29 Ocak 2014 Çarşamba

Polilaktik Asit (PLA) işlenirken dikkat edilmesi gerekenler

PLA önemli bir geleceği olan bir biyopolimer çeşididir. Ekstrüzyonda işlenebilir, kalıplanabilir ve çift yönlü olarak gerdirilebilir. Termoplastikler için uygulanan bütün işleme koşulları PLA işlenmesi için de kullanılabilmektedir. Fakat PLA’nın işlenmesi ile ilgili bazı malzemenin özünden gelen sorunlar bulunmaktadır. Aşağıda bunlardan bir kısmı tartışılmaktadır:





PLA malzemesi için ön kurutmanın önemi

PLA ortamdaki nemi çok hızlı bir şekilde kapar ve PLA ile ilgili yaşanan problemlerin bir çoğunluğu da bu sebepten gerekli olan ön kurutma işleminin yeterli gerçekleştirilmemesinden kaynaklanmaktadır. Bu sebepten dolayı PLA’nın işlenmesinden önce uygun bir şekilde kurutulması gerekmektedir. Yoğunlaşma polimeri olduğundan dolayı, erime sırasında çok küçük bir miktarda dahi nem ihtiva etmesi, polimer zincirlerinin bozunmasına ve moleküler ağırlığın kaybıyla birlikte mekanik özelliklerde bozulmaya sebebiyet vermektedir. Kurutma işlemi PLA’daki nem seviyesi en az 250 PPM seviyesinin altına inene kadar yapılmalıdır. PLA polimeri türüne ve nasıl kullanılacağına bağlı olarak farklı kurutma miktarlarına ihtiyaç duyar. 200PPM altındaki nem seviyesi, akışkanlığı kararlı hale getireceğinden dolayı daha uygundur. PLA’nın nem çekici kurutucuya ihtiyacı bulunmaktadır. Filmlerdeki sıcak mühür katmanı için kullanılan amorf türler in 60C sıcaklıkta 4 saate kadar kurutulması gerekmektedir. Ekstrüzyon levha ve filmlerde kullanılan kristalize türlerin ise 80C’de 4 saat kurutulması gerekmektedir. Uzun makinada kalma süresi ve yüksek sıcaklık gerektiren lif eğirme gibi işlemlerde, 50 PPM altında neme kadar ulaşmak gerekir. PET malzemesinde olduğu gibi, PLA malzemesi için de kristalleşme gereklidir, bu sayede kurutucuda kümelenme gerçekleşmez. 

PLA için özel vida tasarımları

PLA filmleri genel amaçlı vida kullanılarak ekstrüde edilebilir fakat verimin özellikle bu polimer için tasarlanmış düşük makas vidası ile daha yüksek olacağı söylenmektedir. Kısa düşük makas PVC vidaları muhtemelen en uygunlarıdır. Poliolefinler için tasarlanmış olan vidalar genellikle güç olarak yetersiz ve düşük performans vermektedirler ve bu sebeple kullanılmamalıdırlar. Levha ve köpük için ise ayrı vida kullanılmalıdır. Xaloy özel olarak değiştirilmiş kaynaştırılmış vida geliştirmiştir. Bu vida PLA’nın özellikle köpük ve levha larak işlenmesi için özel bir vidadır. PLA köpüğü ekstrüde etmek amacıyla özel Turbo Vida geliştirilmiştir. Kalıp öncesinde vidada karıştırma bölmesi ve statik karıştırıcı, iyi bir eriyik homojenliği için tavsiye edilmektedir. Bunlara ek olarak ekstrüzyon sistemindeki bütün sıcaklıklar yakın bir şekilde kontrol edilmelidir ve yüksek ısıdan kesinlikle kaçınılmalıdır.

Çapakların sisteme geri kazandırılması

PLA film işlenmesi ile ilgili önemli bir maliyet kalemi de çıkan çapaklardır. Gerdirilmiş film üreticileri genelde çapağı üretime tekrar geri döndürmezler, çünkü malzemenin tekrar granül haline getirilip daha az hassas uygulamalar için kullanılması gerekmektedir. Termoform ile oluşturulmuş levhanın çapağı granül haline getirilip tekrar kullanılabilir fakat aşırı ısınma, bozunma ve yanmaya dikkat edilmelidir.

