Solvent Bazlı Boya Formülasyonlarında, Cab Esterlerinin ve Termoset Akrilik Polimerlerin Birlikte Kullanımı

Şubat 07, 2019, 2:00 pm
6 dakika


Muhammet Demirkıran

Satış Müdürü 
Boya, Mürekkep ve Yapıştırıcı Grubu
Kempro Kimyasal Maddeler ve Dış Tic. A.Ş.

 

1. Selüloz Esterleri Genel Bilgi:
1.1 Selüloz Asetat (CA): Yaygın boya solventlerinde çözünürlüğü ve diğer boya polimerleri ile uyumu en düşük selüloz ester türü olup bu nedenle boya formülasyonlarında kullanımı çok sınırlıdır.
1.2 Selüloz Asetat Propionat (CAP): Solvent çözünürlüğü ve uyumu iyileştirilmiş bir selüloz ester türü olup özellikle kokusuz kuru film ihtiyacı olan alanlarda yaygın olarak kullanılır.
1.3 Selüloz Asetat Butirat (CAB): Solvent çözünürlüğü ve diğer yaygın boya polimerleri ile uyumu optimize edilmiş en genel amaçlı kullanımı olan selüloz ester türüdür.

Eastman selüloz asetat butiratlarının kodlama sistematiği aşağıdaki gibidir.

Boya Formülasyonları

Yaygın olarak kullanılan CAB tiplerinin boya formülasyon tekniği açısından önemli fiziksel özellikleri Tablo -1’de verilmiştir.

Boya Formülasyonları

*: Viskozite, ASTM D817 (Formula A) ve D1343’e göre
**: Camsı Geçiş Sıcaklığı, °C

 

2) Cab Kullanımının Formülasyona Katacağı Avantajlar
Hedeflenen amaca göre boya formülasyonuna %1- %50 katı bağlayıcı oranında CAB ilavesi aşağıdaki avantajları sağlar:
•Viskozite kontrolü /inceltme oranı kontrolü,
•Fiziksel kuruma hızı,
•Akma /sarkma kontrolü,
•Arakat yapışması,
•OH fonksiyonalitesi nedeni ile termoset bağlayıcı sistemi içerisinde çapraz bağ oluşumuna girerek daha yüksek fiziksel ve kimyasal direnç,
•Yüksek solvent direnci,
•Yüksek dış dayanım,
•Efekt pigment oryantasyonu,
•Yüksek solvent direnci,
•Daha erken ve daha yüksek istiflenebilme özelliği,
•Daha iyi parlaklık sağlama,
•UV stabilitesi,
•Düşük plastifiyan migrasyonu.

Formülasyonda kullanılacak uygun CAB tipi ve miktarı ile ilgili basit ve kesin bir kural olmayıp aşağıdaki kriterler dikkate alınmalıdır.
•Boya formülasyonlarında kullanılan solvent sistemi,
•Boya formülasyonlarında kullanılan polimer tipleri,
•İyileştirilmesi beklenen özellikler.

3) Çözünürlük
CAB esterleri birçok yaygın boya solventi ile uyuşan, ekonomik solventlerde çözünebilen polimerler olup aşağıdaki solventlerde çözünürler:
• Esterler,
• Ketonlar,
• Glikol eterler,
• Glikol eter esterleri,
• Aromatik hidrokarbon solventleri ve alkol karışımları.

Ayrıca aromatik hidrokarbon solventleri ve alkoller ile inceltilmeye toleranslıdır.

4) Uyuşabilirlik
“Uyuşabilirlik” terimi genellikle selülozester/polimer kombinasyonunun verdiği filmin transparan, şeffaf veya bulanık bir film olmadığı şeklinde anlaşılır. Bazen bu kombinasyona farklı laboratuvarlar farklı uyuşabilirlik yorumu getirebilirler. Bu farkın nedeni genellikle kullanılan solvent sistemindeki farklılıklar ve/ veya kuruma/kürlenme şartlarındaki veya kuru film kalınlığındaki farklılıklardır. Spesifik uygulamalar için her laboratuvar kendi uyuşabilirlik testlerini ve değerlendirmesini yapmalıdır.

5) Bir Uyuşabilirlik Çalışması Örneği
a) CAB Esterleri %99 ve üzerinde saflıkta n-butil asetat içerisinde %15’lik katı madde içerecek şekilde çözelti haline getirilmiştir,
b) Uyuşabilirlik testi yapılacak termoset akrilik polimerler ilave %10 n-butil asetat ile inceltilmiştir,
c) (a) ve (b) çözeltileri ile Tablo-2 ve Tablo-3’teki belirtilen ağırlıkça oranlarda karışımlar hazırlanmış ve;
• Karışımın yaş fazda homojenliği ve transparanlığı
• Karışımın cam yüzeye 90 mikron yaş film halinde uygulanıp 10 dk oda sıcaklığında beklenip 80°C/30dk. fırınlanması sonrası elde edilen kuru filmin şeffaflık ve görünüm kalitesine bakılarak değerlendirilmiştir.

Sonuçlar
Krolac 263 SS 60 için Tablo 2A ve 2B’de,
Krolac 295 SS 51 için Tablo 3A ve 3B de gösterilmiştir.

Tablo-2A – Yaş karışım

Tablo 2B – Kuru film

Tablo 3A – Yaş karışım

Tablo 3B – Kuru film

6) Sonuç
Amino reçineleri veya izosiyanat prepolimerleri ile kürlenen OH fonksiyonel termoset akrilik reçine formülasyonlarına doğru tip ve oranda CAB girişi boya formülatörlerine eşsiz ve spesifik özellikler kazandıran değerli bir modifikasyon tekniğidir.

Bazen farklı laboratuvarlar CAB esterleri ile Akrilik polimerlerin kompatibilite davranışlarına farklı yorumlar getirebilmektedir. Bu farkın nedeni genellikle kullanılan solvent sistemindeki farklılıklar ve/veya kuruma /kürlenme şartlarındaki veya kuru film kalınlığındaki farklılıklardır. Spesifik uygulamalar için her laboratuvar kendi uyuşabilirlik testlerini ve değerlendirmesini yapmalıdır.

Bu çalışmanın boya endüstrisinde çalışan meslektaşlarımıza basit ve pratik bir model olmasını umut ediyoruz.

7) Referanslar
1.Eastman Kodak Publication E-309 B, September 2002
2. Eastman Kodak Publication E-325-H,10/14
3.Surface Coatings,Science & Technology, by Swaraj Paul
2.Resins for Surface Coatings by H.Coyard, P.Deligny, N.Truck
4. Organic Coatings: Science and Technology; by Zeno W.Wicks, 2007

  • (gizli tutulacaktır)