PLASTİK MALZEMELER:
Kolaylıkla şekillenebilen veya deforme olabilen anlamına gelen plastik terimi eski Yunanca’dan türemiş bir sıfat olup dilimize yerleşmiştir.Selüloz nitratın 1868 yılında bulunması ile plastikler terimi makro molekül yapılı organik bileşikler için kullanılmaya başlanmıştır. 1925 yılına kadar önemli bir gelişme olmamış. Bu tarihten sonra yaşanan süratli bir gelişme ile plastik endüstrisi sayılı ve temel endüstriler arasında yerini almıştır. Türkiye’de ise plastiklerin kullanılmasına 1940’lı yıllarda başlanmıştır. 1949’da tamamına yakını termoset plastik olan yaklaşık 100-200 ton/yıl tutarındaki tüketim, günümüzde sadece alçak ve yüksek yoğunluklu polietilen, polipropilen, polistiren ve PVC gibi termoplastikler için bir milyon ton/yıl değerine ulaşmış gözükmektedir. Bu termoplasitklerin kişi başına tüketimleri 1970’li yıllarda birkaç kilogramdan, 1985’te 9 kg.’a, 1993’te 13.5 kg.’a ve 1995’te ise 15 kg.’a ulaşmıştır. Dünyadaki Plastik tüketimi ve üretimi Tablo1 ve Tablo2’de sırayla verilmiştir.
Plastik malzemeler bir çok kaynakta termoplastikler ve termosetler olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadır. Ancak bu gruplandırma şekli plastiklerin kullanılma miktarı en fazla olan iki grubunu yansıtır. Aslında plastikler; termoplastiler (termoplastlar, plastomerler, ısıl plastikler), termosetler (düromerler, düroplastlar, ısıl dengeli plastikler), elastomerler (elastoplastlar, kauçuklar) ve fluidoplastlar (sıvı plastikler) olmak üzere yapıları yönünden dört gruba ayrılırlar. Bu bölümde imalat sektöründe en fazla kullanılan plastik malzemeler olan termoplastikler ve termosetler ağırlıklı olmak üzere; bu dört grup plastik ve plastik olamayan ancak bir çok alanda kullanımı olan lastikler incelenecektir.
Tablo1: Ülke ve bölgelere gore Dünyada plastik tüketimi (1000 ton)
BÖLGE
1994
2000
Ort. % Değişme (yıl)
BÖLGE
1994
2000
Ort. % Değişme (yıl)
Kuzey Amerika
35840
43960
34
Doğu Avrupa
7240
8420
2.5
ABD
32070
39000
3.3
Eski Çekoslovakya
910
1080
2.9
Meksik
1190
1500
3.9
Macaristan
390
510
4.6
Kanada
2580
3190
3.6
Polonya
680
870
4.2
Batı Avrupa
32850
38600
3.3
Romanya
300
360
3.1
Fransa
4200
5030
3.1
Eski S.S.C.B
4400
5000
2.2
Almanya
9100
10800
2.9
Diğerleri
560
600
1.2
İtalya
4600
5500
3.0
Asya/Okyanusya
27250
36900
5.2
Hollanda
985
1200
3.3
Avustralya
1100
1250
2.2
İspanya
2290
2950
4.3
Çin
2750
4500
8.6
İngiltere
3550
4390
3.6
Japonya
12550
15200
3.2
Diğer Ülkeler
7125
8730
3.4
Güney Kore
3920
5780
6.7
Güney Amerika
3800
4950
4.5
Tayvan
3450
4800
5.7
Arjantin
460
640
5.7
Diğer Ülkeler
560
600
1.2
Brezilya
1760
2350
4.9
Afrika/Ortadoğu
1900
2700
6.8
Diğer Ülkeler
1580
1960
3.7
Dünya plastik üretimi
107880
135260
3.8
Tablo2: Bölgelere göre Dünyada plastik üretimi (1000 ton)
Bölgeler Kuzey Amerika Güney Amerika Batı Avrupa Doğu Avrupa Afrika/Ortadoğu Asya/Okyanusya Dünya Toplamı
1985 22198 2075 24021 6644 855 15239 71032
1994 37315 3830 31065 6675 2100 28620 109505
2000 Yıllık Ort.Değişme 46860 3.9 5650 6.7 36820 2.9 7620 2.5 2840 5.2 38200 4.9 137990 3.9
1.1 Termoplastikler (Termoplastlar, Plastomerler, Isıl plastikler)
Termoplastikler termal enerji (ısı) ve basınç uygulandığında kolaylıkla yumuşuayan, deforme olabilen, akan bu durumda herhangi bir şekilde alabilen ve soğutulduğunda sertleşebilen malzemelerdir. Bu özelliklerinden dolayı geri dönüşüm yolu ile tekrar tekrar kullanılabilirler. Bu şekillendirme sırasında herhangi bir kimyasal değişikliğe uğramazlar. Bu özellikleri esasen termoplastiklerin molekül yapısından ileri gelmektedir. Termoplastikler lineer moleküllere sahiptirler. Lineer moleküllerde zinciri oluşturan ünitelerin arasında çok kuvvetli kovalent bağlar bulunmaktadır. Moleküller arasında ise fiziksel bir bağ bulunmamaktadır. Sadece molekülleri bir arada tutan zayıf elektrostatik çekme kuvvetleri vardır. Bu moleküller arası kuvvet zincirlerinin birbirine göre hareketlerini engelleyen, ısıya karşı duyarlı bir kuvvettir. Dolayısıyla lineer molekül zincirlerinden oluşan bir termoplastik ısıtıldığında moleküller arsındaki kuvvet zayıflar, molekül zincirleri birbirlerine göre hareket bakımından sıvılara benzer şekilde serbest haline gelir ve malzemeye bir kalıpta kolayca şekil verilebilir. Malzeme soğutulduğunda, moleküller arası kuvvet büyür ve molekül zincirlerini verilen yeni şekilde dondurur. Ancak çok ısı verilirse molekül zincirleri kopar ve malzeme özelliklerinde
bir
yıpranma
meydana
gelir.Termoplastikleri,
buharlaşma
ile
bileşimlerinin değişmemeleri şartıyla ile tekrar tekrar şekillendirmek ve kaynak yapmak mümkündür. Bugün Dünyada en çok üretilen ve çok sayıda kullanım alanı bulunan termoplastiklerdir. Yedinci Beş Yılllık Kalkınma Planı Plastik özel İhtisas Komisyonu raporunda
başlıca
termoplastik
çeşitleri
verilmektedir.
• Alçak ve yüksek yoğunluklu polietilen
olarak
aşağıda
belirtilen
plastikler
• Lineer alçak yoğunluklu polietilen • Yüksek molekül ağırlıklı polietilen • Polivinilklorür ve vinil kopolimerleri • Polistiren • Polipropilen • Termoplatik poliamid • Poliamid • Sulfon polimerleri • Polimetil penten • Fenilen oksit kökenli reçine • Asetal Hopolimerleri • Asetal kopolimerleri • Polikarbonat • Termoplastik polyester • Polibütilen • Poliüretan • Selülozikler • Stiren akrilonitril • ABS • Poliakrilat • Naylon • Nitril reçine • Polifenilen sülfit • Termoplastik elastomerler • Alil (Allyl)
1.1.1 Polietilen Molekül yapısının ayarlanması ve katkı maddeleri ilavesiyle polietilenlere istenen özellikler verilebilir. Polietilenler genel anlamda; Alçak Yoğunluklu Polietilen, Yüksek Yoğunluklu Polietilen, Lineer Alçak Yoğunluklu Polietilen ve Yüksek Molekül Ağırlıklı Polietilen olmak üzere dört ana başlık altında toplanabilir. Zincirdeki dallanmalar kristalliğin derecesini tayin eder.YYPE’de dallanma çok azdır ve molekül yapı lineerdir. Kristallik derecesi arttıkça sertlik, mekanik ve kimyasal özellikler artar ve sıvı ile gazlara olan direnci artar. AYPE’nin kristalliğini ayarlamak için, vinil asetat akrilik esterleri ilave edilir. Molekül ağırlık polimer zincirlerinin bütününün averajıdır. Averaj molekül ağırlığının belirtisi, erime indeksidir. Erime indeksi molekül ağırlığıyla ters orantılıdır. Yüksek molekül ağırlıklı polietilenlerin sertliği fazladır. Katkılar ve dolgu maddeleri, polietilene eriyik harmanlamasında ilave edilir. İlave edilen katkı malzemeleri; Antioksidanlar, ultraviole stabilizanları, kaydırıcı ve antibloklar, nitrojen. Polietilen belli başlı iki metodla üretilir. Yüksek basınç prosesi ile alçak yoğunluk polietileni ve kopolimerleri üretilir. Bu kopolimerler; vinil asetat, akrilit esterler, karboksil asitlerdir. Düşük basınç prosesinde ise yüksek yoğunluk polietileni elde edilir. Polietilen, film ekstrüzyon kalıplama, üfleme ile kalıplamada sıcak eriyik kaplamaları ve yapıştırıcılar, toz kaplamalar, tel ve kablo imali işleme türleri ile işlenir.
