Çevre koruma çabalarıyla birlikte, firmaların çevre dostu kaplamalar geliştirmesi gerekiyor. Ancak çevre dostu kaplamalar sadece su bazlı olanlarla sınırlı değil. İşletmeler su bazlı kaplamalar geliştirmeye acele ederse, ürün homojenliği kaçınılmaz olarak ortaya çıkacaktır. Su bazlı kaplamaların yanı sıra, yüksek katı içerikli, solventsiz ve toz kaplamalar da çevre dostudur. Bunlar, kaplama endüstrisinin temel geliştirme odak noktası olmalıdır. Bir rapora göre, Asya-Pasifik bölgesi 2017'den 2022'ye kadar toz kaplamalarda en yüksek büyümeyi gösterecektir. Bu hem değer hem de hacim açısından geçerlidir. Toz kaplama teknolojisi, talebe dayalı pazara uyum sağlamak için hızla gelişmektedir. Pazar, kaplamalarda farklı tozların incelenmesi ihtiyacını doğurmaktadır.
Toz Kaplama Genel Bakış
Toz Kaplamalara Giriş
Toz boya 1950'lerde ortaya çıkmıştır. Çevre dostu bir kaplamadır. 100% katı içeriğine sahiptir ve VOC içermez. Enerji tasarrufu sağlar ve kirliliği azaltır. Basit bir işleme sahiptir, otomasyonu kolaydır ve mükemmel kaplama performansına sahiptir.
Toz boya, polimerler, pigmentler, dolgu maddeleri ve katkı maddelerinden oluşan bir kaplama türüdür. Toz boyanın sıvı ortamı buharlaşmaz. Bu nedenle, iyi bir ekolojik ve çevresel koruma sağlar. Tek uygulamada çok yüksek verimlilikle daha kalın bir kaplama oluşturabilir. Ayrıca mükemmel mekanik özelliklere ve kimyasal dirence sahiptir. Performansı da mükemmeldir. Toz boya kullanımı enerji ve kaynak tasarrufu sağlar. Kullanım oranı 1'e ulaşabilir. Güvenli ve çok ekonomiktir. Solvent içermeyen bir kaplamadır. "Dört E" prensibini karşılar: ekonomi, çevre koruma, verimlilik ve performans.
Toz Kaplamalar Pazarına Genel Bakış
Ev aletleri ve hafif araçlara olan talebin artması toz kaplamalara olan ihtiyacı artırdı. Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerdeki endüstrilerden gelen talebin artması toz kaplama pazarını canlandırdı. Markets and Markets raporuna göre küresel toz kaplama pazarı 2022'ye kadar US$134,9 milyara ulaşacak. 2017'den 2022'ye kadar yıllık 6,75% büyüyecek.
Çin'in toz boya pazarı dünyanın en hızlı büyüyen talebine sahiptir. Bunun birçok nedeni vardır. Bunlar arasında hızlı kentleşme ve konut, inşaat ve otomobillerin büyümesi yer alır. 2016 yılında Çin'in toz boya endüstrisi üretimi 2,07 milyon tona ulaştı.
Toz kaplamalar, ülkemin toplam kaplama üretiminin 11%'sini oluşturuyor. 13. Beş Yıllık Plan, "2020'ye kadar kaplama endüstrisi yaklaşık 22 milyon ton üretmelidir." diyor. Bunun 57%'si uygun maliyetli, çevre dostu kaplamalar olmalı. 2020'de toz kaplamalar 4 milyon tonluk bir üretimle 18%'ye yükselecek. Toz kaplamaların yükselişi toz dolgu maddelerine olan talebi artıracak.
Toz kaplamalarda farklı toz malzemelerin uygulanmasının analizi
Kaplamalardaki dolgu maddeleri maliyetleri düşürebilir. Ayrıca kaplama performansını da iyileştirir.
Örneğin şunları yapabilirler:
- Kaplamanın aşınma ve çizilme direncini artırın.
- Eriyik tesviyesi sırasında sarkmayı azaltır.
- Korozyon ve neme karşı dayanıklılığını arttırır.
Toz boyalar için dolgu malzemesi seçerken yoğunluk, dağılım, partikül boyutu ve saflık dikkate alınmalıdır. Genel olarak, yoğunluk ne kadar yüksekse, toz boyanın kaplama oranı o kadar düşük olur. Büyük partiküllerin dağılımı, küçük partiküllere göre daha iyidir. Dolgu malzemesi kimyasal olarak inert olmalıdır. Pigmentler gibi bazı toz formül bileşenleriyle reaksiyona girmemelidir. Dolgu malzemesi mümkün olduğunca beyaz olmalıdır. Toz boyalarda başlıca şu malzemeler kullanılır: kalsiyum karbonat, baryum sülfat, talk, mika, kaolin, silika ve vollastonit.