İşlenen filmin sarılması ve depolanması

Sarma ekipmanları boyut olarak ayarlanmalı ve silolar da daha yüksek ağırlık için desteklenmelidir. Her ne kadar PLA yoğunluğu (1.24 g/cc) PET hammaddeye (1.33) göre daha düşük olsa da, Polipropilen (PP – 0.90) ve Polistrene (PS – 1.04) göre oldukça fazladır. Bu da aynı boyuttaki PLA film sargısının OPP ve ya PS’ye göre çok daha ağır olacağı anlamına gelmektedir. PLA, OPP’ye göre çok yoğun olduğundan, kabuklu merdanelerin aynı kalınlıktaki levhadan daha fazla ısı alması gerekmektedir. Soğuma biyopolimerin PS ve PP’ye göre %30-40 daha yavaş ısı iletmesi sayesinde engellenmektedir.

Akışkanlığı dengelemenin önemi

PLA akışkanlığı da neme ve sıcaklığa karşı oldukça duyarlıdır. Bu sebeple PLA ağları düzensiz bir şekilde gerilme ve bükülme eğilimi göstermektedir. PLA aynı zamanda eriyikten katıya geçerken %9’luk bir çekme gösterir. Eriyik haldeki yoğunluğu 1.13 g/cc iken katı hal yoğunluğu 1.24 g/cc’dir. Bu çekme durumu sebebiyle eğer üç kabuklu merdane de aynı hızda dönerse sarma sırasında gerilim oluşmaktadır. Bu gerilimi ortadan kaldırmak için en alçaktaki kabuklu merdanede kavrama ve değişken hız tavsiye edilmektedir.

Özel olarak PLA için üretilmiş bir çift yönlü gerdirilmiş film hattı henüz üretilmemiştir. Fakat BOPET hatlarında gerilme oranı benzer (MD ve TD için 3.5:1 oranı) olduğu için bazı değişiklikler ile işlenebilmektedir. PET işleyicilerinin aynı zamanda kurutma tesisleri de bulunmaktadır. PLA aynı zamanda BOPS film hatlarında da tipik 2:1 MD ve 4.5:1 TD gerilme oranları ile işlenebilmektedir. Fakat PLA, PP ile çok farklıdır. PP’nin 5:1 MD ve 10:1 TD oranları bulunmaktadır. BOPP film hatları PLA’ya bu sebepten dolayı adapte edilemez. PLA düşük Tg sıcaklığına (135-140C) ve yüksek çekme katsayısına sahiptir. Bu iki özelliğin aynı polimerde bulunması özellikle levha işlenmesinde özel dikkat gerektirmektedir.



24 Ocak 2014 Cuma

Fransa'da OXO'ların Yasaklanması İçin Yasa Teklifi


Fransa parlamentosunda yaklaşık 100 milletvekili tarafından önerilen yasa teklifi ile plastik poşetlerde OXO plastiklerin kullanımının yasaklanması hedefleniyor. 8 Ocak tarihinde sunulan yasa teklifinin ana başlıklarını aşağıda bulabilirsiniz.

• Oxo olarak adlandırılan plastikler zararsız olduklarını kanıtlamamışlardır ve NF/EN 13432 standardına uymamaktadırlar

1. Avrupa’nın EN 13432 standardı sertifikasına sahip ve biyobozunma işlemi sonunda açığa karbondioksit, su ve organik malzeme çıkaran biyobozunur malzemelerin aksine, oxo-parçalanır plastikler toz boyutundaki plastik parçalarına dönüşürler. Bu küçük parçalar da çoğunlukla fosil kaynaklı polietilendir. Biyobozunurluğun gerektirdiği moleküler boyuttaki bozunmaya dahi yaklaşamazlar.

2. Bu plastik parçaları doğal ortamlarda birikirler ve bazı zararlara sebep olurlar.

3. Biriken parçalar toprak kirliliğine sebep olmaktadır: Bu durum Horticultural Society of Auray tarafından yapılan çalışma ile onaylanmıştır, oxo’ların bilimsel bir kandırmaca olduğu söylenmiştir.

