Kolay Silinebilir Kaplamalar için Fonksiyonel Silikonlar
Giriş
Kaplamalar yaygın olarak kullanılır ve alttaki tabakaların korunması ve dekore edilmesinde hayati öneme sahiptir. Yüzeye iyi yapışma, dayanıklılık ve çevresel etkilerden kaynaklanan hasara karşı direnç çoğu kaplama sistemi için temel gereksinimlerdir.
Genellikle “işlevsel” veya “akıllı” kaplamalar olarak adlandırılan bu kaplamalar, son kullanıcılara ek değer kazandırmaya yardımcı olabilir. Bu tür aranan işlevlerden biri de inşaat/mimari, otomotiv ve kişisel elektronik sektörleri için çok önemli olan “kolay silinebilir
olma” özelliğidir.
Silikon ve Floro malzemelerinin kaplama yüzey enerjilerinin etkilerini azalttığı herkes tarafından bilinmektedir. Çoğu zaman, her ikisi de kolay silinebilirlik sağlamak için kullanılır.
Florlu kimyasalların potansiyel olarak neden olabileceği çevre ve sağlık zararlarıyla ilgili endişeler arttıkça, insanlar artık floro içermeyen çözümlere yönelmektedir. Fonksiyonel silikonlar, düşük yüzey enerjileri ve çok yönlülükleri sayesinde, silinmesi kolay kaplama uygulamaları için floro kimyasalların yerini almak için mükemmel adaylardır.
Geleneksel Silan/Silikon oligomerleri veya polimerlerinden farklı olarak, fonksiyonel
silikonlar, çeşitli performans avantajları sağlamanın yanı sıra farklı kaplama sistemlerinde
uyumluluğu geliştirmeye yardımcı olan bir veya daha fazla organik işlevselliğe sahiptir (Şekil 1). Bu yazıda, akrilik boyalarda kolay silinebilir özelliklerini sağlayabilen fonksiyonel bir silikon olan CoatOSilTM CLEAN’i tanıtacağız.
Su Bazlı Akrilik Lateks Boya için Silinmesi Kolay Çözüm
Bu çalışma, nesnelerin duvara fiziksel olarak sürtünmesinden kaynaklanan sürtünme izleri, yüzey aktif madde sızıntısı ve diğer ev lekeleri gibi yaygın leke kaynaklarına karşı iç mimari boyaların leke bırakmama veya kolay silinebilirlik performansı üzerindeki katkı maddelerinin etkilerini araştırmak için yapılmıştır.
Model Formülasyonu ve Test Yöntemleri
Momentive’den farklı katkı maddelerini değerlendirmek için Tablo 4’te gösterilen yarı parlak bir formülasyon kullanılmıştır. Baz boyanın bağlayıcısı olarak ticari bir saf akrilik lateks kullanılmıştır. Her bir silikon katkı maddesi, toplam formülasyona dayalı olarak ağırlıkça %3 yükleme seviyesinde baz boyaya sonradan eklenmiştir.
Bu çalışmada kullanılan standart ASTM yöntemlerine sonuç bölümünde yer verilmiştir. Sürtünme direnci için kurum içi bir test yöntemi kullanılmıştır. Kauçuk mantar, kalem kapağı ve metal spatula gibi farklı malzemeler, tamamen kurumuş bir boya yüzeyine orta derecede
basınç uygulayarak elle ovuldu.
Tüm boya örneklerine eşit basınç ve sürtme süresi uygulanmış, ardından yüzeyde oluşan izler ve lekeler derecelendirilmiştir. Su dinamik temas açısı ve yağ dinamik temas açısı, Thermo Cahn DCA 322 mikro terazi kullanılarak ölçüldü.
Bir Leneta siyah ovma test panelinin (1” X 1.5” dikdörtgen) her iki tarafına bir sünger aplikatörü ile boya uygulandı. Kuru boya film kalınlığı 50 mikron civarındaydı. Numune
daldırma hızı ve toplam derinliği sırasıyla 80 mikron/ sn ve 8 mm ölçüldü.
Suyun ilk yüzey gerilimi platin Wilhelmy plakasıyla 72 mN/m’ye eşitti olarak ölçüldü. Yağ
temas açısı için kullanılan yağ, Cargill’den Agri-Pure 25 soya fasulyesi yağıydı. Soya fasulyesi yağının yüzey gerilimi 33 mN/m olarak ölçüldü.
