en geniş aralık 0,05–20 M Ω arasındadır. Ancak, uygulamaların pek çoğu için 0,5–5 M Ω arasında bir iletkenlik tercih edilir.

Elektrostatik sprey uygulamalarında, itici olarak havanın kullanıldığı sprey tabancaları kullanılır. Bu uygulamalarda hem havalı spreyin yayılma düzeyi elde edilir hem de sprey kayıpları en alt düzeye indirgenir. Elektrostatik sprey uygulamalarında, boyanın merkezkaç kuvveti etkisiyle çok küçük damlacıklara parçalandığı disk ya da çan biçimli, döner başlıklı uygulama araçları da kullanılır.

Öte yandan kendisi iletken olmayan plastik, ahşap gibi yüzeylere önce ince bir kat iletken astar, normal havalı sprey yöntemiyle uygulanarak yüzeyler iletken hâle getirilebilir. Daha sonraki kaplama katları elektrostatik püskürtme yöntemiyle yapılabilir. Gerek tabanca ile gerekse döner disk ya da çanlarla yapılan elektrostatik sprey uygulamalarıyla hem sprey kayıpları azaltılabilmekte hem de son derece iyi yayılmış boya yüzeyleri elde edilebilmektedir. Buna karşın, bu yöntemin de bazı dezavantajları vardır. Özellikle yüzey üzerindeki girintili kısımlar “Faraday Kafesi Etkisi” denilen bir sorun nedeniyle yeterince boya alamayabilir.

Gerilim farkına bağlı olarak çan veya disk ya da tabanca ile yüzey arasında oluşan elektrik alan çizgileri şekilde şematik olarak gösterilmiştir. Eksi (–) yüklü boya damlacıkları, elektrik alan çizgileri boyunca hareket edip yüzeye ulaştıklarından girintili kısma boya damlacıklarının ulaşma olasılığı çok düşük olur. Buna bağlı olarak girinti kısımlarda istenen boya kalınlığı elde edilemez.

İkinci olası sorun kaynağı yangın riskidir. Çözgenli boyalarda kullanılan çözgenlerin önemli bir kısmı oda sıcaklığında ve altındaki sıcaklıklarda parlayıcı olabilir. Elektrostatik uygulamalarda, uygulanan gerilim dolayısıyla oluşabilecek kıvılcımlar bu çözgenlerin parlamasına neden olabilir. Yangın riskini azaltmak için, inceltilmiş boyanın parlama noktasının 26°C ve üzerinde olacak şekilde ayarlanması gereklidir.

Elektrostatik toz boyama uygulama ilkeleri, yaş boyanınkilerle önemli ölçüde benzeşir. Dolayısıyla, Faraday Kafesi Etkisi toz boya uygulamalarında da söz konusudur. Buna karşın parlamaya bağlı yangın riski yoktur. Diğer taraftan, toz boya tane iriliğine bağlı olarak yayılma kalitesi yaş boyadakinden azdır. Ayrıca, toz boya uygulamalarında yaş boyada olduğu kadar basit bir tabanca temizliğiyle yeni renk uygulamasına geçmek mümkün olmaz.

Günümüzde neredeyse tüm toz boyalar elektrostatik boyama ile uygulanmaktadır. Elektrostatik toz boya uygulamalarında toz boya tanecikleri aşağıda detaylıca açıklanan iki yöntemden biri ile elektrikle yüklenebilir:

 Geleneksel elektrostatik yükleme (Korona yükleme) :Elektrostatik yöntemle uygulamalarda, havayla karıştırılarak akışkanlaştırılan toz boya, ucunda bir meme bulunan tüp biçimindeki toz boya tabancasından püskürtülür. Memeye yerleştirilen bir eksi (–) elektroda 40–100 kV civarı yüksek gerilim uygulanır. Eksi elektrot hava moleküllerini iyonlaştırır. Oluşan bu iyon bulutu korona olarak adlandırılır. Oluşan eski yüklü iyonların bir bölümü toz boya parçacıklarının yüzeylerine tutunarak onları eksi yükle yükler. Topraklama yoluyla artı (+) elektrot konumuna geçen boyanacak malzeme bu toz parçacıklarını kendine çeker. Yüzeye ulaşan toz boya zerreleri yüzeyle temas sonucu yüzsüzleşir. Dolayısıyla, yüzeydeki kaplama kalınlığı arttıkça elektriksel çekim etkisi azalır. Yüzeye iyi tutunamayıp dökülen toz boya zerrecikleri bir toplama kabininde biriktirilerek geri kazanılır. Toz boya uygulamalarında geri dönüşüm sık görülse de geri dönüşüme giden toz boya miktarı minimumda tutulmalıdır.

