Sarkma / Akma
Arakat Yapışma Zayıflığı
Benard Hücreleri
Sprey Tozu
Boyada Yabancı Tanecik
Pusluluk
Donuklaşma
Kabarma ve Kırışma
Kenarda Boya Yığılması ve Çerçeve Etkisi
Krater
İpek Görüntüsü
Pinhol ve Gaz Hapsi
Portakal Kabuğu
Sürtme Ovalama ile Renk Değişmesi
Sütlenme
Silme İzi, Telgraf
Su Lekelenmesi
Taşma
Tepeler ve Çukurlar
Yüzeyden Kaçma ve Islatamama
Yüzme
Sarkma / Akma
Sarkma ve akma, dik yüzeylerde, yer çekimi etkisiyle oluşan ve istenmeyen görüntülere yol açan her tür akış davranışına verilen addır. (Şekil.1) Bu kusur, akışkanlığın çok fazla oluşundan (viskozitenin çok düşük oluşundan) kaynaklanır ve uygulama sırasında ortaya çıkabileceği gibi boya filminin fırınlanması sırasında da oluşabilir.
Dik yüzeye uygulanan yaş boya çok sayıda ince ve paralel katmandan oluşmuş gibi düşünülürse, bu katmanların yer çekimi etkisiyle, uygulama yüzeyinden uzaklaşıldıkça artan hızdaki hareketleri sarkma ve akma kusurlarına dönüşebilir (Şekil.2).
Sarkma ve akma olgularında belirleyici olan değişkenler viskozite, yüzey gerilimleri, yaş film kalınlığı ve yoğunluktur.
Viskoziteden kastedilenin, boyanın yüzeye temas ettiği andan sonraki viskozite olduğu açıktır. Dolayısıyla fırça, rulo, sprey tabancası, vd. ile uygulanan kesme kuvveti ortadan kalktıktan sonra boya viskozitesinin süratle yükselmesini sağlayacak reoloji katkıları sarkma ve akma kontrolunda etkin olur. Bu reoloji katkılarının, kesme kalktıktan sonraki viskozite alışını bir miktar geciktirecek yapıda olmaları (tiksotropi), akma direnci ile film yayılma özelliklerinin optimize edilmesine imkan tanıyacaktır. Öte yandan, uygulamanın hemen ardından çözgenlerin filmi terketmesi viskoziteyi yükseltmekte, buharlaşan çözgenlerin soğurduğu ısı nedeniyle soğuyan boyanın viskozitesindeki yükselme daha da artmaktadır. Dolayısıyla, akmanın uygun çözgen kullanımıyla denetlenmesi söz konusu olduğunda, çözgen buharlaşma hızlarının yanı sıra gizli buharlaşma ısılarının da dikkate alınması ilginç sonuçlar verebilir.
Akma olgusunu düşünürken dikkate alınabilecek diğer bir parametre de, film çözgen kaybettikçe değişen yüzey gerilimi değeridir. Düşük yüzey gerilimli bileşenler olan çözgenler buharlaştıkça filmin yüzey geriliminin artması beklenmelidir. Diğer boya özellikleri aynı kalmak koşuluyla, artan yüzey geriliminin akma eğiliminde artışa yol açtığı tekrarlanabilir deneylerle gösterilmiştir (Benzer biçimde, azalan yüzey gerilimi de akma eğilimini azaltmaktadır.)
Sonuç olarak, boyada kullanılan çözgenlerin gizli buharlaşma ısıları ne kadar yüksekse; sıcaklık düşüşü, buna bağlı olarak yüzey gerilimi artışı ve ona bağlı olarak da akma eğilimi o ölçüde artacaktır.
Akma eğilimi, yaş film kalınlığının kübüyle doğru orantılıdır. Dolayısıyla, yaş filmin kalınlığında % 25 düzeyindeki bir artış, akma eğiliminin yaklaşık bir misli artmasına neden olur.
Yaş boya yoğunluğu akmaya yol açan yerçekimi kuvvetini belirlemesi nedeniyle doğrudan bir etkiye sahiptir: G= m.g = v.ρ.g
Burada, G, yer çekimi kuvvetini, m, kütleyi, v, hacmi ve ρ da yoğunluğu simgelemektedir. Akma sürecinde yaşanan sıcaklık değişikliklerinin film yoğunluğunda yol açacağı değişiklik, akma eğilimini etkileme açısından önemsiz boyuttadır.
Arakat Yapışma Zayıflığı
Bir çok boya kusurunun önlenmesinde, silikon içeren veya akrilik esaslı yüzey katkıları kullanılarak boyanın yüzey geriliminin düşürülmesi sıklıkla ve başarıyla uygulanmaktadır. Bu noktada, katkı ilaveleri ile yüzey kimyası ve yüzey gerilimi farklılaştırılmış ürünün özellikle fırın kurumalı boyalarda tekrar boyanabilme sorunları yaşanması olasılığı açısından kontrol edilmesi önerilir.
Silikon katkıların sıvı boya içinde çözünebilir yapılar olmaları, sıvı boya içindeki yüzey gerilimini homojen olarak düşürebilmelerine yol açar. Aksi takdirde, boyayla karışamayan düşük yüzey gerilimli silikon bileşikleri, sık sık gözlendiği gibi, krater kusuru gibi noktasal yüzey gerilim kusurlarına yol açabilirler.
Fırın kurumalı astar içindeki silikon bileşiğinin çok büyük bir kısmı hava-boya ara yüzeyine hızla göç eder. Yaş filmin fırınlanması sırasında filme aktarılan ısı enerjisi, silikon bileşiğin organik modifikasyon bağlarını parçalamaya yetecek düzeyde değilse fırın çıkışında silikon bileşiklerinin niteliği değişmeyecektir. Fırınlanmış astar üzerine son kat uygulandığında da, pişmiş astar filminin yüzeyindeki silikonlar yaş son katın çözgenlerinde çözünerek bu defa son kat-hava
arayüzeyine göçerler. Ara yüzeydeki silikon bileşiğinin azalması ile, astar ve sonkat arasında problem yaratmayacak bir yapışma kalitesi elde edileceği düşünülebilir. (Şekil.1, 120ºC/20’ pişirimdeki göç mekanizması)
Öte yandan, astara fırında aktarılan ısının miktarı silikon bileşiği üzerindeki bazı kimyasal bağların parçalanmasına neden olacak düzeyde olabilir. Bu parçalanma, astar yüzeyinde boya ile uyuşurluğu olmayan ve çözünürlüğü zayıf olan moleküller oluşturabilir. Bu moleküllerin, astar üzerine uygulanan son kat ile uyuşmadıkları için son katın yüzeyine doğru hareketlenmeyecekleri, açığa çıkan reaktif grupları üzerinden de son kat içindeki reaktif unsurlarla tepkimeye girerek astar son kat arayüzeyi civarında kalarak arakat yapışmasını olumsuz etkileyecekleri durumlar yaşanabilir. (Şekil.1, 150ºC/40’ örnek pişirimdeki uyuşmaz silikon bileşiklerince zengin katman)
Fırın kurumalı boyalar için yukarıda tariflenen problemin şiddetinin, astarın yüksek sıcaklıklarda uzun süreli fırınladığı, sonkatın ise az kürlendiği durumlarda artması beklenir.
Silikon içeren yüzey katkılarına bağlı muhtemel mekanizmalar yanında, bir boya gamının yapışmasında olumsuz rol oynayabilecek sebepler arasında, alt katın yüzey temizliğinin yeterli seviyede yapılmaması, yüzeyde yağ, kir ve malzeme bulaşıklarının bulunması, alt veya üst katın formülasyonunda pigment/bağlayıcı oranının çok yüksek olması gibi sebepler sayılabilir.
