Siyah otomotiv cam emayesinde girdi ve proseslerin yüzey özelliklerine etkisi ve karakterizasyonu
The effect and characterization of inputs and processes on the surface properties of the black automotive glass enamel
Yazar: SELİME ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. İLKNUR KÜÇÜK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda mobilite ve bireysel araç kullanım oranlarındaki artış nedeniyle global ve yerli pazarlarda araç satışlarında ciddi ivmelenme görülmektedir. Buna bağlı olarak araçlar üzerinde kullanılan cam ve işlenmiş cam ihtiyaçları da artmaktadır. Otomotiv sektöründe özellikle lamine ve temperli camlar, sag bending veya press bending proseseslerinden geçirilerek araç üstünde farklı yüzeylerde kullanılmaktadır. 4.yüzey olarak adlandırılan ön camlarda yüksek örtücülük ihtiva eden, yüksek kimyasal ve mekanik dirence sahip, siyah cam emaye boyaları kullanılmaktadır. Bu boyalar kullanım yeri ve üretim proseslerine bağlı olarak temper sıcaklıkları, süreleri ve nihai müşteri test metotları değişiklik göstermektedir. Siyah otomotiv cam boyaları bizmut içerikli bir frit, CuCr2O4 siyah pigment ve organik taşıyıcı ortam olmak üzere 3 ana komponentten oluşmaktadır. Bu komponentlerin türleri nihai boya özelliklerini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu bileşenlerin dışında frit üretim metodu, frit reçetesi, frit öğütme adımları, frit tane boyutu, frit tane yapısı, pigment tane boyutu, taşıyıcı ortam içerikleri ve son proses adımları gibi boya özelliklerini etkileyen pek çok faktör vardır. Tüm bu faktörler camın her iki yüzeyinden kontrol edilmesi gereken renk, gloss, optik densite, kimyasal dayanım, yüzey aşınımı, reolojik özelliklerini etkilemektedir.
Bu çalışmada, cam üzerine serigrafi metodu ile uygulanan cam emayesine ait girdilerin, proseslerin, yüzey ve boya özelliklerine etkisi incelenmiş, XRF, optik mikroskop, SEM, XRD, PSD, termal genleşme, ısıl ergime eğrisi, BET, reometre, viskozimetre, renk ölçümü (L,a,b), parlaklık ölçümü, optik geçirgenlik ölçüm ve kimyasal analiz testiyle  karakterize edilmiştir. Pigment türü, pigment içeriğindeki kristal türleri ve pigment tane boyutu değiştikçe kaplamalı yüzeyde grileşme oluştuğu asit direncinin ise olumsuz etkilendiği tespit edilmiştir. Özellikle öğütme, ergitme, sprey dryer ve jetmill türleri de incelenmiş, frit tane boyut ve yapısının nihai boya özelliklerine etkisi incelenmiştir. Su ve solvent bazlı taşıyıcı ortam farkları, yüzey modifiye ajanlarının boya final özelliklerine etkisi de incelenerek doğa ve çalışan dostu, koku oluşturmayan, su ile kolay temizlenebilir, viskozitesi zamana bağlı olarak üretim serigrafi hatları üzerinde sorun teşkil etmeyen bir boya reçetesi, prosesi oluşturulmuştur.

Abstract:
Due to increasing mobility and individual vehicle usage rates in recent years, vehicle sales have shown significant increases in both global and domestic markets. Consequently, there has been an acceleration in the demand for glass and processed glass used in vehicles. Especially in the automotive sector, laminated and tempered glasses are processed through sag bending or press bending processes and used on different surfaces of the vehicle. Front glasses, referred to as the 4th surface, use black enamel paints with high opacity, high chemical and mechanical resistance. The tempering temperatures, durations, and final customer test methods for these paints vary depending on the usage location and production processes. Black automotive glass paints consist of three main components: a frit containing bismuth, CuCr2O4 black pigment, and an organic medium (vehicle). The types of these components significantly affect the final paint properties. In addition to these components, there are many factors affecting paint properties such as frit production method, frit recipe, frit grinding steps, frit particle size, frit particle structure, pigment particle size, medium contents, and final process steps. All these factors affect the color, gloss, optical density, chemical resistance, surface abrasion, and rheological properties that need to be controlled from both surfaces of the glass. In this study, the effects of inputs, processes, surface, and paint properties related to glass enamel applied using the screen-printing method were examined. The most suitable options for the recipe and process were determined by characterizing them through XRF, optical microscope, SEM, XRD, PSD, thermal expansion, thermal melting curve, BET, rheometer, viscometer, color measurement (L,a,b), gloss measurement, optical transmittance measurement, and chemical analysis tests. It was observed that when the pigment type, crystal structures and particle size distribution changed, the color properties get greyish and acid resistance was being affected negatively. Especially, milling, melting, drying, jetmill process types and effect of those on the frit particle size and morphology was being investigated. Water and solvent based medium differences and surface modification agents were studied to obtain environmentally friendly and worker safety enamel, non-odor, water cleanability and stable viscosity enamel recipe and process conditions were obtained during this study to make it best for the customer conditions.