Termoplastik Nedir?

   Termoplastikler; ısıtıldıklarında yumuşayan, soğutulduklarından tekrar sertleşen plastik grubu. Zincir içinde kovalent, zincirlerarası van der walls bağlara sahiptir.

TERMOPLASTİKLER :

   Bütün polimerler düşük sıcaklıklarda yüksek bir katilik (elastik modülü ve kayma modülü yüksektir) gösterirler ve gevrektirler. Termoplastlar tekrar tekrar eritebilirler ve çözülebilirler. Bu da çevre koruma açısından özel bir anlam taşır. Münferit türleri birbirleri ile karıştırılmazlarsa, terplastlar yeniden kazanım için mükemmel uygunluktadırlar. Yani teorik olarak birkaç bin yoğurt kasesinden çamurluk imal edilebilir.

   Bir başka avantajları da çatlak ve kırıkların ısı ile kaynatılabilmeleridir. Camlaşma sıcaklığı Tg (donma sıcaklığı) denilen belirli bir sıcaklık bölgesinin üzerinde zincir molekülleri belirli bir ısıl hareketlilik kazanırlar.

   Böylece madde daha kolay bükülebilir hale gelir ve sünekleşir. Ancak sekonder bağlar ve hareket sonucu meydana gelen düğümlenmeler kaymayı engeller. Malzeme termo-elastik duruma geçer.

  Termoplastlar sicakliga bagli olan özelliklere sahiptir:

– Elastik modülü,

– Mukavemet,

– Süneklik.

   Sicaklik daha da yükselirse, primer baglar teker teker çözülmeye baslar, molekül zincirleri parçalanir ve düsük moleküllü maddeler haline geçer. Malzeme hasara ugrar

   Termoplastik Matrisler;

   Termoplastik polimerlerinin çesitlerinin çok fazla olmasina ragmen matris olarak kullanilan poilimerler sinirlidir. Termoplastikler düsük sicakliklarda sert halde bulunurlar istildiklarinda yumusarlar. Termosetlere göre matris olarak kullanimlari daha az olmakla birlikte üstün kirilma toklugu, hammaddenin raf ömrünün uzun olmasi, geridönüsüm kapasitesi ve sertlesme prosesi için organik çözücülere ihtiyaç duyulmamasindan dolayi güvenli çalisma ortami saglamasi gibi avantajlari bulunmaktadir.

   Bunun yanisira sekil verilen termoplastik parça islem sonrasi isitilarak yeniden sekillendirilebilir. Oda sicakliginda kati halde bulunan termoplastik sogutucu içinde bekletilmeden depolanabilir. Termoplastikler yüksek sertlik ve çarpma dayanimi özelligine de sahiptirler. Yeni gelismelerle termoplastigin sagladigi bu arti degerleri son dönem termoset matrislerinden 977-3 Epoksi ve 52450-4 BMI reçineleri de saglamaktadirlar.

  Termoplastiklerin kompozit malzemelerde matris olarak tercih edilmemelerinin baslica nedeni üretimindeki zorluklarin yanisira yüksek maliyetidir. Oda sicakliginda düsük isleme kalitesi saglarlar, bu onlarin üretimde zaman kaybina yol açmasina neden olur. Bazi termoplastikleri istenilen sekillere sokabilmek için çözücülere ihtiyaç duyulabilir. Termoplastikler termosetlere kiyasla hammaddesi daha pahalidir. Devamli kullanim sicakliklari 60ºC ile 245ºC arasinda degisebilen termoplastik reçine çesitleri bulunmaktadir.

   Baslangiçta amorf yapili reçinelerden polietersulfon (PES) ve polieterimid (PEI) matris olarak kullanilmaktaydi. Sonraki dönemde ise havacilik sektörü uygulamalari için çözücülere karsi dayanim önemli bir kriter olarak ortaya çikmistir. Bu ihtiyaç sonrasinda Polietereterketon (PEEK) and Polifenilen sulfid (PPS) gibi yari-kristal yapili plastik malzemeler gelistirilmistir. Ayrica sinirli oranlarda Poliamidimid (PAI) ve Poliimid gibi plastiklerde kullanilmaktadir.

   Bu polimerler diger termoplastiklerden farkli olarak polimerizasyonlarini kür asamasinda tamamlarlar. En yogun çalismalar ise PA, PBT/PET ve PP gibi düsük sicakliklarda kullanilan polimerlerin üzerine yapilmistir. Tüm bu polimerlerin haricinde ABS, SAN, SMA (StirenMaleikAnhidrit), PSU (Polisülfon), PPE (Poifenilen Eter) matris olarak kullanilir.

