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.

1.1.3 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. 300^oC’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	1994	2000	Yıllık ort. değişme
Kuzey Amerika	5500	6700	3.3
Güney Amerika	290	360	3.7
Batı Avrupa	5130	5900	2.4
Doğu Avrupa	2010	2190	1.4
Afrika/Ortadoğu	275	365	4.8
Asya/Okyanusya	3120	4205	5.1
Dünya Toplamı	12650	16135	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

1.1.1 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.

1.1.2 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.

1.1.3 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.

1.1.4 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.

1.1.5 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 250^oC’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.

1.1.6 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.

1.2 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.

1.3 Fluidoplastlar (Sıvı Plastikler)

Sıvı plastikler 20^oC 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.

1.4 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 100-200^oC sıcaklıkta pişirilir. Vulkanizasyon işleminin süresi karışımın karakterine, yapılan cismin büyüklüğüne ve istenen çapraz bağ derecesine bağlı olarak değişir.