• Gıdalarımızda kontaminasyona sebep olurlar
1. Ghent üniversitesinden Prof. Janssen’in yaptığı çalışmada midyelerin içinde plastik parçalarının bulunduğu tespit edilmiştir.

2. MED keşfinde (Akdeniz Tehlikede keşfi) deniz ortamlarının kontamine olduğu tespit edilmiştir. Denizdeki bu kirliliğin önemli bir kısmı oxo-parçalanır özellikte olan milyarlarca plastik parçalarından gelmektedir.

• Fransa ve Avrupa’da oxo-plastikler plastik geri dönüşümüne zarar vermektedir.
1. Oxo-plastikler aynı zamanda plastik geri dönüşüm endüstrisi için de tehlike oluşturmaktadır. Çünkü geri dönüşüm ile geri kazanmaya zarar vermektedirler. Aynı zamanda Avrupa Geri Dönüşüm Kurumu (Plastics Recyclers Europe) tarafından da artık kabul edilmemektedirler.

• Oxo-plastikler herhangi bir resmi standarda uymamaktadırlar.
1. Oxo-parçalanır plastiklerle ilgili ortaya atılan bozunma iddiaları bilimsel bir dayanak sağlamak amacıyla birçok standarda (ISO 14855 ve ISO 14853, BS 8472, UAE.S 5009:2009..gibi) dayandırılmaktadır. Fakat bu standarlar genel olarak testlerin nasıl yapılması gerektiğini ve nasıl sonuç alınması gerektiğini anlatmaktadır.

2. EN 13432 standardı ise bir performans için sağlanması gereken kriterleri göstermektedir.

3. Bu tür iddialar ile destekleme, biyobozunur plastikler ile arada bir karmaşa yaratmaktadır.

• Oxo-parçalanır plastikler kompostlama endüstrisi için risk oluşturmaktadır.
1. Kendisini oxo-biyobozunur olarak göstererek, tüketicilerde yanlış bir algı oluşturup kompostlanabilir atıklarla birlikte atılmaları zarar vermektedir. Özellikle kompostlama projesinin ilk aşamalarda olduğu Fransa’da bu durum kompost endüstrisi için tehdit oluşturmaktadır.

2. Oxo-parçalanır plastikler, herkes tarafınca güçlü bir şekilde desteklenmesi gerektiği düşünülen, biyo-atık toplanması konusunda da tehdit oluşturmaktadır.

• İthal edilen oxo-plastik ürünleri
1. Oxo’lar genel olarak Asya’da üretildiklerinden teknik olarak herhangi bir katma değer sağlamamaktadırlar.

2. Özellikle Asya’da üretilenler olmak üzere içerdikleri katkıların tam olarak kompozisyonlarını bilmek mümkün değildir.·

23 Ocak 2014 Perşembe

Ahşap Tuvalet Kapakları için Enjeksiyonluk Fibrolon Malzemesi

Tuvalet kapağı denildiği zaman çoğu kişi üzerine çok düşmese de, birçok firma bu konuda yeni tasarımlarla ve malzemelerle yenilikler yaparak, banyoları renklendirmeye çalışır. Genelde tasarımlar değişse de az çok malzemeler hep aynıdır. Genel olarak tuvalet kapağı üretiminde üç çeşit malzeme kullanımı gerçekleştirilmektedir.



Plastik Tuvalet Kapakları

Bunlardan ilki ve en yaygını ABS ve ya Polipropilen (PP) malzemeden yapılan ve enjeksiyon kalıplama olarak işlenen termoplastik tuvalet kapaklarıdır. Fiyat olarak da en uygun sınıf bu türdür. Genelde inşaatlar ilk yapıldığı zaman müteahhitler tarafından da bu sebeple en çok bu tür tercih edilmektedir.

Duroplast Tuvalet Kapakları

Kaliteli ve dayanıklı tuvalet kapağı dendiği zaman akla bu tür gelmektedir. Duroplast tuvalet kapakları üre formaldehit baskı tozundan üretilmektedir. Üretimi plastik türüne göre çok daha zahmetlidir ve uzun bir süreç ister. Kaliteli tuvalet kapağı üreten; Eczacıbaşı, Serel, Ece Banyo gibi firmaların en çok tercih ettiği tür bunlardır. Plastik kapaklara göre özellikle parlaklıkları ile de ön plandadır. Malzemenin bir diğer özelliği katkılarla renklendirmenin mümkün olmamasıdır. Her renk için ayrı malzeme isteğe göre üretilmelidir.