Benard Hücreleri
Bénard hücreleri, ince filmlerde çözgen buharlaşmasının yol açtığı girdap hareketlerinin boya filminin yüzeyinde oluşturduğu altıgen hücrelerdir. Akımların, merkezlerde tepeler, hücre sınırlarında çukurlar oluşturduğu bir hareketlilik tüm hücreye egemendir. Bu akımlar, farklı boya bileşenlerinin ayrışarak hücrenin değişik kısımlarında birikmesine ve renk ve yüzey farklılıklarının oluşmasına yol açar. Bu hücreler, boya kurudukça ya da sertleştikçe belirginleşir. Eğer sertleşme/pişirme sırasında yayılırlarsa gözlemlenemeyebilirler. Ancak, genellikle hücre görüntüsü, sertleşen filmde sabitlenir ve bir kusur olarak gözlemlenir. (Şekil.1: Bir sanayi boyasında oluşan tipik bir Benard hücresi deseni)
Bénard hücreleri çıplak gözle görünecek kadar büyük ya da ancak 50 defa büyütme ile gözlemlenebilecek kadar küçük olabilirler. Küçük hücreler, çıplak gözle bakıldığında, boyanmış yüzeye mat veya donuk görüntü verebilirler. Bunlara yeterince büyüten bir mercekle bakıldığında, beş köşelilerden yedi köşelilere kadar uzanan ancak çoğunluğunu altıgenlerin oluşturduğu bir ağ görüntüsü gözlemlenir. Pigmentli sistemlerde, hücre içindeki hızlı hareketlilik, pigment ayrışmasına bağlı renk değişmelerine yol açabilir. Bu olguya yüzme denir, çünkü pigmentlerden biri kaplamanın yüzeyine doğru yükselir. Renk farklılığı olan yüzey görünümü daha yakından izlendiğinde Bénard hücreleri deseninin var olduğu görülebilir. Metalik boyalarda, herhangi bir Bénard hücreleri deseni kabul edilemez bir yüzey görüntüsüne yol açtığı için kolayca algılanabilir.Bir kaç milimetre kalınlığında ya da daha kalın filmlerde Bénard hücreleri yer çekiminin yol açtığı konveksiyon ile oluşur. Kaplamalar için tipik olan 10-100m kalınlığı arasındaki filmlerde ise, Bénard hücreleri, kaplama içindeki sıcaklık ve derişim farklarından doğan yüzey gerilimi gradyanları nedeniyle oluşurlar. Bu iki grubun arasındaki kalınlıklara sahip filmlerde, hem yerçekimi hem de yüzey gerilimi gradyanları Bénard hücrelerini oluşturan sürücü kuvvetler olarak etki ederler. (Şekil.2: Yüzey gerilim kaynaklı hareketlerin oluşturduğu hücresel konveksiyon desenli Bénard hücrelerinin şematik bir çizimi)
Deneysel çalışmalar, Bénard hücreleri oluşumunun, uygulanan film kalınlığını azaltarak, boyanın viskozitesini artırarak ve film yüzeyi boyunca oluşabilecek yüzey gerilimi gradyanlarını en aza indirerek baskılanabileceğini göstermiştir. Çok sayıda ince kat uygulamasının Bénard hücreleri oluşturması, tek bir kalın kat uygulamasına göre daha az olasıdır. Boyanın viskozitesinin, yüksek molekül ağırlıklı bir reçine kullanılarak ya da bir kalınlaştırıcı katkı kullanılarak artırılması Bénard hücresi hareketliliğini azaltacak hatta durdurabilecektir. Kaplamanın yüzeyine göç eden ve gerek çözgen buharlaşmasından gerekse homojen olmayan ısıtmalardan doğan yüzey gerilimi farklılıklarını baskılayabilen silikon yağı, düşük enerjili polimer ya da düşük enerjili oligomer gibi katkıların girilmesi de etkin biçimde sorunu giderebilir.
Boya kimyacıları, tek bir önlemle Bénard hücrelerini gidermeye çalıştıklarında genellikle hayal kırıklığına uğrarlar. Örneğin bir kalınlaştırıcı katkı genellikle Bénard hücrelerini önlemesine karşın, boyanın yayılmasını kötüleştirerek rulo izlerinin sabit kalmasına yol açabilir. Silikon yağı genellikle Bénard hücrelerini yok edebilir; ancak, bunun için gerekli eklenme miktarı bir arakat yapışması problemi doğurabilir. Bénard hücrelerini, başka yan etkilere yol açmadan tek bir malzeme ile gidermeye çalışmak çok çaba gerektirir.
Öte yandan, iki malzemeyi birlikte kullanmak, genellikle çok etkin olabilir. Her bir madde, tek başına Bénard hücrelerini yok etmeye yetmeyecek, ancak başka yan etkilere de yol açmayacak düzeyde boyaya katılırlar. Bir tiksotrop ya da kalınlaştırıcı ile
Boya kimyacıları, tek bir önlemle Bénard hücrelerini gidermeye çalıştıklarında genellikle hayal kırıklığına uğrarlar. Örneğin bir kalınlaştırıcı katkı genellikle Bénard hücrelerini önlemesine karşın, boyanın yayılmasını kötüleştirerek rulo izlerinin sabit kalmasına yol açabilir. Silikon yağı genellikle Bénard hücrelerini yok edebilir; ancak, bunun için gerekli eklenme miktarı bir arakat yapışması problemi doğurabilir. Bénard hücrelerini, başka yan etkilere yol açmadan tek bir malzeme ile gidermeye çalışmak çok çaba gerektirir.
Öte yandan, iki malzemeyi birlikte kullanmak, genellikle çok etkin olabilir. Her bir madde, tek başına Bénard hücrelerini yok etmeye yetmeyecek, ancak başka yan etkilere de yol açmayacak düzeyde boyaya katılırlar. Bir tiksotrop ya da kalınlaştırıcı ile
birlikte bir yüzey gerilim düşürücü katkı ya da polimerin kullanılması Bénard hücresi oluşumunu baskılamada etkin kombinasyon örnekleridir. (Şekil.3: Sıvının merkezde yukarı doğru akıp hücre kenarlarına ilerledikten sonra hücre sınırlarından tekrar aşağıya doğru akışını gösteren bir Bénard hücresinin şematik kesiti)
Sprey Tozu
Sprey edilen boya tozunun kurumuş ya da kurumak üzere olan boya filminin üzerinde birikerek görsel kaliteyi düşürmesi, krater, portakallanma gibi gibi yüzey kusurlarına neden olmasıdır.
Bir hat üstünde seri boyama yapılan durumlarda, geçiş zamanı ve kabine beslenen düşey havanın hızı ile boyanacak parçalar arasındaki uzaklık overspray yaratmayacak seviyede olmalıdır. Uygulama prosesinin verimine bağlı olarak havadaki derişimleri değişen ve uygulama yapılmış yüzeye göre daha kuru olmaları beklenen overspray tozlarının genellikle görüntü kalitesini bozacak etkileri beklenir. Aynı ortamda farklı boya sistemlerinin (astar,sonkat gibi) uygulandığı tesislerde, yüzey gerilimi daha düşük olan sistem tozlarının, uygulaması yapılan, daha yüksek yüzey gerilimine sahip boya katı üzerinde krater kusuruna yol açması da olasıdır.
Seri boyama yapılan tesislerde düşey havanın hızının 0,3 – 0,5 m/s arasında olması genel bir pratiktir. Fakat, sorun yaşanan durumlarda, uygulama tozumalarının, bir sonraki parça istasyona gelene kadar düşey hava hızı tarafından yere basılması üzerine, hattın yürüme hızını da içeren bir hesaplama yapılabilir.
Overspray tozlarının aynı parça üzerindeki uygulamadan kaynaklandığı durumlarda, genel boyama tatbikinin (yukarıdan aşağıya, içerden dışarıya doğru) kontrolü ve parçaya uygun uygulama sırasının belirlenmesi üzerine çalışma yapılması önerilir.
Genel olarak, boya tozu üzerine geldiği boya filmi ile uyuşmuyorsa overspray oluşumu engellenmeli, engellenemiyor ise meydana gelen yüzey kusurlarını minimize etmek için çalışılmalıdır.
Boyada Yabancı Tanecik
Tanecikler boya filminin yüzeyinde gelişigüzel dağılan ve görünümü bozan küçük parçaçıklardır. Bunlar, disperse edilmemiş veya topaklaşmış pigmentlerden, pislikten, reçine jeli parçalarından, çözgen şokuna bağlı olarak çökelmiş reçineden ve pigment topaklarından ya da çinko oksit aktif pigmentlerle diğer boya bileşenleri veya safsızlıklar arasında oluşabilen tepkimelerin ürünlerinden oluşabilir. Tanecik sorunu giderilmeye yönelinmeden önce sorunun kaynağı bulunmalıdır. Ancak, tanecikler orijinal boyada görülmeyip, depolama sırasında ortaya çıkıyor ise kaynağı bulmak güçleşebilir. ( Şekil.1: Hava kurumalı bir alkid boyada tanecik örnekleri. )
Tanecik oluşumunun olası nedenleri, üretim cihazlarının pis olması, genel temizlik ve düzenin kötü oluşu, şartname dışı hammaddeler, yetersiz ezme veya yeterince kararlı hale getirilmemiş dispersiyon, boya bileşenleri arasındaki uyuşmazlıklar, aşırı hızlı yapılan alt ilave işlemleri olabilir. Aktarım amacıyla kullanılan boru hatlarının pisliği veya uyuşmaz malzemenin yeterli ara temizlikler yapılmadan pompalanması da tanecikli üretimlere yol açabilir.