1.1.1.1 Alçak Yoğunluklu Polietilenler (AYP) Alçak yoğunluk polietileni özellikle tarım alanında kullanılır. Türkiye’de 1970 yılından itibaren üretilmeye başlanmıştır. Alçak yoğunluklu polietilenden mamul ürünler dayanıklılık, ucuzluk, kimyasal maddelere ve dış etkenlere karşı dayanıklı olmak, yüksek yalıtkanlık, kolay işlenebilirlik gibi önemli özelliklerinden dolayı cam, kağıt, karton, deri, kösele, teneke, yün, pamuk, keten, kendir gibi geleneksel
malzemelerden imal edilmiş eşyaların yerini almıştır. Tablo3’te Dünya Alçak ve Lineer Alçak Yoğunluklu Polietilen üretimi verilmiştir. Turfanda sebzeciliğin önem kazanması, tarımda sulama ve gübrelemenin gelişimine paralel olarak hububat üretiminin artması ile alçak yoğunluklu polietilen filmler seralarda ve hububat muhafazasında yaygın bir şekilde kullanılmaya başlamıştır. Diğer taraftan dayanıklılığı şeffaflık ve zehirleyici olmama özelliklerinden dolayı ince alçak yoğunluklu polietilen filmler gıda ve tekstil malzemeleri ve bilhassa ihraç ürünlerinin ambalajında kullanılmaktadır. Haberleşme, enerji dağıtımı ve sanayide kablo olarak geniş bir tüketim alanı bulmuştur. Tablo3: Bölgelere göre Dünyada AYPE/LAYPE üretimi (1000 ton) Bölgeler Kuzey Amerika Güney Amerika Batı Avrupa Doğu Avrupa Afrika/Ortadoğu Asya/Okyanusya Dünya Toplamı
1994 7120 1130 6195 1390 700 4500 21035
2000 8330 1750 7300 1600 885 6300 26165
Yıllık ort. değişme 2.7 7.6 2.8 2.4 4.0 5.8 3.7
Alçak yoğunluk polietilenin genel özelliklerini şöyle sıralayabiliriz: özgül ağırlığı düşüktür, suda yüzer. Üstün gerilme ve yırtılma direncine sahiptir. Darbe mukavemeti yüksektir. Normal sıcaklıklarda, inorganik asitlere, bazlara, alkollere, yağlara, ketonlara, gıda sanaiinde kullanılan kimyasallara ve deterjanlara karşı oldukça dayanıklıdır. Elektriksel özelliği iyidir. Dielektrik mukavemeti mükemmeldir. Zehirsizdir. Kokusuz ve tatsız olduğundan sağlığa zararlı değildir. Rutubet geçirmez. Kolay işlenir ve ucuzdur. Ultraviole stabilizatör ilavesiyle uzun ömürlü, ısıya ve ışığa, dayanıklı sera örtüleri yapabilir. Polietilenlerden imal ağır hizmet tobalara dayanıklıdır, Bükülebilir, baskıya ve ısı ile yapıştırmaya uygundur. Polietilen hortumlar bükülebilir, kolay kullanılır, çatlamaya dayanıklıdır ve kolay renklendirilir. Polietilen filmlerin optik özellikleri üstündür, kaygandır, büzülebilir, baskı yapılabilir, nem geçirmez, yırtılma direnci yüksektir, kaplama veya film maliyeti düşüktür. Gıda ve ürün ambalajı için uygundur. Uzun ömürlüdür, baskı yapılabilir. Şişirme ve
enjeksiyonla kalıplamayla bükülebilir, ancak istenilen sertlikte, kuru boyamaya uygun, çatlamaya dayanıklı kaplar imal edilebilir. Molekül ağırlık dağılımı ve molekül yapı açısından farklı mekanik özelliklere ve bilhassa üstün gerilme ve yırtılma direncine sahip birçok değişik türler ihtiva eder. Çeşitli uygulama sahalarının gerktirdiği özellikleri verebilecek karakterde bir plastik hammaddesi olması sebebiyle alçak yoğunluklu polietilen bir çok nihai ürünün imalatında yaygın olarak kullanılır. Alçak yoğunluklu polietilen; tel ve kablolarda koruyucu kılıf ve yalıtkan olarak geniş bir alanda kullanılan ideal bir malzemedir. Çeşitli tipteki mutfak eşyaları, oyuncak, su tankları, endüstriyel variller, şişeler, sert veya sıkıştırılabilen şişeler gibi içi boş parçaların, boru iç parçalarının, oyuncakların ve kimyasal maddeler ile makyaj malzemeleri ve çeşitli ev eşyalarına ait kapların imalatında mamullerin imalatında da kullanılır. Toz haline getirilmiş alçak yoğunluklu polietilen, geniş bir uygulama alanına sahip olup ideal bir kaplama malzemesidir. Tekstil ürünleri, kağıt ve metal yüzeylerin kaplanması toz alçak yoğunluklu polietilenin geniş uygulamalarına birer örnektir. Kalıplama teknikleri arasında en çok kullanılanları serpme ve daldırma ile kaplama yöntemidir. Serpme ile kalıplama prosesinde toz halindeki alçak yoğunluklu polietilenin önceden ısıtılmış metal veya tekstil yüzeyleri üzerine erpilmesi veya püskürtülmesi ve buna müteakip ısıtılması nedenitlede koruyucu tabaka oluşturulur. Daldırma ile kalıpmala prosesinde ise önceden ısıtılmış metal parçaları sıvı haline getirilmiş toz alçak yoğunluklu polietilen içerisine daldırılarak istenilen kalınlığı elde edilinceye kadar beklenir. Tüm kapalı veya herhangi bir tarafı açık ve içi boş mamuller döner kalıplama prosesi ile imal edilirler. Bu sistemde, içleri toz alçak yoğunluklu polietilen ile doldurulan kalıplar bir fırında ısıtılırken aynı zamanda birbirine dik iki eksen etrafında dönerler. Böylece ısıtılan kalıp içersinde eriyen polietilen kalıbın çeperlerine eşit şekilde yayılarak istenilen mamul elde edilir. Sanayide; telefon
kablosu imalatında, ince tellerin kaplanmasında, güç kablolarında koruyucu kılıf ve yalıktan olarak geniş çapta kullanılmaktadır. Yiyecek malzemeleri, tekstil ürünleri ve çöpleri paketlenmesinde kağıda ve mukavvaya oranla daha fazla tercih edilirler. Tarım ve inşaat alanında alçak yoğunluklu polietilen; seralık örtü üretiminde kullanıldığında şeffaflığı ve iyi yalıtkanlığı, soğuk ve sıcak hava şartlarında ve asitlere karşı dayanıklılığı, kullanma ve montaj kolaylığı, ucuzluğu nedeniyle PVC, polyster, polimetilmetakrilat, polikarbonat ve cama nazaran daha üstün niteliklere sahiptir. Polietilene ultraviole stabilizatör ilavesiyle sera örtülerinin ömrü büyük çapta uzatılmaktadır. Alçak yoğunluklu polietilenden mamul örtüler; Kötü hava şartlarına karşı dayanıklılığı, su geçirmezliği, kullanma kolaylığı özelliklerinden dolayı hububat ve diğer tarım ürünlerinin muhafazası için geniş bir kullanım alanına sahiptir. AYP’den mamul ağır hizmet torbaları; dayanıklılık ve sertliği, bükülebilirliği, ucuzluğu, baskı yapmaya ve ısı ile yapıştırmaya uygunluğu, darbe mukavemetinin üstünlüğü gibi özelliklerinden dolayı genellikle gübre torbası olarak kullanılmaktadır. Ayrıca AYP; bükülebilirliği, taşıma ve kullanma kolaylığı ucuz oluşu, mekanik özelliklerinin üstünlüğü, gerilim altında iken dış etkilerin meydana getirebileceği çatlamalara mukavemetli, renklendirme kolaylığı özelliklerinden dolayı tarım ve inşaat sektöründe çok yaygın uygulama sahası bulunan katlanabilir hortum imalatında kullanılır. Gıda ambalajında lamine edilmiş AYP; kağıt, mukavva, alüminyum folyo, plastik maddeler, jüt gibi malzemelerin yüzeylerine kaplanabilme kabiliyetinin sağlamlığı ve direnci, sıvı, gaz, yağ ve kimyasal maddelere karşı geçirmezliği, zehirleyici olmaması, kullanım kolaylığı, uzun ömürlü olması, baskı yapabilme kabiliyeti gibi özelliklerinden dolayı süt, meyva suyu, peynir, tereyağı, hazır çorba v.b gıda maddeleri ile elektronik parçalar, kimyasal maddeler, metalden mamul küçük parçalar ve diğer bir çok maddenin paketlenmesi ve muhafazasından geniş çapta kullanılmaktadır. Görüldüğü gibi pek çok alanda kullanımı yapılan Alçak Yoğunluklu Polietilenin çok fazla çeşitleri mevcuttur.
