Mobilyalar İçin Radyasyon Kürlenmeli Sistemler

Mobilyalar İçin Radyasyon Kürlenmeli Sistemler

Ali Birtan Erdoğan / Yönetim Kurulu Başkan Yardımcısı - Erco Boya

Ahşap, yüksek dayanıklılık gücü özelliği sayesinde ve diğer materyallere göre fiyat avantajı düşünüldüğünde, hemen her yerde karşımıza çıkan mükemmel bir yapı malzemesidir. Kalabalıklaşan insan nüfusu ve gelişen modern teknoloji nedeniyle kaliteli ahşap ürünlere olan ilgi günden güne artmakta ama çevre için kaygılar oluşmaya başlamıştır. Tüketiciler gibi, her üreticinin de enerji ile kürlenmeli materyalleri kullanmaları için kendi sebepleri vardır. Bunlar içinde; çevre için yararlı az solvent salınımı sağlayan bir teknoloji ihtiyacı, üretim hızının artışı veya proses optimizasyonu gerekliliği, gelişmiş ürün performansının faydaları ve yeni katma değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesi gibi sebepler yer almaktadır. Enerji ile kürlenen materyaller sayesinde çevre ile iyi geçinen çözümler bulmak mümkünken, yüksek ürün performansı elde edilinir.

 

Neden Radyasyon Kürlenme?

Boyaların, mürekkeplerin, yapıştırıcıların ve macunların radyasyon ile kürlenmesi; bir panelin üzerine uygulanmış çoğunlukla sıvı formülasyonların radyasyon kaynağına maruz kalması sonucu polimerize olup, dekoratif ve birçok özelliği olan ürünlere dönüşmesini ifade eder. Buradaki radyasyon kaynağı, genellikle ultraviyole radyasyonu (UV) veya elektron ışın enerjisi (EB) olmasının yanında, laser ve görünebilir (visible) radyasyon da olabilmektedir.

 

Endüstri neden radyasyon kürlenmeli sistemi tercih eder?

Bu sistemin özellikleri şöyle özetlenebilir:

• Düşük sermaye yatırımı,

• Düşük enerji tüketimi,

• Yüksek katılı ve solvent içermeyen ürünler,

• Plastik ve diğer ısıya hassas ürünlerin boyanıp kürlenebilmesi,

• Alan tasarrufu,

• Hızlı kürlenme ve yüksek verimlilik,

• Yüksek derecede çapraz bağlanma, dolayısıyla yüksek kimyasal ve aşınma direnci, parlaklık.

 

Ultraviyole Radyasyon (UV) mu ve Elektron Işın Enerjisi (EB) mi?

Ultraviyole radyasyon veya elektron ışınının kürlenme kaynağı olarak seçiminde; üretilen enerjinin çeşitliliği, oluşan kürlenmenin kimyası ve kullanılan makinanın kapsamlılığı ve maliyeti arasındaki denge göz önüne alınmalıdır. İki kürlenme metodunun genel bir karşılaştırması Tablo 1’de gösterilmiştir.

Tablo1: Elektron Işını (EB) ve Ultraviyole Radyasyonun (UV) karşılaştırması


 

Ultraviyolet radyasyonun kürlenmesi; formülasyonun radyasyon iletebilme özelliğine, UV kaynağı tarafından üretilen dalgaboyuna ve kullanılan fotobaşlatıcının çeşidine bağlıdır. UV radyasyonu fotobaşlatıcı tarafından emilir, fotobaşlatıcı kimyasal değişikliğe uğrayarak aktif yapılar oluşturur ve kürlenme işlemi başlar. Elektron ışını ile kürlenen formülasyonlarda, UV kürlenmeli formülasyonlara göre fotobaşlatıcı haricinde aynı hammaddeler kullanılır. EB kürlenme, elektronların boyaya işleyişine ve yoğunluğuna bağlıdır. Işınlanma enerjisi daha yüksek olduğu için kürlenme direkt oda sıcaklığında başlar. Elektronlar boyanmış materyal ile çarpıştıklarında, enerjilerinin bir kısmını kürlenmeyi başlatacak olan akrilata transfer ederler ve kürlenme gerçekleşir. Her iki kürlenme teknolojisi birbirlerine rakip gibi görünse de, aslında birbirlerini tamamlarlar, örneğin UV kürlenmenin yetersiz olduğu kalın ve pigmentli uygulamalarda EB kürlenme kurumaya olanak verir. Düz parçaların UV radyasyonu ile kürlenmeleri daha kullanışlıdır. Bu sistemler, ultraviyole radyasyon kanyağı, reflektör, lambaları soğutmak için bir güç kaynağı ve konveyörden oluşurlar. Konveyor sistemi, boyanmış parçaların radyasyon kaynağına devamlılığını gerektirir ve böylece verimli bir üretim gerçekleşebilir. Sistemin dizaynı radyasyonun saçılma açısının minimum olacağı şekilde yapılmalıdır

ki; yüzeyin her tarafı aynı miktarda radyasyona maruz kalabilsin. Üç boyutlu objelerin kurutulacağı durumlarda, boyalı objenin radyasyon esnasında döndürülmesi gerekmektedir. Ancak böylece yüzeyler aynı radyasyon derecesine maruz kalabilir. Diğer yandan, kaynağın hareket ettirildiği seçenekler yararlı gibi görünse bile, aslında oldukça karışık sistemler gerektirmektedirler.