   Termoplastik reçineler malzemenin çekme ve egilme dayanimlarinin artirilmasi için kullanilirlar. Otomotiv sektöründe yaygin olarak kullanilan termoplastikler uçak sanayisinde de yüksek performansli malzeme çözümlerinde kullanilmaktadirlar. Çogunlukla enjeksiyon ve ekstrüzyon kaliplama yöntemleri ile üretilen termoplastiklerin üretiminde GMT (Glass Mat Reinforced Thermoplastics / Preslenebilir Takviyeli Termoplastik) olarak ta üretilmektedir (Bkz. kompozit malzeme üretim yöntemleri). Bu yöntemle hazirlanan takviyeli termoplastikler soguk plakalarin preslenebilmesi ve geri dönüsüm sürecine uygunlugundan dolayi özellikle otomotiv sektöründe tercih edilmektedir.

   Termoplastikler termal enerji (isi) ve basinç uygulandiginda kolaylikla yumusuayan, deforme olabilen, akan bu durumda herhangi bir sekilde alabilen ve sogutuldugunda sertlesebilen malzemelerdir. Bu özelliklerinden dolayi geri dönüsüm yolu ile tekrar tekrar kullanilabilirler. Bu sekillendirme sirasinda herhangi bir kimyasal degisiklige ugramazlar. Bu özellikleri esasen termoplastiklerin molekül yapisindan ileri gelmektedir.

   Termoplastikler lineer moleküllere sahiptirler. Lineer moleküllerde zinciri olusturan ünitelerin arasinda çok kuvvetli kovalent baglar bulunmaktadir. Moleküller arasinda ise fiziksel bir bag bulunmamaktadir. Sadece molekülleri bir arada tutan zayif elektrostatik çekme kuvvetleri vardir. Bu moleküller arasi kuvvet zincirlerinin birbirine göre hareketlerini engelleyen, isiya karsi duyarli bir kuvvettir. Dolayisiyla lineer molekül zincirlerinden olusan bir termoplastik isitildiginda moleküller arsindaki kuvvet zayiflar, molekül zincirleri birbirlerine göre hareket bakimindan sivilara benzer sekilde serbest haline gelir ve malzemeye bir kalipta kolayca sekil verilebilir.

   Malzeme sogutuldugunda, moleküller arasi kuvvet büyür ve molekül zincirlerini verilen yeni sekilde dondurur. Ancak çok isi verilirse molekül zincirleri kopar ve malzeme özelliklerinde bir yipranma meydana gelir.Termoplastikleri, buharlasma ile bilesimlerinin degismemeleri sartiyla ile tekrar tekrar sekillendirmek ve kaynak yapmak mümkündür.

   Bugün Dünyada en çok üretilen ve çok sayida kullanim alani bulunan termoplastiklerdir. Yedinci Bes Yilllik Kalkinma Plani Plastik özel Ihtisas Komisyonu raporunda baslica termoplastik çesitleri olarak asagida belirtilen plastikler verilmektedir.

• Alçak ve yüksek yogunluklu polietilen

• Lineer alçak yogunluklu polietilen

• Yüksek molekül agirlikli 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

Termoplastik Çesitleri

1. Sellüioz Türevleri

   Sellüloz birçok bitkilerde bulunan dogal bir polimerdir ve genellikle pamuk ya da agaçtan elde edilir. Sellülozun yapisi söyle belirlenebilir:

   Ham sellüloz suda erir hale getirilerek; saflastirilir. Bundan sonra uygun bir kimyasal reaksiyonla rejenere edilir. Islem, plâstik bir fiber veya tabaka seklinde çekilmek üzere düzenlenir. Hidrojen baglari dolayisiyla moleküller arasi kuvvetler bir hayli yüksektir; plâstik suda erimez, çok kristalsidir ve ergimeden önce kömürlesir. Rejenere selülozdan yapilan fiberler büyük bir endüstrinin temelini meydana getirirler. Çesitli fiberler yapilabilir ve bunlar reyon olarak siniflandirilir. Fiberlerin dayanimi çekme ile arttirilabilir.

   Ham sellüloz tabakanin bükülebilirligi kullanilamayacak kadar az oldugundan plâstiklestirilmesi gerekir. En iyi plâstiklestirici sudur ve plâstik tabakanin gliserine daldirilmasi ile % 1 oraninda bünyeye girer. Gliserinin plâstiklestirici bir etkisi vardir, fakat su da sogurarak plastigin bünyesinde tutar. Baska plâstiklestiriciler de kullanilabilir. Plâstiklestirilmemis tabaka su buharina geçirgendir ve paketlemede geçirmez hale getirilmek üzere kaplanir.

