Kataforez Kaplama Tesislerinde Prosese Etki Eden Parametreler
Kataforez kaplama sistemleri, başlangıçta otomobil sektöründe kullanım alanı bulmuş olsa bile günümüzde; özellikle grift yüzeyli metal parçaların astar ya da son kat boyanması için tüm sektörlerde tercih edilir olmuştur.
Jant üreticileri, beyaz eşya üreticileri gibi çok farklı alaşımlarda, ürün ve yüzeylerin korozyondan korunması için çok başarılı bir yöntem olarak uygulanmaktadır.
Epoksi/ Akrilik yaş ya da elektrostatik toz boya sistemleri ya da farklı elektrolitik (Galvano) kaplama yöntemlerine göre çok önemli avantajları vardır.
Diğer farklı uygulamalara göre oluşan film kalınlığının homojen ve estetik görünümlü olmasının yanında, keskin kenar, grift ve kaynak uygulanmış bölgeler için de çok idealdir.
Çizilme, darbe dayanımı açısından da ciddi kalite- maliyet avantajları sunar.
Üstün korozyon direnci sınırlarının çok yukarılarda olmasının yanında, yüksek üretim kapasitesi maliyetler açısından da Kataforez Kaplamaları tüm üreticilerin gözünde tartışılmaz bir yere oturtmaktadır.
Bir de arıtma maliyetleriyle birlikte düşünüldüğünde; ekonomik olması, düşük yangın riski ve işçi sağlığı iş güvenliği alanında ki faydaları; ona farklı uygulamalara göre ciddi bir üstünlük kazandırmaktadır.
Bugün halen otomobil üreticileri korozyon garanti sürelerini 10 yılın üzerine çekmişlerse bu başarı kataforez sistemlerinin yaygınlaşmasıyla (otomotivde kullanımı % 95 lik bir orana ulaşmıştır.) mümkün olabilmiştir.
1950’lerin ikinci yarısından itibaren anaforez kaplamayla birlikte başlayan elektrolitik boya kaplama yöntemi uygulamaları, 1970’lerden sonra yerini katodik (kataforez) elektrolitik kaplamaya bırakmış ve anodik uygulama birçok alanda terk edilmiştir.
Kataforez boyasının; kimyasal niteliğini kabaca tariflemek gerekirse koloidal bir elektrolitle sabitleştirilmiş özel bir dispersiyondan ibarettir. Kataforez Boya Sistemi, en basit tarifiyle şöyle açıklanabilir.
Kontrollü uygulanmış ön işlemlerin ardından, elektriksel doğru akım verilen ve boya kaplanılması istenen metal parçalar; 1 ila 3 dakika arasında daldırma boya tankında bekletilir.
Boya tankından çıkarılan parçaların yüzeyinde kalan, boya izolasyonundan dolayı tutunmasını gerçekleştirememiş boya, basit mekanik işlemlerle yüzeyden uzaklaştırılır.
Oluşan ön buharlaşma süresinden sonra parçalar kürlenme fırınında kurutulur.
Boyanacak metal parçalar elektrotlardan birisidir, boya tankıysa diğer elektrotu oluşturur.
Boyanacak metal parçaların; sistemin anot kısmına bağlanması anaforez kaplama olarak adlandırılır veya anoforetik elektrolitik kaplama ya da anodik elektrolitik kaplama olarakta nitelendirilebilir. Tersi yani boyanacak metal parçalar katod kısmına yüklenildiğinde kataforez kaplama ya da katodik elektro kaplama diye isimlendirilir.
Diğer bir ifadeyle; reçine katyon ise anodik kaplama, reçine anyon ise kataforez kaplama olarakta değerlendirilebilir.
Kaplama esnasında ki tüm reaksiyon boyunca bazı kimyasal tepkimeler oluşur.
Bu reaksiyonların stabil olması, solvent, reçine, pigment ve katkı ürünlerinin homojen çözünürlüğünün ve dağılımının tam olarak sağlanmasıyla mümkündür.
Kataforez Boyaların üreticiye göre formülasyon oranları ve kullanılan additiv ürünleri değişsede yaklaşık olarak şöyledir.
