Toz Boyada Spreyleme Tekniği

Toz boyada spreyleme tekniği, boyanın küçük damlacıklar hâlinde atomize edilecek biçimde püskürtülerek (sprey) uygulanması ile düzgün bir kalınlık dağılımına sahip olan ve iyi yayılan yüzeylerin elde edilmesi amacı ile yapılmaktadır. Bu yöntem sanayi boyası uygulamalarında çeşitlenerek yaygınlaşmıştır. Bu yöntemlerden biride elektrostatik toz boya uygulamasıdır.

Elektrostatik toz boya kaplama, üründe bir damla solvent kullanmaksızın boyanıp piyasaya verilir hâle getirilmesidir. Toz boya, bir hava akımı ile özel olarak geliştirilen bir toz boya tabancasına taşınır ve bir toz bulutu hâlinde toz boya kabini içinde pulverize edilir. Burada statik elektrik ile yüklenen toz boya, topraklama yapılmış ürün üzerine her tarafına eşit ve muntazam olarak dağıtacak şekilde kaplanır. Aşırı olarak püskürtülmüş bulunan toz boya (ürün üzerine yapışmayan) tekrar kullanılmak üzere toz boya kabini içindeki emme sistemiyle havadan ayrılıp geri kazanılır. Geri kazanılan tozun tekrar kullanılabilme özelliği toz boya tekniğinin en ekonomik avantajlarından biridir. Ürün daha sonra bir fırında pişirme işlemine tabi tutulur. Isı, tozun erimesine ve ürün üzerinde akışına neden olur ve polimerize olarak kimyasal sertleşme ile üzerine yapışır. Belirtilen özellikleriyle toz boya tekniği geleneksel yaş boyaya nazaran daha cazip hâle gelmiştir.

Toz boyada spreyleme tekniği, boyanın püskürtüldüğü noktanın civarındaki hava 50–125 kV elektrik gerilimi uygulanarak iyonlaştırılır. Havanın iyonlaşması sonucunda serbest kalan elektronlar, bu bölgeden geçen boya zerreciklerinin yüzeylerine tutunarak onları eksi (–) yükle yüklerler. Öte yandan boyanacak malzeme topraklanarak artı (+) uç konumuna getirilir. Yüzeyin boya zerreciklerine uyguladığı elektriksel çekim hem serpintiye bağlı hem de geri sıçrama etkisine bağlı sprey kayıplarını büyük ölçüde azaltır.

Bu yöntemle özellikle çok sprey kaybına yol açan boru, profil vb. nesneler arka yüzleri de dahil olmak üzere kayıpsız boyanabilir.

Yüzeye ulaşan boya zerreciklerinin, üzerlerindeki yükü yüzey üzerinden toprağa aktarabilmeleri için boyanın elektriksel iletkenliğinin yeterli olması gerekir

Toz boyada spreyleme tekniği, itici olarak havanın kullanıldığı sprey tabancaları kullanılır. Bu uygulamalarda hem havalı spreyin yayılma düzeyi elde edilir hem de sprey kayıpları en alt düzeye indirgenir. Elektrostatik sprey uygulamalarında, boyanın merkezkaç kuvveti etkisiyle çok küçük damlacıklara parçalandığı disk ya da çan biçimli, döner başlıklı uygulama araçları da kullanılır.

Toz Boyada Spreyleme Tekniği ile Geleneksel Elektrostatik Yükleme (Korona Yükleme)

Toz boyada spreyleme tekniği, havayla karıştırılarak akışkanlaştırılan toz boya, ucunda bir meme bulunan tüp biçimindeki toz boya tabancasından püskürtülür. Memeye yerleştirilen bir eksi (–) elektroda 40–100 kV civarı yüksek gerilim uygulanır. Eksi elektrot hava moleküllerini iyonlaştırır. Oluşan bu iyon bulutu korona olarak adlandırılır. Oluşan eski yüklü iyonların bir bölümü toz boya parçacıklarının yüzeylerine tutunarak onları eksi yükle yükler. Topraklama yoluyla artı (+) elektrot konumuna geçen boyanacak malzeme bu toz parçacıklarını kendine çeker. Yüzeye ulaşan toz boya zerreleri yüzeyle temas sonucu yüksüzleşir. Dolayısıyla, yüzeydeki kaplama kalınlığı arttıkça elektriksel çekim etkisi azalır. Yüzeye iyi tutunamayıp dökülen toz boya zerrecikleri bir toplama kabininde biriktirilerek geri kazanılır. Toz boya uygulamalarında geri dönüşüm sık görülse de geri dönüşüme giden toz boya miktarı minimumda tutulmalıdır.

Diğer yandan gerekenden fazla voltaj fazla serbest iyon oluşumuna sebep olur ve iyi bir uygulamayı zorlaştırır. Akışkanlığı düşürür ve geri iyonizasyona neden olur. Malzemeye yetersiz topraklama yapılması durumunda durum daha da kötüleşir.

Yüksek voltaj ayarları tabancanın ağzı (nozzle) ile malzeme arasında elektriksel alan yolları oluşturur ve toz boya tanecikleri bu yolları takip eder. Dış yüzeydeki köşeler başta olmak üzere girift şekilli malzemelerin dış yüzeyleri elektriksel alan yollarının en yoğun olduğu yerlerdir. Benzer şekilde iç kısımlardaki köşe ve girintilerde bu alan yollarının yoğunluğu daha azdır.

Yüksek voltaj aynı zamanda Faraday Kafesi etkisini arttırır. Malzeme yüzeyinde kolay ulaşılan yerlerde daha kalın film kalınlığı, zor ulaşılan yerlerde daha ince film kalınlığı elde edilmesine sebep olur. Tabanca voltajını yeterli yüksekliğe ayarlamak çok önemlidir. Gerekenden yüksek ayarlanmış voltaj istenmeyen sonuçlara sebep olabilir. En uygun voltaj ayarını bulmak toz boya operatörünün becerisini gösterir.

Sürtünme İle Yükleme (Tribostatik Yükleme)

Toz boya tanecikleri tabancanın tüpü içerisinde yer alan yalıtkan malzemeye sürtünerek yüklenir. Bu mekanizma farklı yüklerdeki iki maddenin (birisi elektron almaya, diğeri elektron vermeye meyilli) birbirleriyle teması sonucu harekete geçer.

Tribo tabancaların içerisindeki özel tasarlanmış yükleme yolları mekaniksel özelliğinden dolayı toz boya birikimini önleyen ve yüzeye yapışmadan hızlı bir yüklemeye olanak veren maddelerden yapılmıştır

Sürtünme ile yükleme işleminde serbest iyon ve elektriksel alan oluşumuna sebep olacak yüksek voltaj bulunmamaktadır. Sürtünme ile yapılan yüklemenin verimli olması her taneciğin tabanca tüpüne sürtünmesine bağlıdır. Bu ise en uygun performansın alınması için tabancadan geçen hava akımının ve toz boya/hava oranının ayarlanması ile yapılabilir.

Sürtünme ile yükleme yapan çoğu cihaz dolaylı yoldan toz taneciklerinin yüklenmesini ölçen mikro ampermetreler ile donatılmıştır. Elektrik akımının bu ölçümü tabancadan geçen toz boya miktarına bağlı olarak değişmektedir. Bu yüzden yüksek mA değerleri her zaman iyi bir uygulama anlamına gelmemektedir. En önemli unsur tabancadan çıkan yüklü toz boya tanecikleri oranını olabildiğince yükseltmektir.