Tanecikler üretim bittiğinde gözlemlenebiliyorsa, süzerek yok edilmeleri mümkün olabilir. Daha iyi bir çözüm, tanecik sebebinin belirlenmesi ve üretim prosesinin bu etkiden arındırılması olacaktır. ( Şekil.2: Kullanım öncesinde yapılan elekle süzme işlemi sonrasında elek üstü malzemelerin analiz örnekleri. )
Pusluluk
Pusluluk veya haze, yüksek parlaklıkta bir sistemin duru, temiz görüntüsünün yetersizliği, boya yüzeyindeki her türlü donuklaşmaya verilen genel bir isimdir. ( Şekil.1: Çeşitli sebepler yüzeyden saçınma ile yansıyan ışınların şematik gösterimi )
Bu yansımanın (pusluluk, haze) yüksekliği, görüntünün etrafında bir hale oluşmasına ve kontrastın azalmasına yol açar.
20°’de gönderilen ışık ışınlarının, normalle ters yönde aynı açıyı yaparak yansıyan kısmının ölçüldüğü parlak yüzeylerde de, ışığın bir bölümü yüzeyden “saçınma (scattering)” biçiminde yansır. ( Şekil.2: Aynı parlaklık, farklı buğululukların görünüme etkisi. )
Donuklaşma
Donuklaşma, boya yüzeyinde birikerek görünümü bozan, saydam olmayan yağ veya mumsu (waxlike) malzemenin, parlaklığı düşürerek ya da gölgeli veya homojen olmayan bir görüntüye yol açarak oluşturduğu görüntüdür.
Bu sorunu laboratuvarda yaratmak genellikle zordur; ancak, boya uygulanmış yüzeylerin depolanması sırasında, bunların sahada kullanılmaları sırasında, ya da dış dayanım testlerinde sorun gelişir. Sorunu laboratuvarda yaratmak için sıcaklık, nem, ve soğutma içeren çevrim testlerine ihtiyaç duyulur. Neden, bir yağın, bir plastikleştiricinin veya çapraz bağlanmaya uğramamış bir boya girdisinin yüzeye göç etmesi olabilir. Bu sorun için uygun önlem genellikle göç eden maddenin boyadan çıkarılmasını gerektirir. Sorunun çözümünün en güç yanı yüzeye çıkan malzemeyi tanımlamak ve bunun boya formülü içindeki kaynağını belirlemektir. Donuklaşmanın en sık karşılaşılan kaynakları, fonksiyonel olmayan düşük moleküllü reçine girdileri, çözünürlüğü çok az olan plastikleştiriciler, veya diğer katkılar, mumlar (wax) ve kaydırıcılardır. İyi bir analiz laboratuvarı donukluk yapan birikintinin tanımlanmasında değerli bir imkandır.
Kabarma ve Kırışma
Her iki kusur benzer görünümlerle ortaya çıkmalarının yanı sıra benzer fizikokimyasal süreçlere de sahiptirler. Kusuru, filmin alt kısımlarında çözgen buharlaşması/çapraz bağlanma nedeniyle oluşan hacim daralmasıyla; filmin üst bölümündeki kısmen sertleşip esnekliğini yitiren ince bir tabakada, alt kısımlarda
çapraz bağlanmaya katılmamış durumdaki oligomerlerin yüzeye göçü sonucunda oluşan hacim artışının eş zamanlı gerçekleşmesi yaratır.
(Şekil.1: Erken yüzey polimerleşmesi yaşayan boya filminde kırışma kusurunun oluşum aşamaları – Şekil.3: Bir kırışma kusurunun kesit görüntüsü)Kolayca anlaşılacağı gibi, kırışma kusurunun ortaya çıkmasındaki diğer önemli etkenler de (a) hacimsel küçülmenin ölçüsü olarak hacimsel katı madde, (b) kuruma sürecinde yaş filmin viskozite değişimi, (c) buharlaşma hızıdır. (Şekil.2 : Hava kurumalı bir sonkat boyada kırışma görüntüsü)
Kabarma bazı yönlerden kırışma ile benzeşen bir olgudur. Ancak, kusur görüntüsüne yol açan olay dizgileri ve etkenler farklıdır.
(Şekil.1: Erken yüzey polimerleşmesi yaşayan boya filminde kırışma kusurunun oluşum aşamaları – Şekil.3: Bir kırışma kusurunun kesit görüntüsü)Kolayca anlaşılacağı gibi, kırışma kusurunun ortaya çıkmasındaki diğer önemli etkenler de (a) hacimsel küçülmenin ölçüsü olarak hacimsel katı madde, (b) kuruma sürecinde yaş filmin viskozite değişimi, (c) buharlaşma hızıdır. (Şekil.2 : Hava kurumalı bir sonkat boyada kırışma görüntüsü)
Kabarma bazı yönlerden kırışma ile benzeşen bir olgudur. Ancak, kusur görüntüsüne yol açan olay dizgileri ve etkenler farklıdır.
Örneğin, yüzeysel kuruma yatkınlığı yüksek bir boyanın kırışma kusuru oluşmaksızın kuruyup sertleştiği varsayılsın. Bu boyanın üzerine, kuvvetli çözgenler (örn. toluen, bütil asetat,vd.) içeren ikinci kat uygulaması yapıldığı takdirde, ilk katın çapraz bağlanması çözgenlerin penetrasyonunu önleyecek sıklıkta değilse çözgenler ilk kat
boya içine geçecek ve bir hacimsel şişmeye yol açacaklardır. Bu çözgenlerin her iki katı da terketmeleri sürecinde bu kez bir hacimsel küçülme yaşanacaktır. Birinci katın, görece daha az kurumaya uğrayan alt bölümleri, bu küçülmeye homojen biçimde katılırken, üst kısmı kırışma kusurundakine benzer biçimde biçimsel deformasyona uğrayacaktır. Kusur, ikinci kat uygulamasına bağlı olarak oluştuğu için kabarma (lifting) olarak adlandırılır. (Şekil.4: Derinlemesine çapraz bağ oluşumu yetersiz bir kuru filmin, üzerine uygulanan ikinci kat çözgenleri etkisinde kabarması)
Kenarda Boya Yığılması ve Çerçeve Etkisi
Sık karşılaşılan bir boya kusuru, bir panel ya da metal aksamın kenarları boyunca bir boya yığılmasının, boyanın panel kenarlarında birikmesiyle bir resim çerçevesi görüntüsünün oluşmasıdır. Boya yığılmasına, akıtmayla boyama ve daldırmayla boyama uygulamalarında sıkça rastlanır, ancak bu olgu püskürtme uygulamaları, silindir uygulamaları ve hatta elektroforetik kaplamalar gibi kaplama uygulamalarında da görülebilir.
Daldırma ve akıtma uygulamalarında, boya, özellikle alt kısımlarda olmak üzere kenarlarda birikir. Önlem olarak, damlama süreleri uzatılarak fazla boyanın eşyadan uzaklaştırılmasına, boya viskozitesinin düşürülmesine veya elektrostatik ya da merkezkaç kuvvetlerinin kullanılmasına başvurulabilir. Kimi zaman da boya yığılması akmaya bağlı olarak oluşur. Durum bu ise, hızlı çözücülerin ya da tiksotroplar gibi katkıların kullanılması, akma eğiliminin azaltılmasında etkin olabilir.