Toz kaplamalarda kalsiyum karbonatın uygulanması
Kalsiyum karbonatın iki türü vardır: hafif ve ağır. Hafif, çökelmiş kalsiyum karbonattır. Tüm kalsiyum karbonat türleri ve üretim yöntemleri kaplamanın parlaklığını etkiler. Farklı parçacık boyutları bunun üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Kalsiyum karbonat genellikle dış mekan kullanımı için önerilmez.
Ağır kalsiyum karbonat esas olarak bazı diğer malzemelerin yerine kullanılır. Kısmen titanyum dioksit, renk pigmentleri, hafif kalsiyum ve çökeltilmiş baryum sülfatın yerini alır. Korozyonu önler ve kısmen pas önleyici pigmentlerin yerini alır. Ayrıca bir artırıcı olarak kullanılır.
İç mekan boyalarında ağır kalsiyum karbonat kullanıldığında, tek başına veya talk pudrasıyla birlikte kullanılabilir. Talk pudrasına kıyasla kalsiyum karbonat daha iyidir. Tozlaşmayı azaltabilir, açık boyalarda renk tutmayı iyileştirebilir ve küf direncini artırabilir. Ancak, zayıf asit direnci dış cephe kaplamalarında uygulanmasını engeller.
Hafif kalsiyum karbonat, ağır kalsiyum karbonattan daha küçük, daha düzgün bir parçacık boyutuna sahiptir. Ayrıca daha yüksek yağ emilimi ve parlaklığa sahiptir. Hafif kalsiyum karbonat, maksimum matlaştırma etkisinin gerekli olduğu yerlerde kullanılabilir.
Toz Kaplamalarda Barium Sülfat Uygulaması
Boya gövde pigmentleri olarak kullanılan iki tür baryum sülfat vardır: doğal ve sentetik. Doğal ürün barit tozudur. Sentetik ürün çökeltilmiş baryum sülfattır.
Toz kaplamalarda, çökeltilmiş baryum sülfat düzleştirmeyi ve parlaklığı iyileştirebilir. Tüm renklendiricilerle uyumludur. Toz kaplamaların püskürtme işleminde ideal kalınlığa ve yüksek kaplama oranına ulaşmasını sağlayabilir.
Barit toz dolgu maddeleri endüstriyel astarlarda ve otomotiv kaplamalarında kullanılır. Bu kaplamalar yüksek mukavemet, dolgu gücü ve kimyasal eylemsizliğe ihtiyaç duyar. Ayrıca yüksek parlaklıktaki son katlarda da kullanılırlar. Lateks boyalarda, ince barit tozu bir miktar titanyum dioksitin yerini alabilir. Yüksek kırılma indeksi (1.637) onu yarı saydam beyaz bir pigment yapar.
Toz Kaplamalarda Mika Tozunun Uygulanması
Mika tozu karmaşık silikatlardan oluşur ve parçacıkları pul puldur. Mükemmel ısı, asit ve alkali direncine sahiptir. Ayrıca toz kaplamaların eriyik akışkanlığını da etkiler. Isıya dayanıklı ve yalıtım sağlayan toz kaplamalarda kullanılır. Ayrıca doku tozu için dolgu maddesi olarak da kullanılabilir.
Birçok mika türünden, serisitin yapısı kaolininkine benzer. Hem mika hem de kil minerallerinin özelliklerine sahiptir. Kaplamalarda kullanımı hava koşullarına dayanıklılıklarını ve su geçirgenliklerini büyük ölçüde iyileştirebilir. Ayrıca yapışmalarını, mukavemetlerini ve görünümlerini de geliştirebilir. Aynı zamanda, boya parçacıkları serisit tozunun kafes ara katmanına girebilir. Bu, rengin uzun süre solmasını önler. Ayrıca, serisit tozunun yosun önleyici ve küf önleyici işlevi de vardır. Bu nedenle, serisit tozu kaplamalar için mükemmel fiyat-performans oranına sahip çok işlevli bir dolgu maddesidir.
Toz kaplamalarda talk uygulaması
Talk, hidratlı magnezyum silikat olarak da bilinir, doğrudan talk cevherinden ezilir. Parçacıklar iğne şeklinde kristallerdir. Yağlı hissettirirler. Yumuşaktırlar ve çok aşındırıcı değildirler. İyi süspansiyon ve dağılabilirliğe ve belirli bir tiksotropiye sahiptirler. Toz kaplamaların eriyik akışkanlığını büyük ölçüde etkilerler. Bu nedenle, genellikle doku tozları için kullanılırlar. Şu anda çeşitli astarlarda, ara kaplamalarda, yol tabelası boyalarında, endüstriyel kaplamalarda ve iç ve dış mimari kaplamalarda kullanılırlar.