Ahşap Tuvalet Kapakları

Her ne kadar en yaygın kapak türleri Plastik ve Duroplast olsa da bazen ev dekorasyonlarında sıcak bir ortam ve farklılık yaratmak isteyenlerin tercihi ahşap yönünde olabilir. Ahşap tuvalet kapaklarının üretimi de basınç ve sıcaklık altında presleme işlemi gerektirdiğinden zahmetli bir işlemdir. Ürünün üretilmesinde MDF levhalar kullanılmaktadır. Bu da maliyeti arttıran faktörlerden biri olmaktadır. Tuvalet kapakları arasında en pahalı sınıf ahşap kapak sınıfıdır.

Alternatif malzemeler- Ahşap Plastik Kompozitleri

Son zamanlarda plastik enjeksiyon kalıplama makinelerinde işlenebilen, içerisinde ahşap elyafları karıştırılmış plastik malzemeleri öne çıkmaktadır. Bu malzemeler sayesinde birçok ürün çok daha verimli bir şekilde, maliyetleri düşürerek ve dar kalıpların dışına çıkarak üretilebilmektedir.

 

FKuR firmasının ürettiği Fibrolon malzemesi de hem PP/ahşap, hem de biyobozunur PLA/ahşap seçenekleriyle ahşap görünümüne sahip, birçok estetik malzemenin üretilmesine olanak sağlamaktadır. Bu bağlamda Fibrolon malzemesi çok daha verimli ve maliyetleri düşürebilecek şekilde ahşap tuvalet kapaklarının üretilmesi için de kullanılabilecek bir malzeme olarak öne çıkmaktadır.

21 Ocak 2014 Salı

Kompostlanabilir Plastikler Geri Dönüşümü Etkilemiyor

Geri dönüşüm sırasında, konvansiyonel plastikle karıştırılan yüzde 10'a kadar kompostlanabilir plastiğin, geri dönüştürülen malzemelerin mekanik performansı üzerinde ihmal edilebilir düzeyde bir etkisi olduğu belirlendi. Bu sonuç European Bioplastics tarafından yapılan çalışmanın ana sonucu olarak yayınlandı.



Biyoplastiklar; biyo-esaslı, kompostlanabilir ya da her ikisinin kombinasyonu olabilirler. Biyobazlı plastik filmler konvansiyonel türlerine göre kimyasal olarak benzerdirler ve geri dönüşüm zincirlerinde daha kolay idare edilebilirler. Kompostlanabilir plastikler ise organik geri dönüşüm için tasarlanmıştır ve buna göre toplanmalıdır. Bu amaçla çeşitli logolarla işaretlenmektedirler. (Seedling logosu gibi)

Seedling logosu

Kompostlanabilir plastiklerin geri dönüşüme girmesi durumunda ise yaygın ayrıştırma teknolojileri çok küçük miktar atık bırakarak onları ayırabilirler.

Çalışmalar ve alan denemeleri sonucunda, eğer kompostlanabilir plastiklerin küçük bir kısmı Polietilen geri dönüşüm döngüsüne katılırsa, geri dönüştürülen malzemenin kalitesi üzerinde herhangi bir negatif etkisinin bulunmadığı görüşmüştür. European Bioplastics Başkanı François de Bie tarafından yapılan açıklamada geri dönüşüme katılan bu çok küçük miktarlar PE geri dönüşümüne karışan polistiren ve ya polipropilenden çok daha kolay bir şekilde idare edilebilmektedir.

Bu sonuç, yüzde 10'a kadar olan kompostlanabilir plastik karışması durumu için Biyoplastik ve Biyokompozit Enstitüsü (Institute for Bioplastics and Biocomposites - University of Applied Arts and Sciences Hannover), Italyan Ulusal Ambalaj Konsortiumu ve BIOTEC firması tarafından yapılan bağımsız çalışmalar ile kanıtlanmıştır.

European Bioplastics tarafından yayınlanan çalışmanın tamamına aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.