Akmaya ve kenarlarda boya yığılmasına yol açmayan düzgün bir uygulamada da, fırınlama veya kuruma sürecinde, “çerçevelenme” adı verilebilecek kenarlarda kalın boya oluşması kusuru ortaya çıkabilmektedir. Bu olgu, panelin ya da boyanan parçanın dört kenarı boyunca oluşur, dolayısıyla yerçekimi kuvvetleriyle açıklanamaz. Yüzey geriliminin ve/veya yüzey gerilimi gradyanlarının bir sonucudur. Çözgenler, genellikle en yüksek hızla kenarlardan buharlaşırlar. Çünkü, panelin genelinde, buharlaşma sadece panele paralel olan boya-hava arayüzeyinde gerçekleşirken; kenarlardaki yaş boya kesiminin biri panele paralel, diğeri panele dik iki hava arayüzeyi vardır. Organik çözgenlerin yüzey gerilimleri boyanın diğer girdilerinin yüzey gerilimlerinden genellikle daha düşük olduğundan, orta kısımlardaki malzemenin kenarlara doğru göç etmesine ve sonucunda bu bölgedeki film kalınlığının artmasına yol açan bir yüzey gerilim farkı oluşur. Bu tür “çerçevelenme”, yüzey gerilim farklılıklarının boyutunu azaltan silikon veya akrilik temelli yüzey aktif katkı ilaveleriyle önlenebilir. (Şekil.1: Yüzey alanını en aza indirmek için boyanın keskin kenarlardan kaçma eğilimi. Kenarların yetersiz kaplanması boyanın koruyucu ve dekoratif işlevini azaltır.)
Yüzey gerilimi, akışkan kütlesinin yüzey/hacim oranını azaltıcı yönde etki yapar. Buna göre, kaplama filmi, yüzey alanını en aza indirgeyecek bir şekil alma yatkınlığında olacaktır. Düz yüzeylerde bu eğilim, fırça izlerinin ve rulo çizgilerinin yayılarak kaybolmasına yol açar. Keskin kenarlarda, boya, ince kenar kaplamasına yol açan bir yüzey alanı azalmasına uğrayabilir. Kenarlardaki bu yetersiz kaplama kalınlığı, kenardan biraz daha iç kısımda kalın kaplanmış bir şeritin oluşmasına yol açarak tipik bir çerçeve görüntüsü oluşmasına neden olur. Dolayısıyla, çok ince ve çok kalın kaplanmış bölgeler art arda oluşur; birincisi o bölgede yetersiz korozyon ve dış dayanım direnci oluşmasına, ikincisi de yüzey görünümünün bozulmasına yol açar. Silikonlar ve yüzey ajanları, bu tür durumlarda, yalnızca yüzey gerilimini düşürdükleri yani sorunu yaratan olgunun derecesini azalttıkları ölçüde etkilidirler. Ancak yine de, sıvı boyanın yüzey alanını küçültme yönündeki sürücü kuvvet işlevsel kalır. Yüzey gerilimi etkisindeki kenardan kaçışa karşı direnç sağladıkları için kalınlaştırıcı katkılar daha etkili olurlar. Genellikle, kalınlaştırıcı ile yüzey gerilim düşürücünün birlikte kullanımı, çerçeve görüntüsü oluşumunu azaltmada ya da tamamen ortadan kaldırmada en etkili yol olur.
Akmaya ve kenarlarda boya yığılmasına yol açmayan düzgün bir uygulamada da, fırınlama veya kuruma sürecinde, “çerçevelenme” adı verilebilecek kenarlarda kalın boya oluşması kusuru ortaya çıkabilmektedir. Bu olgu, panelin ya da boyanan parçanın dört kenarı boyunca oluşur, dolayısıyla yerçekimi kuvvetleriyle açıklanamaz. Yüzey geriliminin ve/veya yüzey gerilimi gradyanlarının bir sonucudur. Çözgenler, genellikle en yüksek hızla kenarlardan buharlaşırlar. Çünkü, panelin genelinde, buharlaşma sadece panele paralel olan boya-hava arayüzeyinde gerçekleşirken; kenarlardaki yaş boya kesiminin biri panele paralel, diğeri panele dik iki hava arayüzeyi vardır. Organik çözgenlerin yüzey gerilimleri boyanın diğer girdilerinin yüzey gerilimlerinden genellikle daha düşük olduğundan, orta kısımlardaki malzemenin kenarlara doğru göç etmesine ve sonucunda bu bölgedeki film kalınlığının artmasına yol açan bir yüzey gerilim farkı oluşur. Bu tür “çerçevelenme”, yüzey gerilim farklılıklarının boyutunu azaltan silikon veya akrilik temelli yüzey aktif katkı ilaveleriyle önlenebilir. (Şekil.1: Yüzey alanını en aza indirmek için boyanın keskin kenarlardan kaçma eğilimi. Kenarların yetersiz kaplanması boyanın koruyucu ve dekoratif işlevini azaltır.)
Yüzey gerilimi, akışkan kütlesinin yüzey/hacim oranını azaltıcı yönde etki yapar. Buna göre, kaplama filmi, yüzey alanını en aza indirgeyecek bir şekil alma yatkınlığında olacaktır. Düz yüzeylerde bu eğilim, fırça izlerinin ve rulo çizgilerinin yayılarak kaybolmasına yol açar. Keskin kenarlarda, boya, ince kenar kaplamasına yol açan bir yüzey alanı azalmasına uğrayabilir. Kenarlardaki bu yetersiz kaplama kalınlığı, kenardan biraz daha iç kısımda kalın kaplanmış bir şeritin oluşmasına yol açarak tipik bir çerçeve görüntüsü oluşmasına neden olur. Dolayısıyla, çok ince ve çok kalın kaplanmış bölgeler art arda oluşur; birincisi o bölgede yetersiz korozyon ve dış dayanım direnci oluşmasına, ikincisi de yüzey görünümünün bozulmasına yol açar. Silikonlar ve yüzey ajanları, bu tür durumlarda, yalnızca yüzey gerilimini düşürdükleri yani sorunu yaratan olgunun derecesini azalttıkları ölçüde etkilidirler. Ancak yine de, sıvı boyanın yüzey alanını küçültme yönündeki sürücü kuvvet işlevsel kalır. Yüzey gerilimi etkisindeki kenardan kaçışa karşı direnç sağladıkları için kalınlaştırıcı katkılar daha etkili olurlar. Genellikle, kalınlaştırıcı ile yüzey gerilim düşürücünün birlikte kullanımı, çerçeve görüntüsü oluşumunu azaltmada ya da tamamen ortadan kaldırmada en etkili yol olur.Krater
Sık karşılaşılan bir boya kusuru, bir panel ya da metal aksamın kenarları boyunca bir boya yığılmasının, boyanın panel kenarlarında birikmesiyle bir resim çerçevesi görüntüsünün oluşmasıdır. Boya yığılmasına, akıtmayla boyama ve daldırmayla boyama uygulamalarında sıkça rastlanır, ancak bu olgu püskürtme uygulamaları, silindir uygulamaları ve hatta elektroforetik kaplamalar gibi kaplama uygulamalarında da görülebilir.
Daldırma ve akıtma uygulamalarında, boya, özellikle alt kısımlarda olmak üzere kenarlarda birikir. Önlem olarak, damlama süreleri uzatılarak fazla boyanın eşyadan uzaklaştırılmasına, boya viskozitesinin düşürülmesine veya elektrostatik ya da merkezkaç kuvvetlerinin kullanılmasına başvurulabilir. Kimi zaman da boya yığılması akmaya bağlı olarak oluşur. Durum bu ise, hızlı çözücülerin ya da tiksotroplar gibi katkıların kullanılması, akma eğiliminin azaltılmasında etkin olabilir.
Yabancı madde veya bulaşıklık, krater oluşumunun sürücü kuvvetidir ve genellikle kraterin merkezinde bulunur. Boyayla uyuşmayan bir silikon bileşiği, yağ damlacığı ya da bunların bulaştığı katı parçacıklar tipik krater yapıcı kirliliklerdir. Boya, kirliliğin bulunduğu düşük yüzey gerilimli merkezden, yığının yer aldığı daha yüksek yüzey gerilimli bölgelere doğru hareketlenir. Sonuç bir kraterdir. Bu yayılmanın sürücü kuvvetine, yer çekimi ve boya viskozitesi direnç gösterir. Bu kuvvetlerin etkileşmesi kraterin etrafındaki tipik çembersel yükseltiye yol açar.
Daldırma ve akıtma uygulamalarında, boya, özellikle alt kısımlarda olmak üzere kenarlarda birikir. Önlem olarak, damlama süreleri uzatılarak fazla boyanın eşyadan uzaklaştırılmasına, boya viskozitesinin düşürülmesine veya elektrostatik ya da merkezkaç kuvvetlerinin kullanılmasına başvurulabilir. Kimi zaman da boya yığılması akmaya bağlı olarak oluşur. Durum bu ise, hızlı çözücülerin ya da tiksotroplar gibi katkıların kullanılması, akma eğiliminin azaltılmasında etkin olabilir.