Diğer yandan gerekenden fazla voltaj fazla serbest iyon oluşumuna sebep olur ve iyi bir uygulamayı zorlaştırır. Akışkanlığı düşürür ve geri iyonizasyona neden olur. Malzemeye yetersiz topraklama yapılması durumunda durum daha da kötüleşir.

Yüksek voltaj ayarları tabancanın ağzı (nozzle) ile malzeme arasında elektriksel alan yolları oluşturur ve toz boya tanecikleri bu yolları takip eder. Dış yüzeydeki köşeler başta olmak üzere girift şekilli malzemelerin dış yüzeyleri elektriksel alan yollarının en yoğun olduğu yerlerdir. Benzer şekilde iç kısımlardaki köşe ve girintilerde bu alan yollarının yoğunluğu daha azdır.

Yüksek voltaj aynı zamanda Faraday Kafesi etkisini arttırır. Malzeme yüzeyinde kolay ulaşılan yerlerde daha kalın film kalınlığı, zor ulaşılan yerlerde daha ince film kalınlığı elde edilmesine sebep olur. Tabanca voltajını yeterli yüksekliğe ayarlamak çok önemlidir. Gerekenden yüksek ayarlanmış voltaj istenmeyen sonuçlara sebep olabilir. En uygun voltaj ayarını bulmak toz boya operatörünün becerisini gösterir.

Sürtünme ile yükleme (tribostatik yükleme) :

Toz boya tanecikleri tabancanın tüpü içerisinde yer alan yalıtkan malzemeye sürtünerek yüklenir. Bu mekanizma farklı yüklerdeki iki maddenin (birisi elektron almaya, diğeri elektron vermeye meyilli) birbirleriyle teması sonucu harekete geçer. 

Tribo tabancaların içerisindeki özel tasarlanmış yükleme yolları mekaniksel özelliğinden dolayı toz boya birikimini önleyen ve yüzeye yapışmadan hızlı bir yüklemeye olanak veren maddelerden yapılmıştır

Sürtünme ile yükleme işleminde serbest iyon ve elektriksel alan oluşumuna sebep olacak yüksek voltaj bulunmamaktadır. Sürtünme ile yapılan yüklemenin verimli olması her taneciğin tabanca tüpüne sürtünmesine bağlıdır. Bu ise en uygun performansın alınması için tabancadan geçen hava akımının ve toz boya/hava oranının ayarlanması ile yapılabilir.

Sürtünme ile yükleme yapan çoğu cihaz dolaylı yoldan toz taneciklerinin yüklenmesini ölçen mikro ampermetreler ile donatılmıştır. Elektrik akımının bu ölçümü tabancadan geçen toz boya miktarına bağlı olarak değişmektedir. Bu yüzden yüksek mA değerleri her zaman iyi bir uygulama anlamına gelmemektedir. En önemli unsur tabancadan çıkan yüklü toz boya tanecikleri oranını olabildiğince yükseltmektir

Elektrostatik Toz Boya İle Çift Kat Boyama Risk Faktörleri ve Çözümleri

Elektrostatik Toz Boya İle Çift Kat Boyama Risk Faktörleri ve Çözümleri:

Malzemenin iyi topraklanmaması

Geleneksel elektrostatik toz boya uygulaması büyük miktarda negatif yükün malzemeye geçmesine sebep olur. Eğer fazla olan elektronlar verimli bir şekilde topraklanmazsa boyanan yüzey negatif yüklenerek püskürtme tabancasından gelen negatif yüklü toz boya taneciklerini iter. Bu sebeple iyi bir topraklama yapılmazsa iyi bir yüzey görünümüne sahip kalın bir kaplama elde edilemez. Sürtünme ile yükleme yapılan toz boya uygulamasında toz boya tabancadan pozitif yüklü olarak çıkar, bu da yetersiz sayıda elektron olması anlamına gelmektedir. 

