Giriş
Burada değerlendirmeye alınan ana zeminler; beton ve çimentolu sıva gibi yüzeylerdir. Bunların her ikiside normal olarak bir inorganik bağlayıcı olan çimento asıllıdırlar.
Çoğu inşaat çimentoları hidroliktir. Yani suyla donarlar ve bu tip malzemelerde en geniş kullanım alanı olan çimento da Portland Çimentosudur.İnce öğütülmüş bir toz olan Portland Çimentosu, başlıca ve büyük ölçüde susuz kalsiyum silikat içermesinden dolayı suyla karıştırıldığında donar ve sertleşir.
Bunlar ve çimentonun öteki girdileri (hidrasyon ve hidroliz şeklinde) kimyasal olarak suyla reaksiyona girerler. Sonuçta oluşan yapı, genelde yüksek iç yüzey alanı olan bir kolloidal jel olacak şekilde görülebilir. Portland çimentosu tipik olarak, clay=(kil) ya da killişist ile birlikte (limestone) kireçtaşından hazırlanır.
Hammaddeler ince öğütülür ve yaklaşık 1500°C ye ısıtılır,kalsiyum karbonat, kalsiyum oksit vererek bozunur. Kısmi olarak erimiş klinker(curuf), çimento yapmak için öğütülerek üretilir. Bu öğütme öncesi çimentonun donma süresini ayarlamak için genel olarak bir miktar kalsiyum sülfat verilir.
Özellikli olan çimentolar,giren hammaddelerin oranlarını değiştirerek ve klinkerin ezilme safhasında kimyasal katkıların karıştırılmasıyla elde edilir. Portland çimentosu çoğu inşaat betonu ve sıvasında bağlayıcı malzemeyi oluştururlar.
Çakıl (mineral aggregate) ve kumla karıştırılarak kullanılır ki bunlar son ürünün sertlik ve dayanıklılık özelliklerini düzenler. Kum ve çakıl ayrıca istenen düzeydeki donma süresince, çekme ve büzülmeyi azaltır.Modern yapı işlerinde kullanılan beton, tipik olarak;
1 kısım Portland çimentosu
2 kısım kum
4 kısım çakıl karışımıdır.
Çimentolu sıva, yapıları tuğla ve briket gibi hava koşullarına karşı korumak için inşaat yapılarının yüzeylerine ince kat olarak uygulanır. Bazı durumlarda çimento-kum karışımı kullanıldığı gibi çoğu zaman da sönmüş kireç de eklenerek kullanılır. Tipik olarak bir çimento sıvası, büzülme ve çatlama olmaması için:
1 kısın çimento,
2 kısım sönmüş kireç (hydrated lime),
6 kısım kum karıştırılır.
Kuru, olgun ve sağlıklı yüzeylerin boyanmasında hiçbir güçlük görülmez. Buna karşılık yeni sıvanmış yüzeylerinya da havanın etkisiyle bozulmuş yüzeylerin boyanmasında bazı problemler görülebilir. Yeni çimentolu yüzeylerdeki boyama problemlerinin iki ana kaynağı vardır. Bunlar;
1) Bizzat çimentonun içindeki alkalik bileşenlerin varlığı,
2) Çimentonun donması için gerekli su ilavesinden kalan nem.
Bu iki faktörün kombinasyonu, alkalik etkilere duyarlı boyaları bozar. Bu nedenle bu koşullarda kullanılacak boyaların alkalilere dayanıklı tip olmaları gerekir. Tam kuruma gerçekleştiğinde, henüz ıslaklığın geçmediği alt tabakadaki tuzların reaktivasyon tehlikesine karşın çimentolu yüzeylerdeki alkalik etki riski bir miktar azalır.
Bu tip yüzeylerdeki öteki problemler, değişken ve bazen de fazla miktardaki gözeneklilikle yüzeydeki ufalanma ve çatlaklıklardır. Her iki durum genellikle uzun süre kötü hava koşullarında kalmış yüzeylerde bulunur.