Yabancı madde veya bulaşıklık, krater oluşumunun sürücü kuvvetidir ve genellikle kraterin merkezinde bulunur. Boyayla uyuşmayan bir silikon bileşiği, yağ damlacığı ya da bunların bulaştığı katı parçacıklar tipik krater yapıcı kirliliklerdir. Boya, kirliliğin bulunduğu düşük yüzey gerilimli merkezden, yığının yer aldığı daha yüksek yüzey gerilimli bölgelere doğru hareketlenir. Sonuç bir kraterdir. Bu yayılmanın sürücü kuvvetine, yer çekimi ve boya viskozitesi direnç gösterir. Bu kuvvetlerin etkileşmesi kraterin etrafındaki tipik çembersel yükseltiye yol açar.
Taneli maddeler (ortamda bulunan tozlar gibi), soğurdukları çözgenler, monomerler, yağlar gibi düşük yüzey gerilimli malzemeler nedeniyle kratere neden olabilirler. Ancak, lif gibi bazı kirlilikler, bizzat kraterleşmeye yol açabilecek düşük yüzey gerilimine sahip olabilirler.
Kraterler, genellikle, boya üretimi ve boya uygulaması sırasında daha iyi bir temizlik ile ortadan kaldırılabilirler. Boya uygulaması yapılan tesislerde tabancaya hava besleyen hatlarda yağ tutucuların ve filtrelerin kullanılması ve periyodik bakımların yapılması püskürtmeyle uygulama sırasında oluşabilecek yağ kirlenmesi olasılığını azaltır. Uygun havalandırma ve hava kontrolu da sprey tozunu ve toz miktarını azaltır.
Krater oluşturan dış sebeplerin ortadan kaldırılmasının yanı sıra, boya da krater direnci daha yüksek olacak biçimde formüle edilebilir. Düşük yüzey gerilimli bir boya, yüksek gerilimli bir ürüne göre daha az krater yatkınlığına sahiptir.
Düşük yüzey gerilimli boya yalnızca yüzeyi değil aynı zamanda kiri ve sprey tozunu da daha iyi ıslatır ve kaplar, böylelikle krater oluşmasını önler. Yüksek viskozite de yüzey akımlarını yavaşlatarak krater oluşumunu geciktirir. Bu girişimlerin krater oluşumunu azaltmalarına karşın, krater sorununun tamamen çözümü için, genellikle, dış etkenlerin (kirlilik, jel parçacıkları, vd.) yok edilmesi veya azaltılması gereklidir.
Kimi boya araştırmacıları, bir tip krateri ayrıca isimlendirmek eğilimindedirler: Balık gözü. Balık gözü kusuruna, boya içinde bulunan düşük yüzey gerilimli bir akışkan yol açar. Bu , genellikle, bir yağ damlacığı, iyi çözünmemiş, dolayısıyla boya içinde homojenize olmamış bir silikon yağı damlacığı, ya da köpük kesici katkı olur. Dolayısıyla, balık gözü kusurunda, oluşan kraterin ortasında katı malzeme bulunmaz; buna karşın düzgün yayılmış bir sıvı bulunur (bu diğer boya elemanlarıyla kısmen karıştığı için boya olarak algılanabilir). Etrafında, tipik krater çöküntüsü ve bunu izleyen bir kenar yükseltisi bulunur.
(Şekil.4: Balık gözü kusuruna örnek bir yüzey görüntüsü)
Tam homojenleşmemiş akışkan, zamanla boya içinde daha iyi çözünebildiğinden, başlangıçta balık gözü kusuru gözlenen boya yaşlandıkça kusur kaybolabilir ya da azalabilir. Eğer absorplayıcı (soğurucu) bir filtre kullanılırsa, süzme de bazen yararlı olur. En etkili önlem, balık gözünün nedenini belirlemek ve kusura yol açan malzemeyi formül içinden ya da çevreden uzaklaştırmaktır.
İpek Görüntüsü
Boya filminin yüzeyine ipeksi bir görüntü veren ince, paralel çizgiler görünümündeki kusurlardır. Genellikle daldırma ile veya akıtma ile uygulanan boyalarda yüzmenin özel bir türü olarak ortaya çıkarlar. Boyanın yüzeyden süzülerek akması sırasında, eğer oluşmuş Bénard hücreleri varsa bunlar iplik şeklinde uzarlar. Pigment topaklaşmasına, reçine uyuşmazlığına ya da diğer çözünmeyen veya uyuşmayan bileşenlere bağlı olarak oluşan faz ayrışması da daldırma veya akıtma ile yapılan boyamalarda benzer görüntülere yol açabilir. Fırçayla uygulanan boyalarda ise, iri taneli dolgu pigmenti parçacıklarının fırça hareketi doğrultusunda dizilip ayrışması
ipek görüntüsüne yol açar. Bu sebepleri anlamada mikroskop yararlı olur. (Şekil.1: İpek Görüntüsü (silking) kusuru örneği)
Bénard hücrelerinin oluşturduğu ipek görüntüsü, yaş boya filmindeki pigment hareketliliğini azaltmak için viskozite yükseltilerek ve yüzey katkısı eklenerek; yoğunlukları, birincil tane büyüklükleri ve topaklaşma dereceleri birbirine yakın pigmentler seçilerek önlenebilir. Uyuşmazlık veya çözünme yetersizliği nedeniyle oluşan ipek görüntüsü ile de, çözgen değiştirerek ya da uyuşmayan reçine veya diğer girdi formülden çıkarılarak mücadele edilebilir. Fırça veya rulo uygulamalarında oluşan ipek görüntüsü ise iri taneli dolgular formülden çıkarılarak giderilebilir.
Pinhol ve Gaz Hapsi
Pinhol, yaş boya içinde oluşan gaz kabarcıklarının, filmin kuruması sürecinde filmi terketmesi ve yükselen viskozitesi nedeniyle, kabarcıkların çıkışı sırasında oluşan yırtılma izlerinin yayılmayla kapanmaması sonucunda oluşan bir boya film kusurudur.
Aynı gaz kabarcıklarının film içinde yükselmesi, kurumanın daha geç bir aşamasında gerçekleşirse, yükselen film viskozitesi, kabarcığın filmi terketmesine engel olur. Bu durumda, film yüzeyinde, patlamamış gaz kabarcıkları oluşur. Kusurun oluşumu, şiddeti ve biçimi, kabarcığın filmi terkettiği andaki film viskozitesi ile belirlenir.
Dolayısıyla, tüm diğer koşullar aynı kaldığında, ince filmlerde sorun görülmezken, belli bir kalınlık sınırından itibaren sorun gözlenmeye başlar. Bu sınıra “pinhol limiti” denir. Kademeli kalınlıklarda uygulanmış bir fırın kurumalı boyanın kesitinde kusurun gözlenen biçimleri Şekil.1’de şematize edilmiştir. (Şekil.1: Farklı kalınlıklardaki film kesitlerinde, pinhol ve gaz hapsi kusurlarının şematik gösterimi)
Pinhol kusuruna üç tür oluşum yol açabilir:
Üretim ya da uygulama sırasında boya içinde hapsolan hava kabarcıkları;
Boyanın kürlenme aşamasında jelleşmeye başlamasında hala film içinde kalan ve düşük kaynama noktasına sahip olduğu için kaynayarak buharlaşan çözgenler;
Boya polimerlerinin gerek çapraz bağlanma gerekse çevreyle etkileşme sırasında verdikleri gaz fazındaki kimyasal tepkime ürünleri.
Üretim sırasında ya da uygulama sırasında boya içinde hapsolan hava kabarcıkları da, pişmiş/sertleşmiş boya filminde kabarcık veya krater biçimli kusurlara yol açabilirler. Bu tür kusurlar, boyanın görünümünü bozarlar ve korozyon direncinde ve dayanımda yetersizliklere yol açan noktalar olabilirler.
Kabarcıklar üretim süreci boyunca dispersiyon, alt ilave ya da karıştırma işlemleri sırasında oluşabilirler. Karıştırma ya da pigment dispersiyonu sırasında oluşan girdaplar, üretim süreci sırasındaki hava hapsolmasının temel bir nedenidir. Girdap oluşumu, havanın karıştırıcı ya da karıştırıcı bıçaklarına doğru çekilmesine ve ardından da boya veya pasta içine dağılıp karışmasına yol açabilir.