1.1.1.2 Yüksek Yoğunluk Polietileni (YYPE)
Yüksek yoğunluk polietilenler, etilenin düşük basınç altında polimerizasyonu ile elde edilirler. Elektrik direnci yüksek, hidrofobik bir polimerdir. Film halinde gaz geçirgenliği vardır. Nitrik aside karşı dayanıksızdır. 60oC’nin altında çözücülerin büyük bölümünde çözünmez. Suya ve inorganik tuzların sudaki çözeltilerine karşı dayanıklıdır. Tablo4’te bölgelere göre Dünya YYPE üretimi verilmiştir. YYPE’nin özelliklerini şöyle sıralayabiliriz; özgül ağırlığı düşüktür, su üzerinde yüzer. Çalışma sıcaklığı –60oC ile 110 oC’dir. Mekanik mukavemeti özellile darbe mukavemeti mükemmeldir, bütün plastiklerin arasında en iyi kimyasal direnci gösterir, elektriksel özelliği iyidir, dielektrik mukavemeti mükemmeldir, enjeksiyon kalıplama ile mükemmel parlaklıkta parçalar elde edilir, zehirsiz, kokusuz ve tatsız olduğundan sağlık için bir tehlikesi yoktur, ışığa karşı dirençlidir, nem kapmaz. Tablo4: Bölgelere göre Dünya YYPE üretimi (1000 ton) Bölgeler Kuzey Amerika Güney Amerika Batı Avrupa Doğu Avrupa Afrika/Ortadoğu Asya/Okyanusya Dünya Toplamı
1994 5840 470 2730 290 270 3050 12650
2000 7350 650 3300 360 375 4100 16135
Yıllık ort. değişme 3.9 5.6 3.2 3.7 5.6 5.1 4.1
Kullanım alanları; boru imalinde; su dağıtımı, kanalizasyon, sulama dağıtım şebekeleri, gıda ambalajlamaları ve şeker paketlemelerinde kullanılır, çeşitli oyuncak ve mutfak eşyası imalatı, ağır hizmet torbaları, şerit, iplik ve halat yapımında, izolasyon malzemesi olarak, kablo kaplamada; enjeksiyon kalıplama ile; endüstriyel amaçlı kullanım, şişe kasası, sebze ve meyve taşımacılığında, alet kutusu, yükleme kasası; şişrme ile kalıplamayla; deterjan, şampuan ve kozmetik şişeleri imalatı, kerosen, kimyasallar, oto yağları ve akışkanları için büyük konteynırlar imali olarak sırayabiliriz. Ayrıca YYPE sertliği nedeniyle yaygın olarak kullanılır ve organik solventlere dayanıklıdır. Bununla birlikte kablolarda bulunan petrol jelini emme oranıda düşüktür.
1.1.1.3 Lineer Alçak Yoğunluk Polietilen (LAYPE)
Etilenin C4-C8 alfa olefinlerle, Ziegler-Natta tipi katalizörler kullanılarak düşük basınçta polimerizasyonu ile yoğunluğu AYPE mertebesinde bulunan buna karşılık polimer zincirindeki kontrollü dallanma nedeniyle, önemli ölçüde kristallik gösteren yeni bir polimer türüdür. Bugün piyasada mevcut proseslerde genellikle YYPE üretim ünitelerinde LAYPE üretilmektedir. LAYPE’nin özellikleri kayda değer şekillerde AYPE’den farklıdır. Gerilim kuvveti ve uzama AYPE’ye oranla daha yüksek, darbe mukavemeti daha iyisidir. Isıl direnci 15oC’de daha yüksek, işlenmesi daha zordur. Buna karşılık berraklık, parlaklık daha kötü olup erime gücü daha düşüktür. Aynı mukavemetli filmlerin daha az malzeme kullanarak, dolayısı ile daha ince olarak üretilebilmesi LAYPE’nin en önemli avantajlarından biri olark göze çarpar. Film uygulamasında; çöp torbası, zirai kullanımda ağır hizmet torbaları, inşaat sektöründe, genel olarak ambalajlamada, enjeksiyon kalıplamada; ev eşyaları yapımında, rotasyon kalıplamada, alış-veriş torbası yapımında, sera örtüleri, oyuncak yapımında, şişirme ile kalıplamada, köpük uygulamalarında, büzgü torba, laminasyon, toz ve ekstrüzyon kaplamalarda kullanılır.
1.1.1.4 Yüksek Molekül Ağırlıklı Polietilen (YMAPE) İsminden de anlaşıldığı gibi, bu polietilen türü çok yüksek molekül ağırlığına sahiptir. Belli başlı özellikleri şöyledir; yüksek darbe dayanımı, düşük sürtünme kaysayısı, kendi kendine yağlama özelliği, düzgün yüzey, iyi kimyasal ve gerilme dayanımı, ses yalıtımını
sağlıyan
özellikler,
et
ve
diğer
yiyeceklerin
ambalajlanmasında
kullanılabilme. İşlenmesi zor olduğundan, enjeksiyon kalıplamada ve ekstrüzyon ekipmanında kullanılması zordur. Sertliği arttırmak ve yük altında şekil değişimini azaltmak için
grafit, elyaf, talk, toz metaller, cam elyafı ilave edilebilir. Silikon yağı ve molibden di sülfit ilavesi ile sürtünme direnci azaltılabilir. Temel polimer olarak kullanıldığı gibi, darbe dayanımını arttırıcı olarak kullanılabilir. Temel polimer olarak kullanıldığı yerler; Film ve levha, tel ve kablo, ekstrüde edilmiş profiller, kalıplanmış şekiller, kumaş kaplama, hortumlar. Alaşım elemanı olarak; darbe dayanımını arttırıcı ve işlenmeyi kolaylaştırıcı olarak, tasarruf sağlayıcı dolgu maddesi olarak, boya dağılımını geliştirici olarak kullanılırlar.
