28 Ağustos 2014 Perşembe

Composites Europe'da Biyokompozitler Vitrine Çıkıyor

Ahşap unu, pamuk, keten, kenevir gibi bitkilerden yapılan malzemeler özellikle de otomotiv endüstrisinde hali hazırda sıcak pres işleme tekniği ile üretilen ürünlerde kullanılıyorlar. Üretim sektörünün geleceği için biyokompozitler oldukça önem kazanırken, COMPOSITES EUROPE 2014 fuarı da biyo-bazlı kompozit malzemelerinin bu potansiyellerini göstermeleri açısından önemli bir fırsat olucak. Fuar 7-9 Ekim arasında Almanya'nın Düsseldorf şehrinde düzenleniyor.

Biyokompozitler konusunda uzmanlaşmış birçok katılımcı firma kendi ürün çözümlerini Composites Europe kapsamında sunacaklar. Nova-institute yönetici müdürü Micheal Carus da bu katılımcılardan biri olarak üretim uygulamalarında biyokompozit kullanımı konusunda büyük bir potansiyel görüyor. 2012 yılında Avrupa Birliğindeki yaklaşık 100 firma 350binden fazla ahşap ve doğa elyaf katkılı biyokompozit üretti. Bu ürünlerin büyük bir kısmı ahşap unu ve elyafı kullanılarak (ahşap-plastik kompozitleri) yer döşemesi üretiminde kullanıldı. Doğal elyaflar birincil olarak sıcak pres baskı ile işlenerek araba içlerinde kullanılıyorlar. 2012 yılında yaklaşık 90bin ton doğal elyaf kompozitleri otomobil üreticileri tarafından sadece Avrupa'da kullanıldı. Bütün kompozit pazarında ahşap plastik kompozitlerin ve doğal elyaf kompozitlerinin payı ise şimdiden %15'e ulaştı.

Son yapılan çalışmalarda, nova-institute biyokompozitlerin geleceği ile ilgili farklı senaryoları değerlendirdi. Carus, eğer politik ve ekonomik şartlar izin verirse ve bu momentum devam ederse, özellikle de enjeksiyon ve sıcak pres kalıplama işleme metodlarında konvansiyonel kompozit malzemelerin yerini biyokompozitlerin alacağını belirtiyor. Bu da sera gazı emisyonlarının azaltılmasına önemli bir katkı sağlayacaktır. Composites Europe çerçevesinde, enstitü biyobazlı malzemeler, ekonomik değerlendirme ve dengeleme konularında geliştirme ve danışmanlık hizmetlerini sunacağı bir standda bulunacak.

COMPOSITES EUROPE anahtar firmalar



Fuar kapsamında, endüstrinin lider girişimleri de bir arada bulunacak. Şimdiye kadar fuar kapsamında biyokompozitler bölümünde Belçika'dan Armacell Benelux, Basalfex nv ve Beologic bulunuyor. Ek olarak İsviçre'den Bcomp, Hürth'ten Avrupa Endüstriyel Kenevir Birliği ve Güth&Wolf gibi firmalar konuyla ilgili çözümlerini sunacaklar. Diğer katılımcılar arasında; Rudofstadt'dan Isowood, Nauheim'den Jakob Winter'de bulunuyor. Katılımcılar çoğunlukla ahşap ve keten kenevir gibi doğal elyaflar üzerinde duracaklar. Biowert çayır otu içeren bazı malzemeler tanıtacak. Fuarda aynı zamanda pres baskıda kullanılmak üzere doğal elyaf içeren telalar ve teknik süngerler ve yalıtım malzemeleri de tanıtılacak.

