Giriş
Günümüz dünyası yeni talepler doğuruyor. Çevre dostu teknoloji, sürdürülebilir iş uygulamaları yolundaki bir şirket için sorumluluk zorlamalarından biridir.
Müşterilerimizin sayıları sürekli bir şekilde artan bölümü de bu gerçeğin farkına varmış durumdalar. Ayrıca analistler, yatırımcılar ve genel kamuoyu buna çağrıda bulunuyorlar. İnsanlar ve medya bu nedenle çevre dostu teknolojiyi küresel pazarda yoğun bir eğilim, bir mega trend haline getiriyor
[1].Yıllar önce, ekonomi zaten hem ekoloji hem de çevre koruma sorumluluk ilkelerinin büyüyen öneminin farkına varmıştı. Bu, Bayer’in mevcut uluslararası sloganında özlü bir şekilde yansıtılmaktadır: "Bayer: Daha İyi Bir Yaşam için Bilim (Science for A Better Life)”. Çözücü içeriğinin azaltılması ve böylece çevresel uyumluluğu geliştirmek için 2K PU (poliüretan) teknolojisinin sunduğu fırsatlar üzerine araştırmalar başladı. Bu, mevcut konvansiyonel sistemlere çevre dostu bir alternatif oluşturan 2K PU çok yüksek katı madde (poliaspartik / Desmophen® NH) kaplamalarının ve benzer şekilde düşük emisyonlu su-bazlı 2K PU sistemlerinin geliştirilmesine yol açmıştır
[2].Bayhydrol®, Bayhydur® ve Desmodur® temelli su-bazlı 2K
poliüretan kaplama sistemleri, kaplamalı nesnelerin çevresel uyumluluk, direnç ve uzun hizmet ömrü taleplerini karşılamak için kullanıcılara ve kaplama üreticilerine çok sayıda seçenek sunmaktadır. Su-bazlı 2K sistemlerinin diğer bir olumlu özelliği, dispersiyonlarda ve su-bazlı 2K PU püskürtme kaplama sistemlerinde bulunan suyun ekosisteme doğal yollarla, yani yağmurun ardından kurutma işlemi sırasındaki buharlaşma yoluyla tamamen geri dönmesidir. Diğer bir deyişle, doğa suyu bize sadece ödünç vermekte ve sonra onu geri dönüştürmektedir
. Ayrıca, uygun şekilde düşük bir VOC içerikli su-bazlı sistemler durumunda, uygulama alanına ve maksimum yıllık çözücü tüketimine bağlı olarak daha sonraki termal ard-yakma işlemi elimine edilebilmektedir.
Bu da, doğalgaz ile ek ateşleme artık gerekli olmadığından CO2 emisyonlarını ve yanı sıra işletme ve enerji maliyetlerini de düşürmektedir.
Dahili etkinleştirme enerji maliyetlerini keser ve CO2 emisyonlarını azaltır
Yeni nesil bir hammadde temelli su-bazlı 2K poliüretan kaplamalar artık daha iyi performans sunmaktadır. Film görünümü ve direnç açısından çözücü bazlı sistemlerle eşdeğer düzeyde olan bunlar, düşük çözücü içerikleri nedeniyle daha çevre dostudur ve sera gazı emisyonlarını önemli ölçüde azaltmaları yanı sıra düşük fırın sıcaklığı nedeniyle kurutma sırasında zaman ve enerji tasarrufu sağlar ve böylece son kullanıcıya diğer bir maliyet avantajı sunarlar.
Bu, "dahili etkinleştirme” olarak bilinen özelliğin kullanımı ile elde edilir. Peki, bu nedir? Kullanıcılar kaplama aşamasında yüksek üretkenlik ve bu nedenle kısa sertleştirme / kurutma süreleri istediklerinde, geleneksel 2K PU kaplama sistemleri, çapraz bağlama / kurutmayı hızlandırmak için genellikle DBTL veya diğer benzeri harici katalizörler içerir. Ancak bunların büyük bir dezavantajı bulunmaktadır:
Pota ömrünü önemli ölçüde kısaltırlar. Üstelik organik kalay bileşikleri ekolojik açıdan zararlı olarak kabul edilir. İçsel olarak etkinleştirilen dispersiyon Bayhydrol® A 2601 tamamen farklı bir resim ortaya koyar.