1.1.2 Polistiren Polistiren belli başlı iki tipten oluşmaktadır. Stiren monomerinin süspansiyon polimerizasyonu ile elde edilen kristal polistiren, stiren-bütadien polimerizasyonu ile elde edilen anti şok polistiren. Polistiren üstün mekanik ve termik özelliklerinden dolayı dayanıklı tüketim malları, mutfak eşyaları imalatı, yiyecek paketlenmesi ve inşaat sektöründe geniş çapta kullanılmaktadır. Damlatıldığı zaman bir metalik karakteristik halka gösteren polistiren, sert, rijit, ve şeffaf bir termoplastiktir. Tatsız ve kokusuzdur. İsli alev ile yanar. Düşük fiyatı, iyi kalıplanabilme özelliği, düşük miktarda nem kapma, iyi boyutsal kararlılık, iyi elektrik yalıtkanlığı, renklendirilebilme kabiliyeti, kolay işlenebilme ve kimyasal etkilere karşı yüksek direnç gibi özelliklerinden dolayı günden güne tahta, kağıt ve metallerin yerini almaktadır. Bu özelliklerinden dolayı enjeksiyon kalıplama ve vakum altında malzemelere şekil verme uygulamalarınca geniş çapta kullanılmaktadır. Buna ilave olarak düşük termal iletkenliği nedeniyle, ısı yalıtımı için polistiren köpük imal edilmiştir. Gevrekliği, kaynamış su sıcaklığına mukavemetinin yetersiz oluşu, orta derecedeki yağ direnci, ultraviole ışınlarına, bazı kimyasal maddelere ve yiyeceklere karşı dayanımı az oluşu. 106oC gibi düşük bir yumuşama sıcaklığına sahip olması
polistirenin kullanım alanını kısıtlayıcı özelliklerindendir. Tablo5’te bölgelere göre Dünya polistiren üretimi verilmiştir. Tablo5: Bölgelere göre Dünyada polistiren üretimi (1000 ton) Bölgeler Kuzey Amerika Güney Amerika Batı Avrupa Doğu Avrupa Afrika/Ortadoğu Asya/Okyanusya Dünya Toplamı
1994 2840 310 2620 520 160 3250 9700
2000 3350 430 3100 650 190 4180 11900
Yıllık ort. değişme 2.8 5.6 2.8 3.8 2.9 4.3 3.5
Polistirenin mekanik özellikleri, polimerin bazı uzamaları,numune hazırlanırken uygulanan işlemlere ve test metoduna bağlıdır. Polistirenin önemli optik özelliklerinin arasında; tüm dalga boyundaki görünür ışıklara karşı yüksek geçirgenlik ve kısmi bir parlaklık veren kırılma indisi yer alır. Buna karşılık kesin faktörler, iyi optik karakteritikleri bozabilirler. Buna örnek olarak puslanmayı ve sararmayı verebiliriz. Polistirenin ilk kullanım yerleri rijitlik ve düşük maliyet istenen alanlarda olmuştur. Elelktriksel özellikleri; Yüksek yalıtım kabiliyeti ve üstün dielektrik özelliklerinden dolayı izolasyon malzemesi olarak kullanılır. Kimyasal özellikleri; Elektrik yükü taşıma özelliği olmayan bir malzeme olduğundan dolayı, seyreltik asitlere, tuz çözeltilerine ve bazlara karşı dayanıklıdır. Mekanik özellikleri; Yük altında şekil değiştirmemesi, üstün darbe mukavemeti ve üstün mekanik özelliklerinden dolayı ve bilhassa sıfırın altındaki sıcaklıklarda dayanıklı olması, iyi kalıp doldurma özelliğinin olması gerilim altındaki çatlamalara karşı mukavemeti gibi vasıflarından dolayı çeşitli uygulama alanlrında kullanılmaktadır. Termik özellikleri, Yüksek sıcaklıklarda çarpılmalara karşı mukavim olup geniş bir sıcaklık aralığında mekanik özellikleri muhafaza eder. Oda sıcaklığının altındaki ortamlarda dahi, polistirenden imal edilen kalıp ürünlerinde kırılmalar meydana gelmez. Polistirenin genel özelliklerinide şöyle
sıralayabiliriz; Şeffaflık, yüksek kırılma indisi, tatsız, kokusuz ve zehirsiz olması, iyi elektriksel yalıtım karakteristiği, düşük oranda su emme, kolay işlenebilirlik, mükemmel darbe mukavemeti, üstün bükülme kabiliyeti. Bu özelliklerinden dolayı polistiren, diğer plastiklere oranla daha fazla kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde polistiren %75’lik bir oranla enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon ve ısı ile şekillendirilmede kullanılmaktadır. Ayrıca paketleme sanayinde, şişe kapakları imalatında, enjeksiyonla küçük kavanozların yapımında, gıda endüstrisinde ve sigara paketlemelerinde film olarak, kullanılmaktadır. Sonuç olarak polistiren ile; genel amaçlı ve darbe dayanıklı türler, enjeksiyon kalıplama veya ekstrüzyon metodu ile işlenir. Enjeksiyon sıcaklığı 300-400oF arasında değişir. Erime akışları çok değişik aralıklarda olan ve değişik sahalarda kullanılan polistirenler mevcuttur. Bu ürünün sertliği ve işlenme kolaylığı yüksek veya alçak basınç prosesi ile köpük imalini kolaylaştırır. Genel amaçlı ve darbeye dayanıklı türlerden levha,profil ve boru imal edilebilir. Polistirenin darbeye dayanıklı türü ile birlikte, ekstrüzyonla darbe dayanımı ve parlaklığı iyi olan levhalar üretilebilir. Kullanım alanlarını da şöyle sıralayabiliriz: Ekstrüzyon uygulamaları polistiren üretiminin 1/3’ünü kapsamaktadır ve enjeksiyona oranla artış göstermektedir. Ekstrüde edilmiş profiller, ayna ve resim çerçevelerinde ve inşaat sektöründe sıkolarak kullanılırlar. Et ve yumurta kutuları, ekstrüde edilmiş polistiren levhanın asıl şekillendirilmesi ile elde edilir. İnce çeperli şişelerin ambalajlanmasında kullanılırlar. Çift yönlü oriente edilmiş filmler, ekstrüzyonun en yaygın olarak kullanım alanını teşkil eder. Sağlamlığı ve parlaklığı oriente edilmiş polistirenler et tepsileri, şişe kapakları yaygın olarak kullanılır. Aydınlatma panellerinde, enjeksiyon ürünleri, havalandırma ünitelerinde, buzdolabı ve dondurucu parça imalatında kullanılır. Radyo, televizyon ve stereo kapakları imalatında kullanılır. Alevlemeyi önleyici katkılar içeren reçineler bu ürünün televizyon kutusu imalatında kullanılamsını uygun hale getirmiştir. Darbe dayanımı yüksek polistirenler; ev aletleri, ayakkabı topukları, oyuncak ve kapak imalatında kullanılır. Polistiren; mükemmel darbe mukavemeti, ısı ile şekil değiştirmemesi, üstün bükülebilme kabiliyeti işleme kolaylığı gibi özelliklerinden dolayı dayanıklı tüketim malları imalinde kullanılmaya müsait bir
plastiktir. Üstün dayanıklılığı ve sağlamlığı, işleme kolaylığı, çabuk şekil verilebilme, zehirleyici olmaması, kokusuz ve tatsız olması, monomer miktarının düşüklüğü, yağ asitlerine karşı dayanıklılığı; yoğurt, dondurma ve deterjan kapları imali ve diğer yiyecek maddelerinin ambalajlanmasında kullanılmasına nedendir. İstenilen sertlikte olması, işleme kolaylığı, boyutlarını muhafaza edebilmesi, yüzey parlaklığı, kuru boyamaya uygunluğu nedeniyle oyuncak, fırça, mutfak eşyaları, kasetler v.b malzemelerin imalatında kullanılır. Ayrıca paketleme malzemeleri, ecza ve kozmetik şişeleri, çanta, bavul, masa, sandalye ve mobilya, tıbbi malzeme, saksı kapları, daktilo makinası kapağı, kalemlikler ve teşhir kutuları, gazlı çakmak, keçe ve tükenmez kalem imalatında geniş bir çapta kullanılmaktadır.
1.1.3 Polipropilen Polipropilen yüksek saflıktaki propilen gazının basınç altında katalizörler yardımıya polimerizasyonu sonucu elde edilir. Polipropilen polar olması nedeniyle yüksek dielektrik katsayısına ve ısıl özelliğe sahiptir. Poliprpilen derişik sülfirik asit, nitrik asit, potasyum bikromat, krosen ve karbon tetra klorür hariç tüm kimyasallara karşı dayanıklıdır. Organik bileşiklerin polipropileni etkileme oranları oldukça düşüktür. Absorbe olayı sıcaklıkla doğru orantılı ve çözücünün polaritesi ile ters orantılı olarak değişir. Tablo6’da bölgelere göre Dünya polipropilen üretimi verilmiştir. Tablo6: Bölgelere göre Dünya polipropilen üretimi (1000 ton) Bölgeler Kuzey Amerika Güney Amerika Batı Avrupa Doğu Avrupa Afrika/Ortadoğu Asya/Okyanusya Dünya Toplamı
1994 4765 670 4500 575 200 4650 12650
2000 6700 1050 5650 720 330 6700 21150
Yıllık ort. değişme 5.8 7.8 3.9 3.8 8.7 6.3 5.5
Polipropilenin özelliklerini şöyle sıralıyabiliriz; Yarı şeffaf beyaz katı bir maddedir. 121oC’ye kadar kullanılabilir. Soğuk organik çözücülerde çözünmez, sıcak
çözücülerde yumuşar. Bir çok bükülmeden sonra bile sertliğini korur. Antioksidan katılmadığı zaman ısı ve ışığın etkisi ile bozulur. Kolay bir şekilde renklendirilemez. İyi bir elektriksel dirence sahiptir. Düşük su absorbsiyonu ve geçirgenliği vardır. -8.4oC’nin altında kırılgandır. Mantarlara ve bakterilere karşı dayanıklıdır. 60oC’ye kadar kuvvetli asitlere ve bazlara dayanıklıdır. Klor, nitrik asit ve diğer kuvvetli oksitleyiciler tarafından etkilenmektedir. Yakılabilir fakat yavaş yanar. Zehirsizdir. Uygun şekilde modifiye edildiğinde iyi bir ısı dayanımına sahiptir. Paketleme filmi, otomobil parçası, çeşitli ev aletleri, ev eşyası, tel ve kablo kaplamasında, gıda maddesi ambalajında, kaplama ve laminasyon malzemesi, PVC şişelerde, baskı plakalarında, halı ve yer döşemesi yapımında fiber olarak, halat ve çuval lifi üretiminde, balık ağlarında, sentetik kağıt üretiminde, mühendislik plastiği uygulamalarında ve atılabilir filtre imalatında kullanılmaktadır. Polipropilen termoplatiklere uygulanan bütün metodlarla işlenebilir. Enjeksiyonla kalıplama tekniğinde, çok küçük ayrıntıları olan küçük kalıplar kullanılarak yüzeyi oldukça düzgün, boyut kararlılığı iyi olan parçalar imal edilebilir. Polipropilenden üretilen menteşeler milyon kez büyütülebilir. Elyaf, polipropilenin ekstrüzyondan sonra hava ile soğutulmuş bir bölgede ince meme başları içinden bir baştan bir başa geçirilmesiyle ve bunu takiben bir ruloya sarılmasıyla elde edilir. Polipropilen dokuma olmayan kumaşlar, ince çekme veya eriterek, şişrme metodu ile elde edilir. Polipropilen ayrıca şişerek kalıplama, enjeksiyon ve ekstrüzyon metodlarıyla üretilirler. Polipropilen ısı ile şekillendirilebilir, enjeksiyon veya ekstrüzyon kalıplama teknikleri ile köpürtülebilir.
