SİLİKAT BOYASI
Tarihçe
Silikat bazlı kaplamalara M.Ö. 6000 yıl evvel yapılan eserlerde rastlanmıştır. Firavunlar döneminde silikat esaslı birtakım kaplamalar bulunmuştur. O günkü imkanlar ile kum ve odun külünün beraber eritilmesi ile silikatların elde edildiği düşünülmektedir. Orta çağ döneminde bu tür boyaların kullanımı çok yaygındı. Orta çağdan sonra nedense bu tür boyaların izleri birden kaybolmuştur.
1800 lü yıllarda potasyum silikat bazlı boyalar tekrar kullanılmaya başlanmıştır. O zamanlarda yapılan boyalar günümüze kadar solmadan kadar gelmiştir. 1800 lı yıllarda boyanan kilise, belediye binaları, hotel, hastane, üniversite binalarının bozulmadığı, yüzeyden kalkmadığı ve bu boyaların kullanılan harç ile kimyasal olarak bağlandığı ve renklerinde de bir solma olmadığı görülmüştür. 1970 lerden sonra silikat boyalarının önemi giderek artmaya başlamıştır. Bu tarihlerden sonra dünyada silikat boyalarına geri dönüş başlamıştır. Bugün Avrupa da silikat boyalarının boya imalatında ki tüketim miktarı % 10- 15 civarındadır.
Tepkimeler
Silikat boyalarının ana maddesi Potasyum silikattır. Potasyum silikat, potasyum karbonat ve silisyum dioksitin 1100 C de eritilmesi ile elde edilir. Kullanılan maddelerin oranlarına göre farklı özellikte silikatlar elde etmek elde etmek mümkündür. Bu farklı özellikler modül sayısı ile tanımlanır.
Modül: Silisyum dioksit miktarının potasyum oksit miktarına oranı olarak tarif edilir.
Dünyada silikat boyalarının imalatında potasyum silikat kullanılmaktadır. Bunun nedeni yüksek modüllü potasyum silikatın suda kolay çözünmesi, hava karbon dioksiti ile kolaylıkla polimer oluşturmasıdır. 3.25 modül sodyum silikat ancak basınç altında buharda çözünür ve CO2 ile polimerleşme yerine karbonatlaşır ve yüzeyde toz tabakası meydana gelir. Bu sebepten klasik yöntemle sodyum silikattan silikat boyası yapmak imkânsızdır.
Üretim
Yaptığım literatür çalışmaları ve internet
kayıtlarına göre dünyada ticari olarak sodyum silikatlı boya imalatı yoktur.
Bütün çalışmalar potasyum silikatlı boyalar üzerine yönelmiştir. Potasyum
silikatın pahalı olması nedeniyle ben çalışmalarımı sodyum silikat üzerine yönelttim.
Çalışmalarımda POZOLANİK REAKSİYONDA istifade ettim. Pozolanik reaksiyon sönmüş
kireç, silika ve suyun reaksiyonu ile oluşur ve Kalsiyum Silikat Hidrat (
) meydana gelir
ve bu reaksiyon Portland çimentosunun reaksiyonudur.
Başlangıçta 3.25 modül sodyum silikat ile çalışmalarımı yaptım. Kullandığım boya reçetesine 3.25 modül sodyum silikat ve özel olarak hazırladığım SiO2 dispersiyonunu ve kalsit ilave ettim. Kalsit, boya yüzeye sürüldüğü zaman havanın karbon dioksiti ile suda kısmen çözünen kalsiyum bikarbonata ve buda kalevi ortamda kalsiyum hidroside dönüşür. . Kalsiyum hidroksit, silika dispersiyonu, sodyum silikat ile su ile reaksiyon vermektedir.
Burada oluşan kalsiyum silikat hidrat polimerleşerek molekül büyümektedir. Bu reaksiyon çimento harcında olduğu gibi 28 günde tamamlanmaktadır. Daha sonraki çalışmalarımda 2.8, 2.5 ve 2 modül sodyum silikat ile çalıştım ve bunlardan silikat boyaları ürettim. Silika dispersiyonu ile yapılan silikat boyalarında modül sayısı modül sayısının hiçbir önemi yoktur.
Klasik potasyum silikatlı boyalarda en az 3.25 modül olması gerekirken silika dispersiyonu ile yapılan sodyum silikatlı boyalarda modül sayısının önemi yoktur. Her modül sodyum silikat ile silikat boyası yapmak mümkündür.
Silikat boyası duvar yüzeylerinin kaplanmasında kullanılan tek komponentli, inorganik esaslı bir boyadır. Silikat boyası alüminyum ve çinko dışındaki metallere bağlanmaz, alüminyum metali ile silikat boyası alüminat ve çinko ile çinkat oluşturarak yüzeye kimyasal olarak bağlanır. Silikat boyası bünyesinde kalsiyum bulunan yüzeylere kimyasal bağ oluşturarak bağlanır. Silikat boyası, yüzeyin içine girerek yüzey ile mikro kristalin yapısında kimyasal bağ oluşturur ve yüzeyde şişme-kabarma yapmaz.
Doç. Dr. Yavuz Pelister