KYK Blog

- Hayatın İçindeki Blog

Kaplamalar

Kaplamalar

Kaplama teknolojileri ve hayatımıza etkileri

Kaplama (coating) DIN 55945 yada DIN EN 971-1’de belirtilen tabirle bir yüzeyin korunmasını,kozmetiğini, fonksiyonel özelliklerini geliştirme ya da değiştirmeye, yönelik yapılan katman oluşturan organik film gibi vurgulansa dahi bu makalede organik ve inorganik katmanların oluşturduğu film olarak bahsedilecektir. Bu uygulamalarda uygulanan katmana bu makalede film olarak bahsedilecektir. Günlük yaşamda her alanda görülen bu kaplamaların alt kırılımları mevcuttur. Boya, bu uygulamaların en yaygın olanıdır. Hem estetik açısından hemde yüzeyin özelliklerini değiştirmesi, koruması gibi etkilerinden dolayı hemen hemen bütün ürünlerin yüzeyler boyanarak koruma filmi oluşturulur. Dış etkenlerden etkilenen film tabakası mekanik ve kimyasal etkilere yüzüden yıpransa dahi yüzeyi korumaya devam eder.

Kullanıcının ihtiyaçlarına cevap vermek için bütün yapıyı böyle yapmak yerine kaplamalar çoğu zaman ince bir film tabakası ile çözüm sunar. Örnek olarak akıllı telefonlarda kullanılan parmak izi sorununa şirketler, yağ itici (oleofobik) kaplamaları ekranlarda kullanarak parmak izinin ekranda oluşturmasını engellemişlerdir. Çizilme ve ya darbelere karşı ise ekrana uyguladığınız film ise darbe emici yapıda oluşturulan bir kaplama türüdür.

Kaplamalar organik ve inorganik veya birleşimleri olabileceği gibi sunduğu çözümler ise ihtiyaca göre şekillenir. Genellikle fonksiyonel gruplar bu özellikleri kazandırır. Örnek olarak mutfaklarda kullan PTFE (politetrafloroetilen), ticari ismiyle TEFLON tavalar yemek pişirirken kullanılan yağın, temizlenmesinin kolaylaştırmak adına yüzeyde bir kaplama ile çözüm sunar.

Yukarıda belirtilen örnekler gibi bir çok örnekleme mümkündür. Kaplamalar yüzeye kattıkları özellikleri genel olarak özetlemek gerekir ise,
• Mekanik etkilere dayanımın arttırılması
• Kimyasal etkilere dayanımın arttırılması
• Dekoratif değişim
Yukarıda belirtilen özellikler dışında özel uygulamalar için hertürlü ihtiyaca uygun fonksiyonel değişim kaplamalar ile yapılabilmektedir.

Su yalıtımı nedir?

Su yalıtımı kaplama sekötürünün bir alt kırılımı olup son yıllarda popüleritesi artmıştır. Bunun başlıca nedeni ilk makalede anlatılan beton yapıların kimyasal yapıları nedeniyle sahip oldukları dezavantajların bertaraf edilmesi için uygulanmaktadır. Çimento yüzyıllardır kullanılan bir hidrolik bağlayıcı olmasına karşın, reaksiyonlarının karmaşıklığı, uygulama ortamına göre gösterdiği tepkiler, mekanik ve kimyasal etkilere gösterdiği dayanımının geliştirilmesi için çeşitli kaplamalar ile binamızı daha güvenli ve uzun yıllar kullanımını sürdürebilmesi için korumaktayız.

Özellikle çimentolu yapıların su ile reaksiyonu sonucunda sert (rijit) bir yapı oluşturması en büyük avantaj ve dezavantaj olarak görülebilir. Ayrıca beton oluşurken reaksiyon dengesi yüzünden hacimce küçülmesi [1]ve kaçınılmaz olan boşluklu yapılar, mekanik etkilere dayanımı azaltmaktadır. Son yıllarda gelişen beton teknolojisi ile çeşitli katkılar bu dezavantajları azaltmak mümkün olmaktadır. Betonun çatlama nedenlerinin çok çeşitli olması ve minimize edilebilmesine rağmen kaçınılmaz bir gerçektir[2].

Beton mekanik etkilere dayanımı yüksek bir malzemedir. Bu yapısında oluşan inorganik bağların ve lattice yapılardan ileri gelmektedir. Bu özellikler bazı koşullarda dezavantaja dönüşmektedir. Beton yapılardaki çatlakların oluşum nedenleri yıllardır incelenmektedir ve çözümsüz kalınan noktalar mevcuttur. Bu durum binanın ömrünü kısaltmakta ve dış mekanik, kimyasal etkilere dayanımını azaltmaktadır. Betonun özelliklerinin değiştirilmesi ayrı bir konu olarak ele alınmalıdır.

Beton yapıların belirtilen dezavantajlarını bertaraf etmek için polimer teknolojisinin gelişmesi ile birlikte çözümler artmıştır. Mekanik etkilere dayanımının değiştirilmemesi için en uygun çözüm olarak kaplamalar ile beton yüzeyinde yeni bir koruyucu film oluşturulması şuan da en uygun çözüm olarak sunulmaktadır.

Su yalıtım malzemelerinin genel özellikleri bu soruna bir çözüm olarak sunulmaktadır. Binanızı oluşacak mekanik etkilere karşı korur, su penetrasyonunu engelleyerek beton ve donatınızın yıllar boyunca oluşacak korozyon, karbonasyon, çiçeklenme gibi reaksiyonların engellenmesine yardımcı olur.