   En çok kullanilan kaplama malzemesi süellüloz nitrat esasli bir verniktir. Kaplama sonunda elde edilen isi geçirmez film paketlemede kullanilir ve selofon adi ile bilinir. Baska bir kaplama metodu da sellülozun polietilen gibi iki film tabaka arasina konmasiyla elde edilen “sandviç” filmdir.

   Sellüloz nitrat nitrik asidin sellülozla reaksiyonundan elde edilir. Bu reaksiyonda sellülozdaki hidroksil gruplarinin bir kismi ya da tamami yer degistirirler:

    Sellüloz nitrat yaniciligi dolayisiyla enjeksiyon veya basinçli kaliplamaya uygun olmamakla beraber özel üfleme metodlari ile masa tenisi toplari yapilir. Malzemenin bu sekline genellikle sellüloid adi verilir. Yanici olmayan isilplastiklerin gelistirilmeleri sellüoidin uygulama alanlarini oldukça sinirlamistir. Sellüloz nitrat tabaka uzun süre açik havada kaldigi takdirde çatlama ve renk bozulmasi görülür.

   Bu plastik çesitli çimentolarla birlestirilebilir. Bu amaçla en çok kullanilan eritkenler aseton, eter alkol karisimi ve amil asetattir. Sellüloz asetatin nitrata üstünlügü yanici olmayisidir. Sellülozun asetillestirilmesinin ilk ürünü tri asetattir ve hidroksil gruplari tamamiyla yer degistirmislerdir. Bu malzeme eritkenlerin çogunda erimez. Hidroliz isleminden sonra bilesimleri di asetatla tri asetat arasinda degisen çesitli ürünler haline gelir. Bu tip plastikler plastiklestirici ile kuru halde karistirildiktan sonra tabaka haline getirilirler ve kalip pudrasi elde etmek için ögütülürler veya standart profiller haline getirilirler.

   Ayrica kokusuz ve tatsiz olup ses dalgalarini yutabilme özellikleri vardir. Kaynak edilebilir ve parlatilabilirler. Alet saplari, sarter kollari, möble, direksiyon kaplamasi, oyuncak, gözlük çerçevesi, yazi cihazlari … vb. yerlerde kullanilabilir.

2. Polietilen Tereftalat

   Yogunlasma polimerlestirmesi ile yapilan dogrusal bir polyesterdir.

    Polimerin yapisi;ile belirlenir. Plastik kristalsidir ve normal sicakliklarda cam geçis noktasinin oldukça altindadir. Ergimis halden cam geçis noktasinin altina hizla sogutuldugunda amorf bir plastik elde edilir. Bu amorf plastik cam geçis noktasinin üzerine isitildiginda tekrar kristallesir.

   Polietilen tereftalat fiber halinde çok kullanilir. Fiber ergimis plastigin ekstrüzyonu ile elde edilir. Fiber malzeme halat ve filtre gibi özel uygulamalarla kumas yapilmasinda kullanilir. Polietilen tereftalat film halinde de bulunur. film ergimis plastikten ekstrüzyonlar elde edilerek amorf bir sekil elde etmek için hizla sogutulur ve sonra gerilerek cam geçis noktasinin hemen üzerine isitilir. Germe önce bir yönde ve sonra da buna dik yönde uygulanir. Bundan sonra film bir miktar daha isitilarak kristalitlerin film düzleminde yönlesmeleri saglanir. Bu film yüksek dayanimli, geçirgen ve isil kararlidir. Elektriksel özellikleri de oldukça yüksektir.

   Elektrik ve elektronik endüstrisinde pek çok uygulama alanlari vardir. Conta ve konveyör banti gibi mekanik uygulamalarda da kullanilir. Dekorasyon, ciltleme, daktilo seridi, fotograf filmi diger uygulama alanlari arasinda sayilabilir. Ayrica kanalizasyon ve temiz su borulari (10 bar’a kadar olan basinçlarda kullanilir; sürünme egilimi), paketlemede ve insaat malzemesi üretiminde kullanilan folyeler, ev esyasi ve oyuncak yapimi için püskürtme dökme parçalar, kaplar, kablo ve borularin kiliflandirilmasi, saç parçalarin kaplanmasinda kullanilir.

3. Nylon

   Dogrusal poliamid tipi plastikler bu genel isimle bilinirler. Nylonlar bir dibazik asitle bir diaminin yogunlasma polimerlestirilmesiyle elde edilirler:

   Nylonlar amino asitlerin yogunlasma polimerlestirilmeleriyle de yapilabilirler:

  Nylonlarda en güçlü molekül arasi kuvvetler hidrojen baglaridir. Nylon ergiyikten sarma ile fiber haline getirilebilir.