1.1.4 Akrilik Polimerler Akrilik plastikler; polimer ve kopolimerlerin geniş bir dizisini ihtiva ederler. Bu dizi içerisindeki ana manomerik elemanlar esterlerin iki ailesi olan akrilatlara ve metakrilatlara aittir. Akrilik türleri arasında farklılıklar vardır. Ancak kristal berraklıkları, kimyasal ve çevre mukavemetleri gibi özellikleri ile pigmentler, boyayıcılara uygunlukları açısından birbirlerine benzerler.
Uygulamada akrilat elde etme propilen oksidasyonu üzerine dayandırılmaktadır. Akrilik plastiklerin beş temel üyesi vardır. Bunlar; polimetilmekatrilat, akrilik asit, poliakrilat, polimetakrilat, poliakrilonitrildir. Akrilik rensiz levha, şeffaflık açısından düz cam özellikleri gösterir ve ışığın tüm iletimini sağlar. Akriliklerin ayrıca güneş ışığına çevre elemanlarına ve suni ışık kaynaklarına karşı yüksek mukavemetleri vardır. Özellikle antişok akriliklerinin hava şartlarına karşı mukavemetlerinin az olmasına karşılık kolay kolay sararmazlar. Yüzey cilası, görünüşü ve fiziki özelliklerini dört ışık kaynağına maruz kalmalarına rağmen korurlar. Yüksek gerilim ve bükülmeye karşı dirençleri yüksek olmalarına karşılık uzun süre düşük de olsa bir gerilmeye maruz kalırlarsa; yüzeyde sır çatlaması oluşur. Bu nedenle sürekli yük 150 psi’yi geçmemelidir. Kısı süreli yüklerde ise böyle bir sorun söz konusu değildir. Bir çok akrilik türleri, 2000 oF sıcaklığına kadar kullanılabilirler. Isı altında bükülme sıcaklığı, 165-210 oF arasındadır. Tavlama işlemi bu değerleri arttırabilir. Uygun tasarlanmış şekillerle biçim verme surtiyle sertliği arttırabilir. Düz yatay levhalarda zamanla; kar ağırlığı, buz, su ve rüzgar ve hatta desteksiz olduğu zaman kendi ağırlığı deformasyona neden olabilir. Akriliklrin elektriksel özellikleri çok düşüktür ve yanıcıdırlar. Levha olarak çeşitli döküm metodlarıyla ve ekstrüzyonla üretilir. Hücre döküm malzemesinin optik kalitesi daha iyi ve daha yumuşak yüzü vardır. Devamlı döküm ise daha üniform kalınlık elde edilmesini sağlar. Kalıplama granül formülleri, molekül ağırlık ve ana özellikler ve bilhassa akış hızı, ısı mukavemeti ve gevreklik açısından farklılıklar gösterirler. Dahili aydınlatma panolarında levhalar geniş çapta kullanılırlar. Diğer büyük kullanım alanı konstrüksiyon projeleridir. Örneğin; şekil verilmiş panolar ve sütun kornişi, havalandırma ihtiyacını azlatmak için gerekli güneş siperlikleri, yüzme havuzu tecritleri, alış-veriş malzemelerinde lenslerde, difizör ve siperliklerin yapımında kullanılır. Otomativ sektöründe; madalyonların imalinde, isim levhalarında, alet parçaları ve sinyallerde sıkça kullanılırlar. Mermer hissi veren möble ısı ayarlı akrilik sıvı alaşım takviyeli iki bileşenden elde edilir. Yüksek darbeye mukavim kalıplama granülleri için ilave alanları şöyledir; Işıkların takviyeli kısımları, ışıklandırma,
sıralama, aydınlık bacası, kubbe ve oyuncak, akrilik/PVC alaşım levhaları duvar kaplamalarında ve inşa uygulamalarında, kütle halinde ise transit araçlarda kullanılır.
1.1.5 Naylon Naylon poliamidlere verilen genel bir isimdir. Poliamidler yüksek kristal yapıya sahip, bünyesinde amid grubu bulunduran molekül ağırlığı yüksek olan lineer polimerlerdir. Sert ve dayanıklı olan poliamidlerin bir çok çeşitleri vardır. Naylon 6, naylon 6.6, naylon 6.10, naylon 6.12, naylon 4-7-8-11-12. Bunların içinden en çok kullanılanlar ise naylon 6-6.6 ve naylon 6.10’dur. Naylon 6 ve naylon 6.6 yağlara ve greslere karşı dayanıklıdır. Çok iyi elektriksel özellikleri ve yalıtkanlıklarından dolayı elektriksel alanda geniş çapta kullanılırlar. Naylon 10’un boyutsal direnci mükemmeldir. Sertlik, aşınmaya karşı iyi dayanma, kuvvetli asit ve oksitleyici maddelerin dışındaki kimyasallara karşı iyi dayanıklıdır. Naylon 6.6’nın yüksek elastik modülü ve erime noktası, naylon 6’nın yüksek darbe dayanımı, naylon 6.9, naylon 6.12 ve naylon 6.11’in düşük nem çekme özelliği vardır. Naylon zorlamalara mazruz kalan dişli çark, kam, kaymalı yatak, rulman kafesleri, kızak gibi elemanların yapısında, takım tezgahlarında kaplama olarak kullanılır. Endüstriyel
ve tarım araçlarında hidrolik, pnömatik ve yağlama yağı boru
sistemlerinde kullanılırlar. Şeffaf poliamidler, şeffaf kapaklar, vanalar, akış göstergeleri için gözetleme camları, elektronik cihazlar için kapak, röntgen cihazları için pencere yapımında kullanılır. Naylon enjeksiyon kalıplama ve ekstrüzyon tekniğiyle bazılarında daldırma tekniği ile kaplama amacıyla çözelti veya sıvılaştırılmış şekilde kullanılır. Naylonlar modifiye edilmemiş reçineler özel uygulamalar için modifiye edilmiş reçineler, dolgu veya plastikleştirici içeren bileşikler olarak üretilirler. Bütün naylonlar cam elyafı, cam tanesi ve mineral parçalarla güçlendirilebilir. Birinci işlem metodu enjeksiyonla kalıplama e ekstrüzyondur. Diğer teknikler şişerek kalıplama çözeltiveya sıvılaştırılmış yatak kaplamasıdır. Enjeksiyon kalıplaması için
malzemelerin maximum nem oranı %0.3’tür. Ekstrüzyon için %0.1 veya daha az nem gereklidir. Enjeksiyon artıkları kirili olmadıkları sürece tekrar standart malzeme ile karşılaştırılarak kullanılabilir. Ekstrüzyonda ıskartanın kullanılması zordur. Çünkü ilk işleme yapışkanlığı ortadan kalkar. Naylonun enjeksiyonla kalıplamada, naylonun yüksek erime noktası ve katıdan eriyik haline hızlı geçişi özelliği vardır. Profil, levha ve film imalinde ekstürüzyon yöntemi kullanılır. En çok iki naylon tipi olan naylon 6 ve naylon 6.6 aşağıda verilmiştir.
1.1.5.1 Naylon 6 Sentetik elyaf olarak kullanılır. Naylon 6’dan yapılmış dokumalar, mefruşat, kord bezi, giyim eşyası, halı ve yer döşemeleri, battaniye ve astarlık kumaş yapımında kullanılır.
1.1.5.2 Naylon 6.6 Kristal yapıda, termoplastik bir polimerdir. Bu nedenle hem elyaf hem de mühendislik plastiği olarak uygulama alanı bulunmaktadır. Alkalilere karşı dayanıklı, mineral asitlere karşı dayanıksızdır. Fenol, kresol ve formik asitte çözünebilir. Organik çözücülerin çoğunda çözülmez. Elyaf olarak yün ve pamuk ile kullanılabilir. Elyaf olarak, kord bezi, balık ağlarının yapımında, çorap imalinde, çeşitli tekstil ürünlerinde, çeşitli
fırça
türlerinin
üretiminde,
yüksek
dayanım
isteyen
çeşitli
tekstil
uygulamalarında, mühendislik malzemesi olarak çeşitli dişli, flanş, paneller üretiminde kullanılmaktadır.