Kumru Kimya firması olarak FKuR firmasının üretmiş olduğu ahşap plastik kompozit malzemelerini incelemek için firmamızın websitesinden Fibrolon ürün grubunu aşağıdaki linkten inceleyebilirsiniz.

http://kumrukimya.com/fkur-fibrolon.htm


20 Ağustos 2014 Çarşamba

Terralene Yeşil İnsanlar için Yeşil Çözümler

Bizim gibi, özellikle doğal yaşamdan zevk alanlar ve doğa aktiviteleri konusunda aktif olan insanlar gezegenimizin durumunun kötüleştiğinin daha çok farkında oluyorlar. Bu endişe giderek artıyor ve bundan dolayı konservatif dış mekan endüstrisi kolay bir şekilde petrol bazlı plastik ürünlerine geçiş yapabilir.

Bu sözler GREENCOVER firmasının kurucusu olan ve FKuR adlı biyoplastik konusunda uzmanlaşmış firmanın İskandinavya temsilciliğini yapan Bjarne Högström'e ait.

FKuR'un geniş ölçekli ürünleri ile hiçbir şey imkansız değil. Bjarne ürünleri için ilk olarak biyobozunur bir ürün arayıp, geliştirdiği dış mekan kupasını selüloz asetattan üretti. Fakat, maliyet, kararlılık ve estetik gibi faktörler de Terralene WF seçimi konusunda önemliydi.

Greencover firmasının ürettiği kupa tamamiyle biyobazlı hammaddelerden üretilmiş. Braskem'in Yeşil PE'sini baz olarak kullanan hammadde, şeker kamışından üretiliyor. Terralene WF malzemesi türleri ise, gıda temas onayı ve bulaşık makinesine girebilen ve yüksek modulusa sahip özel kampaund malzemeleri olarak öne çıkıyor.

Bütün bu özelliklerin yanında, malzeme yenilenebilir içerik oranının %96 üzerinde olması açısından en yeşil ürünler arasında gösterilebilir. Terralene WF'in, farklı oranlarda ahşap elyafı içeren üç farklı türü bulunuyor.

Bu uygulamada ise Terralene WF3516 kullanılmış. 1300MPa'lık modulus değeriyle, sürümlü olarak üretilen basit ürünlere oranla daha kararlı iken, maliyet de ciddi oranda artmıyor.

Malzemenin bir diğer avantajı ise kalıp değişikliği gerektirmemesi. Hali hazırda diğer malzemeler ile kullanılan kalıplarda herhangi bir değişiklik yapmak gerekmiyor. Leve AB Stokholm'de üretimi yapıyor ve Greencover AB satışı gerçekleştiriyor.


Högström, ilk tepkilerin olumlu olduğunu belirtiyor. Okullar ve benzer kurumlar ürünü uzun zamandır kullanıyor ve bu ürün aynı zamanda öğretmenlerin yeni nesil öğrencilerine yeni nesil plastikleri öğretmesi açısından da fayda sağlıyor.

18 Ağustos 2014 Pazartesi

Gerdirmeli Üflemeli Kalıplama (Stretch Blow Molding)



1990'lı yılların başında Coca-Cola firmasının PET şişeleri pazara sunmasından itibaren, içecekler ve deterjan ve yenilebilir yağlar gibi sıvıların ambalaj pazarında tahmin edilemeyen bir büyüme gerçekleşti. Günümüzde ise artık biyobazlı ve biyobozunur PLA bu tür uygulamalar için kullanılmaya başlandı, biyobazlı PEF (polietilen furaonat) ise geleceğin şişe malzemesi olarak açıklandı.

Bütün bu malzemeler için tercih edilen işleme şekli ise gerdirmeli üflemeli kalıplama metodudur. Bu yöntemin birkaç varyantı da mevcut olsa, bu yazıda iki aşamalı gerdirmeli üflemeli kalıplama üzerinde odaklanılacak.

İlk aşamada ya da adımda, enjeksiyon kalıplama yöntemi ile preformlar üretilmektedir (1). Preformlar kalın duvarlı test tüplerine benzerler ve hali hazırda şişenin boyun bölgesinin özelliklerine sahiptirler. Bu preformlar soğutulur ve genelde gerdirmeli üflemeli kalıplama makinesine kutular içinde gönderilirler. Günümüzde 32, 48, 72, 96 ve hatta 144 oyuklu kalıplar mevcuttur (2).