Bununla birlikte, yüzey boyunca çeşitli gözenek oluşumuna bağlı olarak boyama problemleri, yeni, kuru çimentolu yüzeylerde de görülür.
Çimentolu Dış Yüzey Boya Sistemleri
Genellikle, boya seçerken her ne kadar renk ve yüzey görünüşü birinci derecede dikkate alınmasına karşılık bizzat yüzeyin özellikleri de önemlidir. Bu yüzden yüzeyin aşağıdaki özellikleri dikkate alınmalıdır.
- Nem miktarı,
- Çevre koşulları,
- Alkalilik durumu,
- Hava koşulları,
- Zemindeki yüzey bozuklukları.
Genel olarak, çimentolu yüzeyler için boya formulasyonu alkali tuzların varlığı öngörülerek buna göre yüksek PH koşullarına dayanıklı olacak şekilde hazırlanır. Bu durum gerek alkali dayanımlı polimerler ve pigmentler kullanılarak, gerekse son kat uygulanmasından önce alkali-dayanımlı bağlayıcı astar (sealer) ya da astar uygulanmasıyla yapılabilir. Alkali dayanımlı polimerlere örnek olarak değişik vinil rezinler klor kauçuk rezinlerdir.Bunlar solvent ya da su sözünür tipler (emülsiyon) olabilir. Alkali rezistan pigmentlerin bazıları şunlardır:
- Titandioksit
- Ftalosiyaninler
- Demir oksitler
- Carbon black
- Krom oksit
Çimentolu yüzeylerin boyanmasındaki en önemli nokta uygulama anındaki nem miktarıdır. Gerektiğinden fazla olan nem, çoğu boyanın yüzeye yapışmasını olumsuz etkiler, bu da uygulanan boyanın performansını düşürür.İyi koruma koşullarında bile çimentolu yüzeylerin korunması için bir kaç ay gerekebilir.
Genel olarak kabul edilen yeterli bir kuruma oluşmasında, ıslak yapının her 5 mm kalınlığı için bir haftalık kuru hava öngörülür.
Yeni ve Islak Dış Beton Yüzeyler
Taze ve ıslak olan yeni beton ve sıvaların boyanması zor olduğundan bu tip yüzeylere çimentolu ıslak sıva boyası uygundur ve bunlar zemin oluştuktan birkaç gün içinde uygulanabilirler. Çimento boyaları büyük ölçüde Portland çimentosuyla hazırlanırlar ve bunlara uygulama kontrolü, donma süresi ve renk için özel katkılar verilir.
Bu tip boyaların uyum özelliği, boya ve zemin arasındaki yapısal benzerliktir. Beyaz çimento boyasının yaklaşık olarak kullanım miktar sınırlarını gösteren tipik bir formülasyonu Tablo:1’de gösterilmektedir. Görüldüğü gibi, çimento boyaları toz halindedir ve kullanımdan önce uygun bir kıvam için su ile karıştırılır.
Uygulama;katlar arasında 16-24 saat süreyle iki kat olarak fırçayla yapılır. Pigment kullanım düzeyi oldukça kritiktir ve genellikle % 5 düzeyini aşmaz. Bu oranın üstünde pigment kullanımı üstteki boyanın film bütünlüğünün azalmasına neden olabilir.
Bununla birlikte, yüzde 5 ve daha az pigment oranları, geniş bir renk yelpazesi elde etmek için yeterlidir. Daha koyu renk tonları gerek duyulduğunda, gri renkteki Portland çimentosu kullanımı uygundur.
Kullanılabilecek pigment tipleri, düşük verilme oranlarından dolayı yüksek renk şiddetinde ve aynı zamanda yüksek alkali direncinde olanlarla sınırlıdır. Bu amaç için genellikle inorganik pigmentler seçilir. Formülasyondaki öteki katkı maddeleri uygulama niteliğini ve film özelliklerini değiştirir.