1.1.6 Asetal Hopolimerleri ve Kopolimerleri
1.1.6.1 Asetal Hopolimerleri Asetal hopolimerleri
yüksek kristallik ve fiziksel özelliklerin mükemmelliğinden
dolayı plastiklerle metaller arasında yer alırlar. Yüksek erime noktası, fazla dayanıklılık ve sertlik, iyi sürtünme özellikleri geniş bir sıcaklık ve rutubet alanında kullanılma imkanı sağlıyor. Ayrıca asetal hopolimerleri çeşitli çözücülere karşı da oldukça dayanıklıdır. Enjeksiyon ve ekstrüzyon kalıplama metodları ile kolayca işlenebilen bir termoplastiktir. Yüksek kristalleşme özelliği ile kısa sürede kalıplanabilir. Mekanik, asetallar takviye edilmemiş termoplastiklerin en sağlam ve en sert olanıdır. Asetallar içinde hopolimerler katılık, sertlik, sağlamlık ve ayrıca akma sınırı açısından üstün özelliklere sahiptir. Gerilme ve esneklik özellikleri çok iyi olduğundan, asetal hopolmerler yük altında bükülmeye karşı mukavemet gösterirler. Bu özelliği itibarı ile yay uygulamalarında sıkça kullanılır. Asetalin yıpranması ve sürtünme azlığı diğer plastiklere göre çok üstün olup bu özelliği reçinenin kullanılmasının ana nedenini oluşturmuştur. Elektriksel özelliğini yüksek ısı ve neme maruz kalma süresinde korur. Temiz yanma özellikleri nedeniyle kolaylıkla bertaraf edilir ve yanmada duman meydana gelmez. Asetal hopolimerleri gıda tüzüğüne uygun olup doğrudan gıda malzemeleri ile temas edilecek şekilde tekrar tekrar kullanılabilir. Asetal hopolimerler, enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon ve şişrme ile kalıplama metodları ile işlenebilir. Son zamanlarda köpük kalıplama tertibatı ticari amaçla denenmiştir. Reçineler bilhassa enjeksiyon kalıplama ve ekstrüzyona uygundur. Neme karşı duyarlı olmadıklarından kurutma aşamasına nadiren ihtiyaç vardır. Çabuk şekil verme safhasında memede çapaklanma ve kalıpta titreme suretiyle meydana gelebilecek bozulmaları en alt düzeyde tutar. Boru, çubuk, plaka, levha çekmede standart ekstrüzyon makinesi kullanılır.
Asetal hopolimerleri metal dökümlerde ( çinko, pirinç, aluminyum) ve preslemede kullanılan çelik gibi malzemelerin yeri almaktadır. Otomativ sektöründe yaygın olarak yakıt sistemi parçaları, kltuk kemerleri, direksiyon simidi, pencere destek kolları, yapımında kullanılır. Sıhhi tesisat sanayinde; bilyeli vanalar, duş başlıkları, duş karışım vanaları, akıntı ölçen aksamlarda kullanılır. Aynı zamanda pencere çerçeveleri, telefon parçaları, video teyp kaset parçaları, masa üstü taşıma plakaları, küçük motor starterlerı ve pompa iticileri üretiminde de kullanılır.
1.1.6.2 Asetal Kopolimerleri Asetal kopolimerleri kuvvetli sert ve kristal yapıda bir termoplastiktir. Elektriksel, mekaniksel, termal ve kimyasal özellikleri bakımından en iyi plastiklerdendir. Asetal kopolimerleri trioksan ile komonomerin kopolimerizasyonundan elde edilirler. Asetal kopolimerlerin kopma, uzama ve çekme dayanımları mükemmeldir. Asetal kopolimerlerin zincirinde bulunan karbon-karbon bağları polimerin ısıya, asit ve oksitlere karşı stabilizasyonunu sağlar. Kopolimer zincirindeki bağlar kadar hidroksietil terminal birimleri de kopolimere bazik ortamda yüksek dayanıklılık verir. Asetal kopolimer akma direnci en fazla olan termoplastiklerdendir. Kopolimerin emsalsiz kimyasal yapısı bir çok bozucu kimyevi ortamlarda ve pH aralığı 4-14 olan yerlerde hiç tehlikesiz olarak fonsiyona girmesini sağlar. Belli başlı yağlatıcılara ve gazoline batırıldığı zaman veya temas ettiğinde hiçbi etkisi görülmez. Esnekliği ve yorulma mukavemeti iyidir. Sürtünme katsayısı düüktür ve aşınma mukavemeti yüksektir. Asetal kopolimerleri burgu ve pistonlu enjeksiyon makinalarında işlenir. Fakat burgu makinaları daha iyi bir plastikleştirme özelliği sağlar. Esas olarak su tesisatlarında; vana ve musluklarda, otomativ sanayinde; emniyet kemerlerinde ve elektrik düğmelerinde, oyuncaklarda, dolmakalemlerde, et kancalarında, süt pompalarında ve kahve millerinde kullanılır.
1.1.7 Akrilonitril-Bütadien Stiren (ABS)
ABS reçinesi iki kısımdan meydana gelir. Bu kısımlar stiren ve akrilonitrilin meydana getirdiği ve ağırlıkça toplam kompozisyonun %50-95’ini içeren reçine kısmı ile %5055’ini içeren kauçuk kısmından oluşur. ABS reçinelerinin çok üstün kimyasal ve mekanik özellikleri vardır. Bu özelliklerinin yanı sıra ısıya karşı dayanıklılık, boyutsal sabitlik, düşük sıcaklıklarda kullanılma özelliği, mükemmel kalıplanabilme, uzun müddet yük altında kalabilme ve katılık ABS’nin üstün özelliklerindendir. ABS’nin en çok kullanıldığı yer boru yapımıdır. Doğal gaz dağıtım şebekesinde, kuyulardan çıkan petrolün toplanmasında, su boruları, atık ve tahliye sistem boruları ve tuzlu su boruları ABS’den yapılır. ABS reçinesi; telefon, saç kurutma makinası, ev aletleri, elektrik süpürgesi, bavul, kadın ayakkabısı topuğu, buzdolabı kapıları ve iç düzenlemesi ve emniyet şapkası yapımında kullanılır.
1.1.8 Polikarbonat Bir polikarbonat karbonik asitin bir polysteri olduğuna göre bu plastikler sınıfı aslında polyster grubunun bir üyesidir. Genellikle kullanılan polikarbonat terimi normal olarak bu malzemeyi gösterir. Bu plastik 1959’da ticari alana girmiştir ve önemi gittikçe artmıştır. Bu polikarbonatın boyutsal kararlılığı ve darbe direnci çok yüksektir. Normal sıcaklıkların üzerinde ve altında çok geniş sıcaklık limitleri içinde mekanik dayanımını korur. Işığı geçirir ve pigment kullanılmadığı taktirde soluk sarı renktedir. Sürekli hava şartlarına dayanıklıdır. Başlıca sakıncaları, bazı eritkenlerden etkilenmesi gerilme çatlaması yapmasıdır. Organik eritkenler ve buharları normal üst gerilme limiti altında bile çatlamalar yapabileceği için yük altındaki polikarbonatların organik eritken ve buharlarından uzak tutmak gerekmektedir. Plastik piyasasında kalıp pudrası halinde bulunur ve normal tekniklerle imalata uygundur. Film halinde de bulunabilir. Bu
plastiğin uygulamalarının çoğunda dielektrik özelliğinden yararlanılır. Akım taşıyan iletken süpportları, şalter kutu kapakları ve kondansatör muhafazaları bunlar arasında sayılabilir. Polikarbonat film kondansatör yapımında kullanılır. Bebek biberonlarından madenci baretlerine kadar çeşitli alanlarda uygulama sahası vardır. Geçirgen oluşu nedeniyle lamba kapakları ve benzeri uygulamalarda kullanılır.
1.1.9 Polivinilklorür (PVC)
PVC, vinilklorür monomerinden çeşitli katkı maddelerinin yardımıyla polimerize olması neticesinde elde edilen bir polimerdir. Beyaz toz ve renksiz granül şeklindedir. PVC
yalıtkandır,
asitlere,
yağlara,
hidrokarbonlara
karşı
dayanıklıdır.
Plastikleştiriciler, stabilizanlar, dolgu maddeleri ve diğer bazı katkı maddelerin yardımıyla elastik ve sert bir yapıda olabilirler. Katkısız rijit PVC’nin özellikleri şöyle sıralanabilir; Büyük bir dirence sahip olmasından dolayı bir çok kimyevi maddelerden, asitlerden ve alkalilerden etkilenmezler. Bu özelliğinden dolayı kimya mühendisliği aletlerinin ve boru hatlarının imalinde sıkça kullanılır. Güneş ışınlarına karşı nispeten direnci olan PVC’nin hava şartlarına karşı dayanıklığının arttırılması bazı katkı maddelerinin ilavesiyle gerçekleştirilir. PVC çok miktarda klor içermesinden dolayı ateşe karşı mukaveteni onun inşaat sektöründe kullanımını açmıştır. Yumuşatıcıların ilavesi PVC’ye akışkanlık kazandırır ve işlenmesi kolaylaşır. Dolgu maddeleri çoğu kez maliyeti düşürmek için kullanılır. Mobilya kılıfı, elyaf ve mobilya olarak, ısıyla büzülebilen film olarak, ambalaj işlerinde, selofan kağıt ve filmlerde rutubet tutucu olarak kullanılır.