Toz boyanın malzeme yüzeyine yapışması için topraktan elektron çekilerek toz boyanın nötralize edilmesi gerekir. Eğer bu işlem hızla gerçekleşmezse kaplanan yüzey pozitif yüklenir ve tabancadan çıkan toz boya taneciklerinin yüzeye yapışmasını engeller. Bu olay yüksek voltajlı ekipman kullanımında olduğu gibi gerekenden ince film kalınlıkları ile sonuçlanır.

 Yetersiz topraklama kaplanan malzemenin askı yerlerinde hiç ve yetersiz boya birikmesi ile anlaşılabilir.

Püskürtme ekipmanlarının iyi topraklanmaması

Tesisin güvenliğini sağlamak için püskürtme ekipmanlarının püskürtme kabinlerinin ve ilgili ekipmanların topraklanması şarttır. Bu sayede yüksek voltaj boşalmaları ve sonucunda oluşan elektrik kıvılcımları önlenebilir.

Sürtünme ile yükleme yapan ekipmanlarda başarılı bir uygulama için püskürtme tabancasının iyi bir şekilde topraklanması şarttır. Toz boya pozitif olarak yüklendiğinde alıkoyulan elektronlar topraklanmalıdır. Tabancalar etkin bir şekilde topraklanmazsa negatif yükler birikir ve toz tanecikleri yüklenmeden tabancadan çıkar.

 Düşük hava kalitesi

Çalışma ortamındaki bağıl nem püskürtme verimliliği için son derece önemlidir. İdeal bağıl nem seviyesi %45-55 arasında olmalıdır. Bağıl nemin kontrol altında tutulması ile elde edilen iki avantaj toz boyanın daha çabuk malzeme yüzeyinde birikmesi ve malzemenin farklı bölgelerinde daha eşit film kalınlıklarına ulaşılmasıdır. Bağıl nem basit ve ucuz cihazlarla ölçülebilir,

Basınçlı havanın kalitesi

Toz boya uygulama ekipmanlarına sadece temiz, kuru ve basınçlı hava verilmelidir. 

Basınçlı havanın kalitesi elektrostatik yüklemeyi ve toz boyanın malzeme yüzeyine transferini etkileyebilir. Kirli olan basınçlı hava kaplama yüzeyinde gözle görülür hatalar oluşmasına da yol açar.

Basınçlı hava yağ ve sudan arındırılmış ve olabildiğince kuru olmalıdır. Mekanik su/yağ ayırtıcılarına ek olarak kullanılan soğutucular basınçlı havadan nemin alınmasını sağlar. Soğutucu/kurutucuyu terk eden havanın 3 ºC veya daha düşük bir sıcaklıkta olması kuru ve uygulamaya uygun olduğunu gösterir.

Geri iyonlaşma

Toz Partikülleri parçadan kopar ve/veya birbirlerini itmeye başlar buda yüzeyde eşit olmayan partikül dağılımına sebep olur. Buna geri iyonlaşma denir.Geri iyonlaşmanın muhtemel sebepleri:

- Yüksek boya kalınlığı uygulanması

 -İkinci kat uygulaması – parça yüzeyi kaplanmış ve topraklamadan yalıtılmış olması

 

 -Tabanca voltajı çok yüksek (ikinci kat için voltaj düşür.)

- Boya uygulama süresinin çok uzun olması

 -Toz Boya çok ince-geri dönüşüm boyasının çok fazla olması

Elektrostatik Toz Boya Kaplamanın Getirdiği Avantajlar

Kullanıma hazırdır. Toz boyaya katkı maddesi veya çözücü ilavesine gerek yoktur. Kullanmaya hazır olarak gelir. Bu özelliği sayesinde geleneksel boya sistemlerinde gayet kritik olan çözücü miktarların yanlış koyulmasından doğacak hatalar söz konusu değildir. Bu şekilde de belirli tecrübe gerektiren karıştırma işlemlerinden yer ve zamandan büyük tasarruf sağlar. 

