OTO TAMİR BOYALARI
Z. Okan Oyman
Oto Tamir Boyaları Araştırma Laboratuvarı,
AkzoNobel Kemipol A.Ş.,
Ankara Asfaltı 25 km,
35177 Kemalpaşa, İzmir, Türkiye
E-posta: [email protected]
Otomotiv sektöründeki araçların (otomobil, otobüs, minibüs, vbz.) servis süreleri boyunca meydana gelen çeşitli
çarpmalar ve/veya yıpranmalar sonucunda oluşan bozuklukları gidermek ve orijinal dış görünümlerine en yakın
görüntüyü elde etmek için uygulanan boyalara “oto tamir boyaları” adı verilir. Aslında araçların sadece servis
süresi boyunca değil ilk üretimleri aşamasında da tamir amaçlı boyama işlemi gerçekleşebilir. Araçların orijinal
boya uygulaması sırasında ve/veya boyanmalarının ardından, kaza, sürtünme, oluşan boya kusurları gibi
nedenlerle kısmen yeniden boyanmaları ya da tamamen yeniden boyanmaları gerekebilmektedir.
Otomotiv fabrikalarının boyama hatlarındaki boya uygulaması sonrası genellikle 120°C cıvarında pişirilerek
kaplamanın sertleşmesi sağlanmaktadır. Tamir boyamalarında bu kadar yüksek sıcaklıkların kullanılması
pratikçe mümkün olmamaktadır. Taşıta giydirilmiş plastik kısımlar, kumaş, köpük içeren koltuklar ve diğer ısıya
dayanıksız aksesuarlar 80°C’nin üzerindeki sıcaklıklara maruz kaldığında olumsuz etkilenirler. Bu nedenle, oto
tamir sektöründe kullanılan ürünler 80°C ve altındaki sıcaklıklarda kuruyup sertleşecek özellikte seçilmektedir
[1, 2].
1. Tamir yüzeyleri ve boyaya hazırlanmaları
Üzerine herhangi bir tamir boyası uygulanacak olan araç yüzeyleri aşağıda belirtildiği gibi farklı olabilir:
a)
b)
c)
d)
Orijinal yedek parçanın kullanıldığı kataforetik kaplı yüzeyler
Geçici koruyucu bir astarla boyalı bir yedek parçanın kullanıldığı yüzeyler
Metalin doğrultma işlemine uğratıldığı çıplak metal yüzeyler
Üzerinde daha önce uygulanan boya gamı bulunan yüzeyler
Belirtilen tüm yüzeylerde tamir işlemi etkin bir yağ alma işleminin ardından yapılır. Degreaser’da denilen yüzeyi
temizleme amaçlı tinerler kullanıldığı gibi krater oluşumuna hassasiyet gösteren ortamlarda özel geliştirilmiş
katkılı tinerler de mevcuttur. Eğer tamir yapılacak bölge tamponlar gibi plastik bir yüzey ise bu uygulamaya özel
statik elektriği dağıtıcı özelliği bulunan tinerler kullanılmaktadır [1, 3]. Tamir aşamasında yağ alma/temizleme
işlemi sonrası kullanılan tamir boyalarına aşağıda değinilmiştir.
2. Tamir amaçlı kullanılan boyalar
2.1. Macunlar
Doğrultma yapılmış metal yüzeylerdeki darbe izlerinin, derin çiziklerin ve yüzey kusurlarının kapatılması
amacıyla genellikle spatul yardımı ile macun uygulamaları yapılır.
Tamir amaçlı en yaygın kullanılan macun türü olarak doymamış poliester esaslı macunlardan bahsedebiliriz.
Zincir yapılarına katılan ve/veya katılmayan tersiyer aminler ile tepkime hızı artırılmaktadır. Macun formülünde
bulunan stiren ile poliester reçine tepkimeye girerek çapraz bağlanma sonrası sertleşme sağlanır. İkinci bileşen
olarak tepkimeyi başlatan peroksit bileşikleri kullanılır. Macun ile karışır karışmaz hızlı bir şekilde reaksiyon
başlatılmış olur [4]. Şekil 1.a.’da hasar görmüş bir aracın tamponuna uygulanan macun gösterilmiştir.
