Kolloidal Silikaların Su Bazlı Berrak Kaplamalar Üzerindeki Etkisi

Küresel ısınmanın yaşandığı bu günlerde çevreye ve kaplama endüstrisine olumlu etkileri nedeniyle kolloidal silika kullanımı daha yaygın hale gelmektedir. Geçmişte silika nano partiküllerin reçine esaslı sistemlerde kullanımı ile ilgili bir çok çalışma yapılmıştır. Ancak su bazlı kaplamaların formulasyonlarında silan modifiyeli su bazlı kolloidal silika kullanımına dair çok az çalışma vardır. Nouryon bu ürünleri üreten, gerekli teknik çalışmaları yapabilen ve 80 ülkede aktif olan bir üretici firmadır. Dr. Peter Greenwood gibi uzun yıllardır bu şirkette çalışan teknik kişler sayesinde benzeri çalışmaların sayısı artmış ve ürünlerin bir çok pozitif etkisi araştırılmıştır. Nouryon silane modifiyeli kolloidal silikaların berrak su bazlı sistemler üzerindeki geliştirilmiş işlenebilirlik süresi, bloklama direnci, zıpralanma ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisini araştırmıştır. Daha uzun / gelişmiş işlenebilirlik süresi ve daha az reçine kullanım oranının VOC oranı üzerindeki etkisi çeşitli verilerle değerlendirilmiştir. Nouryon silane modifiyeli kolloidal silica için Levasil CC 301 geliştirmiştir.  

Kolloidal Silika Nedir?

Su içinde disperse çok küçük amorf silikon dioxide (SiO2) parçacıklarıdır. Hem çevre hem insanlar için güvenlidir. Çok fazla küçük parçacık nedeniyle geniş bir yüzey alanı vardır. Bu parçacıklar elektrik yüklü olmasından dolayı diğer parçacıklar ve maddeler ile kolay etkileşime girmektedir. [4] Kolloidal silikaların özellikleri bir çok yönden değiştirilebilir: Konsantrasyon: 7-50% silicon dioxide, Parçacık boyutu dağılımı, Yapı: Ayrı parçacıklar (Yüksek S değeri) veya zincirler ( düşük S değeri), Parçacık çapı: 2-100 nm, Yüzey alanı: 30-1100 m2 / g, pH: 2-12, Modifikasyonlar: amonyum, aluminat, klorür, silan, deiyonize.  

Silan Modifikasyonu

Epoksi-Silan modifiyeli kolloidal silika son derece kararlı sulu kolloidal silika dispersiyonlarıdır. Epoksi fonksiyenel grup, partikül yüzeyine sıkı (güçlü) bir kovalent bağ ile bağlanır. Epoksi fonksiyenel grup açılır ve bir diol grubuna aktarılır. Agregasyon olmaz (tam partikül yüzeyi bir kaplamada verimli bir şekilde çalışabilir).[3]  

Levasil CC 301

Yaklaşık %28 katı olan netral sulu bir kolloidal silika dispersiyonudur. Amorf silika parçacıkları negative yüzey yükü taşırlar. SiO2 parçacıkları ayrık, düz küresel bir şekle sahiptir. Dar bir parçacık boyutu dağılımı vardır. Parçacıklar epoksi silane ile modifiye edilmiştir. 2K sistemler için “Hydroxy değeri” 0.45 mole OH / kg’dir. Fiziksel özelikleri sudan daha viskoz, berrak sıvı bir dispersiyondur. [2]  

Su Bazlı Kaplama Formülasyonları Levasil CC 301 İlave Olmadan

Farklı vernik formülasyonları incelenmiştir. Reçine, modifiye kolloidal silika ve film yapıcılar ve katkılar içeren 1K veya 2K akrilik formülasyonlar üzerine formüle edilmiş berrak zemin kaplamadır. [caption id="attachment_142678" align="aligncenter" width="783"] Tablo 1: Berrak ahşap Kaplama -1 K Akrilik formülasyon[1][/caption][caption id="attachment_142679" align="aligncenter" width="777"] Tablo 1: Berrak ahşap Kaplama -1 K Akrilik formülasyon[1][/caption][caption id="attachment_142680" align="aligncenter" width="786"] Tablo 2: Formülasyon 8 2K akrilik / endüstriyel su bazlı vernik ve son kat, Formülasyon 9 2K
akrilik / endüstriyel su bazlı yüksek parlaklıklı vernik ve son kat [1][/caption] 

Parlaklık & Pus

30 gün ortam sıcaklığında kuruduktan sonra aluminyum levhaların parlaklılığı (20oC) ölçülmüştür. Kuru film kalınlığı 40–50 μm. Parlaklık farkı olarak tanımlanan bulanıklık indeksi ASTM D 4039 takiben 20oC ve 60oC parlaklık ölçümlerinden hesaplanmıştır.[1] Sonuçlar tablo 4 ve tablo 5 verilmektedir. Silika ilavesinden sonra parlaklıkta çok az değişiklik olur veya hiç olmaz. [1] [caption id="attachment_142681" align="aligncenter" width="780"] Tablo 3: Parlaklık 20oC [1][/caption][caption id="attachment_142682" align="aligncenter" width="770"] Tablo 4: Pus İndeksi (Parlaklık 60oC-Parlaklık 20oC ) [1][/caption] 

Blok Direnci

Farklı sistemlerin blok direnci ASTM D 4946 göre değerlendirilmiştir. Bloklama direnci bir kaplamanın başka bir yüzeye yapışmaya direnme yeteneği olarak tanımlanır. Kaplama meşe üzerine iki kat olarak uygulanmış ve 24 saat için oda sıcaklığında kurumaya bırakılmıştır. Kuru film kalınlığı 65-70 μm dır. Ahşap kaplı parçalar 1 kg (127 g / cm2) ağırlığı ile yüz yüze 60oC’de ve 30 dk boyunca yerleştirilmiştir. Ahşabın soyulmadı için sisteme uygulanacak kuvvete göre bir sıralama oluşturulmuştur. Çalışılan su bazlı sistemlere silan modifiyeli kolloidal silika eklenmesi blok direnci için faydalıdır. [1] [caption id="attachment_142683" align="aligncenter" width="432"] Tablo 5 : Blok direnci 1 K akrilik berrak formülasyonları [1] Sıralama: 0=çok kötü, 5=en iyisi[/caption]    Eliz Türkileri Kimya Mühendisi Kıdemli Teknik Satış Yöneticisi Ravago Chemicals Turkey     Dr. Peter Greenwood Dr. Kimya Mühendisi Teknik Geliştirme Müdürü Nouryon Inorganic Specialties | Technology Solutions       Referanslar : [1] P. Greenwood, “Impacts of Silane Modified Colloiadal silica on Waterborne Clear formulations”, 2018 [2] Nouryon Product Information, Levasil CC 301 [3] P. Greenwood, “modified colloidal silica for enhancement of open time and dirt pick up resistance“, December 1, 2018 [4] Nouryon, “Natural part of everyday life“