Maliyeti yüksek çözücülerin atıkları yoktur. Çevre kirliliği yapmaz. Geleneksel boyalarda çok miktarda kullanılan petrol kaynaklı ve petrol fiyatları ile direkt olarak bağlantılı, maliyeti yüksek, karıştırıcı ve çözücüleri ihtiva etmediğinden büyük tasarruf sağlar. 

Geleneksel boyadaki maddelerin fırınlama esnasında bir daha toplanıp kullanılmamak üzere uçup gitmesini geleneksel boyaların içerisinde yüksek miktarda bulunan bu maddelerin ziyan olmasını göz önüne alırsak toz boyanın sağladığı avantajın büyüklüğü tekrar ortaya çıkar. Bir kg. boyanın ortalama %50′si karıştırıcı ve çözücüdür. Geleneksel uygulamalarda ortaya çıkan bir önemli problem de fazla sıkılmış artık boyanın çöpe atılmasıdır. Çoğunlukla geleneksel yöntemlerde kullanılan sprey kabinlerindeki atık ve fazla sıkılmış boya su ile karıştırarak fabrika alanının dışına çıkartılır. Buda çevreyi hem çok kirleten hem de çok masraflı bir işlemdir. Toz boya uygulamalarında atık ve fazla harcanmış boya toplanarak tekrar kullanıldığından böyle bir masraf ve problem doğmaz.

Yanma ve parlama riskini azaltır. Aşırı yanıcı olarak kabul edilen karıştırıcı ve çözücüleri ihtiva etmediği için geleneksel boya ile karşılaştırıldığında yanma ve parlama riski çok düşüktür. Aynı zamanda toz boyanın yanması ve parlaması için saniyede 40 MW gücünde bir enerji tatbiki gereklidir. 

Çalışanları sağlığına zarar vermez. Toz boya karıştırıcı ve çözücülerin buharları ihtiva etmediği için burun - boğaz tahrişlerine ve yanmalarına sebep olmaz. Geleneksel boyaların uygulamasında, boya ile temas edenlerde bazı solunum yolları ve deri tahriş hastalıklarına rastlanır. Geleneksel boyaların içindeki karışımlar hem sağlığa zarar verir hem de temizleme işlemi için tekrar bazı çözücülerin kullanılması şarttır. Toz boya uygulaması bu tür tehlike ve masrafları ortadan kaldırmaktadır.

Boyacıların sağlığı açısından çok daha az tehlikelidir. Toz boyalar solvent içermediklerinden, sıvı boya tesislerinde özellikle sıcak havalarda iyice ortaya çıkan kulak, burun, boğaz alerjileri ve iltihaplarına neden olmazlar. Boyacının cildine temas eden bir sıvı boya öncelikle bir solventle temizlenmeli, ardından sıcak su ve sabunla yıkanmalıdır. Bazı boyalarda bu temizlik için özel endüstriyel yıkama deterjanları da gerekebilir. Bütün bu yıkayıcılar, vücut için gerekli bazı yağları ciltten aldıklarından, alerjiye sebep olabilirler. Genel olarak toz boyalar alerjik değildir. Ancak bazı özel durumlarda nadir olarak bazı kişiler bir takım toz boyalara karşı hassasiyet duyabilirler. Bu boya ılık su ile yıkanarak kolayca ciltten uzaklaştırılabilir.

Üretimi hızlandırır. Toz boya kullanımı imalat süresini kısaltır ve üretimi hızlandırır. Çünkü toz boya 10-15 dakika gibi kısa bir sürede tatbik edilerek kullanılmaya hazır hâle getirilir. Toz boya uygulamalarında geleneksel boyalarda olduğu gibi çözücülerin karıştırılmasından ve fırınlamaya girmeden önce söndürme (flas-off) işleminden doğan zaman kaybı yoktur.

Üstün kalite bir kaplama sağlar. Üstün yapışma özelliği sayesinde korozyona, mekanik ve kimyasal darbelere, ısıya, hava şartlarına karşı büyük bir dayanıklılık gösterir. Geleneksel boya uygulamasında çok kritik olan çözücü ile karıştırıcı fazlalığından ve akmasından meydana gelen bozukluklar toz boya uygulamasında ortadan kalkar.