Bu durumda, zararsız etkinleştirme merkezleri neredeyse tamamen doğrudan dispersiyon içine karışırlar. Konvansiyonel katalizörlere kıyasla, kurutmayı önemli ölçüde hızlandırmalarına rağmen bunlar pota ömrünü kısaltmayarak önemli bir avantaj sunarlar. [1]
Uygulamaya ve maddeye bağlı olarak, fırın sıcaklığı bu nedenle çözücü bazlı bir kaplama sistemine kıyasla önemli ölçüde düşürülebilir ve böylece hem son kullanıcının enerji maliyetleri hem de CO2 emisyonları azaltılmış olur.
Aralarındaki iyi uyumluluk sayesinde, dahili olarak etkinleştirilmiş dispersiyon Bayhydrol® A 2601, istenen kurutma hızının özellikle ayarlanmasını mümkün kılarak PAC dispersiyonları (Örneğin, Bayhydrol ® A 2470 veya Bayhydrol® A 2695) ve PU dispersiyonları (Örneğin; Bayhydrol® U XP 2766 veya Bayhydrol® U XP 2750) ile birleştirilebilir.
Bunun bir fiziksel kurutma olmayıp kimyasal bir reaksiyon içerdiği gerçeği, kızılötesi spektroskopi kullanılarak, zorunlu kurutma işlemi (60°C sıcaklıkta 30 dakika) sonrasında düşük viskoziteli alifatik poli-izosiyanat sertleştiriciden (Desmodur® N 3900) arta kalan serbest NCO gruplarının ölçülmesi ile gösterilir.
Standart bir dahili etkinleştirilmiş dispersiyona dayalı su-bazlı bir 2K PU sisteminin dahili etkinleştirilmiş PAC dispersiyona Bayhydrol® A 2601dayalı bir kaplama ile yapılan kıyaslamasında, IR analizi göstermiştir ki, standart PAC dispersiyona dayalı kaplamada NCO gruplarının %70’i hala çapraz bağlantılı değildir.
Diğer bir deyişle, agresif ortama ya da suya direnç özellikleri zaman içinde bu noktada henüz yeterince geliştirilmemiştir. Dahili olarak etkinleştirilmiş PAC dispersiyona Bayhydrol® A 2601 dayalı kaplamanın aksine, çapraz bağlama için mevcut tüm OH grupları zaten alifatik poli-izosiyanat sertleştirici Desmodur ® N 3900 ile tamamen çapraz bağlıdır ve NCO gruplarının sadece %30’u çapraz bağlı değildir.
Bunlar kaplama sisteminin (NCO:OH oranı 1.3:1) %30 çapraz bağlanmasından kaynaklanır ve süreç devam ederken bunlar poliüre oluşturmak için havadaki nem ile tamamen reaksiyona girmektedir. [Şekil 1]
Kendinden düzeltme etkisi mikro çizikleri yok eder
Yeni ve çevre dostu üretim süreçleri, neredeyse çözücüiçermeyen, OH taşıyan poliüretan dispersiyonlarının üretimi için kullanılabilir. Dispersiyon tasarımı için ham malzemelerin uygun seçimi ile bu dispersiyonlar çok avantajlı özelliklere sahip kaplama filmleri üretir.
Bir olasılık, örneğin, bir "kendinden düzeltme” etkisidir. Çizilme sonrası, kaplama filmi bir "kendini yeniden oluşturma” özelliği sergiler, yani daha önce mikro çiziklerle bozulmuş bir yüzey, çevre sıcaklığının ve zamanın bir fonksiyonu olarak (60°C sıcaklıkta 2 saat, örneğin, güneşe maruz kalmadan başlayarak orijinal parlaklığını
%98 oranında geri kazanabilir) mikro çizikleri ortadan kaldırarak ve orijinal parlaklığını hemen tamamen geri kazanarak kendini onarır [Şekil 2].
