BOYA NASIL ÜRETİLİR??

BOYA NEDİR?

Boya; çeşitli malzeme yüzeylerine, korunma, süslenme ve aydınlatma amaçları ile sürülerek sert ve ince bir tabaka oluşturan, ana maddeleri organik, metalik veya plastik esaslı pigment, bağlayıcı ve incelticilerden meydana gelmiş, renkli bir sıvı bileşimidir. Boyalar önceleri çeşitli sanat eserlerinde dekoratif amaçlarla estetik değerlere hizmet etmiştir, günümüzde ise daha çok çeşitli yapı malzemelerini dış, atmosferik ve kimyasal

etkilere karşı koruyucu, hijyenik ve yüzeysel ışığı düzenleyerek mimari kısımları aydınlatıcı bir malzeme olarak uygulanmaktadır.

BOYAYI TEŞKİL EDEN BİLEŞİMLER

1- Bağlayıcılar (Alkid veya reçine diye de adlandırılır)

2- Pigmentler (Boyar maddeler )

3- Extenders (Yardımcı pigmentler )

4- Katkı ve dolgu maddeleri (Talk, kalsit, barit vs. )

5- Kimyasal ajanlar ve yardımcılar ( Disperse ediciler, Yüzey düzelticiler, Kabuk önleyiciler,

Kurumayı sağlayan yardımcılar, Çökme önleyiciler vs. )

6- Solventler ve İncelticiler (Boya imalatı ve uygulama sırasında akışkanlığı ve uygulamayı

kolaylaştıran genelde petrol türevi sıvılar)

7- Özel amaçlı boyalarda özel amacı sağlayan diğer kimyasallar

1-BAĞLAYICILAR

Bağlayıcı tanımı genel anlamda boyanın cinsine bağlı olarak çeşitli kuruyan yağlar, alkid reçineleri, plastifiyanlardır. Bunlar koruyucu bir film oluşturur ve boya içinde renk, örtme, kıvamlılık, yoğunluk, dayanıklılık gibi özellikler taşıyan pigment, katkı ve dolgu maddeleri ile diğer kimyasal maddeleri bir arada tutmaya yararlar. Bağlayıcılar boyalara önemli özellikler verdiklerinden kullanım yerlerine göre değişik

bağlayıcı sistemleri kullanılmaktadır. Bağlayıcılar boyaya sertlik, elastikiyet, parlaklık, dış etkenlere ve kimyasallara karşı koruma, yapışma ve kuruma özellikleri gibi önemli özellikler verirler.

1- Kuruyan yağ türü bağlayıcılar: Geçmişten günümüze dek boya yapımında kullanılan temel malzemelerdir. Kuruyan bir yağın okside olması ve polimerleşmesi esasına dayanır. Bunlar genellikle bitkisel orijinli yağlar olup, örnek olarak bezir yağı, tunç ağacı yağı veya hayvansal balık yağı verilebilir. Ancak en yaygın olarak kullanılan bezir yağıdır.

2- Sentetik emülsiyon esaslı maddeler: Kuruyan yağlar ihtiva etmeyen bu tür malzemeye örnek olarak PVA veya akrilik dispersiyonları gösterilebilir. Bu maddelerle üretilen boyalar piyasada plastik boya olarak da adlandırılırlar. Katılaşma, bünyesindeki suyun buharlaşması ile olur. Müsait ortam koşullarında bu tür malzeme ile üretilen boyalar dokunma kuruluğu seviyesinde veya bir üst kat uygulamaya imkan verecek kuruluğa 1-2 saatte ulaşabilir.

3- Kimyasal kürle katılaşan bağlayıcı: Bağlayıcılar iki bileşenli malzemelerdir. Ana malzeme reçine, kullanım öncesinde kimyasal reaksiyonu oluşturacak madde sertleştirici veya hızlandırıcı ile karıştırılır. Sıvı halde uygulanan film başlatılmış veya aktive edilmiş reaksiyon sonucu katı hale geçer. Bu tür malzemelere örnek olarak en yaygın olarak epoksi veya poliüretan reçineleri verebiliriz.

4- İnorganik bağlayıcılar: Karıştırılmış olan suyun buharlaşması ve priz sonucu tabaka oluşturan çimento silikat türü maddelerdir. Su ile karıştırılarak çimento ve kireç kullanarak badana olarak kullanılır.