Toz ve metal parçalarının yapışmasını önleme kolaylığı sağlar. Toz boya uygulamalarında yapışkan çözücü ve karıştırıcılar kullanılmadığından, fabrika içindeki toz ve metal parçacıkların boyanmış malzeme üzerine yapışma ihtimali çok azdır.

Ayrıca toz boya kaplanmış malzeme hemen fırınlamaya girdiğinden dışarıda kalma süresi çok azdır. Geleneksel boya uygulamasında malzeme fırınlamaya girmeden evvel bir söndürme işlemi gerçekleştirilmektedir (flashoff). Bu da yabancı maddelerin boyanmış parçaların üzerine yapışma oranını çok fazla arttırır.

Yanlış ve bozuk uygulamalar kolaylıkla düzeltilebilir. Yanlış veya bozuk tozboya ile kaplanmış parçalar fırınlamaya girmeden evvel basınçlı hava püskürtmek suretiyle temizlenebilir ve tekrar kaplanabilir. Geleneksel boya uygulamalarında bu tür uygulama imkânsızdır.

Köşeleri ve şekilli parçaları üstün bir kalite ile kaplar. Elektrostatik olarak toz hâlinde uygulanan boya geleneksel boyaya nazaran şekilli parçalara daha iyi intibak eder.

Parçalar toz boya ile kaplandıktan sonra işlem görebilir. Toz boyanın üstün yapışma ve darbelere dayanıklılık özellikleri sayesinde parçaları kapladıktan sonra kesip şekillendirmek mümkündür.

Hava ihtiyacını azaltır. Geleneksel boya sistemlerine nazaran hava dolaşımı ve fabrika alanının ısıtılıp havalandırılması için gerekli hava ihtiyacı çok azdır ve bu nedenle büyük tasarruf sağlar.

Değişik tip ve renkler uygulanabilir. Metalik, yaldız, parlak, mat, yarı mat ve portakallı dâhil her rengin ve her özellikteki toz boyanın tatbiki mümkündür.

 Kaplama kalınlığının daimi kontrolünü sağlar. Tek kat püskürtme ile istenilen kalınlıkta homojen bir kaplama sağlanır. Boya kalınlığı kontrol altında tutulabilir.

Metal olmayan parçalar da kaplanabilir. Metal olmayan cam, bakalit gibi fırınlama sıcaklığına dayanabilen parçaları da toz boya ile kaplamak mümkündür.

 Kalın kaplamalarda emaye özelliği gösterir. Toz boya ile 125 mikronluk bir kaplama kalınlığının üzerine çıkıldığı zaman üretilen malzemede emayeden çok daha dayanıklı ve ucuz bir kaplama elde etmek mümkündür. 

Bu tip kaplama 150-200 °C sıcaklıktaki bir fırın ile gerçekleştirilir. Emaye fırınlarını 750 800°C sıcaklıklarda çalıştığını ve malzeme temizleme ameliyesinin zorluğunu ve ayrıca yüksek derecedeki fırınlamalarda meydana gelen döküm bozukluklarını da göz önünde bulundurursak toz boyanın tasarruf ve kolaylık sağladığı görülür.

Maskeleme kolaylığı sağlar. Kapanması istenmeyen bölümler, toz boya uygulamalarında kuru fırça ile temizlenerek maskeleme masrafını tamamen ortadan kaldırır.

 

 Daha çok alanı boya ile kaplar. Toz boyanın yaş boyadan bir başka üstünlüğü de daha çok alan kaplayabilme özelliğidir. Bir kilogram toz boya ile 14 m2 lik bir alanı 50-55 µ kalınlıkta kaplamak mümkündür. Geleneksel boya ile aynı büyüklükteki bir alanı aynı kalınlıkta kaplamak mümkün değildir.

Depolama ve paketleme kolaylığı sağlar. Toz boyanın geleneksel boyada olduğu gibi teneke kutularına konulmasına ihtiyaç yoktur. Polietilen (Naylon) torbalar içinde paketlenir. Buda toz boyanın maliyet ucuzluğunda etki eden önemli özelliklerden biridir. Toz boyayı 25 °C sıcaklığın altında kapalı bir depoda 12 ay hiç bir özelliğini kaybetmeden depolamak mümkündür. Paketleme değişikliği ve çözücü, karıştırıcının depolaması gerekmediğinden daha az bir depolama alanına ihtiyaç gösterir.