13 Ocak 2014 Pazartesi

Katı Cisimler için Tasarlanmış Biyoplastik Polimerleri

Geçmiş yıllarda biyoplastiklerin ana kullanım alanı hep film ekztrüzyonu olmuştur. Son zamanlarda ise enjeksiyon kalıplama işleme tekniğiyle rijit parçaların üretimi de biyoplastik kullanım alanı olarak ilgi çekmekte ve önem kazanmaktadır. Uzun ömürlü olmayan filmlerin amabalaj ve ya malç filmlerinde kullanılmasının ardındaki sebep kompostlanabilirlik olmuştur. Fakat bunun için gerekli standartları (EN 13432 ve ya ASTM D 6400 gibi) kısıtlı zaman aralığı olması sebebiyle, sadece çok ince filmler bu şartları sağlamaktaydı. Bu sebepten dolayı da biyoplastikten yapılan birçok film bu normları sağlasa da çoğu katı cisimler bunu başaramamaktadır.

Biograde malzemeden yapılmış klavye
Ürünleri biyoplastiklerden üretme konusundaki itici güçlerden biri de tüketicilerin sürdürülebilir ürünler konusundaki talepleridir. Burda en önemli argüman biyoplastikler içerisindeki yenilenebilir kaynak malzemelerdir. Bir diğer önemli etken ise biyoplastiklerin petrol fiyatlarından ekonomik olarak bağımsız olmalarıdır.

Her ne kadar kompostlama bertaraf etme metodlarından biri olsa da, özellikle Avrupa'da yakma yöntemi de çok kullanılan bir çöp bertaraf etme yöntemidir. Yenilenebilir karbondan elde edilen biyoplastikler havaya sadece bu plastiklerin üretildiği bitkilerin absorbe ettiği karbondioksiti salarlar. Bu karbondioksitin salınması potansiyel olarak tehlikeli bir sera gazı olan karbondioksitte herhangi bir artışa sebep olmaz. Buna ek olarak, biyoplastikler için yakmanın verimli bir bertaraf yolu olmasını sağlayan bir diğer faktör ise, yakma ile birlikte açığa çıkan ısı enerji kaynağı olarak da kullanılabilmesidir.
Bioflex malzemeden yapılmış bardaklar

Enjeksiyon kalıplama için tasarlanmış olan biyoplastikler genellikle yeni ve farklı seçenekler sunarlar. Bu seçenekler arasında tasarımda çeşitlilik sağlama ve teknik parça üretim imkanı bulunmaktadır. Bir diğer avantaj ise, özellikle ambalaj endüstrisi için, sadece organik malzeme kullanmak amacıyla plastik ambalaj kullanamayan endüstriye malzeme ile bütünleşik bir ambalaj imkanı sunabilmektir. Tüketici elektronik ürünleri dahi biyoplastik kullanımından yararlanabilmektedir.

Biograde malzemeden kalem

Hali hazırdaki ekipmanı kullanmak mümkün olan iişirmelik film üretiminden farklı olarak, biyoplastiklerin enjeksiyon kalıplanması amacıyla bazı değişikliklerin yapılması gerekmektedir. Bir taraftan, birçok adıma sahip bu karmaşık işlemden kaynaklanırken, diğer bir yandan birinci nesil biyoplastikler ile yapılan yıllar önceki denemelerde yaşanan başarısızlıklar, ek bazı işlemler gerektirebilir. Bu daha önce ortaya çıkan negatifliği ilgiye çevirmek ve özellikle enjeksiyon kalııplama için geliştirilmiş yeni nesil biyoplastiklere ilgi yaratmak için sürdürülebilir ürünlere olan genel ilgiden ve biyoplastiklerin büyüme ve başarısından destek almak gerekmektedir.

Biyoplastiklerden katı cisim üretmek için en önemli gereksinim, elde bulunan ekipmanın uyumudur. Dürüst olmak gerekirse PP, PS ve ya ABS gibi plastiklerin işlenmesi için tasarlanmış olan makineler FKuR firmasının Bio-Flex, Biograde ve Fibrolon malzemelerinin işlenmesi için mükemmel bir şekilde uyumludur. Fakat yine de sıcak yolluk sistemleri ile ilgili bazı küçük yatırımların yapılması gerekebilir.

