Konvansiyonel sprey uygulaması yönteminde, sıvı boya, havalı sprey tabancası aracılığıyla dar tabanca memesinden çıkar, basınçlı hava ile karışır ve çok küçük damlacıklar halinde püskürtülür.
Tabancaya boya beslemesi üç farklı yöntemden biriyle sağlanabilir. Her bir yöntem için farklı tabanca yapıları dizayn edilmiştir.
Basınçlı (Beslemeli) kaplı tabanca: Bir kabın içindeki boya, 0.1–0.5 atm basınç uygulanarak oluşturulan itme kuvveti ile hortumdan geçerek tabancaya ulaştırılır.
(Şekil–1). Genellikle büyük miktardaki boyamalar için kullanılır. Daha iyi atomizasyon sağlanır ve ortama saçılan boya zerrecikleri daha azdır.
Üstten hazneli tabanca: Boya, tabancanın üzerine takılan bir hazneden yer çekimi etkisiyle tabancaya beslenir
(Şekil–2). Küçük ve renk değişiminin sık olduğu işler için çok uygundur.
Alttan hazneli tabanca: Boya, tabancanın altına takılan bir hazneden emiş etkisiyle tabancaya beslenir
(Şekil–3). Üstten hazneli tabancalar gibi, az miktarlı ve renk değişiminin sık olduğu işler için çok uygundur.
Basınçlı kapta, üstten hazneliye göre; üstten haznelide ise alttan hazneliye göre daha küçük çapta meme kullanılabilir.
Havalı sprey tabancasına beslenen boya tabanca içindeki kanallardan geçerek tabancanın ucundaki boya memesine (nozzle) ulaşır. Boyanın tabanca ağzından çıkışı esnasında boya ile karışacak olduğu hava ise, bir kompresör yardımıyla 2.5-5.5 atm aralığında bir basınca ulaşır. Boya ile havanın karışması tabancanın hava başlığına bağlı olarak iki şekilde gerçekleşebilir. Boya hem tabancanın içinde (internal mix) hem de hava başlığının hemen dışında (external mix) atomize edilebilir.
İç Karışım: Şekil-4’de gösterildiği gibi, hava ve boyanın buluşması, tabanca ağzının hemen öncesinde gerçekleşmektedir. İç karışımda daha az ve daha düşük basınçta hava kullanımını sağlamaktadır. Daha geniş bir hüzme oluşturmakta, maksimum film kalınlığı sağlamakta ve daha az overspray oluşumu gözlenmektedir. Her boyamadan sonra iğne ve memenin sökülmesi ve temizlenmesi gerekmektedir. Bu nedenle yavaş kuruyan malzemelerin kullanımı için daha uygundur.
Dış Karışım: Bu tür uygulamalarda hava, tabanca başlığında bulunan hava kanallarından püskürtülerek, tabanca ağzından çıkan boya ile karşılaşır ve karışım oluşturur (Şekil-5). Yaygın kullanım alanına sahip bir yöntemdir. Dış karışım ile daha iyi bir atomizasyon sağlanabilmektedir. Hüzme daha iyi kontrol edilebilmekte ve yüksek basınç sağlanabilmesi nedeniyle alttan hazneli tabancalarda kullanılabilmektedir. Çabuk kuruyan ve yüksek kaliteli yüzey beklentisi olan uygulamalarda tercih edilebilmektedir. Temizliği daha kolaydır.
Hava basınçlandırılınca, içerdiği nem yoğunlaşabilir ve bu su tanecikleri boyanın yüzeyine ulaşıp kabarcık dediğimiz yüzey kusuruna yol açabilir. Ayrıca kompresör yağının da havaya karışması olası olduğu için, kompresörle tabanca arasına “su ve yağ tutucu”lar takılır.
Tabancanın arka kısmında iki adet, alt kısmında ise bir adet ayar valfi başı yer almaktadır. Arkada yer alan valflerden yukarıda olanı, boya hüzmesinin büyüklüğünü ayarlamak için, diğeri ise memeden püskürtülecek boyanın debisini ayarlamak için kullanılır. Altta yer alan ayar valfi ise hava kanallarına beslenen hava miktarını ayarlamak için kullanılmaktadır (Şekil–6).
Boya debisini ve hava debisini valfler ile ayarlarken basınçta değişiklik gerçekleşmez. Bununla beraber, büyüklüğü ayarlanmış boya hüzmesi tabancadan çıktıktan sonra, dış ortamın hava akımı ile karşılaşır. Bu nedenle, dairesel olması beklenen hüzme daha iyi verim sağlayan eliptik bir yapıya dönüşür (Şekil-7).
Boyanın, atomizasyon da denilen çok küçük damlacıklara parçalanması, aşağıdaki değişkenlere bağlı olarak belirlenir.