Preform üretimi - enjeksiyon kalıplama

Ayrı bir üflemeli kalıplama makinasında, preformlar ilk olarak özel bir UV fırınında camlaşma derecesi üzerine ısıtılırlar. Daha sonra her bir ısıtılmış preform tekrar üflemeli kalıba transfer edilir ve burada hava basıncı ile genişletilir.Mükemmel özellikleri elde edebilmek için ısıtılmış preform hava basıncı vermeden kalıp oyuğunun dibine kadar ince bir gerdirme çubuğu yardımıyla gerdirilir. Preform şekil verme sıcaklığına geldiği zaman ise boyun bölgesinden sabitlenir ve gerdirme çubuğu alt kısmını iter. Bu sırada da hava verilerek yumuşak plastiğin çubuğa yapışması engellenmeye çalışılır. Gerdirme çubuğu preformu kalıbın dibine tutturduğu zaman, yeteri kadar hava preformu kalıp duvarına itmek için üflenir ve şişe soğuyana kadar bu şekilde tutulur (3). İşlem sonucunda şişenin iki taraflı gerdirilmiş olan duvarı sayesinde mükemmel mekanik ve bariyer özellikler sağlanabilir.

Gerdirmeli Üflemeli kalıplama yönteminin şema gösterimi

Birçok gerdirmeli üflemeli kalıplama makinesi döner haldedir, bu sayede birçok kalıp oyuğu yatay bir tekerleğe bağlanır. Bu tekerlek ya da çark dönerken, önceden ısıtılmış preformlar kalıpların içine girer ve tamamlanmış şişeler ise hızlı ve sürekli bir işlem halinde makineden çıkarlar. Günümüzde 4-32 kalıba sahip makineler saatte 9bin ila 81bin şişe arasında üretim yapabilmektedir (4).

Gerdirmeli üflemeli kalıplama makineleri PET hammaddesinin yanında, PLA VE PEF için de kullanılabilir. Fakat bu malzemeler için işleme parametreleri farklıdır. Hatta birçok durumda PLA enerji verimi açısında PET malzemesinden daha avantajlı olmaktadır.

Kaynaklar:
1) N.N. Making preforms for PLA bottles: bioplastics MAGAZINE vol.1 (2006), issue 02, pp16
2) Thielen, M., Hartwig, K, Gust, P. Blastformen von Kunststoff Hohlkörpern, Hanser Publishers, Munich 2006
3) Beal, G. Throne, J. Hollow Plastic Parts, Hanser Publishers, Munich 2004.

4) N.N. Innopet Blomax Serie IV, brochure of KHS Corpoplast, Hamburg, Germany, assessed online 21 July 2014.

13 Ağustos 2014 Çarşamba

Yeşil PE ile Doğayı Önemseyin Yeşil Olun


Blogumuzda daha önce Braskem adlı Brezilya firmasının üretmiş olduğu Yeşil PE ürününden ve doğaya sağladığı yararlardan bahsetmiştik. Özet olarak, Yeşil PE ürünü, I'm green sloganıyla yola çıkarak, tamamen yenilenebilir kaynaklardan elde edilen bir plastik hammaddesi. Kullanıma hazır bir çözüm olarak petrol bazlı biyoplastiklerin yerine geçerek geleceğin hammaddesi olacağı gözüyle bakılıyor.



Papyrus Supplies firması da bu anlamda ekolojik farkındalık ve sorumluluk göstermek adına yenilenebilir hammadde kullanma yönünde bir adım attı. Firmanın ürettiği çöp torbası Yeşil PE'den üretiliyor. Buna ek olarak torbalar petrol bazlı plastiklerden üretilen alternatifleri ile tamamen aynı özelliklere sahipler. Bu sayede tüketiciler için sürdürülebilir bir alternatif olarak ortaya çıkıyorlar. Tabi ki, kullanıldıktan sonra normal polietilen hammaddeleriyle aynı geri dönüşüm havuzunda geri dönüştürülebiliyorlar.