Talk ucuzdur, ancak dezavantajları vardır, bu nedenle kullanımı sınırlıdır. Birincisi, yüksek yağ emme özelliğine sahiptir. Düşük yağ emme için dolgu maddeleri ve düşük yağ emici barit tozu ile karıştırılmalıdır. Ayrıca, düşük aşınma direncine sahiptir. Yüksek aşınma durumlarında, telafi etmek için başka dolgu maddeleri eklenmelidir. Üçüncüsü, metalik olmayan mineraller içeren talk, yüksek hava koşullarına dayanıklılık gerektiren dış cephe kaplamaları için uygun değildir. Safsızlıklar asit yağmuru gibi asitlerle reaksiyona girebilir. Ayrıca, talk matlaştırıcı özelliklere sahiptir, bu nedenle yüksek parlaklıkta kaplamalarda kullanılmaz.
Toz Kaplamalarda Silika Uygulaması
Gözenekli toz kuvars bir silika sistemi türüne aittir. Toz, yangın geciktirici, su geçirmez ve korozyon önleyici gibi birçok kaplamada güvenlidir ve yaygın olarak kullanılır. Ucuz, gözenekli toz kuvars toz kaplamaların maliyetini düşürebilir. Çözünebilir baryumu azaltmak için baryum sülfatın yerini alabilir. Bu, çevre standartlarını karşılayacaktır.
Ayrıca, toz kaplamalar genellikle topaklanmayı önleyici bir yardımcı olarak füme silika kullanır. Füme silika bir üst gövde pigmenti ve bir kaplama reolojisi kontrol maddesidir. Mükemmel bir performansa sahiptir. Sıvı kaplamalarda, reolojiyi şu şekilde kontrol eder: kalınlaştırma, tiksotropi, sarkma önleme ve kenar kaplaması. Katı toz kaplamalarda, toz akışını iyileştirir ve aglomerasyon ve akışkanlaşmayı önler.
Toz Kaplamalarda Kaolin Uygulaması
Kaolin tiksotropi ve anti-sedimentasyon özelliklerini iyileştirebilir. Kalsine edilmiş kil reolojiyi etkilemez. Ancak, işlenmemiş kil gibi matlaşabilir, gizleme gücünü ve beyazlığı artırabilir. Bu etkiler talk pudrasına benzerdir.
Kaolin yüksek su emilimine sahiptir. Tiksotropiye veya hidrofobik kaplamalar yapmaya yardımcı olmaz. Kaolin ürünlerinin parçacık boyutu 0,2-1 μm arasındadır. Büyük parçacıklı kaolin düşük su emilimine sahiptir. İyi bir matlaştırma etkisine sahiptir. Küçük parçacık boyutuna (1 μm'den az) sahip kaolin yarı parlak ve iç kaplamalar için kullanılabilir.
Kaolin, kalsine edilmiş kaolin ve yıkanmış kaolin olarak ikiye ayrılabilir. Genel olarak, kalsine edilmiş kaolinin yağ emilimi, opaklığı, gözenekliliği, sertliği ve parlaklığı yıkanmış kaolininkinden daha yüksektir.
Toz kaplamalarda içi boş cam mikro kürelerin uygulanması
İçi boş cam mikro küreler küçük, içi boş küresel tozlardır. Hafiftirler, büyük hacimlidirler ve düşük ısı iletkenliğine sahiptirler. Yüksek basınç dayanımına sahiptirler, yalıtılmıştırlar ve korozyona karşı dirençlidirler. Toksik değildirler, iyi dağılmışlardır ve kararlıdırlar.
Toz boyalarda kullanıldığında içi boş cam mikro küreler aşağıdaki rolleri oynayabilir:
- (1) Isı yalıtımı, izolasyon ve düşük su emilimi. İçi boş cam mikro kürelerin içinde vakum veya seyreltilmiş gaz bulunur. Bu, epoksi reçinesiyle bir yoğunluk ve termal iletkenlik farkı yaratır. Bu nedenle, ısıyı iyi yalıtırlar. Yüksek sıcaklığa dayanıklı toz kaplamalar için mükemmel bir dolgu maddesidirler.
- (2) Toz kaplamaların fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirebilir. İçi boş cam mikro küre dolguları toz kaplamaların sertliğini ve sertliğini artırabilir. Ancak darbe direnci azalır. Azalma derecesi içi boş cam mikro kürelerin yüzey işlemine bağlıdır. Ön işlem için doğru bağlayıcı maddeyi kullanmak darbe direncini azaltabilir.
- (3) Düşük yağ emilimi. İçi boş cam mikro kürelerin yağ emilim oranı değişir. 100 g başına 7 mg ile 50 mg arasındadır. Bu düşük yağ emilimli dolgu maddesi, üretim sırasında gizlice dolum miktarını artırır. Genel maliyeti düşürür.
