Elektrostatik Toz Boyada Fırınlama ve Fırınlar
Bir uygulama için en uygun fırının belirlenmesinde boyanacak parçanın ölçüleri, şekli, kalınlığı, yapıldığı malzeme, üretim hızı, işletme maliyeti ve kullanılacak toz boya tipi gibi bir çok faktör göz önünde bulundurulmalıdır.
Toz boyalar reçinenin çapraz bağlanması (polimerizasyonu) ile sertleştiğinden (kürlenme), süre ve sıcaklık kritik faktörlerdir. Bir ölçüye kadar, düşük sıcaklıkta belirli bir süre, daha yüksek sıcaklıklarda daha kısa bir süreye karşılık gelir. Ancak toz boya ikmalcisi tarafından belirtilen kürlenme sıcaklığının, fırın içi hava sıcaklığı ya da fırın sıcaklık göstergesinin gösterdiği sıcaklık değil, parça sıcaklığı olduğu vurgulanmalıdır.
Kullanılmakta olan toz boyaların yapısındaki termoset reçine ve sertleştirici belirli bir sıcaklığın üzerine çıkarıldığında reaksiyona girerek çapraz bağlar oluşturarak, bütün boya yüzey alanında, dayanıklı bir ağ yapı oluşturur. Bu ağ yapı bir inşaat iskelesine benzetilebilir.
Kürlendirmenin amacı bu reaksiyonu başlatmak ve toz boyayı jel haline getirerek metal yüzeyi ‘ıslatmasını’ sağlamaktır.
Fırın, üretim işçiliği verimli olarak kullanılabilecek ve en az seviyede bakım gerektirecek şekilde tasarlanmalıdır. Yakıttan azami ölçüde yararlanılmalı ve mümkün olan her yerde, fırından çıkan sıcak hava tekrar kullanılmalıdır.
Sıcaklık, uygun cihazlarla çok hassas olarak, mümkünse ‘kürlenme sıcaklığı ±3°C’ sınırları içinde, kontrol altında olmalıdır. Sıcaklık ölçüm uçları (termokupıllar) boyalı parçanın fırında izlediği yola olabildiğince yakın yerleştirilmiş olmalıdır.
Fırın tasarlanırken, daha sonra uzatabilmek üzere ve içinden geçebilecek parça tip ve boyutunu değiştirebilmek üzere pay bırakılmalıdır.
Fırın içindeki hava akımının, tozu parçadan dökecek derecede güçlü olmamasına dikkat edilmelidir. Hava hızının kabul edilebilir sınırları, 1-2 m/saniye civarındadır.
Eğer fırın gövdesindeki açıklıklar küçük ise, normal bir egsoz bacası uygundur. Ancak fırında nispeten büyük açıklıklar bulunuyorsa, egsoz bacasının sirkülasyon yaparak, ısıyı koruyan türde olması gereklidir.
Uygulamada kürlendirme amacıyla; konveksiyon fırınları, kızılötesi (IR) fırınlar yoğun olarak kullanılır
Konveksiyon Fırınları – Bu fırınlar halihazırda en çok kullanılan fırınlardır. Konveksiyon fırınlarında parçayı ısıtmak için ortam havası elektrik veya gaz yakılarak ısıtılır. Isıtılan hava fırın içinde, bir hava akımı yaratılarak, yayılır.
Endirekt yanmalı fırınlarda, gaz ayrı bir yerde yakılıp, ısıtılan hava fırın içine verilirken, ‘Direk Gaz’ fırınlarda yanan gaz direk olarak fırının içine verilir. Dolayısıyla, endirekt gaz fırınlarında gaz artıkları boya filmine ulaşmayacağından, daha az kusurlu bir yüzey elde edilebilir. Direk Gaz fırınlarda kullanılmak üzere özel olarak geliştirilmiş toz boyalar da her renk ve efektte mevcuttur.
Konveksiyon fırınından tahliye edilen hava, fırın içinde biriken gaz hacmini en az patlama limitinin altında tutacak miktarda olmalıdır.
Fırının iç duvarlarında zamanla is tabakası oluşabileceğinden, özellikle direk gaz fırınlarında, fırın içi düzenli olarak temizlenmelidir. Temizlenmediğinde, bu is tabakası zaman zaman kalkacak ve fırından geçirilmekte olan malzemeyi kirletecektir.
Kızılötesi fırınlar - Kızılötesi (IR) fırınlarda ısının, havaya başvurmaksızın, direk olarak parçaya aktarılması verimi, ısıtma hızını ve hassasiyetini büyük ölçüde artırmaktadır. Bu durum bu tür fırınların kullanımını gün geçtikçe yaygınlaştırmaktadır.
Temel olarak, kızılötesi enerji sıcak bir parça tarafından yayılarak, başka bir madde tarafından yakalanıp soğuruluncaya kadar doğru bir çizgi üzerinde hareket eder. Işıma ile ısıtmanın ana avantajı parça ısısının çok hızla yükseltilebilmesidir. Işıma kaynağının ısısı arttıkça, kaynaktan yayılan enerjinin içinde ışımanın payı, konveksiyona göre, hızla artar. Her hangi bir maddeden yayılan ışıma enerjisi o parçanın yüzey alanına, ısısına ve yayıcılık özelliğine bağlıdır.
Orta dalga ışıma termoset toz boyaların kürlendirilmesi için en etkili kaynağı sağlar. Yayıcı paneller genellikle 850-950ºC yüzey ısısına sahip gaz ısıtmalı veya 750-850ºC yüzey ısısı sağlayan elektrik ısıtmalı olarak kullanılırlar. Parça yayıcıdan en az 15 cm, ortalama 30 cm uzaklıkta tutularak ısıtılır.
Açık renkler nispeten daha fazla kızılötesi enerji yansıtarak ısınma süresini uzatacağından, toz boyanın rengi önemlidir. Bu demektir ki her toz boya, en iyi kürlenme koşullarını belirlemek üzere test edilmelidir.
Işıma enerjisi doğrusal bir yol izlediğinden, karmaşık şekilli ve/veya ışıma kaynağıyla arasında başka bir cisim bulunan yüzeylere sahip parçalar bu şekilde kürlendirilemezler. İdeal olarak kızılötesi kürlendirme, paneller gibi basit parçalar için kullanılmalıdır.