1 Temmuz 2014 Salı

Mimari uygulamalar için Yeşil Biyokompozitler

Yeşil termoset biyokompozitler






Yeşil biyokompozitler doğal elyaf ve biyo-esaslı matris bileşenlerinden oluşurlar. Bu biyo-esaslı matrisler ve endüstriyel doğal elyaf bileşenlerinden olan haşhaş, hint keneviri ve keten gibi malzemeler genelde ürün fiyatının artışına ve bununla birlikte de yeşil termoset biyokompozit pazarının sınırlanmasına sebep olur. Bu çalışmada alternatif doğal elyaf kaynaklarından elde edilebilecek, agro-elyaflar gibi (tarımsal bitki elyaf kalıntıları vb.) malzemelerin kullanılması öneriliyor ve uygulamaları gösteriliyor. Özellikle mimarı uygulamalar için hali hazırda bulunun termoset biyokompozitleri kullanarak çekici ürünler üretmek için en önemli anahtar ise yenilikçi ürün tasarımlarıyla modern mimari alanlar için yenilikçi çözümler oluşturmak.

Agro-elyaf termoset biyokompozitler


Ticari olarak, termoset biyokompozitler hala yaygın bir şekilde bulunmamaktadır. Buna rağmen, özellikle de termoset kompozitlerinin malzeme performanslarının termoplastiklere oranla üstünlükleri bilindiğinden dolayı bu tür kompozitlere karşı çok yüksek bir ilgi bulunmaktadır. Geleneksel konvansiyonel termoset kompozit endüstrisindeki üretim tekniklerine benzer olarak bu malzemeler için de açık kalıp, kapalı kalıp, vakum infüzyonu gibi yöntemler kullanılabilmektedir. Agro-elyaflardaki sınırlamalar ise göreceli olarak kısa elyaf uzunluklarından kaynaklanmaktadır çünkü geleneksel üretim teknikleri genel olarak uzun elyaflar ve kumaşlar için tasarlanmıştır. Biyobazlı termoset reçinelerin gibi biyo-esaslı reçinelerin uygulanmalarında yüksek geri kazanım sıcaklığı uygulama ile alakalı bir diğer limitasyon olarak ön plana çıkmaktadır.

Aşağıda belirtilen ürün tasarım örnek çalışmalarında, farklı türlerdeki agro-elyaf ve biyoreçineler farklı termoset kompozit teknikleri kullanılarak uygulandı. Ürün tasarım konseptleri istenilen mimari sonuca göre form, yüzey karakteri, doğal elyafın renk etkisi, pigment ve parlama katkısı gibi açılardan farklılık gösterdi.

Mimari için yeşil biyokompozitler - örnek çalışmalar


Birazdan okuyacağınız örnek çalışmalarda bu yazının yazarı ve Stuttgart Üniversitesi Mimari fakültesinin öğrencileri tarafından öğretim yılı boyunca yapılan derslerde tasarlanan ve üretilen ürünler gösterilmiştir. Ürünler %70'e kadar oranda farklı kaynaklardan elde edilen agro-elyaf bileşeni içermektedir. Yeşil biyokompozit tasarımında genel kriter agro-elyaf  ve biyoreçine dahil uygun malzeme seçimi ile birlikte işleme teknikleridir. Bütün bunlar tasarlanan ürünün ortaya çıkışını etkilemiştir (Resim 1).

Örnek Çalışma - 1 : TRAshell


Ürün Açıklaması

Tahıl samanı kısa elyaf ve bitki bazlı epoksi reçine (TRAshell) serbest-form iç ve dış mimari kaplama plakaları soğuk baskı kalıplaması ile işlendi.

Malzeme, tasarım ve üretim açıklamaları

Tahıl samanı, kızıl kahve hindistan cevizi ve siyah kömür külü orjinal renklerinde uygulandılar. Agro-elyaflar kesildikten sonra keten tohumu yağı bazlı epoksi reçine ile karıştırılarak oda sıcaklığında 24-48 saat sonunda sertleşti. Serbest formdaki paneller 3 boyutlu fiziksel eğikliği sağlamak amacıyla iki modul olarak (A ve B modülleri) tasarlandı ve Resim 2'de gösterildiği gibi birleştirildi. Kalıplar robot makinesi kullanılarak kazındı ve karışımlar farklı doğal elyaflar ve parlama pigmentleri kullanılarak kalıplandı (Resim 2-3).