- Boyanın uygulama viskozitesi (boya viskozitesi arttıkça damlalar irileşir),
- Meme deliğinin çapı (meme deliğinin çapı küçüldükçe damlalar küçülür),
- Boya basıncının hava basıncına oranı (bu oran küçüldükçe damlalar küçülür),
- Boyanın yüzey gerilimi (yüzey gerilimi düştükçe damlalar küçülür),
- Boyayı meme deliğine sürükleyen boya basıncı (boya basıncı/hava basıncı oranın sabit kalması koşuluyla, boya basıncı arttıkça damlalar küçülür),
İyi bir atomizasyondan kastedilen, damlacıkların olabildiğince küçülmesidir. Havalı sprey uygulamalarında 20 µm ile 50 µm arasında damlacık çaplarına ulaşılabilir. Bu çok iyi bir boya yayılmasına olanak sağlayan bir atomizasyondur. Bu noktada, istisnai bir uygulama olarak pütürlü boya uygulamasından söz edilebilir. Pütürlü boya uygulamalarında, hava basıncı azaltılıp büyük çaplı püskürtme memeleri seçilerek boyanın iri damlacıklar halinde püskürtülmesi sonucunda iyi yayılmayan girintili çıkıntılı bir pürüzlü yüzey elde edilmesi hedeflenir. Bazı makinelerin ve oto bagaj içlerinin bu görünüme sahip olacak şekilde boyanması özellikle tercih edilir.
Havalı sprey uygulamalarında, 1 hacim boya için 600 hacim hava kullanılır. Dolayısıyla püskürtülen malzeme, içinde bol miktarda hava bulunduran bir boya-hava karışımıdır. Karışımın içinde havanın bu derece fazla olması üç önemli sonuca yol açar.
1) Havalı spreyde malzeme sınırları belirsiz bir bulut halinde hedefe doğru gider. Uygulama direkt yüzey üzerine yapılsa da, boyanın bir kısmı yüzeyin dışına taşmaktadır.
2) Hava ile beraber çok yüksek basınca ulaşan boya tanecikleri, yüzeye büyük bir hızla çarpar ve çarpan boyanın önemli bir kısmı geriye sıçrayarak çevreye yayılır (Şekil-8).
3) 2,5 – 4 bar gibi yüksek basınçla çıkan hava ve havaya göre daha az basınçla çıkan boya uygulanacak yüzeye oldukça yüksek hızlarda ulaşırlar. Havanın yüzeye çarpıp dönmesinden ötürü, yüzeyde bir miktar hava bulutu birikerek hava yastığı dediğimiz etkiyi oluşturur. Tabancadan çıkan boyanın bir kısmı daha yüzeye varmadan bu hava yastığına çarparak geriye sıçrama eğilimi içinde olurlar. Buna “geri sıçrama etkisi” adı verilir (Şekil-9). Geri dönen boya zerrecikleri (overspray tozları olarak da anılırlar) ise çevreye yayılır.
Bu iki nedenden dolayı, havalı sprey uygulamalarında boya kayıpları çoktur ve aktarım etkinliği düşüktür. Transfer verimliliği boyanacak nesnenin şekline ve büyüklüğüne göre %-50 aralığına kadar düşebilir, büyük yüzeylerde ise p’ lere kadar çıkabilir. Düşük transfer veriminden dolayı, boyanın yüzeyi örtmesi için kullanılması gereken boya miktarı ve çevreye yayılan solvent miktarı da artmaktadır. Çevreye yayılan boya tozu miktarının ve solvent miktarının (VOC değerinin) çok oluşu ise sağlıksız koşullar oluşturmakta ve uygulamaların açık alanlarda yapılmasına el vermemektedir. Bu nedenle, uygulamalar boya kabinlerinde yapılmalıdır. Kabinlerin beraberinde boya tozunun, boya çamurunun ve kuru boyanın filtre edilebileceği tesisler de kurulmalıdır. Ayrıca, uygulamayı yapacak kişinin, gerekli kişisel koruyucu ekipmanlar ile uygulama yapması gerekmektedir.
Avantajları
- Her türlü yüzeyde kullanılabilir.
- İyi atomizasyon sağlamaktadır.
- Uygulama alanı geniştir. Uygun tabanca seçilerek 100 gr.'dan tonlarca boyanın kullanıldığı çeşitli alanlarda kullanılabilir.
- İyi yüzey kalitesi sağlamaktadır.
- Alttan hazneli, üstten hazneli ve basınçlı kapla kullanılabilme çeşitliliği vardır. (Basınçlı kap yardımıyla boyanın akışının sağlandığı sistemler genelde büyük boyamalarda tercih edilir.)
- Havanın ve boyanın basıncını ve debisini ve hüzmenin karışım oranını değiştirme imkanı sağlamaktadır.
- Özellikle renk hassasiyetinin önemli olduğu efektli renk uygulamalarında iyi sonuç vermektedir.
- Efektli boyalar için en ideal uygulama yöntemidir.
- Araç gereç maliyeti görece olarak daha düşüktür.
Dezavantajları
- Uygulama esnasında çevreye çok fazla boya tozu ve solvent saçılmaktadır. Bu nedenle, özel uygulama kabinlerinin kurulumunu gerektirir. Kabin filtreleri sık sık değiştirilmelidir.
- Tabancanın temizliği de önem arz eder. Temizlik işlemleri hassasiyet ve zaman gerektirir.
- Boyanın transfer verimi düşüktür.