   Elde edilen fiber gerilerek çekme dayanimi yükseltilir. Tekstil endüstrisinde, halat, firça kili, tenis raket örgüsü gibi ürünlerde kullanilir.

   Nylonlarin atmosferik rutubet sogurma özellikleri diger isilplastiklerden daha yüksektir. Sogurum miktari çesitli nylonlar arasinda degisir ve plastigin özelliklerini etkiler. Bunlarin en sakincalisi plastigin elektriksel uygulamalarini sinirlayan yalitim direncidir.

   Nylonlar imalattan önce iyice kurutulmalidirlar; aksi halde imalat esnasinda ortaya çikan buhar nylonun yüzeyini bozabilir. Nylon parçalar normal kaliplama islemleriyle imal edilebilirler. Nylonu kalip içinde polimerlestirmekle de imalat mümkündür ve bir tona kadar büyük parçalar bu metodla yapilabilir.

   Nylonlarin en önemli özellikleri yüksek mekanik dayanim, asinma direnci, yüksek üst sicaklik limiti ve düsük sürtünme katsayisidir. Nylonlar pahalidirlar ve daha çok özel karakteristikleri yönünden kullanilirlar. Yüksek basinçli hortum, konveyör kayislari, yagda dirençli siseler, asinma dirençli kablo kiliflari nylondan ekstrüzyon metodu ile yapilabilir. Nylona cam fiber katmakla mekanik dayanimi ve isil bozulma sicakligi yükseltilebilir.

4. Polikarbonatlar

   Bir polikarbonat karbonik asidin bir polyesteri olduguna göre bu plastikler sinifi aslinda polyester grubunun bir üyesidir. Bu polikarbonatin boyutsal kararliligi ve darbe direnci çok yüksektir. Normal sicakliklarin üzerinde ve altinda çok genis sicaklik limitleri içinde mekanik dayanimini korur. Isiga geçirgendir ve pigment katilmadigi takdirde soluk sari renklidir. Sürekli açik hava sartlarina dayaniklidir. Baslica sakincalari bazi eritkenlerle etkilenmesi ve gerilme çatlaklari yapmasidir.

   Plastik piyasada kalip pudrasi halinde bulunur ve normal tekniklerle imalata uygundur. Film halinde de bulunabilir. Bu plastigin uygulamalarinin çogunda dielektrik özeliklerinden yararlanilir. Akim tasiyan iletken süpportlari, salter kutu kapaklari ve kondansatör mahfazalari bunlar arasinda sayilabilir. Polikarbonat film kondansatör yapiminda kullanilir. Bebek biberonlarindan madenci baretlerine kadar çesitli uygulamalari vardir ve geçirgenligi dolayisiyla lamba kapaklari ve benzer esya yapiminda kullanilir.

5. Poliasetaller

   Temel yönden poliformaldehid olan bu plastiklerin yapilari;  CH2  O n ile belirlenir. Dogrudan dogruya formaldehidden yapilmazlar; polimerin kararli hale getirilebilmesi için zincirde bazi degisiklikler yapmak gerekir, aksi halde polimer bozulur. Molekül agirliklari degisik olan çesitli kaliteleri vardir, fakat zincirde yapilan degisikligin tipine göre de farkli kaliteler üretilebilir.

   Poliasetaller pudra halinde bulunurlar ve isilplastikler için geçerli metodlarla islenebilirler. Plastigin rijitlik ve dayanimi yüksektir. En göze çarpan üstünlügü bu özelliklerinin genis sicaklik, çevresel sartlar ve zaman limitleri arasinda degismemeleridir. Yorulma direnci çok iyidir. Dielektrik özellikleri iyidir ve plastik mükemmel bir yaliticidir. Bu plastikten yapilan esya atölye islemleriyle bozulmaz ve sürtünme katsayisi çok düsüktür.

   Poliasetal kalip imalat ürünleri birçok alanlarda magnezyum, alüminyum, çinko ve pirinç alasimlarinin yerini almaktadir. Yataklar, disliler, yaylar, zincir baklalari ve kapi tokmaklari bunlar arasinda sayilabilir.

Diger Mühendislik Isilplastikleri

  Polipropilen, nylon ve ABS’nin mühendislikte gittikçe daha çok kullanilmalari, polikarbonat ve poliasetallerin ortaya çikmalari yüksek mekanik özellikli diger isilplastiklerin arastirilmasina yol açmistir. Bu arastirmalar sonunda üç yeni isilplastik ortaya çikmis bulunmaktadir. Bunlar polisulfonlar, fenoksiler ve polifenilen oksittir (PPO). Bu plastikler polikarbonat ve poliasetalden daha pahali olmakla beraber, mühendislikteki uygulanma potansiyelleri çok yüksektir.