Kalsiyum ya da alüminyum stearat verilerek boyanın uygulama özelliklerini geliştirilir ve ayrıca kuru boya filminin su direncinide yükseltir. Portland çimentosunun donmasını hızlandıran kalsiyum klorür, boyanın kuruma süresini düzenlemek için verilir.
Sönmüş kireç bazen, çatlama eğilimini azaltmak için ve çimentonun bir dolgu maddesi olarak boyaya verilir.
Yeni ve Nemli Dış Beton Yüzeyler
Öteki boya türleri, yaklaşık 4 haftalık kuruma süresini doldurmuş yeni çimentolu yüzeylere güvenle uygulanabilir.
Bu süreden sonra, normal yüzeylerde herhangi bir nem belirtisi beklenemez. Bununla birlikte,özellikle kalın uygulanan bölümlerde, derinlemesine nem içeriği gözlenebilir ve bu nedenle buralarda nispeten gözenekli boya ve kaplamalar seçilebilir.. Bu,betonun uzun süre kuruması süresince çıkan nemin uygulanan boyaları bozmamasını sağlar.
Emülsiyon Boyalar
Bu zorlu koşullar altında uygulanmaya uygun ana boya grupları, solvent bazlı reçinelerle hazırlanmış benzer boyalara kıyasla daha büyük geçirgenlikte oldukları için, emülsiyon polimerlerle hazırlanır.
Bir emülsiyon boyanın başlıca bileşenleri, pigmentasyon ve bağlayıcıdır; buradaki bağlayıcı, suda disperse edilmiş bir polimerdir. Kullanılan pigmentler ve dolgular, solventle çözünen boyalarda kullanılanlara genel olarak benzerdir.
Pigmentler ve dolgular, boya içinde uçucu “taşıyıcı” bileşen olarak işlev gören su içinde disperse edilirler.Su, boyanın son viskozitesini kontrol eden az miktarda pigment dispersan katkılarının yanı sıra kalınlaştırıcı katkılar da içerir.
Tipik olarak, disperse ediciktkılar, sodyum heksameta fosfat (pigment ağırlığı üzerinden yaklaşık yüzde 0.5) gibi yüzey aktif maddelerdir .Selüloz türevleri gibi kalınlaştırıcı maddeler, boya üzerinden ağırlıkça yüzde 0.2-1.0 arasındadır.
Ya da daha az sıklıkta, özel uygulamalı duvar boyaları için alkali-çözünür poliakrilatlar kullanılır. Daha sonra pigment pastalar emülsiyon polimer ile karıştırılır ve boyanın stabilitesi için gerekli olan ve film oluşumunu kolaylaştırmak için az miktardaki katkı maddeleri verilir.
Çoğu emülsiyon boyaları, üretim sırasında boyada oluşan köpüğünün yerini alan ve ağırlıkça% 0.1’den az miktarda verilen özel organo-silikon bileşikleri, yağ asidi esterleri ve yağ asidi metal sabunları gibi köpük giderici maddeler gibi katkı maddeleri içerir.
Biyosidler (ya da bakterisitler) ve bazı durumlarda mantar öldürücüler de eklenir. Depolama sırasında boyanın bakteriyel bozunmasını kontrol etmek için biyosidler ve boyanın servisi sırasında küflenmesini ortadan kaldırmak için fungisitler verilir.
Bu bileşiklerin verilme düzeyleri, kullanılan malzemenin türüne göre değişir; Tipik olarak, biyosidler, boya ağırlığının yüzde 0.5’inden az bir oranda eklenirken, mantar öldürücüler, bileşiğin etkililiğine ve arzulanan servis ömrüne bağlı olarak yüzde 2’ye kadar değişen oranlarda verilebilir.
Kompleks organik bileşiklerin, geniş bir yelpazede emülsiyon boyalarda bakterisit ya da mantar öldürücü etkisi vardır, ancak bunların çoğu spesifik olma durumundadır. Kullanılan biyositlere örnek olarak, klorlu difeniller, kuaterner amonyum bileşikleri ve flor içeren sülfamidler verilebilir.