(Şekil 1.’ i buraya ekleyiniz)
Oto tamir sektöründe doymamış poliester esaslı macunların dışıkda selülozik macunlar az da olsa
kullanılmaktadır. Bu tür macunların en geniş kullanım alanları astar uygulaması sonrası oluşan yüzey
kusurlarını örtmek için yoklama amaçlı kullanılanlarıdır. Bu macunlar genellikle alkid ve selülozik reçinelerin
karışımlarından oluşmaktadır. Kuruma zamanları ve çözgen dayanım özellikleri doymamış poliester esaslı
macunlara göre daha geridedir. Bu yüzden kullanımları çok azalmıştır.
2.2. Astarlar
Farklı bağlayıcılar kullanılarak formüle edilen oto tamir astarları genellikle çözgen esaslıdır. Kullanılan astarlar
bağlayıcılarına göre aşağıda belirtilmiştir.
Akrilik astarlar
Oto tamir alanında çok yaygın olarak kullanılan astarları iki bileşenli akrilik-izosiyanat esaslı astarlar oluşturur.
İki bileşenli akrilik astarlar yüksek sertleşme hızları ve çok polar olmayan çözgen yapıları nedeniyle, eski boyalı
yüzeyler üzerinde bariyer astarı olarak kullanılabilirler. Hidroksil fonksiyonalitesine sahip akrilik reçineleri
izosiyanat esaslı sertleştiriciler ile belirlenen oranlarda karıştırılıp poliüretan zincir yapısını oluşturarak kuru film
kalınlıkları 50-200 µm arasında film oluşturmaktadırlar [5, 6].
Yıkama astarları (Wash Primer)
Polivinil bütiral, epoksi reçinesi, fenolik reçine içeren astarlar metal yüzeye direkt olarak uygulanan astarlar
olarak kullanılırlar. Korozyon önleyici pigment olarak çinko kromat sıklıkla kullanılmaktadır. Dolgusuz olanları
~5-10 µm kuru film kalınlığı bırakmaktır. Dolgu içeren, daha yüksek film kalınlıkları bırakan yıkama dolgu
astarları (wash fillers) da kullanılmaktadır. Gerek demir esaslı, gerekse çinko ve alüminyum esaslı metal
yüzeylere kuvvetle yapışırlar. Genellikle fosforik asitle reaksiyona girerler. Fosforik asit astar ambalajına
eklenerek hazırlanan ürünler olduğu gibi ayrı bir ambalajda ikinci bileşen olarak da kullanılabilir. Bu astarların
kuru filminde fosforik asit kalacağı için alkali özellikte olan amin fonksiyonlu doymamış poliester esaslı ve/veya
epoksi–poliamid macunlar, astar ve son katların üzerine uygulanması ara kat yapışma sorunlarına yol açabilir.
Epoksi esaslı astarlar
Oto tamir sektöründe daha çok iki bileşenli epoksi–poliamid reçineleri 50-200 µm kuru film kalınlıklarında,
genellikle bariyer oluşturabilecek özellikte hazırlanan astarlardır. Korozyon direncini arttırmak için çinko fosfat
esaslı korozyon önleyici pigmentler artan bir yaygınlıkla kullanılmaktadır [1, 7]. Akrilik astarlara göre üstün
dayanım özellikleri sağlamasına rağmen daha yavaş kurudukları için kullanımları çok yaygınlaşmamıştır.
Selülozik astarlar
Selülozik astarları ilk nesil oto tamir astarları olarak sınıflandırabiliriz. Genellikle alkid ve selüloz reçinelerinin
karışımlarından oluşturulmaktadır. Zayıf korozyon direnci, çözgen dayanımları, nem dirençleri gibi özellikleri ile
yavaş yavaş yerlerini akrilik astarlara bırakmaktadırlar.