Şekil 2. Kendinden düzeltme kıyas testi
Ayrıca, bu tür kaplama filmleri sert olmakla birlikte çok düşük sıcaklıklarda dahi oldukça esnektir. Bu sıra dışı özellikler dizisi, bu poliüretan dispersiyonu Bayhydrol® U XP 2750 kullanımını, akıllı telefon kaplamaları, dizüstü ve tablet PC’ler gibi uygulamalar için özellikle çekici kılmaktadır.
Bu tür lüks ve ona göre pahalı cihazların sahipleri arasında kendinden düzeltme özellikli bir kaplamaya olan ilgi çok yüksektir, çünkü kaplama bir cihazın şık görünümünü korumakta ve böylece değerini korumasına yardımcı olmaktadır.
Diğer bir uygulama, otomotiv ve ulaşım araçları kaplamalarıdır, araba yıkama sırasında oluşan mikro çizikler artık sizi endişelendiremeyecektir.
Bir araç bir oto yıkama yerinde temizlenirken, hasarlı veya çok ince kum tanecikleri birikmiş fırçalar veya kirli bez, kumaş, güderi veya üstüpü ile kurutma sırasında mikro çizikler oluşabilir. Kaplamalar ya metal ya da plastikten yapılmış araç parçalarına uygulanabilir.
Kendinden düzeltme, çapraz bağlı filmdeki hidrojen köprübaşlarının yüksek bir yüzdesi ve bağlantı noktaları arasındaki esnek sert / yumuşak segmentler ile
(Örneğin; ağaç reçinesi, asit yağmurları, böcek salgıları ve agresif kuş pisliği gibi çevresel etkilere karşı gereken direncin sağlanması için gerekli olan) yoğun bir şekilde çapraz bağlanmış bir ağın hedeflenen kombinasyonu ile elde edilir.
Bunlar, kaplama filminin plastik deformasyonu (mikro çizilmeler) durumunda, hidrojen köprüsü bağlarının serbest kalması sonucu filmin esnek bir şekilde sünmesini sağlar. Orta derecede bir sıcaklıkta veya 30°C ile 60°C arasında bir sıcaklığa ısıtılma durumunda (motorlu araçların yüzeyleri, ılıman iklimli bölgelerde dahi, güneşe maruz kalma sonucunda bu sıcaklıklara ulaşır), bu süreç moleküler bir düzeyde tersine çalışır; hidrojen köprüleri yeniden oluşur ve mikro çizikler kendilerini onarır.
Bu süreç, çizilmiş bölgeye sadece birkaç dakika süreyle ev tipi bir saç kurutma makinası ya da kızılötesi lamba tutularak tetiklenebilir veya hızlandırılabilir.
Yüksek parlaklık ve yüksek direnç
Poliüretan dispersiyonun moleküler tasarımını değiştirmek, sadece kaplama filminin çok hızlı sertleşmesine kurumasına yol açmakla kalmayıp, uzun süre güneşe maruz kalıp ısıdan dolayı renk atması durumuna karşı da mükemmel direnç gösteren diğer bir poliüretan dispersiyon Bayhydrol® U XP 2766 üretilmesini de sağlar. Ayrıca belirtilmeye değer diğer bir özellik de, bu tür vernik kaplama ve son katların, filmlerin mükemmel pigment nemlendirme ve tesviyeleme özelliği sayesinde olağanüstü yüksek parlaklıkta olmasıdır. Mükemmel uyumlu olması sayesinde, bu yeni poliüretan dispersiyonu Bayhydrol® U XP 2766, ayrıca poliakrilat dispersiyonların bir kombinasyon ortağı olarak çok uygundur. Bu, PAC dispersiyon, örneğin Bayhydrol® A 2695 [Şekil 3] esaslı kaplama sistemlerinin parlaklığını önemli ölçüde arttırır ve kısa vadede ve açık havada ayrışma koşullarında iyi derecede parlaklık muhafazası sağlar [Şekil 4 ve Şekil 5][3].