Boya uygulaması sırasında, pompalama, karıştırma, rulo ile uygulama ve püskürtme (spray) gibi prosesler boya içinde kabarcıklar oluşmasına neden olur. Püskürtme, kabarcık oluşumu için çeşitli olasılıkları gündeme getirir. Havasız (Airless) püskürtme işlemlerinde olduğu gibi hava, dolaşım hattında bulunan basınç altındaki boya içinde önce çözünüp sonra da püskürtme sırasında kaynayarak açığa çıkabilir. Püskürtme sırasında, boyanın yüzeye çarpmasına kadar geçen sürede boyayı terkedemeyen hava kabarcıkları, yüzeyde oluşan yaş boya filmi içinde hapis kalır. Ayrıca, boyanın gözenekli bir yüzeye uygulanması durumunda da boya köpük yapma eğiliminde olabilir.
* İngilizce pinhole sözcüğü, “iğnenin açtığı delik, iğnenin geçtiği delik” anlamına gelmektedir. Dolayısıyla, “iğne deliği” sözcükleriyle karşılanması düşünülebilir. Ancak, dilimizde “iğne deliği” dikiş iğnesinin üzerinde bulunan ve iplik geçirilen deliğe verilen isim olduğundan, yanlış çağrışıma yol açmaması için bu çalışmada “iğne deliği” deyimi kullanılmamış, pinhol sözcüğü kullanılmıştır.
Filmin viskozitesi yeterince düşükse ve film yeterince uzun süre akışkan kalıyorsa, boya içinde hapsolan kabarcıklar bir soruna yol açmadan filmi terkedebilirler. Ancak hızlı çözgen kaybı, hızlı sertleşme ya da yüksek başlangıç viskozitesi havanın filmi terketmesini önler ve kabarcıkların film içinde kalmasını sağlar. Filmi daha uzun süre açık tutarak köpüklerin patlayabilmesini ya da filmi terketmesini sağlamak için uçuculuğu az çözgenlerin kullanımı bazen etkili olur. Köpük gidericiler (defoamers) ve köpük kesiciler (bubble breakers) kabarcıkları kararsız hale getirirler ve birbirleriyle kaynaşıp filmi terketmeye sevkederler. (Şekil.2: Pinholün yoğun yaşandığı bir örnek – Şekil.3: Hapis kalmış bir çözgen kabarcığının neden olduğu tipik bir pinholün kesit fotoğrafı)
Hava hapsinden kaçınmanın en iyi yolu, köpük oluşumunu baştan önlemektir. Uygun dispersiyon ve karıştırma pratiği, üretim sırasındaki hava hapsini azaltır. Parti büyüklüğü ile üretim aracının boyutunun uyumlu olması temel bir gerekliliktir.
Boyanın kürlenme sırasında jelleşmeye başlaması anında hala film içinde hapis kalan çözgen, kaynama noktası düşük ise filmi kabarcıklı bir kaynamayla terkeder. Jelleşmeye bağlı olarak yükselen film viskozitesi, şiddetli çözgen çıkışı sırasında oluşan deliğin, film yayılmasıyla kaybolmasını önler.
Çözgen hapsine bağlı pinhol kusuru, fırın kurumalı boyalarda yaygın gözlenir. Çözgen buharlaşmasıyla sert film veren, büyük moleküllü termoplastik polimerler içeren boyalarda, özellikle sıcak mevsimlerde, oda sıcaklığında da pinhol gözlenebilir. Küvetçik, yayvan görünümlü pinhol gibi görüntülerin yanısıra, filmin yüzeyine çok yaklaşan ancak filmi terkedemeyen kabarcıkların verdiği kubbecik görüntülerine de sıklıkla rastlanır. Çözgen kaynaklı pinhol oluşumu, boyanın ön kuruma (flash-off) zamanı uzatılarak, fırında kademeli ısıtma uygulanarak, boyanın tepkime hızı azaltılarak ya da ağır çözgenler kullanılarak azaltılabilir. Sonuncu önlem, filmi daha uzun süre akışkan ve dolayısıyla “açık” tutarak şiddetle çıkan diğer çözgenlerin filmde açtığı yaraların, filminin yayılmasıyla kapanmasına imkan tanır.
Organik çözgenlerin yerini suyun aldığı sulu boyalarda, çözücü kaynaklı pinhol oluşumu şiddetlenir. Benzer polimerlerin organik çözücülü boya formülasyonlarına göre, sulu formülasyonları daha düşük “pinhol limitleri” verir. Bu farklılıkları üç nedene dayandırmak mümkündür. Birinci neden, organik çözgenli boyaları, çok sayıda ve farklı buharlaşma dinamikleri olan çözgenlerle formüle etmek mümkünken, sulu boyalarda buharlaşma tablosunda her zaman suyun belirleyici olmasıdır. İkinci olarak, pek çok organik çözgeninkine oranla suyun oda sıcaklığındaki buharlaşma hızının düşüklüğünden söz edilmelidir. Ayrıca, suyun hidroksil grupları, bağlayıcı molekülü üzerindeki polar gruplarla kuvvetli hidrojen bağları oluşturarak buharlaşmanın daha da gecikmesine yol açmaktadırlar.
Pinhol kusuruna yol açan üçüncü oluşum ise gaz yapısındaki tepkime ürünleridir. Buradaki mekanizma, hapis kalan havanın kusur yaratma mekanizmasına benzer. Yaygın rastlanan bir örneği, izosiyanat grupları içeren polimerlerin, nem veya aminlerle girdikleri tepkimeler sonucunda oluşan karbondioksitin yol açtığı delikçik kusurudur.
Gerek çözgen kaynaklı gerekse tepkime ürünü gazların yol açtığı pinhol kusurlarında da köpük gidericiler ve köpük kesicilerin kullanımı sorunun çözümünde etkili olur. Bu tür katkılarla ilgili temel risk, boya ile homojen karışmalarının güç olması ve homojen karışmama durumunda da krater görülmesi olasılığının ortaya çıkmasıdır. Görece risksiz köpük gidericiler olarak metil alkil polisiloksanlar ile boya uyuşurluğu sınırlı olan akrilat yüzey katkıları kullanılabilirler. (Şekil.4: Hava hapsolması ve/veya çözgen kaynaması sonucu bir son kat boyada oluşan kabarcıklar)
Portakal Kabuğu
Portakal kabuğu, bir yüzeyde, portakal kabuğunu andıran tümsekcik ve çukurların oluşmasıdır. (Şekil.1: Fırında pişirilmiş bir sınai sonkat boyada tipik bir portakal kabuğu görüntüsü)
Portakal kabuğu görüntüsü genellikle yayılma yetersizliğinden kaynaklanır ve hem püskürtme hem de rulo ile uygulanan boyalarda sık rastlanan bir kusurdur. Portakal kabuğu filmin yayılmasını engelleyen yüksek viskozitenin bir sonucu da olabilir. Ayrıca, yüzey gerilim gradyanı etkisindeki boya hareketleri de portakal kabuğu görüntüsü sonucunu verebilir. (Bkz.Tepeler ve çukurlar). Kuru püskürtme veya hızlı çözücü karışımlarının kullanılması da bu soruna yol açar. Eğer sorunun kaynağı yüksek viskozite ise tedavi, katı maddeyi düşürmek, daha düşük molekül ağırlıklı reçine kullanmak ya da pigment yüklenmesini azaltmakla sağlanabilir. Silikon yağları veya düşük enerjili polimerler gibi yayılma denetleyici katkılar, yüzey gerilimi etkisindeki hareketlerin etkin biçimde önlenmesi işlevini görür (Ayrıntılar için “Arakat…” bölümündeki irdelemeye bakınız.). Yüksek kaynama noktalı bir kuyruk çözücü kullanımı da fırında filmin daha uzun süre açık kalmasını sağlayarak yayılmayı iyileştirebilir.
Kuyruk çözücü deyimi, yaş boya filmini diğer çözgenlerden daha geç terkeden, mevcut polimer(ler) için iyi bir çözücü olan ve formül içinde diğer çözgenlere oranla daha az miktarda kullanılan çözgenler için kullanılır.
Sürtme Ovalama ile Renk Değişmesi
“Sürtme ya da ovalama ile renk değişmesi” deyimi, uygulanmış yaş boya filmine parmak ya da spatülü sürtme veya filmi bunlarla ovalama sonucunda ortaya çıkan renk değişikliğiyle ilgili olarak kullanılır. Genellikle film bir kaç dakika ile yarım saat arası bir süre kendini çektikten sonra sürtme işlemi yapılır. Sürtme bir pigment topaklanması olup olmadığının iyi bir göstergesini oluşturur ve ciddi bir taşma, bir yüzme sorununun ya da renkle ilgili görülebilecek diğer sorunların sinyalini verir. (Şekil.1: Sürtme uygulanan bölgelerdeki renk değişimi, yeşil pigmentin topaklaşmış olduğuna işaret etmektedir.)