(Şekil 2.’ i buraya ekleyiniz)
3. İki katlı ve tek katlı son kat oto tamir boyaları
İki katlı son katlar (baz kat-vernik)
Metalik etki veren bir baz kat boyanın sprey edildikten birkaç dakika sonra üzerine vernik uygulanması ile
oluşan baz kat-vernik son kat sistemi günümüzde yıllarda popüler hale gelen inci ya da sedef etkili pigmentleri
içeren boyaların da kullanılması ile iyice artış göstermiştir. Bakıldığı açıya göre değişen etki pigmentlerinin
kullanımı da giderek yaygınlaşmaktadır.
Çözgenli oto tamir baz katlarında, akrilik veya poliester reçineler ve kurumayı hızlandıran selüloz asetat bütirat
(CAB) reçineleri kullanılır. Metalik etkiyi veren alüminyum pulcukları ile inci etkisini veren mika pulcuklarının,
uygun ışıltı verecek biçimde yönlenmeleri için, tiksotropik özellik yaratacak katkılar baz katlara eklenirler. Ayrıca,
baz kat formül özelliklerini geliştirici bentonitler, silikalar, çeşitli polimerik mumlar, akma denetleyici ajanlar
kullanılmaktadır. Baz katlar genellikle kuru film kalınlıkları 10-25 µm arasında olacak şekilde tasarlanırlar. Renk
özellikleri uygulama parametrelerinde ve/veya ortam koşullarında yapılan ufak değişikliklerden bile etkilenebilir.
Renkler tasarlanırken çoğunlukla çok açılı spektrofotometrelerden faydalanılır. Şekil 3.a’da baz kat renklerini
oluşturmaya yarayan çok açılı bir spektrofotometre gösterilmiştir. Renk ölçümleri genellikle 40-60 µm kuru film
kalınlıkları arasında uygulanan verniklerden sonra yapılır. Şekil 3.d.’de vernik uygulaması sırasında çekilmiş bir
fotoğraf gösterilmiştir. Oto tamir sistemlerinde kullanılan verniklerin çoğunluğu yüksek dayanımlı, çizilmeye karşı
dirençli, çözgenli, iki bileşenli ve akrilik poliol esaslı olmaktadır [6].
Tek katlı son katlar
İki bileşenli
Astarlama, zımparalama ve temizleme işlemleri sonrası tek kat halinde uygulanan opak son katlar tek katlı son
katlar olarak değerlendirilir. Tamir amaçlı tek katlı son katlar verniklerde olduğu gibi akrilik poliol–poliizosiyanat
kimyasına sahip iki bileşen halinde sunulmaktadır. Dış dayanım açısından, poliizosiyanat içeren sertleştirici
bileşen hekzametilendiizosiyanatın, HMDI, biüret ve/veya trimerleri kullanılır. Otomotiv OEM boyalarında olduğu
gibi yüksek dayanımlı pigmentler kullanılmaktadır. Şekil 2.b. ve Şekil 2.c.’de baz kat uygulamasını ve baz kat
uygulanmış bir aracın ön çamurluğu gösterilmiştir. Ayrıca Şekil 2.d.’e baz kat üzerine vernik uygulanırken
çekilmiş bir fotoğraf gösterilmiştir.
Tek bileşenli son katlar
Bazı ticari araçlarda, tamir boyasından yüksek dayanım özellikleri beklenmez. Bu araç grubunun tamir
boyamasında, orta–uzun yağlı, modifiye alkid esaslı son katlar da kullanılır. Fakat kullanımları gün geçtikçe
azalmaktadır.
5.Renk eşleme
Araçların model ve renk çeşitliliğinin artması tüm dünyada giderek artan bir son kat renk eşleme gerekliliğini
ortaya koymaktadır. Pratikçe en çok benimsenen yöntemleri aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.