Kullanılan tipik fungisitler ise, klorlu fenollerin yanı sıra ditiyokarbamatlar ve izotiazolin bileşikleridir.
Emülsiyon polimer. Boyalarda kullanılan emülsiyon polimer, boyaya gerekli yapışma, dayanıklılık, su direnci ve kimyasal direnç özelliklerini vermelidir. Duvar boyalarında yaygın olarak kullanılan çeşitli tipler vardır: Bunlara örnekler arasında
- Saf akrilik polimerler,
- Stiren ile modifiye edilmiş akrilikler,
- Akrilik ile modifiye edilmiş P.V.A.,
- Versatik asit ve etilen gibi diğer yardımcı monomerler ile modifiye edilmiş polivinil asetat (P.V.A.)bulunmaktadır.
Emülsiyon polimerler, solventli polimerlerden farklıdır, bu polimerler solüsyon durumunda değildirler, ancak suda 0.3-3.0 μm boyutlu küçük partikül büyüklüğünde süspansiyon formundadırlar.
Bu polimer emülsiyonların ve bunlardan üretilen boyaların film oluşum mekanizması karmaşıktır ve su fazının alt tabakaya ve / ya da atmosfere geçmesini gerektirir.Aynı zamanda, polimer parçacıkları film oluşumunun sağlanabilmesi için birlikte akarlar ya da birbirlerine kaynaşırlar.
Bununla birlikte, emülsiyon parçacıklarının etkin bir biçimde kaynaşması yani film oluşturması, emülsiyon sisteminin bir özelliği olan belirli bir kritik sıcaklığın altında gerçekleşmez.
Uygulamada, bu sıcaklık çok yüksek olursa, emülsiyon boya formülasyonuna, film oluşumuna yardımcı olması için küçük bir miktar yüksek kaynama noktalı bir organik solvent, tipik olarak etilen glikol monobutil eter asetat, aromatik glikol eterler ya da kompleks ester alkoller ya da daha az yaygın olarak kullanılan propilen glikol verilerek düşürülebilir.
Pigmentasyon. Tam kurumamış duvarlara uygulanacak biçimde formüle edilen emülsiyon boyalar, orta düzeyde yüksek pigment volüm konsantrasyonunda olmakla birlikte, kabul edilen pigment volüm konsantrasyon düzeyi yeterli film dayanımıyla tutarlı olmalıdır.
Bu tip uygulamalarda yüzde 35-45 pigment volüm konsantrasyonu başarıyla kullanılmıştır ve bu yüzde aralığı, filmin bozulması olmaksızın beton yüzeyin kurumasına olanak sağlar.
Sırasıyla yaklaşık %36 ve %42 P.V.C değerinde olan kaliteli dış cephe sonkat mat beyaz emülsiyon boyalar için tipik formülasyonlar Tablo: 2 ve Tablo: 3’te gösterilmektedir.Bu boyalar doğrudan iki kat halinde fırça ile yüzeye uygulanır.
Renkler uygun şekilde alkali dayanımlı pigmentler ve / veya renklendirici pigment pasta kullanılarak hazırlanabilir. Koyu renklerin gerekli olduğu yerlerde, özellikle organik pigmentlerden üretilen renkler, beyaz pigmentin tümüyle çıkarıldığı ya da en az düzeye düşürüldüğünde uygun bir dolgu kombinasyonuyla sağlanan P.V.C’li bir renk bazı formülü kullanılır.
M. Namık Kayaalp / Kimya Mühendisi / Chemical Engineer / Ecelak Boya Kimya Ltd. Şti.
Kaynakça / Bibliography
- Flick, E.W., Su-based Paint Formulation Noyes Data Corp.New Jersey,
- Newton, D.S. (Ed.), Paint Technology Manual Part 4, Chapman and Hall, London
- Paint Formulation, J.Boxal, Geoge Godwin Ltd.-London 1980