2-PIGMENTLER ( BOYAR MADDELER )

Boyalara renklerini veren ve bağlayıcı içinde çözünmeyen organik ve anorganik yapıdaki mikron büyüklüğündeki katı partiküllerdir. Boyaya renk veren ve yanı sıra opaklık özelliği kazandıran malzemelerdir. Ancak bu özelliklerin yanı sıra kullanılan pigment türüne ve kullanım amacına göre kuru film kalınlığının artması boyayı bir anlamda fiziksel olarak donatma, zararlı mor ötesi ışınları absorbe etme veya yansıtma, metal yüzeylerde korozyonu önleme ve boyanın dayanımını artırma gibi sonuçları da elde edilebilir. Pigmentlerin boyaya renk vermesi, güneş ışığının görülen renge ait ışınlarını yansıtmasına dayanan fiziksel bir olaydır.

Pigmentler tabii, sentetik, organik ve inorganiktir. Kurşun ve çinko, boya pigmentlerine çok defa katılan maddelerdir. Ancak bunlar pulverize edilmiş metaller olarak değil kurşun karbon, kurşun sülfat ve çinko oksit gibi kimyevi metal bileşikler olarak kullanılır. Beyaz kurşun ya saf kurşun karbon veya saf kurşun sülfattır. Umumiyetle metalin ilk boyanması için kullanılan kırmızı kurşun bir kurşun oksittir. Esas olarak pigmentler sadece verilen renge göre tatbik edilir. Bugün pigmentlerin bir çok dekorlarda tesiri arttığı bilinmektedir. Nadiren tek başına kullanılır. Çeşitli renklere göre pigment seçimi ve miktarının tayini özel bir sanattır. Alttaki rengi muhafaza etmek için boyanın hassasiyetini ve gücünü saklama işi, kullanılan çeşitli pigmentlere göre çok fazla değişir. Umumiyetle koyu pigmentler, çok donuk olanlar, parlak pigmentlerden çok daha tesirlidir. Pigmentli boyanın sürülmesini kolaylaştıran yağın kırılma indeksi arasındaki fark, boyanın saklama gücünü geniş çapta tespit eder. Fark ne kadar çok olursa saklama gücü o kadar fazla olur. Boyanın muhafaza gücüne tesir eden diğer bir faktör pigmentin zerre ebadıdır. Kullanılacak pigment ne kadar iyi olursa kullanıldığı boyanın muhafaza gücüde o kadar büyük olur. Keza boya filminde düzgünlüğün temin edilebilmesi için iyi bir öğütmede mühimdir. Bu bilhassa, makinelerin emaye boyalarında çok aranan bir husustur. Ticari boya pigmentlerindeki

ortalama zerre ebadı 0,0001 ile 0,0006 milimetredir.

3-EXTENDERS ( YARDIMCI PIGMENTLER )

Boya içine girildiğinde direkt örtücülük vermeyen fakat diğer bazı özellikler (yoğunluk, matlık verme vs) kazandıran maddelerdir.

4-KATKI VE DOLGU MADDELERİ

Boyanın yoğunluk yüzey düzgünlüğü, matlığı, maliyeti gibi unsurları ayarlamak amacıyla boya içine girilen katı maddelerdir.

5-KİMYASAL AJANLAR

Boyaya düşük oranlarda girildiği halde boya üretimi, boya kürlenmesi veya boyanın depolanması ve uygulanması sırasında boyaya önemli özellikler kazandıran dispers ediciler, ıslatıcılar, pigment yüzmesini önleyiciler, düzgün yayılmayı sağlayıcılar, çökme önleyiciler, köpük kesiciler, akışkanlığı kontrol ediciler, kabuk önleyiciler, sarkma önleyiciler, kurutucular, matlaştırıcılar, fungusitler (küf ve bakteri önleyiciler), kayganlaştırıcılar, elektrik direncini azaltan katkılar, U.V. sararması önleyiciler, katalistler vs kimyasallardır.