Boya fabrikasında tasarlanmış ve rengi eşleştirilmiş olarak pazarlanan hazır kutu boyaları
Satış noktalarında renk bileşenlerinden renk yaparak piyasada var olan araç renklerini eşleştirme yöntemi
Oto tamir amaçlı renk yapma sistemlerinde son yıllarda, satış noktalarında portatif renk ölçüm cihazları
bulundurma eğilimi artmaktadır. Böylelikle, kullanım ömrü boyunca, orijinal renginden kısmen uzaklaşmış
renkteki bir aracın kısmi tamir boyaması için özel renk yapılması mümkün olabilmektedir [8, 9]. Şekil 3.a.’da çok
açılı ölçüm yapabilen (25°, 45°, 110°) GretagMacbeth Colorchecker spektrofotometresi gösterilmiştir. Bu ve
benzeri spektrofotometreler yardımı ile otomobilin renk uzayındaki yeri belirlenir.
(Şekil 3.ü buraya ekleyiniz)
Belirlenen ölçüm verilerine göre hazırlanan formülün hassas terazi ile tartılması Şekil 3. b.’de gösterilmiştir.
Eşleştirme sonrası hazırlanan formül araçtan önce ufak bir panele uygulanıp rengin görsel ve ölçümsel olarak
orijinal boyaya ne kadar yaklaştığı görülmelidir. Eğer eşleme tamamlanmışsa hazırlanan boyanın araca
uygulama işlemi başlayabilir.
6. Uçucu organik bileşik (VOC) kısıtlamaları
Türkiye Avrupa birliğine (AB) dahil olmasa da uyum süreci tamamlandığı zaman AB’de uygulanan ve/veya
uygulanacak yükümlülükleri yerine getirmesi beklenecektır. Oto tamir sektörünü çok yakından ilgilendiren
2004/42/CE direktifi ile boyalarda kullanılan uçucu organik bileşik (VOC) miktarlarında ciddi sınırlamalar
getirmektedir.
(Tablo 1’i buraya ekleyiniz)
İleride Türkiye’de de oto tamir sektöründe kullanılacak boya sistemlerinin uygulama esnasındaki VOC kullanım
miktarlarının Tablo.1.’de belirtilen kısıtlamalara uyması beklenecektir. Hatta, AB’de 2004/42/CE direktifinin
yerini alacak çalışmalar sektör temsilcilerinin ve ilgili kişilerin yer aldığı toplantılarda tartışılmaya devam
etmektedir. Yakın zamanda VOC oranlarında daha da fazla sınırlayıcı önlemler alınacağı beklenmektedir [10].
7. Yeni teknolojiler
Bölüm 6.’da belirtilen kısıtlamalara uymak için düşük katılı çözgenli boyalardan, aşağıda belirtilen boya
sistemlerine geçiş ilerleyen zamanlarda hız kazanarak devam edecektir.
Yüksek katılı
Su içerikli
Işık kürlendirmeli
Yüksek katılı
Bu sistemler ekipman ve formülasyon anlamında düşük katılı boyalara göre en az teknolojik değişiklik isteyen
boya sistemleri olarak kabul edilebilir. Pratikçe yeni teknolojiler ile oto tamir sektöründe kullanılabilecek yüksek
katılı astar, vernik ve opak boya sistemleri yaratmak mümkün gözükmektedir. Düşük kuru film kalınlıkları
bırakarak elde edilebilen metalik, inci etkili ve özel etkili renklerin elde edilmesinde var olan teknolojiler ile
yüksek katılı ürünler geliştirmek mümkün gözükmemektedir [11,12].