%75-90 Su
%15-20 Reçine
%0-5 Pigment
%0-5 Solvent
İyonlaşma özelliği olan Kataforez Boya Reçinesi seçimi; kaliteyi belirleyen en önemli parametrelerden birisidir çünkü hammadde olarak kullanılan reçine (Akrilik- Epoksi-Hibrit), bkorozyon ve güneş ışığı hassaslığına karşı dayanımı da arttıran en temel üründür.
Epoksi polimer reçinelerin korozyon ve kimyasal dayanımı yüksektir. Akrilik polimer reçinelerinse UV dayanımı en öne çıkan avantajlarıdır.
Hibrit sistemlerse daha kompleks beklentiler için kullanılabilir.
Pigment pastalar renk, UV direnci ve parlaklık kazandırırlar.
Dolgularsa boyanın kalınlık gücünü ve kuruma özelliğini arttırır ve ayrıca reaksiyon hızlandırıcı da etkileri vardır.
Ana pigment elementleri TiO2 ve Karbon Black’tir.
Dolgular; silikat bileşiklerinin farklı formülasyonları olabilir amacıysa homojen bir boya filmi oluşuna katkı sağlamaktır.
Kataforez sisteminin ana çözücüsü saf sudur, bunun yanında, bütil glikol ve fenoksipropanol bulunur.
Butil glikol boyanın çözünmesi, homojenizasyonu ve derinlemesine yapışmasına katkı sağlar.
Fenoksipropanol ve türevleriyse yüzey dağılımın homojenliğini sağlayarak, estetik bir görünüm elde edilmesine yardımcı olur.
Fenoksipropanol’ün çözünürlüğü çok az olduğu için UF tankından veya reçine/emülsiyon pompasından sisteme çok yavaş bir biçimde verilmelidir.
Deiyonize su, boya bileşeninin %75-90’ınıdır ve tüm kimyasal bileşenlerin ortak taşıyıcısıdır.
Kataforez Kaplamanın temel prensibi
Kaplama tankına daldırılan metal parçalar ve elektrotların olduğu alana elektriksel doğru akım verilir. Oluşan gerilimle birlikte elektrotlardan birisi anot pozitif (anodik) diğeri metal parça negatif (katodik) olacaktır.
Tank içerisindeki boyanın doğru akıma göstereceği ilk dirençle kaplama işlemi kendiliğinden yavaşlayacaktır. İyonlaşan boyaysa önce elektroda en yakın bölgelere doğru hızla; sonra bu bölgeler boya kaplandığında boya metali izole edeceğinden boyama bu yüzeylerde tamamlanacaktır.
Ama ardından boya iyonları daha girift bölgelere doğru hareketlenip tüm metal yüzey izole oluncaya kadar yani yüzeyde homojen bir boya tabakası meydana gelinceye kadar kaplama reaksiyonu devam edecektir.
Boyanacak metal parçaya uygulanan elektriksel gerilim, parça yüzeyinde oluşacak boya filmi kalınlığı için çok önemli bir kontrol parametresidir.
Kaplanan boya filmi kalınlığı, ciddi bir izolasyon ve dolayısıyla direnç oluşturacaktır.
Buysa Ohm kanununa göre; kaplanan bölgelerde ters orantılı olarak, elektriksel direnç arttıkça, elektrik akımı da azalacaktır.
Bu sistemde ki amaç; girift yüzeyli parçaların da homojen bir kalınlıkta kaplanabilmesidir.
Zaman/ doğru akım ilişkisinin parametreleri
Doğru akımın yükseltilmesiyle, kaplamayı hızlandırmak ve boya kalınlığını ve dolayısıyla kapasiteyi artırmak ideal ve doğru bir yöntem değildir.
Oluşacak olan yüksek akım, ani hidrojen gazı çıkışına ve parça yüzeyinde aşırı ısınmaya neden olacaktır. Boyada kılcal ya da görünür yırtılmalarınsa temel nedeni budur.