Sürtme işlemi sonunda beyaza kayan renk titanyum dioksit pigmentinin topaklaşmış olduğuna işaret eder. Renkçe doygun tarafa doğru kayan bir renk ise renk pigmentinin topaklaşmış olduğunu gösterir. Sürtme ile belirlenen sorunun nedeni pigment topaklaşması olduğuna göre, çözüm topaklaşmaya yol açan nedeni ortadan kaldırmaktır. Sorunun çözümü için genellikle pigment dispersiyonu ile ve dispersiyonun kararlılaştırılması ile ilgili katkılar gerekli olur. Bazen topaklaşmanın nedeni, boyaya çözücülerle ya da bağlayıcı–çözücü karışımlarıyla alt ilave yapılması sırasında oluşan pigment veya reçine şokudur. Sebep ne olursa olsun topaklaşma sorununun kökeni belirlenmelidir ve sürtmeyle oluşan renk farklılaşması giderilmelidir.Sütlenme
Sütlenme, boya yüksek bağıl nem koşullarında uygulandığında oluşan, boya yüzeyinin beyazlaşması kusurudur. En çok, boyanın püskürtülmesi durumunda gözlemlenir. Uygulama sırasında, çözgenlerin boya içinden buharlaşması, filmin sıcaklığının, nemli havanın çiğlenme noktasının altına düşmesine yol açar.
Filmin içinde ya da yüzeyinde oluşan su yoğunlaşması, reçine ve pigmentin çökelmesine veya film içinde mikro boşlukların ortaya çıkmasına neden olur. Etkilenen bölgeler beyaz veya rengi kaçmış, parlaklığı düşük lekeler biçiminde görünür. Yüzey görünümünü düzeltmek için, genellikle orijinal boya katını yüzeyden uzaklaştırarak yapılacak bir yeniden boyama gereklidir. Sütlenme, bağıl nem düşürülerek ve/veya çözgen buharlaşma hızı azaltılarak önlenebilir. Yüksek “gizli buharlaşma ısısı”na sahip hızlı çözgenler formülden çıkarılmalıdır. Sütlenme, özellikle buharlaşmayla kuruyan boyalarda (lacquers) kritiktir, ancak fırın boyalarda da oluşabilir. Çözgen buharlaşmasıyla kuruyan boyalarda, uygun çözgen dengesinin, maliyetinin, viskozitenin ve çözgen karışımının buharlaşma hızının ayarlanması için çözgen karışımının bilgisayar destekli formülasyonu genellikle gereklidir.
Silme İzi, Telgraf
Telgraf, sertleşme / kuruma sonrasında boyanan yüzey dokusunun boyanın üst yüzeyine yansıması kusurudur.
Bazen, boyanan yüzey üzerindeki parmak izlerinin, su lekelerinin ya da zımpara izlerinin boya yüzeyine yansıması da telgraf kusuru olarak adlandırılır, ancak bu kusurlar genellikle yüzeyin ıslatılmamasından kaynaklanan görüntülerdir. Normal olarak telgraf kusuru yüzey üzerindeki veya yüzeyin bir kısmı üzerindeki sıcaklık ya da derişim (: konsantrasyon) gradyanlarının yol açtığı yüzey gerilim gradyanlarından kaynaklanır. Örneğin, levha biçimindeki metal yüzeylerin fırınlanmaları sırasında, varsa, takviye elemanları ısıl çukur gibi davrandıkları için sıcaklık gradyanlarına yol açabilirler. Bu durumda, ince levha biçimindeki bölümlere göre takviye elemanlarının üzerine gelen alanın sıcaklığı daha düşük ve buna bağlı olarak da bu kısımdaki boyanın yüzey gerilimi daha yüksek olur.
Sonuç olarak boyada bir yüzey gerilimi gradyanı ve dolayısıyla da takviye elemanının bulunduğu kısma doğru boya yığılması oluşur. Bu, alttaki takviye elemanının şeklinin yüzeyde belirmesine yol açar, yani denilebilir ki, takviye elemanının varlığı yukarıya “ telgraf çekilerek” bildirilir. Benzer bir sonuç, panelin asılarak değil de bir fırın ızgarası üzerine konularak pişirilmesinde de oluşabilir. Bu durumda, ızgara boşluklarının biçimi, kürlenmiş film yüzeyinde oluşabilir. Sıcaklık gradyanları sebepli oluşmuş bir telgraf görüntüsü Şekil.1’de incelenebilir. (Şekil.1: Kapı içi destek profillerine uygulanmış mastiklerin çeliğe göre farklı olan ısınma/soğuma özellikleri göstermesi nedeniyle bazkat alüminyumlarının farklı oryantasyonlar göstermesi, bu bölgelerde rengin değişmesi)
Silikonlar, yüzey gerilimini düşürerek, yüzey gerilimi farklılıklarının azalmasına yol açtıklarından, telgraf kusurunu önlemede etkin olurlar. Ancak, yüzey gerilimini düşürmede çok etkili silikonların kullanılması durumunda da, geniş yüzeylere tolerans artacağını ve buna bağlı olarak da uygulama yüzeyindeki pürüzlülüklerin (Örn. zımpara izlerinin) boya yüzeyine daha fazla yansıyacağını unutmamak gerekir. Bu yansımanın görsel beklentileri rahatsız ettiği durumlarda, akrilik yüzey ajanlarınn kullanımı da olumlu sonuçlar verebilir. Kaplama viskozitesinin artırılması da telgraf kusurunun azaltılmasında çok etkilidir. Kenarlarda boya yığılması ve çerçeve görüntüsü oluşması biçimindeki kusurlarla telgraf kusuru pek çok yönden yakınlık gösterirler. Bu nedenle, çerçeve görüntüsü oluşması biçimindeki kusuru düzeltmeye yönelik önlemlerin çoğu, telgraf kusuruna karşı da etkili olur. (Şekil.2: Alt katın zımparalanması sonrasında oluşmuş yüzey gerilimi farklılıklarından dolayı üst kata taşınmış alt kat görüntüsü)Su Lekelenmesi
Su lekelenmesi, boyanacak yüzeyin üzerindeki veya boya filminin üzerindeki suyun, boya filminin yüzey görünümünde neden olduğu görünüm kusurudur. Kusur, buğulu noktalar, halkalar veya mat lekeler biçiminde görülebilir.
Lekelenme genellikle boyanın suya hassasiyetinden kaynaklanır. Ayrıca su içinde çözünmüş olan maddelerin, su buharlaştıkça boya filmi üzerinde çökelmesiyle de kusur oluşabilir. Su lekelerinin parlak sonkatlar üzerinde gözlenmesi daha kolay olmakla birlikte, etki, çeşitli safsızlıkların boya uygulanan yüzeyde ya da altta kalan astar katı üzerinde çökelmesinden de kaynaklanabilir. Suya hassasiyet, yetersiz kürlenmeden, su seven (hidrofilik) çözgenlerin varlığından, aminlerden, film içindeki diğer polar maddelerden vd. kaynaklanabilir. Tuzlar, asitler veya film üzerinde biriken ya da filmden çözünerek ayrılan diğer maddeler boyanın kürlenmesini etkileyerek kürlenme sorunları yaratabilirler ya da arkadan gelecek katların ıslatma sorunları yaşamasına neden olabilirler.
Su lekelenmesine önlem alınması için sorunun doğru teşhisi gereklidir. Sebep, filmde su seven çözgenlerin kalması ise, bunlar su sevmeyen çözgenlerle değiştirilir. Eğer boya yetersiz pişirilmişse pişme süresi uzatılır, pişme sıcaklığı artırılır, vd. Bazen su sevmeyen bağlayıcı bileşimi gerekli olabilir. Metal yüzey hazırlığı, plastik parçanın dökümü ve kumlama gibi süreçlerden sonra yapılan yıkama ve/veya durulama işlemleri, durulama suyunun kalitesi ve yıkama ve durulamanın yetersizliği açısından gözden geçirilmelidir. Durulama suyunun, kuruduğunda lekeler bırakacak su damlaları oluşturması yerine tüm yüzeyi ıslatması için yüzey aktif maddelerin eklenmesi gerekebilir.