Wollastonitin toz kaplamalarda uygulanması
Wollastonite esas olarak kalsiyum silikattır. 2,9 g/cm3 yoğunluğa, 1,63 kırılma indisine ve 30-50% yağ emilimine sahiptir. İğne benzeri bir yapıya ve iyi bir parlaklığa sahiptir.
Toz kaplamalar genellikle doğal wollastonitten işlenen doğal wollastonit tozu kullanır. Wollastonit bir gövde pigmenti olabilir. Kaplamadaki bazı beyaz pigmentlerin yerini alabilir. Kaplamayı iyileştirir ve boya maliyetlerini azaltır. İyi iletkenliği onu epoksi yalıtım toz kaplamaları için yaygın bir seçim haline getirir. Wollastonit beyaz, iğne benzeri bir malzemedir. Toz kaplamaların bükülme ve çekme özelliklerini iyileştirebilir.
Toz kaplamalar için toz dolgu maddelerinin geliştirme eğilimi
Toz dolguların yüzey işlemleri
Toz kaplama dolgu maddeleri polardır. Toz kaplama reçineleri son derece polardır. Bu, aralarında zayıf bir uyumluluğa neden olur ve kaplamanın performansına zarar verir. Bu nedenle, genellikle toz dolgu maddelerini işlemek gerekir. Agregaların parçacık boyutunu azaltmak veya sistemin akışkanlığını iyileştirmek için fiziksel yöntemler (yüzey kaplama ve adsorpsiyon) veya kimyasal yöntemler (ikame, hidroliz, polimerizasyon ve aşılama) kullanın. Bu, kaplamanın işlenmesini, yüzey kalitesini (parlaklık, renk parlaklığı) ve mekanik mukavemetini iyileştirir.
Toz dolgu maddelerinin mikronizasyonu
Toz kaplamada sabit bir reçine-dolgu oranı önemlidir. Teorik olarak, daha küçük dolgu parçacıkları daha iyi yüzey ve mekanik özellikler sağlar. Dolgu parçacık boyutu titanyum dioksitin boyutuna (0,2-0,5 μm) düşürülürse, formüldeki aglomere titanyum izole edilebilir. Bu daha iyi dispersiyon merkezleri yaratacaktır. Titanyum dioksitin gizleme gücünü artıracaktır. Bu, mikronize dolguların mekansal ayırma ilkesidir. Benzer şekilde, mikronize dolgular kullanılan pigment miktarını da azaltabilir.
Toz Dolgu Nanoteknolojisi
En yaygın kullanılan nanomalzemeler nano-silikon dioksit, nano-titanyum dioksit ve nano-kalsiyum karbonattır. Nano-titanyum dioksitin şeffaf olduğu bildirilmektedir. Kaplamaların mekanik özelliklerini ve UV emilimini iyileştirebilir. Ayrıca otomotiv üst kat verniğinde toz kaplamaların hava koşullarına dayanıklılığını büyük ölçüde artırabilir. Nanomalzemeler yüksek yüzey aktivitesine sahip çok ince parçacıklardır. Kolayca kümelenir ve floküle olurlar. Bu nedenle, nanodolgu maddelerinin yüzey işlemi, ekleme yöntemi ve dağıtma ekipmanının seçimi, toz kaplamalara eklenen nanomalzeme miktarı ve bunların temel reçineye nasıl dağıtılacağı, nanomalzemelerin toz kaplamalarda uygulanmasının anahtarıdır. Toz kaplamalar tasarlanırken, dolgu maddelerini performans gereksinimlerine göre seçin. Bu, en iyi etkiyi elde edecektir.
Toz boya dolgu maddelerinin fonksiyonelleştirilmesi
Fonksiyonel toz kaplamaların amacı, özelliklerini iyileştirmektir. Buna fiziksel, kimyasal ve mekanik yönleri de dahildir. Veya bunlara yeni işlevler eklemek. Kaolin ve volastonit tozları elektriksel yalıtım toz kaplamaları yapar. Maliyetleri düşürebilir ve yalıtımı iyileştirebilir. Alüminyum ve magnezyum hidroksitler alevleri geciktirebilir. Alev geciktirici toz kaplamalar yapabilirler. Ayrıca reolojiyi kontrol edebilir, yapışmayı iyileştirebilir, parlaklığı kontrol edebilir ve gizleme gücünü iyileştirebilir. Bu nedenle, toz kaplamalar için dolgu maddeleri sadece maliyetleri düşürmekten uzaklaşmalıdır. Yeni, yüksek performanslı, düşük maliyetli dolgu maddeleri geliştirmek için araştırmaya odaklanmalıdırlar. Bu, toz kaplamaların artan taleplerini karşılamak içindir.