Başarıya giden en önemli yol, malzemenin makine içinde kaldığı zamanı düşürebilmektir. PS ile karşılaştırıldığı zaman, bazı biyoplastiklerin %30'a kadar daha düşük tam döngü zamanıya işlenebildiği bilinmektedir. Fakat PLA da kristalizasyon işlemi yüzünden daha uzun soğutma süreleri gerekebilmektedir. Aynı zamanda sıcaklık değerleri belirtilen değerlerin dışına çok çıkmamalıdır. Enjeksiyon basıncı ve hızı kalıbı düzgün bir şekilde doldurmak amacıyla ayarlanabilir. Biyoplastiklerin özellikle de sıcaklık profili açısından dar işleme çerçevesine sahip olması yeni bir sıcak yolluk sistemine ihtiyaç duyurabilir. Geleneksel sıcak yolluk sistemleri, yolluk boyunca sabit sıcaklığa sahip değildir. Bununla birlikte malzemenin aniden donma ve ya sıcaklık yükselince yanabilme yatkınlığından dolayı, uygun olmayan sıcak yolluk sistemleri sorun çıkarabilir.

Özellikle de sıcak yolluklar ile ilgili sorunlar çözüldükten sonra, makine işletimcisinin ihtiyacı olan tek şey enjeksiyon kalıplama için uygun biyoplastik malzemesi ve biraz pratiktir. FKuR biyoplastik polimerlerinden sıcak ve soğuk yolluklar ile başarıyla üretilen bazı tekli ve çoklu gözlü kalıp ürünleri arasında elektronik aletler, ofis malzemeleri ve tek kullanımlık yemek servis ürünler bulunmaktadır.

Türkiye pazarı için Bioflex ve Biograde marka biyoplastik polimer çeşitleri Kumru Kimya firması tarafından tedarik edilmektedir. Ürün çeşitleri hakkında detaylı bilgiye aşağıdaki adreslerden ulaşabilirsiniz.


Kaynak: bioplastics MAGAZINE (03/10) Vol. 5 sf.20-21

1-Endres, H.-J., Siebert- Raths, A.: Technische Biopolymere. Hanser, Munich 2009, chapter 6.4

8 Ocak 2014 Çarşamba

Selüloz Asetat Köpükten Levhalar


Termoplastiklerin köpük hallerinden levha ekstrüzyonu (ör: XPS: Ekstrüde edilmiş polistren köpük) çok bilinen bir köpük tekolojisidir. İki ana kategoride üfleme ajanları köpük üretiminde kullanılmaktadır. (tablo 1-2) Üfleme ajanı köpük yoğunluğunu kontrol eden ana faktördür. Aynı zamanda hücresel mikroyapısını ve morfolojisini kontrol ederek, son ürünün özelliklerini de belirler (1).



Köpükten levha ekstrüzyonu işlemi geniş çaplı konvansiyonel polimerler (PE, PP, PS, PET, PVC gibi) için mümkündür (1,2). Biyopolimer (nişasta ve ya PLA gibi) esaslı köpükler daha henüz yeni geliştirilmiştir ve pazarda bulunabilmektedir. Özellikle gıda tepsilerinde kullanılabilmektedir (3). Köpük tepsi uygulamaları için PLA uygulaması düşük ısı direnci sebebi ile sınırlıdır. Aynı zamanda saf PLA'nın kırılganlığı ve kristalliği sebebi ile PLA bazlı köpük levhaların termoform işleminden geçmesi zordur. Bütün bu sebeplerden dolayı Fraunhofer UMSICHT, FKuR GmbH ve Inde Plastik GmbH ortaklığında sıcak gıdalar için selüloz asetattan termoformlanabilecek köpük levha geliştirilmektedir. Biograde C7500 malzemesi ve farklı KÜA kombinasyonları ile yapılan köpük testleri iyi termoform davranışına sahip köpük levhaların üretilmesine imkan vermiştir (Resim 1).