 Toz boya tekniğinin işlem verimliliği (geri dönüşüm) yüksektir. Toz boyada malzeme kullanım verimi % 100'e yaklaşmaktadır. Fazladan püskürtülen toz boya zerrecikleri toz boya geri kazanım sistemi tarafından tekrar geri kazanılarak yeniden kullanım için boyama sistemine döndürülürler. Bunun sonucu toz boyamada yaş boyamaya kıyasla 1/2 ile 1/3 oranında daha az malzeme gerekir.

Elektrostatik Toz Boya Öncesi Yüzey Hazırlığı

Başarılı toz boya sistemlerinde önkoşul yüzeylerin temiz ve kirden arındırılmış olmasıdır.

Yüzeylerin kirlenmesi kaplamada estetik bazı kusurların (tümsekler, kraterler vs.) oluşmasına, kaplama ve malzeme yüzeyi arasında yapışmada zafiyetler olmasına sebep olmaktadır. Yüzeylerde en çok rastlanan kirler; yağlar, yüzeydeki paslar, preslerden çıkan metal tozları ve genel olarak yüzeye yapışık olan ve olmayan tüm taneciklerdir.

Tek başına temiz bir yüzey korozyonu önlemeye yeterli değildir. Korozyondan korumanın öncelikli olduğu durumlarda kimyasal ön işlemler tercih edilmelidir. 

Aynı zamanda ürünün son kullanım alanına uygun ön işlemler uygulanmalıdır. "Solventli yağ alma" toz boya uygulamasından önce yapılan en temel ön işlemdir. Korozyonu hızlandıran ortamlara maruz kalan yüzeylere ne olacağını görmek için malzemeler tuzlu su testlerine tabi tutulabilir. Yüksek korozyon sınıfları için önerilen önişlemler kullanılabilir. Uygun ön işlem yöntemine karar verilir. Kullanıcıya özel olan çeşitli unsurlar ön işlem yöntemi seçiminde etkili olmaktadır. Bu unsurlar:

Solvent, sıvı ve katı yağlar vs. gibi "yağlar"ın yüzeyden alınmasında kullanılır. En çok kullanılan solventler trikloretilen ve perkloretilendir. Solvent ile yağ alma işleminden sonra durulama yapılması gerekmemektedir.

Yağ alma asidik, nötr veya alkali kimyasallar ile de yapılabilir. Bu kimyasallar yüzeyi korozyon, metal tozları ve diğer oksitlerden temizlemektedir

Bu operasyonun uygulanmasının birçok yolu vardır ve en çok kullanılan metotların bazıları:

Solvent ile silme

Gres alınması boyanacak yüzeyin uygun solventle ıslatılmış bezle silinmesi ile sağlanabilir

 

Solvente daldırma: Bu metotta parça, içi solvent dolu tanka daldırılır ve çıkarıldıktan sonra solvent buharlaştığı zaman bütün yağ ve gres temizlenmiş olmalıdır. 

 Solvent buharı ile yağ alma

 Bu teknikte, parça özel dizayn edilmiş bir fabrika içinde trikloretilen gibi klorlanmış solvent buharında bekletilir ve solvent buharının soğuk metal yüzey üzerinde yoğuşmasıyla yüzeydeki gres ve yağı çözerek temizlenmesini sağlar. Parçalardan akan gres ve yağlı sıvı solvent toplama haznesine geri döner.

Mekanik temizleme

Mekanik yöntemler hem kaynak makinesi izleri, metal tozlar vs. gibi kirleri çıkarmak hem de kaplamanın yüzeye yapışmasını arttırmak için kullanılır.

Aşındırıcı temizleme yöntemi kullanıldığında yağlı kirler önceden alınmalıdır. Aşındırmada kullanılacak maddeye yüzey ve istenilen pürüzlülük göz önüne alınarak karar verilmelidir.