[caption id="" align="alignnone" width="600"]
Xenon Test[/caption]
Şekil 3. Su-bazlı 2K son kat parlaklığı, beyaz]
Şekil 4. Xenon testi, su-bazlı 2K vernik kaplaması ]
Şekil 5. Açık havada ayrışma, su-bazlı 2K son kat]. Bayhydrol® U XP 2766 uygulama alanı, uygun şekilde formüle edilmiş vernik katları ve son katlarda yüksek kimyasal direnç de sağladığından, klasik metal kaplamadan ahşap ve mobilya kaplamaya kadar geniş bir çerçeveye sahiptir. Örneğin, Bayhydrol® U XP 2766 ile formüle edilmiş ve oda sıcaklığında kurutulmuş su-bazlı bir 2K vernik katının kırmızı şarap, kahve, ketçap, hardal ve havuç püresine karşı (Yeni yürümeye başlayan çocukların anneleri havuç püresinin boyayıcı etkisine çok yakından tanıktır.) 16 saatlik direncini test ettik [Tablo1].
Tablo 1.16 saatlik direnç testi, su-bazlı iki bileşenli PU vernik katmanı
Özet
Yeni nesil neredeyse çözücü bileşen içermeyen, OHfonksiyonel poliüretan dispersiyonlara Bayhydrol® U XP 2766, Bayhydrol® U XP 2750 dayanan su-bazlı 2K poliüretan kaplamalar ve içsel olarak etkinleştirilmiş poliakrilat dispersiyon Bayhydrol® A 2601, taşımacılıkta (örneğin trenler, kamyonlar, otobüsler ve ACE pazarı) vernik katmanlarında ve son katlarda kullanım için ve bunun yanı sıra metal, plastik ve ahşap yüzeyler için mükemmel şekilde uygundur.
Kaplama formülasyonuna bağlı olarak, bunların soğuk havada dahi sert ama yeterince esnek oldukları kanıtlanmıştır. Belirtmeye değer diğer ek özellikler, ilgili kaplamaların yüksek parlaklıkta, hava koşullarına dayanıklı, yüksek kimyasal dirence sahip ve kullanılan dispersiyona bağlı olarak çizilme sonrasında belirgin bir kendinden düzeltme etkisi ile karakterize edilmiş olması ve yanı sıra çok hızlı kuruması, yani kaplamalı maddelerin kurutulması için fırın sıcaklığının, enerji maliyetlerini ve CO2 emisyonlarını düşürmek için azaltılabilmesidir. Bu yeni poliüretan ve PAC dispersiyonlar, zaten nakliyeve genel endüstriyel alanlar, ahşap ve mobilya kaplama alanlarında kullanılmaktadır.
Burada sunulan dispersiyonlar, daha önce konvansiyonel kaplama sistemlerinin hakim olduğu pazar segmentlerinde dayatılan gereksinimleri karşılamak ve hatta aşmak için su-bazlı ürünlerin kullanılmasını mümkün kılmıştır ve bunlar düşük VOC içeriği nedeniyle çok çevre dostudur. Orta vadede su-bazlı poliüretan kaplamaların kullanımında önemli gelişmeler olmasını bekliyoruz. Bu yeni yapı taşları, bu nedenle alifatik 2K poliüretan kaplamaların genel başarı hikâyesine yeni bir bölüm ekleyecektir.
Referanslar
[1] BMS "Toolbox for waterborne 2K polyurethane coating systems (Su-bazlı 2K poliüretan kaplama sistemleri için kılavuz)” 03/2010.
[2] R. Reyer "VOC reduction at the cost of efficiency? (Verimlilik uğruna VOC azaltımı mı?)” VILF Yıllık Toplantısı Tutanakları 11/2004.
[3] M. Melchiors, T. Stingl, R. Reyer "New components for a ‘green’ paint technology (Çevreci "yeşil” boya teknolojisi için yeni bileşenler)”. Phänomen Farbe (Renk Fenomeni) 06/2010.