Ekstrüzyon işlemine KÜA olarak azodikarbonamid eklenmesiyle, Biograde C7500'ün yoğunluğu 1.244'ten 0.454 g/cm3'e düşürülebilmiştir. Selüloz asetat köpükler düzensiz ve homojen olmayan dağılıma sahip hücrelerden oluşan bir morfolojiye sahiptir (Resim 2). Ek olarak bu baloncuklar Biograde C7500 matrisi tarafından sarılmaktadır. Göreceli olarak yoğunluktaki daha az azalma ve köpük morfolojisindeki düzensizlik KÜA ile oluşturulan köpükler için tipik özelliklerdir.


FÜA ile oluşturulan XPS malzemesi ile karşılaştırıldığı zaman, selüloz asetat köpükleri daha sert ve yüksek çekme katsayısına sahiptirler. Bunun sebebi de baloncukları saran ve mekanik özellikleri belirleyen göreceli olarak daha yüksek miktardaki kompakt matris malzemesidir (Resim 3).


Selüloz asetat köpüklerin sertlik ve yüksek ısı direnci kombinasyonu ve termoformlanabilme özelliği özellikle rijit köpük uygulamaları için malzemeyi çekici hale getirmektedir (4).  (örneğin, sıcak içerikli tepsiler) Aynı zamanda mükemmel enjeksiyon kalıplanabilme özelliği ve köpük oluşma performansı ile Biograde C7500 malzemesi enjeksiyon kalıplanmış köpük kompakt kısımların üretimi için idealdir. Fraunhofer UMSICHT ve Inde Plastik GmbH tarafından yakın zamandaki gelişmeler FÜA ile üretilen selüloz asetat köpükler üzerinde odaklanıyor.  Çalışmanın amaçları arasında daha düşük yoğunluğa sahip, XPS gibi daha homojen hücrelere sahip morfolojide köpükler üretmek bulunuyor. FÜA ile bu özelliklere sahip köpük üretmek için kullanılacak polimerin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekiyor (1):

Reolojik özellikler

-iyi gaz dağılımı ve saçılması için gerekli özgül erime akışkanlığı ve erime kararlılığı ve çökme olmadan kararlı köpük morfolojisi

Isıl özellikler

-Özgül erime reolojisini sağlamak için ısıl parçalanma olmadan geniş işleme penceresi
-Nükleasyon ve baloncukların büyümesi ile rekabet eden polimerin kristalleşme davranışı
-Polimer akışkanlığında köpük çökmesini önlemek için hızlı yükselmeyi sağlayacak ısıl bozunma sıcaklığı ve ısı iletkenliği

Fiziksel özellikler

-Eriyik polimerde yüksek gaz çözünürlüğü sağlanırken, son köpükte düşük çözünürlük
-FÜA'nın kaynama sıcaklığı, molekül ağırlığı ve buhar basıncı
-Moleküler zincir yapısı ve kristallenme derecesi gibi fiziksel polimer özellikleri

Bütün bu özelliklere sahip olabilmesi için selüloz asetatın modifiye edilmesi gerekmektedir. Şu anda dışarıdan yani fiziksel olarak plastikleştirme selüloz asetat modifikasyonu için en yaygın metoddur. Karışım oluşturma  selüloz asetatın karıştırılabilirliğini etkileyen Hansen çözünürlük parametresi ve güçlü hidrojen bağları sebebiyle çok zordur (5).

Bu sebeplerden dolayı, Fraunhofer UMSICHT selüloz asetatın reaktif modifikasyonu (içsel ya da kimyasal plastikleştirme) üzerine çalışarak selülozun fiziksel köpük oluşumunu sağlayabilecek uzun süreli kararlı özelliklerin sağlanmasını amaçlamaktadır.

Bioplastics Magazine (01/10) Vol. 5 pp.26-27

Kaynaklar:

1-D.Eaves: Handbook of Polymer Foams, Rapra Technology Ltd, 2004.
2- S.-T. Lee: Foam Extrusion- Principles and Practice, CRS Press, 2000.
3- http://www.ptonline.com/articles/200712cu1.html (14.01.2010)
4-FKuR GmbH: Technical data sheet of BIOGRADE C7500 
5-L.B. Bottenbruch: 3.Technische Thermoplaste: Polycarbonate, Polyacetate, Polyester, Celluloseester in G.W.Becker, D.Braun: Kunstoff-Handbuch, Hanser Verlag, 1992.