Örnek Çalışma -2: BiOrnament 


Ürün Açıklaması

Renkli lazerle kesilmiş düz paneller (BiOrnament), elle işlenip açık kalıp yerleştirme (sıcak proses) tekniği ile iç ve dış mimari kaplama plakaları üretimi için işlendi.

Malzeme, tasarım ve üretim açıklamaları

Tasarım taslağı; düz paneller ayrı olarak üretildikten sonra, lazer kesim işlemi sonucunda elde edilen pozitif ve negatif kesim modellerine bağlı olarak motif uygulandı ve tekrarlandı. Ürün teması tekrar eden ve farklı renklendirmeler ile birlikte pozitif ve ya negatif kesilmiş olsun olmasın birlik içerisindeki ritim ve çeşitliliğe bağlıydı. Bu sebeple karışımlar en uygun ürün tasarımına göre renklendirildiler.

Tahıl samanı elyafı biyobazlı epoksi termoset polimeri ile bağlanıp, üç bileşeni oluşturdu. Bitki yağı bazlı (keten tohumu) epoksilenmiş trigliseritler, polikarboksilik asit anhidritleri (biyoetanol bazlı) ve katalizör ile karıştırıldı. Bu bileşik polimerizasyon için sadece ısı ile aktive edilebiliyordu. Bu sebeple kalıp düz metal plakalardan oluşuyordu (Resim 4).

Örnek Çalışma - 3: Light-24


Ürün Açıklaması

Boyanmış profil şeklindeki paneller (Light-24) elle yerleştirme açık kalıp tekniği (soğuk proses) kullanılarak iç ve dış mimari kaplama plakaları üretimi için işlendi.

Malzeme, tasarım ve üretim açıklamaları

Uzun ve doğal formları korunarak ve mat şeklinde bir araya getirilerek ve iki bileşenli biyoreçine ile oda sıcaklığında 24 saat içerisinde sertleştirerek palmiye elyafları uygulandı. Bu ay çiçeği esterlerinden ve çeşitli katkı içeren kaprolaktonlardan oluşan biyoreçine düşük akışkanlıklı vakumla kalıplanabiliyor. Siyah açık pigment toplam biyoreçine karışımına %2 oranında eklendi. Daha sonra elle yerleştirme yöntemiyle elyaflar reçine ile şuruplanarak birkaç katman halinde preslendi ve son olarak bir tane kalın katman haline getirildi (Resim 5).

Sonuçlar


Üretimi gerçekleştirilen yeşil biyokompozitler farklı iklim koşulları için 24 ay boyunca test edildi. Ayrıca mekanik olarak da test edildi. Sonuçlar tatmin edici oldu ve UV ışınlarına ve iklim koşullarına yüksek kararlılık gösterdi. Mekanik testler de yerel pazarlarda farklı mimari uygulamalar için kullanılan malzemeler ile karşılaştırılabilir değerler gösterdi. Bu durum da hali hazırda kullanılan malzemelerin ucuz doğal elyaflar ve biyoreçineler gibi yenilenebilir kaynaklı ürünler ile değiştirilebileceğini göstermektedir. Ek deneyler ve tasarımlar mimarlar, tasarımcılar ve malzeme mühendisleri tarafından yapıdığı takdirde daha çekici ekolojik biyokompozit ürünlerin de ortaya çıkabileceği görülmektedir.


Agro-elyafları kullanarak ve onları biyobazlı yenilenebilir kaynaklardan elde edilen matrislerde biyokompozit şeklinde uygulayarak, şimdikilerinden daha bile ucuz olabilecek ve yeterli performanslara sahip olan yeni pazarlar yaratılabilir. Bu da daha sürdürülebilir yaklaşımın bir temeli olabilir.