Taşma
Taşma, yaş boya filminin renginin, uygulamanın ardından değişmesi biçiminde algılanır. Boyadaki bir ya da birkaç pigmentin yüzeye göçü ile oluşur. Pigmentlerin bu biçimde ayrışması farklı yoğunluklara sahip oluşları nedeniyle farklı çökme hızlarına sahip olmalarından ve pigmentlerden birinin tanecik ya da topak boyutunun farklı oluşundan kaynaklanır. Renk değişiminin üniform olması nedeniyle, özellikle laboratuvarda uygulanan test panellerinde, taşmanın gözlenmesi her zaman kolay değildir. Ancak, renk değişiklikleri daha sonra uygulama hatlarında dikkat çekici boyuta erişebilir; dolayısıyla, taşma testlerinin yapılması yararlıdır. En yaygın yöntem yaş boya filmini tahrip etmektir. Eğer taşma söz konusu ise, ortaya çıkan yeni yüzeyin rengi, filmin tahrip edilmemiş kısımlarındaki renkten farklı olacaktır. Bu testin bir türü, sürtme (Rub-up) kısmında belirtilen klasikleşmiş sürtme testidir.
Taşma eğilimi aşağıdaki koşulların varlığında artar: Kalın filmler, düşük viskozite, buharlaşma hızı az olan çözücüler, yavaş kuruyan (veya sertleşen ) reçineler, düşük “pigment / bağlayıcı” oranları ve filmin daha uzun süreyle sıvı halde kalmasına ve pigmentlerin daha fazla çökmesine yol açan her türlü etken. Önlem olarak kalınlaştırıcıların, daha hızlı çözücülerin ve daha reaktif reçinelerin kullanılması hızla yüksek viskozite gelişmesini sağlamaktadır. Bir arada kullanılan pigmentlerin yoğunluklarının, orijinal parça büyüklüklerinin ve benzer ezme inceliğine sahip olacak şekilde disperse edilmiş olması da taşmanın önlenmesinde yardımcı olur.
Taşma kusuru, rengin film derinliği boyunca değişmesine yol açtığından, üretim hatlarında veya satış sonrasında yapılacak yama-tamir operasyonlarını oldukça zorlaştırabilirler. Uygulamanın yaşlığı-kuruluğuna bağlı olarak kusurun farklı şiddette gerçekleşmesi, parçalar arasında algısı zor olan fakat homojen yüzeye yama yapılması durumunda kolayca algılanabilecek renk farklılıklarına yol açabilir.
Tepeler ve Çukurlar
Tepeler ve çukurlar, boyalı yüzeylerde yüzeyin ilk yayılmasının ardından sertleşme (kürlenme) süreci boyunca oluşan istenmeyen akımların boyalı yüzeyde oluşturduğu yüksek ve alçak noktalardır. Bu kusur genellikle portakallanmaya benzer. Ancak, daha kaba görünümlüdür.
Tepeler ve çukurlar, kürlenme sırasında ortaya çıkarlar. Sonuç düzensiz, engebeli bir yüzey görünümü, düşük görüntü netliği (imaj netliği) ve çukurlardaki küçük noktalardır. Çözüm, boya formülüne yüzey aktif malzeme girişleri ve kalınlaştırıcı katkıların, karıştırıcıların, vb. miktarını artırarak yüzey gerilim gradyanlarını azaltmak veya yok etmektir. Silikon ile kalınlaştırıcının birlikte olması gibi ikili bir yaklaşım kullanılması genellikle çok etkilidir. Özellikle fırın kurumalı sistemlerde silikon kullanımı dikkatle yapılmalıdır (Bkz.Arakat Yapışma Zayıflığı)
Yüzeyden Kaçma ve Islatamama
Boya uygulaması sırasında uygulanan kesme ve yerçekimi kuvvetleri, genellikle, boyayı boyanacak yüzeyin üzerine tamamen yaymaya yeterlidir. Ancak, Şekil.1’de görüldüğü gibi, bazen, uygulama sırasında veya hemen sonrasında boyanın yüzeyden kaçtığı ve ıslatamadığı görünür. Eğer bu, geniş bölgelerde veya bir panel kenarında ya da panelin bir bölümünde oluşursa buna yüzeyden kaçma (crawling) adı verilir. Islatamama ise, boyanın, yüzeyde damlacıklar, kraterler, adacıklar ve delikler halinde toplanmasına da yol açabilir. Bu davranış, yüzeyin boya tarafından iyi ıslatılmamasına bağlıdır. (Şekil.1: Düşük yüzey gerilimli bir yüzeye uygulanıp yüzeyi ıslatamayan ve yüzeyden kaçan bir boya görüntüsü)
Boya uygulaması sırasında uygulanan kesme ve yerçekimi kuvvetleri, genellikle, boyayı boyanacak yüzeyin üzerine tamamen yaymaya yeterlidir. Ancak, Şekil.1’de görüldüğü gibi, bazen, uygulama sırasında veya hemen sonrasında boyanın yüzeyden kaçtığı ve ıslatamadığı görünür. Eğer bu, geniş bölgelerde veya bir panel kenarında ya da panelin bir
bölümünde oluşursa buna yüzeyden kaçma (crawling) adı verilir. Islatamama ise, boyanın, yüzeyde damlacıklar, kraterler, adacıklar ve delikler halinde toplanmasına da yol açabilir. Bu davranış, yüzeyin boya tarafından iyi ıslatılmamasına bağlıdır. (Şekil.1: Düşük yüzey gerilimli bir yüzeye uygulanıp yüzeyi ıslatamayan ve yüzeyden kaçan bir boya görüntüsü)
Islatamamanın sık karşılaşılan bir sebebi, yetersiz temizleme, parmak izleriyle veya kesme yağlarıyla kirlenme ya da atölyenin düzensizliğine bağlı olarak ortaya çıkan “kirli yüzey” dir. Yüzey kirliliği, uygulama yüzeyinin yüzey gerilimini, iyi ıslatma özelliğindeki bir boyanın da ıslatamayacağı noktaya düşürebilir. Islatamama sorunlarının önlenmesi için kullanıcının iyi bir yüzey temizliği yapması ve uygulama alanının temiz ve düzenli olması esastır.
Düzeltici etkinlik olarak, yüzey gerilimini düşürücü katkı kullanımında silikon bileşiklerinin, düşük yüzey gerilimli akrilik yüzey ajanlarının ve florlu yüzey katkılarının kullanımına başvurulabilir. Özellikle, tekrar boyanabilirlik sorunlarının yaşanmasına aday olan fırın kurumalı sistemlerde seçilecek yüzey ajanının ısıl kararlılığı konusunda dikkatli olunması gereklidir (Bkz. Arakat Yapışma Zayıflığı).
Yüzme
Yüzme terimi, boya filminin yüzeyinde, gölge, leke ya da yol yol iz oluşumu biçimindeki renk farklılıklarına neden olan kusurlar için kullanılır (Şekil.1). Yüzme, boya içindeki farklı pigmentlerin ayrışmasına veya bunların homojen olmayan dağılımlarına bağlı olarak oluşur. Kusura, genellikle, Bénard hücrelerinin oluşturduğu hareketlilik yol açar ve yüzme kusuru, Bénard hücreleri oluşumunun sonucunda ortaya çıkan renk farklılıkları olarak düşünülebilir. Alınacak önlemler Bénard hücreleri için geçerli olanlarla aynıdır: Yüzey gerilimi farklılıklarının yok edilmesi, yüzey akımlarını azaltmak için viskozitenin yükseltilmesi ve topaklaşmanın önlenmesi ya da azaltılması.
(Şekil.1: Bir sanayi boyası filminde oluşan yüzme kusuru)
Çok düşük seviyede silikon içeren yüzey ajanı kullanımı da yüzme sorunlarını azaltmada/önlemede etkili olur. Yüzeyde oluşan silikon bileşiği tabakası çözgen buharlaşmasının daha dinamik olduğu ilk aşamalarda dahi difüzyon kontrollu bir buharlaşma rejiminin hakim olmasını sağlayarak yaş film içindeki konveksiyon akımlarının hızlarının azalmasına neden olur. Buna bağlı olarak da, makro ölçekte yüzme kusuruna yol açan pigment hareketleri azalır. Silikon içeren yüzey katkıları kullanılması durumunda, eğer üzerine yeni bir kat uygulaması yapılıyorsa arakat yapışmasının kalitesi kontrol edilmelidir.
