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.



Hiç yorum yok :

Yorum Gönder