Su içerikli
İstenilen rengi ve film kalınlıklarını elde edebildiğimiz su içerikli baz katlar son yıllarda giderek artan bir oran ile
kullanılmaktadırlar. Performans özellikleri yeni geliştirilen polimerizasyon yöntemleri ile giderek çözgenli
boyaların özelliklerine yaklaşmaktadır. Su içeren sistemlerde en çok kullanılan ana bağlayıcılar akrilik veya
poliüretan reçinelerinin sulu dispersiyonları olmaktadır. Ayrıca, iki bileşenli, su içeren akrilik poliol–poliizosiyanat
esaslı astarlar ve vernikler yavaş yavaş raflarda yerini almaktadır. Vernik ve astarların ikinci bileşenleri, tek katlı,
iki bileşenli son katların ikinci bileşenleriyle aynı yapıda tasarlanabilirler. Şekil 4.’de su içeren vernik uygulaması
esnasında çekilen bir fotoğraf gösterilmiştir. Bu fotoğrafda da görüldüğü gibi uygulama esnasında çözgenli
boyalara göre çok daha az bir boya tozu (overspray) bırakmaktadır. İçerdiği çözgen oranı daha az olduğu için
çevreye ve insan sağlığına olan etkileri çözgenli boyalara kıyasla çok daha az olmaktadır [13, 14].
(Şekil 4.’ü buraya ekleyiniz)
Işık kürlendirmeli
Günümüzde çevreye ve insan sağlığına daha az etkileri olan boyaların geliştirilmesi kadar tamir işleminin
boyahane verimliliğini ve bekleme zamanlarını arttırmak için oldukça hızlı bitirilmesi gerekmektedir. Işık
kürlendirmeli sistemler sertleşme ve akabinde tamir işleminin son aşaması olan cilalama işlemine geçme
sürelerini oldukça kısaltmaktadır. 4-6 dakika sonra uygulanan boyanın kuruma işlemi bitmiş olmaktadır. Boyama
işlemini daha da hızlandıracak teknolojiler son zamanlarda hız kazanmıştır [15,16]. Şekil 5.’de de gösterildiği
gibi boyama işlemi sırasında kullanılan özel bir tabanca sistemi ile aynı zamanda boyanın sertleşmesini
başlatan UV-LED ışık kaynağıda yüzeye nüfus edebilmektedir [17]. Bu boyama sisteminde fotobaşlatıcılar ve
reaktif incelticilerin yanısıra reaktif monomerler, oligomerler ve yüzey özelliklerini düzenleyici katkılar da yer
almaktadır [15].
(Şekil 5.’i buraya ekleyiniz)
Teşekkürler: Bu makaledeki ilgili fotoğrafların yaratılmasında yardımcı olan Demaks özel servisinden Nevzat
Pulat’a, Ilgın Özel oto boyadan Hasan Poyraz’a, AkzoNobel Kemipol A.Ş., Marmara bölgesi teknik servis
ekibine ve AkzoNobel Car Refinishes B.V, Sassenheim’da bulunan yetkililere teşekkür ederiz.
Yararlanılan Kaynaklar:
[1] M. Tunçgenç, Boya Teknolojisine Giriş, AkzoNobel Kemipol A.Ş., 292-296, (2005).
[2] Coatings World Magazine, Automotive Refinish Market, 30-36, (2005).
[3] http://www.sikkenscr.co.uk/sikkenscr/uk/Products/Pages/sikkensantistaticdegreaser.aspx
[4] J.H. Aurer, Ab Kasper, Unsaturated Polyester Resins, Die Bibliotek der Technik, 13-16, (2003).
[5] B. Müller, U. Poth, Coatings Formulation, Vincentz Network GmbH, 97, (2006).
[6] Ulrich Meir-Westhues, Polyurethanes Coatings, Adhesives, Sealants, Vincentz Network GmbH, 151, (2007).
nd
[7] A. Clayton, Epoxy Resins Chemistry and Technology, Marcel Dekker, 2 ed., (1988)
[8] J.V. Koleske, Paint and Coatings Testing Manual, American Chemical Society for Testing, 467-468, (1995).
[9] Coatings World Magazine, Automotive Refinish Market, 32 (2005).
[10] Directive 2004/42/CE of The European Parliament and of The Council, L143/87-95 (2004).
[11] H. Petit et al., Ambient Cure High Solids Acrylic Resins for Automotive Refinish Clear Coat Applications,
Prog. Org. Coat., 43, (2001) 41-49.
[12] B. Müller, U. Poth, Coatings Formulation, Vincentz Network GmbH, 161-204, (2006).