Dinamik sürtünme katsayısı, 0,5 mm genlik doğrusal karşılıklı darbe, paslanmaz çelik bilya (5 mm çap), 2 N yük ve 1 cm/s kayma hızına sahip bir CSM tribometre kullanılarak ölçülmüştür.
Sonuçlar ve Tartışma
Kolay silinebilirlik ve diğer boya performans özelliklerinin sonuçları Tablo 3’te gösterilmektedir. Şekil 3’te gösterildiği gibi, CoatOSil CLEAN silikon içeren boya, hem kontrol boyasından hem de karşılaştırmalı silikon emülsiyon içeren boyadan önemli ölçüde daha iyi görülmektedir.
Aynı eğilim, CoatOSil CLEAN silikon içeren numunelerdeki su lekelerinin en az olduğu yüzey aktif madde sızdırma testinde de görüldü (Şekil 4).
Şekil 2, sürtünme direnci testinin sonuçlarını göstermektedir. Hem rakip silikon emülsiyonu hem de CoatOSil CLEAN, kontrol boyasına göre kauçuk mantar, metal spatula ve kalem kapağından önemli ölçüde daha az sürtünme izi bırakmıştır.
Şekil 2: Farklı Silikon katkı maddeleri (üst: kalem kapağı, orta: metal spatula, alt: kauçuk tıpa) içeren ve içermeyen akrilik lateks boyada sürtünme direnci sonuçları
Şekil 3: Farklı Silikon katkı maddeleri içeren ve içermeyen akrilik lateks boyada ruj lekesi çıkarma sonuçları.
Şekil 4: Farklı Silikon katkılı ve katkısız akrilik lateks boyada yüzey etkin madde filtreleme leke direnci sonuçları
Şekil 5: Farklı Silikon katkılı ve katkısız akrilik lateks boyada blok direnci sonuçları.
Genel olarak, CoatOSil CLEAN silikon sürtünme, ruj ve yüzey etkin madde filtrelemeden kaynaklanan lekelere karşı en iyi performansı gösterdi. Ek olarak, ovalama direnci üzerinde olumsuz bir etki olmaksızın parlaklığı artırdı ve anti-blokajı iyileştirdi (Şekil 5’te gösterilmektedir).
Bu iyileştirmeler, silikon omurga üzerindeki tescilli işlevlerine bağlanabilir. Eşsiz yapısı, boya yüzeyine dengeli bir hidrofobiklik ve oleofobiklik kombinasyonu ve azaltılmış sürtünme katsayısı sağladı. Bu etkileri görmek için dinamik temas açısı ve ilerleyen temas açısı ölçümleri kullanıldı.
Şekil 6’da gösterildiği gibi, CoatOSil CLEAN silikon içeren boyanın su ve yağ temas açıları,
kontrol/temel boyaya göre önemli ölçüde daha yüksekti. Ayrıca baz boya ve CoatOSil CLEAN silikon içeren boyanın sürtünme katsayısı sırasıyla 0,3 ve 0,16 olarak ölçüldü.
Bu çalışma, CoatOSil CLEAN silikonun kaymayı artırarak ve boya yüzeyinin yüzey enerjisini
azaltarak bir boyanın kolay silinebilirlik özelliklerini iyileştirmeye önemli ölçüde yardımcı olabileceğini gösterdi.
Sonuç
Su bazlı lateks boya çalışmasında, Momentive’den yeni bir katkı maddesi olan CoatOSil CLEAN silikon, sürtünme, leke ve yüzey aktif madde sızıntısı ve blok direncinde en iyi genel performansı sağladı.
Bu çalışma, CoatOSil CLEAN silikonun kaymayı artırarak ve boya yüzeyinin yüzey enerjisini azaltarak bir boyanın kolay silinebilirlik özelliklerini iyileştirmeye önemli ölçüde yardımcı olabileceğini gösterdi.
Katkı Sağlayanlar
Dmitry Chernyshov, Rosemeire Ciro, Anne Dussaud, Yogesh Tiwary
Ning Lu, Christine Lacroix*, Michaud Hélène*
*Momentive Performance Materials
Yazar: Hélène Michaud
Uygulama Geliştirme Mühendisi
Momentive Performance Additives
Teknik İletişim: Hakan Askun
CASE Laboratuvar Müdürü
Azelis Turkey