 

UV Lambalarının Özellikleri

UV lambası, tüp biçiminde bir ampül ile reflektörden oluşur. Reflektör, eliptik şekilde veya UV ışığını toplayıp bir alana yönlendirmek için parabolik şekilde olabilir. Ampül odağa yerleştirildiğinde, eliptik yansıtıcı UV ışığını dar bir aralıkta ve şiddetli parlama oluşturur. Bunlar daha ucuz olmalarının yanında materyallerin aşırı ısınmasına sebep olabilirler, tam odaklanma gerektirirler ve eğer düz olmayan parçalar kürlendirilecekse birkaç tanesine ihtiyaç vardır. Buna yanında, parabolik reflektörler daha geniş bir alanı kaplayan ama daha az enerjiye sahip paralel UV ışınları üretirler. Bunlar da ise tam odaklanma gerekmemektedir, materyalin ısınmasını minimuma indirirler ve geniş alanların kürlenmesini sağlarlar. UV radyasyon kaynaklarının 2 genel çeşidi bulunmaktadır; civa buharlı lambalar ve ksenon lambalar. Bunlardan civa uzun zamandır kullanılmaktadır. Çünkü buharlaştırılıp iyonlaştığında çok güçlü bir ultraviyole radyasyon kaynağı oluşturur. 3 çeşit civa buharlı lamba vardır;

• Düşük basınçlı,

• Orta basınçlı,

• Yüksek basınçlı.

Endüstride en çok kullanılan orta basınçlı lambaların elektrotlu ve elektrotsuz çeşitleri bulunmaktadır. Yüksek basınçlı lambalar fotolitografide kullanılmasına karşın boya ve mürekkeplerin kürlenmesinde kullanılmaz. Düşük ve orta basınçlı lambalar transparan, içlerinde civa bulunduran quartz tüpleridirler ve bazılarında ampulden çıkacak olan spektranın oluşmasını sağlayan çeşitli maddeler içerirler. Çeşitli dalga boylarını ve enerji miktarlarını üreten lambalar mevcuttur. Elektrot lamba, içinde elektrik akımı ile tüpün bir ucundan diğerine ark oluşturur, bu arkın enerjisi tüpün içindeki civayı buharlaştırır ve bu buhar elektrik yüklenerek gözle görülmeyen ultraviyole ışınlarısaçmaya başlar.

UV Kürlenmeli Sistemlerin Bileşenleri

Polimerizasyon mekanizmasına göre, UV kürlenmeli sistemler, serbest radikallerin oluştuğu ve katyonların oluştuğu kürlenme işlemleri olarak iki ana çeşide ayrılırlar. Bu sistemler ayrıca içerdikleri oligomer ve fotobaşlatıcı bakımından farklılıklar da göstermelerine rağmen, genel hatlarıyla bir UV boyanın içeriği şunlardır:

 

• Fotobaşlatıcı: Radikal fotobaşlatıcılar ışın ile serbest radikal oluşturmalarına karşın, katyonik fotobaşlatıcılar proton veya Lewis asidi oluştururlar.

 

• Oligomer veya bağlayıcı: Polimerleşebilen gruplar içeren ve formülasyonun büyük bir kısmını oluşturan oligomerler, çapraz bağlanma reaksiyonu sonucu oluşacak filmin ana hattını oluştururlar. Mekanik ve kimyasal dayanıklılığı gibi birçok özelliği sağlarlar. Reaktif grupların çeşidi kürlenmenin serbest radikal (akrilatlar ve doymamış polyester reçineler) veya katyonik mekanizma (epoksiler ve vinil esterler) olmasını belirler.

 

• Reaktif solvent olarak monomer: Formülasyonun viskozitesini ayarlamak amacıyla tek veya çok fonksiyonlu monomerler reaktif inceltici olarak kullanılırlar. Bunlar bağlayıcı ile birlikte reaksiyona girerler ve kürleşme esnasında polimerizasyona katılırlar.

 

• Katkı maddeleri: Yüzey katkı malzemeleri, ışık stabilizatörleri, pigmentler gibi birçok madde boyaya belirli özellikler kazandırmak için eklenebilirler.

 

Uygulama Metodları

Her kimyasal sınıfa uygun bir hedef pazar olduğu gibi, her kaplanacak olan materyal için de en uygun olan bir uygulama metodu bulunur. Sprey, perde metodu (curtain coater), merdane ile kaplama (roller coater), vakumlu kaplama gibi metodların hem avantajları, hem de dezavantajları bulunmaktadır. İç döşeme mobilyaları, sandalyeler, arabada yer alan çeşitli ahşap parçaları, mutfak kabinleri, kapı pervazları, panel kapılar, çekmeceler UV sprey boyaları ile boyanabilirler.

 

Mutfak dolapları ve kapı çerçeveleri yine bu metodla iyi sonuç vermektedir. Lambri ile kaplama ve kontraplak daha yüksek hızda ve metrekareye daha düşük miktarlarda uygulanan roller coater için çok uygun malzemelerdir. Parke kaplamaları ve daha çok film oluşturmak için ise perde makinası kullanılması gerekmektedir. Vakum kaplama ise uzun, düz parçaları ve panel kenarlarını boyamak için etkili bir yöntemdir.