1.2
Termosetler (Düromerler, Düloplastlar, Isıl Dengeli Plastikler)
Termosetler; ısı ile katalizörle, mor ötesi ışımayla muamele edildiğinde genellikle çapraz bağlı bir yapı meydana getirerek, sertleşen ve artık tekrar ısıtılıdığında yumuşamayan plastiklerdir. Ayrıca bu malzemeler çözünmezler. Termosetler kondansasyon polimerizasyonu ile elde edilirler. Bu plastiklerde polimerizasyon işlemi, malzemeyi oluşturacak monomerlerin bir araya getirildiği sektörde başlama ve kalıplama işlem esnasında biter. Termosetler de plastikler gibi makro moleküllü organik malzemelerdir. Yalnız bunların makro molekülleri arasında kuvvetli bağlar vardır. Makro moleküller birbirlerine çeşitli yerlerinden kısa aralıklarla kovalent bağlarla bağlanmış yani ağlanmışlardır. Bu ağ yapı sıcaklık ve basınç altında oluşur (sertleşir) ve tekrar çözülmez. Bu sebeple bir daha şekillendirildikten sonra kimyasal yapı bozulana kadar, tekrar yumuşatmak, şekillendirmek ve kaynatmak mümkün değildir.
Sıcak
ortamda
kimyasal
yapıları
bozulana
kadar
önemli
oranda
yumuşamadıkları için sıcaklığa karşı daha dayanıklıdır. Termoset kelimesi, dünyanın ilk sentetik kelimesi verilen isimdir. Modern hayatın bütün evrelerinde kullanılan termosetler; evde, otomobilde, fabrikalarda bürolarda vazgeçilmez malzeme konumundadır. Uygun maliyet kullanımını arttıran en önemli etkendir. 300oC’ye kadar ısı dayanımı, soğukta kırılgan olmaması, yüzey parlaklığı ve sertliği, yüksek mekanik özellikler, boyut sabitliği, yüksek elektrik izolasyonu, yağ ve solventlere dayanıklılık, hava şartlarına dayanma ve yanmazlık gibi özellikleri de diğer tercih nedenleri olarak sıralanabilir. Termosetlerin makro ekonomik açıdan en avantajlı yanları bitmiş ürün için sarf edilen enerjinin diğer malzemeler oranla daha düşük olmasıdır. Tablo7’de bölgelere göre Dünya termoset üretimi verilmiştir.
Tablo7: Bölgelere göre Dünya termoset üretimi (1000 ton) Bölgeler Kuzey Amerika Güney Amerika Batı Avrupa Doğu Avrupa Afrika/Ortadoğu Asya/Okyanusya Dünya Toplamı
1994 5500 290 5130 2010 275 3120 12650
2000 6700 360 5900 2190 365 4205 16135
Yıllık ort. değişme 3.3 3.7 2.4 1.4 4.8 5.1 4.1
Termoset plastiklere örnek olarak; • Epoksi reçineleri • Poliüretan • Fenol formaldehit • Üre formaldehit • Melamin formaldehit • Fenoplastlar (bakalit, dekorit) • Aminoplastlar (pollapas, formika, ultrapas) • Silikon reçineler • Polyster kalıplama bileşimleri
1.2.1 Epoksi Reçineleri Epokis reçineleri isimlerini lineer polimerlerin uçlarındaki epoksit gruplarından alırlar. Bu reçinelerin çoğu epiklorohidrin ve bifenol A’dan elde edilmektedir. Epoksi reçineleri aşağıdaki özelliklerinden dolayı üstün malzeme olarak bilinirler. Bu özellikler şunlardır: Çeşitli yüzeylere yapışma, polimerin yapısındaki eterden dolayı direnç, aşınmaya karşı direnç, çok üstün elektriksel özellikler, düşük ve yüksek sıcaklıklarda pişirilme özelliği ve pişirilme neticesinde yan ürün oluşturmaması, pişirme sırasında çok az büzülme.
Epoksi reçineleri yüzey kalıplama uygulamalarında geniş ölçüde kullanılırlar. Epoksi kaplanmış kaplar; meyva suyu, deterjan ve alkali temizleyicilere karşı dayanıklıdır. Kimya endüstürisinde tankların boyanmasında, petrol kuyusu sondaj borusunda da epoksi reçineleri kullanılır. Doğal gaz boruları epoksi reçineleri ile gazın toz ve pastan arı olması sağlanır. Ayrıca laminasyon işlerindede kullanılır. Epoksi, elyafımsı cam laminatları, elektrik-elektronik sahasında basılı devrelerin yapımında kullanılır. Soğuk lehimleme olarak bilinen yapıştırıcı, metalik tozların epoksi reçinesi içerisindeki dispersiyonundan başka birşey değildir. Epoksi reçinesinin bu uygulaması evlerde radyatör kaçaklarının giderilmesi, kırılan porselen ve metalik parçaların yapıştırılması gibi uygulamalarda kullanılır.
1.2.2 Fenol Formaldehit Fenol formaldehit reçinesi bilinen plastik maddelerin en eskisi ve en çok kullanılanıdır. Çeşitli kimyasal ve mekaniksel özelliklere sahip reçine fenol veya krezol, formaldehit ve hekzametilen tetraminden elde edilirler. Fenol formaldehit üretim metoduna göre bir kademeli ve iki kademeli reçine olmak üzere ikiye ayrılır. Bir ve iki kademeli reçineler ya ayrı ayrı ya da belirli bir oranda karıştırılarak kullanılırlar. Fenolik laminatlar radyo ve televizyon kabini, dişli ve yatak, asit ve bazlara karşı kimyasal uygulamalarda ve elektronik cihazların parçalarının yapımında kullanılırlar. Kağıt bazlı fenolik reçine laminatı elektriksel basılı devrelerin yapımında kullanlır.fenol formaldehit reçinesi ile başlanmış inorganik dolgu maddeleri korozyona dirençli olması gereken kimyasal ekipmanların yapımında kullanılırlar. Fenolik reçine köpük olarak ta kullanılır. Yarı geçirgen olan köpük akustik malzemesi, termal ve şok izolasyonu için kullanılır. Fenolik reçinesi ağaç ve mobilya endüstrisinde yapıştırıcı olarak, odun talaşlarının sunta haline getirilmesinde yapıştırıcı ve bağlayıcı olarak kullanılır.
1.2.3 Polyester Kalıplama Bileşimleri Polyester kalıplama bileşimleri BMC ( Bulk Molding Compound) ve SMC (Sheet Molding Compound) termoset kalıplama bileşimlerinin son halkasını teşkil etmektedir. Kimyasal olarak polyesterifikasyonla elde edilen polyesterin stiren monomer içindeki eriği ile cam elyaf ve dolgu malzemelerinden oluşmaktadır. BMC ile SMC’nin en büyük farkı içindeki cam elyafının boyu ve imalat şeklidir. BMC polyester ve cam elyafının doğrudan karışımı ile oluşurken, SMC iki poliamid film arasına sıkıştırmak suretiyle cam elyafın ıslanması sağlanarak üretilir. Bu şekilde BMC daha iyi karışmış, SMC ise elyafın kırılmadan daha uzun olarak bulunduğu bileşim durumundadır. Daha büyük ve mekanik dayanıklılık isteyen yerlerde SMC, daha küçük ve yüzey özellikleri gereken yerlerde BMC tercih edilir. Polyester kalıplama bileşenleri termosetler içinde en yeni olmasına karşılık en çok kullanılan malzeme konumundadır. Kullanım oranı artma trendini de muhafaza etmektedir. Geşlişmesini belirliyen en önemli nedenler olarak kullanım kolaylığı ve bazı mekanik elektriksel ve ısı değerlerinin çok daha yüksek olması ve çekme değerlerine hakim olunabilmesi gösterilebilir. Polyester kalıplama bileşenleri son yıllarda çok geniş bir alana yayılmışsada en çok kullanıldıkları alanlar şunlardır: otomativ sanayinde; tamponlar, sporlerler, kapılar, gösterge paneli ve motor kapağı, elektrik sanayinde; şalterler, armatürler, panolar, izolatörler ve kontaktörler, iletişim alanında; dağıtım kutuları, antenler ve muhafazalar, inşaat sanayinde; sıhhi tesisat, kapı, pencere ve dış cephe kaplamaları.
