Bina Dış Cepheleri için Biyobazlı Plastikler

18 ay yaşlandırma sonrası PLA/Lignin/Selüloz
ve Lignin/Selüloz kompozitleri

Boru, koruyucu, buhar bariyeri, yalıtım gibi inşaat endüstrisi için gerekli ürünlerin üretiminde plastikler hali hazırda zaruri malzemeler iken, bu tip malzemeler aynı zamanda iç ve dış kaplamalarda da artan bir trendle kullanılıyorlar. Bunun sebepleri arasında yeni tasarımlarla daha serbest geometriye sahip olan tarzların sadece plastik kalıplama ile gerçekleştirilmesi dışında bu malzemelerin korozyona dayanıklılığı, yaratıcı uygulamalar için esnekliği ve düşük termal iletkenliği ya da cam gibi malzemelerle karşılaştırıldığı zaman hafifliği gibi sebepler de plastiğin malzeme seçiminde kullanılmasında önemli etkenler olarak öne çıkıyor.

Tecnaro firmasının biyobazlı malzemeleriyle üretilen
kalıp parçaalar

Biyobazlı termoplastik malzemeleri yukarıda bahsedilen uygulamalarda kullanmak bu sebeple kaynakların da verimli olarak kullanılması açısından gelecekte bir alternatif olarak göze çarpıyor. Bu malzemeler serbest bir şekilde şekillendirilebilir ve geri dönüştürülebilirken ekolojik açından da konvansiyonel plastiklere göre avantaj sağlarlar.

Bütün tip binalara tedarik edilebilmesi için, biyoplastik malzemeden yapılan bina bileşenlerinin düşük alevlenme özelliğine sahip olması gerekir. (DIN EN 13501-1 B ve C). Normal düzeyde alevlenebilirlik özelliğine sahip olan malzemeler ancak maksimum 7 metrelik ve 400m2'den büyük ve iki üniteden fazla olmayan binalarda kullanılabilir. Dış cepheler ise -20C ile +80C arasındaki sıcaklıklara dayanabilmelidir.

Ek olarak, binaların sağlamlığı da ekonomik olarak fizibil bir zaman çerçevesinde garanti edilebilmelidir. Dış cepheler için bu süre 30 yıl olarak öngörülüyor. 

Ahşapın ana bileşenleri olan lignin ve selüloz liflerinden üretilen kompozit malzemeler dış cephe uygulamaları için daha az uygundur. 3 yıllık doğal ve yapay hava etkisi testleri sonuçları (sırasıyla DIN EN ISO 877 ve EN ISO 4892 testleri), iklimlendirmeye karşı yetersiz direnç gösterdiğini belirlemiştir. UV dalgaları ise lignini parçalamaktadır. Bu da suda çözünen ve yağmurla birlikte aşınan bir ürün anlamına gelmektedir. Kalan ise beyazımsı ve mikroorganizmalar tarafından gri bir tabaka ile kaplanan bir tabakadır. Malzeme ise daha fazla kararlı olmaz. Suyun emilmesi de kompozitin dayanıklılığını asgariye düşürmektedir.

PLA ve değiştirilmiş PLA'dan germe çubukları
yapay yaşlandırma testleri sonrası

Ek olarak 96 saatlik suya batırma testine göre (EN ISO 62) lignin ve selüloz içeren kompozitlerin uzun süreli dış cephe uygulamaları için uygun olmadığı görülmüştür. Su emilim oranı %37 olarak bulunmuştur ve test numunesi (4mm) kırılmıştır. Eşit miktarda PLA ve ahşap liflerden oluşan kompozit ise aynı koşullarda %25 su emilimi göstermiştir ve bu durum malzemenin yırtılmasına sebep olmuştur. Öte yandan PLA sadece %1 nem emilimi gerçekleştirmiştir.

18 aylık doğal hava etkisi testleri sonucunda PLA, PLA karışımları ve PHB sararma göstermemektedir. Yüzey görünüm olarak daha mat bir hale gelmiştir. Benzer şekilde çekme direnci ve akma sınırındaki uzama gerilimi de 18 aylık süreç sonucunda herhangi bir şekilde etkilenmemiştir. (Aşağıdaki tabloda görülmektedir.)

Farklı denemelerde PLA ve çekirdeklendirici ekolojik olarak zararsız bir fosfat içerek alev geciktirici ile bileşik haline getirilmiştir.

Ağırlık olarak %10'luk bir karışım ile UL94 V0 sınıfı özelliklerine sahip ürün elde edilmiştir. Bina elemanları ile yapılacak olan alev testlerine hala yapılmamıştır. Dış kullanım için değiştirilmiş polilaktidin ısıyla alakalı şekil kaybı (ISO 75-2 B'ye göre) ortalama 79.2C olarak belirlenmiştir. %2 çekirdeklendirici eklenmiştir. Dış cephelerde kullanılan bir diğer malzeme olan PET-G için bu değer 70-72C arasındadır.

PLA ve yanmazlık sınıfına uygun hale getirilmiş fosfatlı PLA'ların mekanik özellikleri

1024 saatlik yapay yaşlandırma (EN ISO 4982-3) sonrasında ise, ki 12 aylık simulasyona tekabul etmektedir, akma sınırındaki uzama gerilimi 46.5 N/mm2'den 15 N/mm2'ye gerilemiştir. Çekme direnci ise %3'ten %0.7'ye azalmıştır. İlginç bir şekilde yapay yaşlandırma sonrasıdaki bu değişimler saf polilaktidle (PLA) benzer seviyededir. Ekolojik olarak zararsız , fosfat bazlı alev geciktiricinin yaşlandırmaya herhangi bir etkisi bu sebeple bulunmamaktadır. Çevresel simulasyonlar ise genelde yaşlandırmayı hızlandırmak amaçla daha uç koşullarda yapılmaktadır.

Kaynak: Bioplastics Magazine 03/2013