Emülsiye Alkid Sistemler
Giriş
Son zamanlarda hem ülkemizde hem de Avrupa’da
solvent kullanımının azaltılmasına yönelik kanun ve yönetmeliklerle birlikte boya sanayisinde çevreci ve ekonomik yeni arayışlar başlamıştır.
Aynı zamanda solventlerin çevreye verdiği zarardan ötürü VOC (Volatile Organic Compounds) içeriği düşük, çevre dostu, solvent bazlı alkid boyaların kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır.
Islatıcılar ve dispers ajanlar boya formüllerinde kullanıldıklarında boyaya ileri seviyede özellikler kazandırmakta ve birçok boya problemini ortadan kaldırmaktadır. VOC içeriği düşük reçinelerin su ile seyreltilebilir olması için emülgatör ve sürfaktan kullanımı yavaş yavaş yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu doğrultuda düşük VOC içeren ve özellikle su ile seyreltilebilen boyaların üretilebilmesi için yağ içinde su (W/O) konsepti popülerlik kazanmıştır.
Sürfaktan (Yüzey Aktif Madde), Emülgatör ve Islatma
Islatıcıların asıl kullanılma amacı, bağlayıcının yani reçinenin yüzey gerilimini düşürerek pigmentlerin reçine içinde homojen olarak dağılmasını kolaylaştırmaktır. Islatma iyi yapılmadığı takdirde boyada pigment çökmesi, pigment ayrışması, parlaklık düzensizlikleri, kötü akışkanlık, kötü renk gücü ve benzeri boya problemler sıklıkla görülebilmektedir.
Emülgatörler sürfaktan maddelerdir. Sürfaktan kelimesi İngilizcedeki “yüzey aktif madde” surface active agent (surfactant) tanımından türetilmiştir. Yüzey aktif maddelerin hidrofilik (suyu seven) ve hidrofobik (suyu sevmeyen) kısımları bulunur. Yüzey aktif maddelerin yani sürfaktanların hidrofilik kısımlarının elektron yüklerine göre noniyonik, anyonik, amfoter ve katyonik olmak üzere 4 çeşidi bulunmaktadır. Bir yağ biriminin etrafını saran yüzey aktif madde aşağıdaki şekildeki gibi görünmektedir.
Şekildeki anyonik yani negatif yüklü kısımlar hidrofilik yani suyu sevdiği için su ile temas eden kısımlardır, karbon zinciri bulunan kısımlar ise hidrofobik olduğu için yağ ile temas eden kısımlardır. Bu şekilde birbirine karışmayan maddelerin yüzey aktif maddeler kullanılarak birbiri içinde homojen olarak dağıtılmış hâline emülsiyon denir.
Günümüzde Avrupa ülkelerinde düşük VOC (Volatile Organic Compounds) özellikli boyalar yapmak için az solvent içeren ya da hiç solvent içermeyen alkidlerin su ile seyreltilebilir olmasını sağlamak amacıyla emülgatörlerin kullanımı yaygınlaşmıştır.
Bizim gibi alkid reçine üreticilerinin tercih ettiği en etkili su ile inceltilebilen boya yapımı yağ içinde su tekniğidir. Çünkü alkid boyalar yağ bazlı olduklarından dolayı water in oil yani yağ içinde su (W/O) sistemine uygun emülgatörler tercih edilmelidir.
Düşük HLB (hidrofilik lipofilik dengesi) içeren emülgatörler sterik olarak suyu daha iyi stabilize ederler. Emülgatör yerine tek bir yüzey aktif maddesi kullanılacak ise yüksek HLB içeren yüzey aktif maddeler tercih edilebilir. Burada dikkat edilmesi gereken kısım yüksek
molekül ağırlıklı yüzey aktif maddelerin kullanılması gerektiğidir. Düşük molekül ağırlığına sahip yüzey aktif maddeler formülasyon stabilitesini bozarak boya kusurlarına sebep olmaktadır.
Alkid Emülsiyonlarının Hazırlanması
Suyun sisteme eklenebilmesi için öncelikle alkid reçinesi ortalama bir hızla (ör: 1000-1500 rpm) karıştırılmaya başlanır. Daha sonra akışkanlığı sağlamak için gerekli solvent ilave edilir sonrasında emülgatör ilave edilir ve homojen bir karışım elde etmek için 2-3 dk karıştırma
işlemine devam edilir.
Emülgatör ilave edilmiş alkid reçinenin homojen olmasından sonra içerisine yavaş bir dozlama hızında ve kesintisiz olarak su verme işlemine geçilebilir. Suyun verilme hızı çok önemlidir çünkü eklenen suyu karıştırıcının mümkün olduğu kadar küçük su parçacıkları
hâline getirmesi ve yüzey aktif maddenin de aynı sürede bu küçük su parçacıklarının etrafını sarması gerekmektedir.
Emülsiyon sistemlerinin hazırlanmasının birden çok yolu olsa da yağ içerikli alkid reçineler için en uygun yöntem (su bazlı üretilenler hariç) emülgatör sayesinde oldukça yüksek miktarlarda su ile seyreltmeye imkân veren W/O yani yağ içinde su metodudur. Bu yöntem ile suyun boya içerisinde bir dolgu maddesi gibi kullanılması ve alkid emülsiyonların, hâli hazırda kullanılan solvent bazlı reçinelerin yerini alması ile VOC’nin azaltılmasını hatta VOC içermeyen uygulamaların daha da gelişmesini sağlayacaktır.
Dr. Çiğdem Yüceel - Proje ve Ar-Ge Sorumlusu
Serkim Reçine
Zeynel Turna - Ar-Ge ve Ür-Ge Sorumlusu
Serkim Reçine