1.2.4 Üre Formaldehit Üre bileşimleri (UF), elli yıldan beri kullanılmakta olup kullanımı en yaygın termosetlerdendir. En önemli özelliği açık renk ve parlak yüzey vermesidir. Parlak ve açık renkleri nedeniyle üre bileşimleri tuvalet kapağı, muhafaza ve kapaklar üretiminde kullanılmıştır. Ayrıca elektrik değerleri uygun olduğundan fiş, priz ve
anahtar gibi elektrik malzemeleri daha çok üre formaldehitinden yapılmıştır. Maliyetin düşük olması da yaygınlaşmasında kolaylık sağlamıştır.
1.2.5 Melamin Formaldehit Melamin formaldehit bileşimleri aşağı yukarı 40 yıldır piyasada olup yüzey sertliği, parlaklık, elektriksel ve ısıl değerleri açısından üre formaldehit bileşimlerinden daha avantajlıdır. Bu nedenle gerek elektrik sektöründe gerekse mutfak eşyası üretiminde tercih edilmektedir. Elektrik sektöründe; klemens, kontaktör ve şalter gibi yerlerde melamin bileşimleri bu özellikleri nedeniyle kullanılmaktadır. Mineral dolgu veya cam elyafı takviyeli uygulamalarda bu özellikler dahada geliştirilmiştir. Bazı yerlerde sıcaklığın 250oC’ye kadar çıkması halinde bile deformasyona uğramazlar. Isıya duyarlı olmaması, koku ve tat bozmaması yanında parlaklık ve renk zenginliği ile melamin bileşimlerini mutfak eşyası yapımında yaygınlaştırılmıştır. Tabak, tepsi, kase imalatı bu şekilde çok kolaylaşmıştır ve ucuzlamıştır. Ayrıca dekoratif kağıt kullanarak reklam endüstrisinin ihtiyaçlarına da cevap vermiştir.
1.2.6 Poliüretan Poliüretanlar izosiyanatların diğer moleküllerle reaksiyonlarından elde edilen polimerlerdir. İzosiyanat grubu bir hidroksil grubu ile reaksiyona girerek bir üretan zinciri
verir.
En
basit
poliüretanlar,
diizosiyanitlar
ve
dihidrik
alkollerin
polimerleştirilmesiyle elde edilen termoplastiklerdir. Bu tip plastik ticari olarak hem fiber hemde kalıp pudrası şeklinde yapılmaktadır. Özellikleri yakın olmakla birlikte genellikle naylondan daha zayıftır. Rijit köpüklerin elektrik özellikleri ve bir çok eritkenlere karşı dirençleri iyi ise de kuvvetli asitlere ve alkalilere karşı zayıftırlar. Daha çok ısı ve titreşim yalıtımı için
kullanılırlar. Rijit poliüretan köpükler sandviç tipi yapılarda çok kullanılır. Köpük iki tabaka arasına iş yerinde yapılmakla yerleştirilirler. İki tarafın köpüğe iyi yapışması için iyi bir astar boya veya kaplama kullanılır. Bu tip metal sandviç malzemeler daha çok uçak endüstrisinde kullanılmaktadır. Bu tip yapılarda cam fiber takviyeli plastiklerde kullanılmaktadır. Bükülebilen köpükler sentetik süngerlerde, paketlemede ve yastıklamada kullanılır. Köpük bloklardan istenen şekle kesilebilir veya doğrudan doğruya dökülebilir. Bükülebilir poliüretan köpük alkil izosiyanat tutkallarla yapıştırılabilir veya kaynatılabilir.
1.3
Elastomerler (Elastoplastlar, Kauçuklar)
Elastomerler de termosetler gibi ağlanmış makro moleküllerden oluşmuşlardır. Bunların ağlaşması da sıcaklık ve basınç altında olur. Yalnız elastomerlerde ağ aralıkları termosetlere göre çok daha geniştir. Yani makro moleküller daha az yerlerinden birbirleriyle kenetlenmiştir. Bunları ağlaştırdıktan sonra geçici olarak şekillendirilmek mümkündür. Fakat bu şekillendirme kalıcı değildir. Şekillendirilmeye neden olan yük kalkınca tekrar eski şekillerini alırlar. Isıtılıp şeklini kalıcı olarak değiştirmek
mümkün
değildir.
Bunlar
lastik
kauçuk
grubunu
oluştururlar.
Elastomerlere örnek; tabii kauçuk, polibütadien, poliklorbütadion (neopren, perbunan), nitril kauçuk (akril nitril içerir), silikon kauçuğu, bazı poliamidler, katı izobütilen plastlar verilebilir.
1.4
Fluidoplastlar (Sıvı Plastikler)
Sıvı plastikler 20oC sıcaklıkta akıcı olan, viskozitesi yüksek olan sıvılardır. Yapıları termoplastiklere benzer, makro molekülleri ağlaşmamıştır. Termoplastiklerden farkı, bunların makro molekülleri çok daha kısadır. Bunlara; sıvı izobütilenplastlar, sıvı vinileterplastlar, yumuşak bitumen örnek olarak verilebilir.
1.5
Lastikler
Doğal plastik polimerik bir malzemedir. Lastik endüstrisi yıllardan beri bu maddeyi çeşitli şekillere sokarak büyütmüştür. Plastik endüstrisinin gelişmesi ile özellikleri doğal lastiğe benzeyen sentetik polimerler yapılmıştır. Bu malzemeler lastik endüstrisinde
çeşitli
metodlarla
işlenmektedir. Doğal lastiğin kimyasal
adı
poliizoprendir. Yapıda tekrarlanan bir düzen yoktur ve kristalsi değildir. Moleküller arası kuvvetler çok küçük olduklarından normal sıcaklıklarda bile oldukça büyük molekül hareketleri yer alır. Diğer önemli bir faktörde katıla polimerleşmesinin yer alabileceği doymamışlık merkezleri bulunması ve böylece çapraz bağlantıların oluşabilmesidir. Molekülsel kaynamayı önleyebilecek kadar çapraz bağlantı yer aldığı taktirde çok esnek malzeme elde edilir. Yumuşak lastiklerin çapraz bağlantı derecesi çok düşük, sert lastiklerde ise çok yüksek ve uzama düşüktür. Ham doğal lastik çok katkı malzemeleri ile harmanlanır. Örneğin özellikleri değiştirmek için çeşitli dolgu maddelerinden yararlanılır. Mekanik dayanımı ve aşınma direncini arttırmak için karbon karıştırılır. Pişirme sonunda gerekli çapraz bağları vermek üzere vulkanizasyon maddeleri kullanılır. En çok kullanılan kükürttür. Bazı özellikleri belirli limitler arasına getirmek üzere harmana plastikleştiriciler ve yumuşatıcılar karıştırılır. Ürünün oksitlenme hızını azaltmak için anti-oksidan maddelerden yararlanılır. Bir çok lastik, vulkanizasyondan sonra da kalan doymamışlık dolayısı ile atmosferik oksitlenme ile etkilenirler. Özellikle ozon lastikleri çok etkiler. Çeşitli katkıların çok iyi bir harmanı olan alaşım lastik kalıplanır ve kalp içinde 100-200oC sıcaklıkta pişirilir. Vulkanizasyon işleminin süresi karışımın karakterine, yapılan cismin büyüklüğüne ve istenen çapraz bağ derecesine bağlı olarak değişir.
KAYNAKLAR:
• BAYSAL, B, “Polimer Kimyası Cilt I Polimer Reaksiyonları”, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, s. 1-38, Ankara, 1981 • GEDİKTAŞ, M ve PALABIYIK, M, “Suni Malzemelerde Konstrüksiyon”, İstanbul Teknik Üniversitesi Makina Fakültesi Fen Bilimleri Enstitüsü, s. 1-17, İstanbul, 1991 • PALIN, G, “Teknolojide Plastikler”, Makina Mühendisleri Odası Yayınları No 64, s. 1-139, Ankara, 1971 •
ÖZTÜRK, H ve UYGUN, E, “Dünyada ve Türkiye’de Termoplastikler”, Ambalaj & Plastik Dünyası, Cilt 1, Sayı 4, s. 32-36, Ocak-Şubat 1997
• UZUN, İ ve ERİŞKEN, Y, “Hacim Kalıpçılığı”, M.E.B Devlet Kitapları Milli Eğitim Basımevi, s. 1-16, İstanbul, 1984 •
BRYDSON, J, “Plastics Materials”, Polytechnic of North London, Butterworth Heinemann, p. 1-250, London, 1992
• EZDEŞİR, A, ERBAY, E, TAŞKIRAN, İ, YAĞCI, A, CÖBEK, M, ve BİLGİÇ, T, “Polimerler-I”, s. 1-184, İstanbul, 1999 • BAŞBUDAK, M, “Isıyla Oluşan Plastikler, Termosetler” Plastik & Ambalaj Teknolojisi, Cilt 2, Sayı 14, s. 66-70, Mart 1997