 

 Demir fosfatlama

Demir fosfat uygulaması ince tabaka fosfatlama olarak ta bilinir. Demir fosfat uygulaması ile çok iyi yapışma özellikleri elde edilir. Bu uygulama toz boyanın mekanik özellikleri üzerinde ters bir etki yapmaz. Demir fosfat, çinko fosfat kadar olmasa da düşük ve orta seviye sınıf korozyonlara maruz kalan yüzeylerde iyi bir korozyon koruması sağlar. Demir fosfat püskürtme veya daldırma yöntemleri ile uygulanabilir

İşlemdeki adım sayısı metal yüzeye ve istenilen koruma seviyesine bağlı olarak 2-7 arasında değişebilir. Demir fosfat işlemi, çinko fosfata göre daha uygun maliyetlidir ve uygulaması daha kolaydır. Fosfat tabakasının ağırlığı genellikle 0,3-1,0 g/m2 arasında değişmektedir.

 Çinko fosfatlama

Çinko fosfat işlemi demir fosfata göre daha kalın bir tabaka oluşmasına sebep olur, bu kalınlık uygulama yapılan malzemeye bağlı olarak değişmektedir. Çinko fosfat çok iyi yapışma özellikleri gösterir, fakat bazı durumlarda sistemin mekanik bütünlüğünü (esnekliği) düşürebilir. Çinko fosfat mükemmel korozyon koruması sağlar. Yüksek korozyon seviyelerine maruz kalacak çelik ve galvanizli çelik yüzeyler için ön-işlem olarak önerilir. Çinko fosfat uygulaması püskürtme  veya daldırma yöntemleri ile yapılabilir. İşlem 4-8 adımdan oluşabilir.

Çinko fosfatlama, tesis masrafları ve yüksek işletim maliyetleri sebebi ile demir fosfatlamadan daha pahalıya mal olmaktadır

Kromatlama işlemi

 

Kromat işlemleri arasında birçok farklı sistem bulunmaktadır. Sistem; metal veya alaşımın çeşidine, malzemenin türüne (üretilme yöntemi: döküm, ekstrüzyon vs.) ve kalite gerekliliklerine bağlı olarak seçilir. Kromat işlemi ince kat kromat işlemi, yeşil kromat işlemi ve sarı kromat işlemi olmak üzere alt işlemlerden oluşmaktadır.

Filiform korozyon

Bu özel korozyon türü genellikle alüminyum yüzeyler üzerinde görülür . Bu olay kaplamanın altında ilerleyen bir solucanı andırır, her zaman kesim noktaları veya hasar görmüş bir tabakadan başlar.

Filiform korozyon kaplanan malzemenin tuzlu, 30-40º C arasında sıcaklıklarda ve %60-90 arasında bağıl neme sahip ortamlara maruz kalması durumunda sık sık görülür. Bu sebeple bu problem sadece deniz kıyısındaki alanlarda ve yanlış ön işlemlere maruz kalmış alüminyum yüzeylerde görülür.

Filiform korozyonu en aza indirmek için kromat ile kaplamadan önce uygun bir alkali ile dağlama yapılması daha sonra da asitli yıkama yapılması önerilir. Alüminyum yüzeyden 2 g/m2 (minimum 1,5 g/m2) çıkarılması önerilir.

Eloksa, alüminyum yüzeylere yapılan bir ön işlem olarak, özellikle filiform korozyonları önlemek için geliştirilmiştir. Eloksal tabakasının kalınlık ve gözenekliliği çok önemli olduğunda özel bir eloksal işlemi yapılmalıdır.

Sonuç olarak geleneksel kimyasal ön işlemlerde kullanılan kimyasallar ile ilgili katı kanunlar bulunabilir, bu yüzden de su/atık su, diğer atıklar ve çöpleri yok etmek çok pahalıya mal olabilir.

Daha çevre dostu olan ön işlem sistemleri geliştirilmektedir. Bunlara örnek olarak durulama gerektirmeyen işlemler ve krom içermeyen sistemler verilebilir. Bu yeni sistemlerden bazıları toz boya ile yapılan uygulamalarda daha iyi görünümler elde edilmesini sağlamaktadır.

Tanınmış ön işlem kimyasalları tedarikçileri ürünlerinin toz boya ile geçmiş kullanımları hakkında bilgi vermekte ve gerekli belgeleri tedarik etmektedir.

 

 

13.11.2023