‘Rupture voltage’ yırtılma voltajı olarakta bilinen bu soruna neden olan yüksek doğru akım uygulamasıdır. Orantısız yüksek akım metalin elektrokimyasal olarak çözünmesinin de kaynağıdır.
Buda Fe2O3.H2O demir oksit oluşumuna neden olur ki, gerek görünüm (sarı lekelenme) ve gerekse de korozyon direncini azaltır.
Elektriksel doğru akım; Anot ile Katot arasında temelde üç farklı direnç noktası oluşturur.
Sırasıyla Anolit direnci (Ra), boya direnci (Rb) ve kaplanan boyanın film direnci (Rf)
Amaçlanan boya filmi kalınlığını arttırmaksa, bunun için voltaja paralel, anot yüzeylerinin de arttırılması, anot-katot arası mesafenin düşürülmesi veya oluşacak elektriksel direncin azaltılması gerekmektedir.
Kataforez Kaplamalarda Maliyet Verimliliği
Kataforez Kaplama; işletme maliyeti açısından en verimli kaplama yöntemidir.
Çünkü yüksek kapasitelere ulaşabilme, düşük reklamasyon oranı nedeniyle, rötuşa dayalı üretimin ortadan kalkmasını sağlar.
Ve transfer verimi, standart boya filmi oluşumu, % 90-95 kaplama verimliliği ve düşük istihdam olanağı gibi benzersiz avantajları Kataforez Kaplamayı diğer tüm boya sistemlerinden alan/ birim başına boya tüketimi maliyeti açısından da rakipsiz kılmaktadır.
Kaplanan ürünlerin film kalınlığının, homojenliğinin kontrol edilebilir olması girift parçalar açısından çok önemlidir, bu sayede tüketim miktarları da yönetilebilir özelliktedir.
Kataforez Kaplamanın film kalınlığı teorik olarak 2–5 mikrondur.
Farklı boya uygulamalarında homojen bir kaplama yapılamadığı; damlacıklar ve yüzeyde çöküntüler oluştuğu için bu oran 15–100 mikron arasındadır.
Otomasyona dayalı robotik çözümlerin de adaptasyonuyla çok daha az personelle işletilebilir.
Çalışanların mental yorgunluklarından kaynaklı problemlerin de olmadığı, kaliteli bir kaplama sistemidir.
Püskürtme yerine daldırma bir sistem olduğu için parçalar çok daha sık asılabilir.
Kataforez Kaplamanın ve Çevresel Yönetmeliklere uyumu
Su bazlı, minimum atık özelliğiyle birlikte; ağır metal elementlerinin boya kombinasyonları içerisinde yer almaması en göze çarpan yetenekleridir./p>
Sıfıra yakın petrol türevi organik solventler içermesi VOC değerleri açısından istisnasız çevreye en duyarlı bir boya sistemi olduğunun kanıtıdır.
Su bazlı bir kimyasal içeriğe sahip olması, neredeyse boya atıksız çalışması, olası bir yangın tehlikesini minumuma indirgemesi ve işçi sağlığı iş güvenliği gibi benzersiz avantajları Kataforez Kaplamaların tercihinde başat bir yer tutmaktadır.
Kaplama kalitesine etki eden parametreler
Nüfuz etme; kataforez boyanın kimyasal bileşimi formülasyon özelliklerine göre değişkenlik gösterse de: iletkenlik, yüzeyin fiziksel özellikleri ve sıcaklık kaliteye etki eden en önemli parametrelerdir.
Kaplama işlemine tabi tutulan metal işlem parçalarında, kaplamanın ilk başlangıç noktası anot hücrelerini gören, en yakın düz ve en dış kısımlardır. Daha sonra anota olan uzaklık ve derin girift bölgelerde kaplama işlemi devam eder. İstenilen kalınlığa ulaşıldığında reaksiyon sona erer.
Düz yüzeyler ve anotu gören bölgelerde kalın boya filmi oluşturulmaması (kırılganlık artar) en çok dikkat edilmesi gereken bir diğer noktadır.
Kataforez Boya Kontrolleri ve Analizleri
05 Nisan 2021