6-SOLVENTLER VE İNCELTİCİLER

Boya üretimi ve uygulaması sırasında bağlayıcıya ve boyaya uygun bir uygulama kıvamı (vizkozite) sağlayarak boya içindeki diğer bileşiklerin homojen bir faz oluşturması amacıyla boyaya ilave edilen sıvı malzemelerdir. Bunlar uygulama sonrası bağlayıcı, pigmenti koruyucu ve dekoratif bir film halinde bırakarak boyanın uygulandığı yüzeyden buharlaşarak yüzeyi terk ederler. Bu malzemeler boya akışkanlığının istenilen seviyeye getirilmesi ve uygulamayı kolaylaştırmak için kullanılır. Emülsiyon esaslı boyalar dışındaki boyalar genellikle kullanıma uygun kıvamda hazırlanmıştır. Ancak gerekli hallerde uygun tür malzemelerle inceltilebilirler. İnceltme işlemi gerekli hallerde yüzeye daha iyi nüfuz etmesini sağlayabileceği gibi püskürtme yönteminin kullanıldığı hallerde de boya kalınlığının, vizkositesinin ayarlanmasında da yararlanılmaktadır. Emülsiyon esaslı boyalarda ise inceltme su ile olmaktadır. İnceltmenin fazla yapılması, boyanın opaklığı, örtücülüğü ve diğer özellikleri üzerinde olumsuz sonuçlar doğurur. İnceltmenin yapılmasının gerektiği hallerde boya üreticisinin tavsiyeleri doğrultusunda önerilen uygun incelticilerin kullanılması gereklidir. Mineral ispirto ve türbentin, normal yağ ve vernik boyalar için tiner olarak kullanılır. Kokusuz deoresinous boyalar için inceltici olarak kokusuz madeni ispirto kullanılır. Xylol, soğuk tatbikli katran-zift boyaları için tinerdir. Sarı vernik reçinesi tineri alkoller, ketonlar acetates ve sık sık damıtılmış katran gibi solventlerin karışımıdır. Su, çimento boya, badana ve sair sulu boyalar için tinerdir. Bezir yağı da tiner olarak, bilhassa harici ağaç boyaların ilk astarlarında faydalıdır. Gerek ham yağ ve gerekse kaynatılmış yağ bu gaye için kullanılır. Atmosferik şartların ham yağın geç kurumasına sebep olması halinde kaynatılmış yağ kullanılması tercih edilir. Solventlerin çeşitli boyalarda kullanılması için şu özelliklere dikkat edilir.

1- Çözünürlük gücü

2- Buharlaşma hızı

3- Kaynama noktası

4- Alevlenme noktası

5- Kokusu

6- Toksitite

7- Korozyon

8- Fiyatı

BOYALARDA KULLANILAN BAZI TANIMLAR

1-KURUMA

Boyaların sıvı veya pasta halinden katı hale geçme olayına kuruma; bu iş için geçen zamana ise kuruma zamanı denir. Otomotiv boyalarında genellikle ilk önce solvent buharlaşarak yüzeyden uzaklaşır daha sonra ise boya filmi atmosferden oksijen emerek sertleşme sürecine girer. Boyalar hemen kurumuş gözükseler de kimyasal setleşme dediğimiz tam kürlenme süresini en az 72 saatte tamamlar. Boyalar kurumalarına göre ;

1- Hava oksidasyonu ile kuruyan boyalar (Kuruyan yağlarla yapılmış sentetik boya sistemleri)

2- Solvent uçması ile kuruyan boyalar (Selülozik boyalar)

3- Kimyasal reaksiyon ile kuruyan boyalar (Çift komponentli boya sistemleri - Akrilik, Poliüretan, Epoksi, Polyester vs.)

4- Isı ile kuruyan boyalar (Alkid Melamin sistemler - Fırın kurumalı boyalar, Elektrostatik tos boyalar) vs olmak üzere çeşitli tiplere ayrılabilirler.

2-VİSKOZİTE

Akışkanların akmaya karşı gösterdikleri direnç olarak tanımlanır. Boya cinslerine ve bağlayıcı tiplerine bağlı olarak değişik viskozite bakma yöntemleri vardır. Viskozite belirlenirken sıcaklık ile viskozite arasındaki ilişki çok önemli olup boyanın kalitesine direkt etki eder.

3-SERTLİK

Boyaların iz ve çizilmeye karşı olan dirençleridir.

4-PARLAKLIK

Işığın yüzey tarafından absorbe edilmeyen kısmının yansımasıdır. Bakış açısına göre değişir.

1- Çok parlak boyalar 85 gloss ve üstü

2- Parlak boyalar 70 - 85 gloss

3- Yarı parlak boyalar 30 - 70 gloss

4- Yarı mat boyalar 6 - 30 gloss

5- Mat boyalar 0 - 6 gloss

5-RENK

Maddeler üzerilerine düşen beyaz ışık hüzmesindeki ışınlardan frekansları kendi elektron titreşim frekanslarına uygun olanı absorbe eder kalanı yansıtır. Yansıyan o maddenin rengidir.