20 Haziran 2014 Cuma

Beyaz Dişler - Tamamen Doğal

Yüksek hassasiyet isteyen enjeksiyon kalıplama için biyopolimerler

Sunstar- Interbros firmasının ürettiği yeni diş fırçasının bütün kısımları önemli oranda yenilenebilir plastiklerden oluşuyor. Ek olarak ambalajı da FSC sertifikalı karton kağıt ve %100 biyobazlı plastik kapsül ambalajdan oluşuyor. Bu yüksek katma değerli entegre ürün geniş ölçekli biyoplastik malzeme ve bunların işleme teknolojileri konularında yüsek bilginin bir sonucu olarak ortaya çıktı. Son yıllardaki kapsamı geliştirilmiş ürün portföyü sayesinde, FKuR Kunststoff GmbH firması artık çok kompleks ürünler için dahi malzeme çözümleri sunabiliyor.

Uzun zamandır, Schönau/Almanya merkezli Interbros firması tamamen biyoplastikten yapılmış entegre bir diş fırçası geliştirme konusunda bir strateji peşindeydi. Bu konudaki en önemli gereksinim, hali hazırda bulunan yüksek hassasiyet gerektiren enjeksiyon kalıplama ve montaj hatlarını kullanırken diş fırçalarının kalitesini de korumaktı. Fakat diş fırçasının kıllarını oluşturan filamentlerin enjeksiyon kalıplanmış sapa monte edilmesi aşılması gereken önemli bir zorluktu ve bunun 10um'lik bir hassasiyette yapılması gerekiyordu.

FKuR malzemelerinden birçok farklı çeşidin işlemeye uygun olduğu tespit edildikten sonra, Interbros BIOGRADE ürün grubuna ait olan ve diş fırçası için en iyi performansı sergileme potansiyeli olan biyoplastik transparan malzemelerden birini kullanmaya karar verdi.  Bu malzeme çok iyi bir yüzey dokunuşuna sahip olmasının yanı sıra, ABS malzemesine benzer mekanik özellikler sağlamakta ve hali hazırda kullanılan çok gözlü sıcak yolluklu yalıplarda da işlenebilmekteydi. Ek olarak, bu biyomalzeme kapalı alanda uzun süreli kullanım için ideal bir seçimdi ve ısıda bozunma derecesi (HDT- ISO 75/A) 100C'ye kadar (seçilmiş ürün türleri için) çıkabiliyordu.  Aynı zamanda müşterilerin isteği doğrultusunda, opak iki bileşenli sap da yakın gelecekte planlanıyor. Bu da renk seçeneğinin arttırmanın yanı sıra, farklı dokunuşa sahip ve tamamen yenilenebilir kaynaklardan elde edilmiş sapların üretimine olanak sağlayacak.

Diş fırçalarının Alman Hahl-Pedex firmasının ürettiği biyobazlı polyamid filamentlerin diş fırçasına montajı ise yüksek performanslı hatlarda yapılıyor ve sonrasında ise transparan PLA kapsül ve karton kağıt ile ambalajlanıyor. Eğer müşteriler ısıya daha dayanıklı bir kapsül ambalaj isterlerse de biyo-bazlı PET alternatif malzeme olarak kullanılabiliyor.


Bu diş fırçası aynı zamanda endüstriyel ölçekli plastik üretim proseslerinin ortak çalışması sonucu biyoplastiklerden entegre çözüm yaratma konusundaki başarısını gösteriyor. Başarının bir diğer tarafı ise, FKuR malzemelerinin tolerans ve kararlılıklarının endüstriyel ölçekte prosesler ve yüksek hassasiyetteki bağlantılar için dahi uygun olduğu. Bu durum sıcak yolluklu kalıplar için dahi geçerli. Ek olarak bu yüksek katma değerli diş fırçası kalıplara ya da herhangi başka pahalı ekipmana yatırım yapma ihtiyacı olmadan yaratılmış oldu.