7 Ocak 2014 Salı

Evonik Uzun zincirli Biyo-esaslı Polyamid Malzemeler

Yüksek performans polimerleri petrokimya endüstrisinin klasik ürünleridir. Böyle olsa dahi, polimer zincirleri tamamen ve ya kısmı olarak biyo-esaslı yapıtaşlarından da sentezlenebilir. Petrokimya temelli polyamidlerden farklı olarak, biyopolyamidler daha tercih edilir karbondioksit ve enerji dengesine sahiptirler. Bu pozitif denge kastor çekirdeği bitkisinden gelmektedir. Evonik üç farklı tip biyopolyamidi kullanıcılara Vestamid Terra markasıyla sunmaktadır. Bu ürünler PA610, PA1010 ve PA1012'dir.

Biyopolyamidler alev geciktirme özelliklerinin gerektiği teknolojik olarak daha karmaşık uygulama alanlarında da giderek önem kazanmaktadır. Bu alanlar arasında, örneğin elektrik ve elektronik ürünleri gibi daha önce yıllar boyu polipropilen (PP), polibütilen terefitalat (PBT), polivinil klorür (PVC) ve kısa zincirli polyamidlerin (PA) kullanıldığı alanlar bulunmaktadır. Bu polimerlerin biyobazlı ve/veya ekolojik alternatifleri henüz bulunmamaktadır. Fakat uzun zincirli biyobazlı polyamidler yeni imkanlar ve potansiyel avantajlar sunmaktadır. Bunlar arasında:

-Isı kararlılığı (özellikle koşullanma ve/veya su emilimi)
-Düşük su emilimi ve şişme, düşük ağırlık
-Yüksek kimyasal direnç, örneğin; çözücüler ve deterjanlar
-Yüksek darbe mukavemeti, düşük sıcaklıklar dahil
-Yüksek aşınma direnci
-Mekanik mukavemet (katkı elyaflarına bağlı olarak)
-Termal yalıtım (düşük su emilimi sayesinde)
-Alev geciktiricilik, 0.8mm ve 1.6mm duvar kalınlıklarında UL94 standardına göre V0 özelliği
-Biyo-esaslılık

Malzemeyi MS ve ek katkılar ile kampaund etme işlemi, uzun zincirli polyamidlerde özellikle MS'nin göreceli olarak düşük bozunma sıcaklığından dolayı teknolojik olarak talepkardır. V0 sınıflandırmasını elde etmek için, katkılandırılmamış polyamide, genellikle %5-8 MC eklenir. Fakat katkılandırılmış polyamidler için %15'lik rakamlar dahi mümkündür. Katkı elyaf miktarları arttıkça UL sınıflandırması elde etmek için gerekli MS miktarı da artmaktadır. (Tablo)



Tablodan da görülebileceği gibi katkı elyaflarının kullanılması gerilme kuvvetini arttırırken, kopma esnemesinde önemli bir miktarda azalmaya sebep olmaktadır. Bu sebeple farklı malzeme türlerinde V0 sınıflandırmasına ulaşmak zor hale gelmektedir. Terra DS1281'de V0'a ulaşmak için neredeyse %50'lik alev geciktirici içeriği gerekmektedir. D2280'den farklı olarak da DS1680 ve DS1880'in kalın örnekleri V0 sınıfına ulaşamamaktadır. Cam elyafların katklılı plastiklerle yangın arasındaki etkiyi etkileyen iki etkisi bulunmaktadır:

-Plastik matrisinin yüksek özgül yüzey alanı alev ve oksijenin daha geniş bir buluşma alanına sahip olmasına sebep olur
-Cam bitiş genellikle aminosilanlar ile sağlanır  ve bunlar yanma sırasında nitrik okside ve duman oluşumuna sebep olur.


Vestamid Terra DS 1680, 1880 ve 2280 oluşturulurken mekanik mukavemet ve alev geciktirme özellikleri arasındaki dengeye özellikle dikkat edilmiştir. Özellikle müşterilerle iş birliği halinde ürünler geliştirilmiştir. Hali hazırdaki özellikler ve potansiyel uygulama alanları da dikkate alınmıştır.