İlk makalede anlatılan su yalıtım ürünlerinin sahip olması gereken özellikler ASTM, CE, TSE gibi enstitütülerin oluşturdukları standartlar ile belirli bir kalitede, üretilmesini, uygulanmasını sağlayarak, tüketicinin ihtiyaçlarını karşılamak için belirlenmiştir. Bunları çok genel olarak incelediğimizde şu koşulların kaçınılmaz olduğu kanısına varılabilir. Yüzeye yüksek yapışma kuvveti, esneklik ve ya elastikiyet, basınçlı suya geçirimsizlik. Bu temel ihtiyaçlar çeşitli ürünler ile sağlanabilmektedir fakat ürün seçerken ihtiyaçların göz önünde bulundurulması fiyat / performans dengesi için çok önemlidir.

Bu makalenin devamında sorunlar ve buna çözüm olarak geliştirilen ürünlerin teknik detaylarına değinilecektir.

Hidrofobik Etki

Yunanca hidro (su), fobi (korku) kelimelerinin birleşiminden oluşan bu kelime, non-polar yapıların oluşturduğu katmana su taneciğinin temas etmesi halinde, yüzey gerilim ve enerjilerine bağlı olarak ıslatma özelliğinin ortadan kalkması ve tanecik halinde durması etkisi olarak yorumlanabilir. Entropinin düşük olması nedeniyle doğada kendiliğinden ve tercih edilen bir oluşumdur. Bu etki doğada ki bazı çiçek ve canlılarda gözlemlenmesi sonucunda biyomimetik (doğayı taklit etme) biliminin çalışmaları çeşitli kimyasal yapılar ile sağlanabilmektedir. Hidrofobik etki birçok nanoteknolojik ürünün ilham kaynağı olmuştur. Lotus çiçeği (Nelumbo) doğada bu etkiyi kullanan yapılara örnektir. Suyun temas açısı arttıkça eğim, rüzgar gibi mekanik etkiler ile çiçeğin yüzeyinde su hareket eğilimine devam eder. Böylece ilk nesil kendini temizleyen malzemelerin ilham kaynağıda olmuştur.

Böylece hareketsiz suyun yarattığı zararın azaltılması için hidrofobik polimerlerin yaygınlaşması, lotus çiçeğinin yapısının detaylı incelenmesi sonucunda olmuştur.

Bu etki aslında birçok sektörde önemli bir ürün dizayn parametresidir. Vücudumuzda proteinlerin, su ile bu etkileşimleri incelenmekte ve ilaçların etkinliğini arttırmak için, su arıtım membranları, nanoteknolojik giysiler, gibi birçok üründe kendini gösterir.

İnşaat sektöründe ise bu konu, su yalıtım ürünleri başta olmak üzere, boya, derz dolgu gibi birçok üründe kullanılmaktadır. Bu ürünler piyasada yüzeyde tanecik efekti oluşturan ürünler olarak düşünülebilir. Böylece yapınızı hareketsiz sulara karşı bariyer oluşturarak, betona su penetrasyonunu engeller.

Basınçlı su geçirimsizliği

Su yalıtım ürünlerin yukarıda ki hareketsiz suya direnci olması gerektiği gibi aynı zamanda basınç oluşturacak bir su kütlesini de engellemesi beklenmektedir. Hidrostatik basınç genellikle su yüksekliğinin fazla olduğu yerlerde ve ya pompalama işlemi ile basınçı bir şekilde aktarılan sistemlerde oluşur. Su tankları, havuzlar gibi durağan suyun yükseklik etkisiyle oluşturduğu basınçlı suyun geçirimsizliği hidrofobik etkiden fazlasını içermektedir. Çünkü hidrofobik etkinin oluşturdu bariyerin kuvveti test koşullarından daha düşük seviyelerdedir. Genellikle standartlarda yer alan 1.5 bar su basıncına 7 gün boyunca test edilir. 1.5 bar su basıncı yaklaşık olarak 15 metre suyun oluştuduğu hidrostatik basınca eş olduğunu var sayabiliriz. Burada ürün dizaynında şu parametreler önem kazanmaktadır.
• Basınca dayanıklı esnek – sert bir yapının oluşturulması.
• Film bütünlüğünde bir gözeneklilik veya boşluk kalmaması
• Hidrofobik / Hidrofilik yada su ile reaksyiona giren malzemelerin olması

Film yapısının oluşturulmasında yukarıda ki parametreler göz önüne alındığında piyasada çeşitli polimer yada polimer modifiyeli ürünler kullanılmaktadır. Çünkü polimerler oluşturulurken uzun non-polar yapıların zincir uzatma ya da backbone oluşturmadaki başarısı ve etkisi kullanılarak, günümüzdeki birçok polimer yapının (akrilik, poliüretan, epoksi, silan termine vb) fonksiyonel yapısını değiştirirler. Son yıllarda özellikle emülsiyon polimerlerin oluşturulması ve su reaksiyonu yada inceltilmesine dayanan sistemlere bu polimerlerin adaptasyonu sonucunda, fiyat, çevreci, performansı kritleri optimize edilmiş birçok polimer çeşidi bulmak mümkün.

Yukarıda belirtilen özellikler düşünüldüğünde bu kriterleri sağlayan birçok ürün bulunabilmektedir. Fakat fiyat / performans değerlendirilmesi yapılabilmesi için diğer 2 temel ilkeninde göz önüne alınması gerekmektedir. Sonraki makalelerde detaylı olarak ele alınacaktır.

Kaynakça;
[1] S. M. and T. K. Ei-ichi Tazawa*, “Chemical shrinkage and autogenous shrinkage of hydrating cement paste,” vol. 25, no. 2, pp. 288–292, 1995.
[2] C. Stanley, “CONCRETE CRACKING – WHO IS TO BLAME?? By.”