[13] Heinz-Peter Rink, Bernd Mayer, Water-based Coatings for Automotive Refinishing, Prog. Org. Coat., 34,
(1998) 175-180.
[14 ] http://www.sikkenscr.co.uk/sikkenscr/uk/Products/Pages/sikkensautoclearwb.aspx
[15] J.P. Stropp et al., UV Curing Systems for Automotive Applications, Prog. Org. Coat., 55, (2006) 201-205.
[16] http://www.sikkenscr.co.uk/sikkenscr/uk/Products/Pages/sikkensautoclearuv.aspx
[17] AkzoNobel 2008 Annual Report (http://www.akzonobel.com/news/annual_report/)
Makalede kullanılacak resim ve tablolar
b)
a)
Şekil 1.a) Tamponun düzeltilmesi için spatul yardımı ile kullanılan macun uygulamasından bir görünüm, b)
Hasarlı aracın macun ve astar uygulaması sonrası zımparalanmış hali gözükmektedir. Şekil 1.b.)’deki
fotoğraf Dragos, Maltepe’deki Demaks özel servisinde çekilmiştir.
a)
b)
c)
d)
Şekil 2.a. ) Doğrultma, macun ve astar uygulaması sonrası tamir gören aracın ön kaput görüntüsü, b) aynı
araca metalik baz kat uygulaması yapılırken, Şekil 2.a.) ve Şekil 2.b.)’deki fotoğraflar İstanbul Bağcılar’daki,
İkitelli organize sanayi, Ilgın Özel oto boyacısında çekilmiştir. Şekil 2.c.) Baz kat boya uygulaması sonrası
bekleme (flash off) süresi esnasında, Şekil 2.c.)’deki fotoğraf Dragos Maltepedeki Demaks özel servisinde
çekilmiştir. Şekil 2.d.)’de ise baz kat üzerine parlak vernik uygulanırken çekilen görüntüler gösterilmiştir.
a)
c)
b)
d)
Şekil 3.a.) Çok açılı ölçüm yapabilen (25°,45°,110°) GretagMacbeth Colorchecker spektrofotometresi
yardımı ile otomobilin renk uzayındaki yeri belirlenir, Şekil 3.b.) Spektrofotometre yardımı ile belirlenen
ölçüm verilerine göre hazırlanan formülün hassas terazi ile tartılması işlemi, Şekil 3.c.) ve Şekil 3.d.)
Formül hazırlamada kullanılan renk bileşenlerinden bir görünüm.
Şekil 4.) Sulu vernik (Autoclear WB) uygulamasından bir görünüm. Uygulama esnasındaki sütsü
görünüm suyun ve diğer uçucu organik bileşiklerin boya filmini terketmesi ile şeffaf bir görüntü
almaktadır [13].
a)
b)
Şekil 5.a.) Patentli AkzoNobel ve Erea marka UV-LED (ultra-viole light emitting diode) sprey tabancası.
Şekilde görüldüğü gibi tabanca memesinin etrafına yerleştirilmiş olan ışık kaynağı, boya uygulanır
uygulanmaz boyanın kürlenme işlemini de aynı anda başlatabilmektedir[17]. Şekil 5.b) 3 bileşenli
Autoclear UV vernik ambalajlarından bir görünüm [16].
Tablo1. 2004/42/EC’de yer alan Uçucu Organik Bileşik Kısıtlamaları [10].
Oto Tamir Boyaları için izin verilen en yüksek uçucu organik bileşik
(VOC) miktarları
VOC g/L
Ürünler
Kaplamalar
(*)
Hazırlık
a Hazırlık ve temizlik
Ön temizlik
b Macunlar
Tüm tipler
Dolgu amaçlı genel (metal) astarları
c Astarlar
Yıkama astarları
d Son katlar
Tüm tipler
e Özel ürünler
Tüm tipler
* Uygulamaya hazır boyadaki miktarlar esas alınmalıdır.
850
200
250
540
780
420
840
Download

oto tamir boyaları