6-ÖRTME GÜCÜ

Boyanın tatbik edildiği yüzeyi tam olarak kapatabilme yeteneğidir.

7-ESNEKLİK

Boya filminin boyanan yüzeyin eğilmesi ve bükülmesi halinde çatlama, kırılma ve kopma olmamasıdır.

8-YAPIŞMA

Boya ile boyanan yüzey arasındaki çekme kuvveti ve yüzeyin pürüzlülüğü sayesinde oluşan film tabakasının yüzeyde tutunması. İyi bir yapışma için yüzeyin yağsız, passız, toz ve kirlerden iyice temizlenmiş olması gerekmektedir.

9-KANAMA

Kuru film üzerine boya tatbikinde boya filmine pigment ve bağlayıcı transferinden dolayı meydana gelen görünümlerdir.

REOLOJİ VE BOYA

Boyanın üretim aşamasından, uygulama aşamasına kadar geçirdiği tüm süreçlerde ve boya kalitesinin belirlenmesinde reolojik özellikler son derece etkilidir. Boyanın rahat proses edilebilirliği (pompalanabilirlik, disperse edilebilirlik..vb.), kararlı bir şekilde depolanabilir olması, uygulama sırasında gerekli akışkanlıkta olurken uygulama sonrası istenilen ölçüde yayılması, kürlenme sonrasında da beklenen kuru film özelliklerine sahip olması gerekir. Bütün bu süreçleri sağlıklı yönetebilmek için, boyanın reolojik davranışına ve yapısal özelliklerinin anlaşılmasına ihtiyaç vardır. Bunu yapabilmek için birçok analiz tekniği bulunmakla beraber;

malzemenin yapısal özelliklerini detaylı bir şekilde inceleyebilmemize olanak sağlayan teknik, salınımlı reolojik test tekniğidir.

YÜZEY GERİLİMİ

Yüzey enerjisi, yüzeydeki moleküllerin, sıvı yığınındaki moleküllere göre daha fazla olan serbest enerjileridir. Tüm maddelerin yüzey enerjileri,bunların bir birim yüzey alanı oluşturmaları için gerekli işe eşdeğerdir. Toplam Yüzey Serbest Enerjisi=´gA g:Yüzey gerilimi A: Yüzey büyüklüğü Termodinamiğin 2. Yasasından yapılan çıkarımlarla şu denge kuralı türetilir: Kapalı bir sistem için en kararlı konum,yani denge konumu,o sistem için mümkün olan en düşük enerjili konumdur Farklı yüzey gerilimlerinde iki yaş boyayı ele alırsak , bunların film oluşturma sürecinde aynı ölçüde düşük bir yüzey serbest enerjisine sahip olmaları için, yüzey gerilimleriyle ters

orantılı büyüklükteki yüzey alanlarına sahip olmaları gerekecektir. Yani ,

gB ñ gK ise

gB x AB = gK x AK olması için

AB < AK olması gerekecektir.

Başka bir deyişle, yüzey gerilimi daha düşük olan boya, daha geniş yüzeyleri tolere edebilecektir. İki boyanın da aynı toplam yüzey alanına, A, sahip birer film oluşturmaları durumunda düşük yüzey gerilimine sahip olan örnek, daha kararlı bir yapıya sahip olacaktır. Daha yüksek yüzey gerilimine sahip olan örneğin de diğeri kadar kararlı olması ancak sahip olduğu yüzeyin azalmasıyla mümkündür. Boya dilinde bunun adı " yüzeyden kaçma" veya “ıslatamama” dır.

YÜZEY AKTİF MADDELER

Boya endüstrisinde özellikle de son zamanlarda hızla gelişen sulu sistemlerde yüzey aktif maddeler suyun yüksek yüzey geriliminden ötürü kullanılıyor. Yüksek yüzey gerilimi nedeniyle boya içeriğindeki maddelerden özellikle pigment ve dolgular gibi katı maddelerin su tarafından mükkemmel bir şekilde ıslatılması gerekiyor. Bu da ancak yüzey aktif maddelerin kullanılması ile mümkün olabiliyor. Yüzey aktif maddeler su ile katı arayüzeyinde birikerek su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarını zayıflatarak moleküllerin katıların küçük girinti çıkıntılarına kolayca nüfuz etmesine yardımcı oluyor.