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.

2 yorum :

  1. sitenizi yakindan takip ediyorum. yalniz dikkatimi ceken bir konu internette hic reklaminizi goremiyorum. bu sirket stratejiniz mi yoksa sisteminiz de bir problem mi var? tesekkurler, saygilar

    YanıtlaSil
    Yanıtlar
    1. Heymi bey,
      öncelikle sitemizi takip ettiğiniz için teşekkür ederim.
      Bahis ettiğiniz konuyla ilgili olarak şirket reklam ve pazarlama departmanı sorumlularıyla görüşülüp gereken yapılacaktır.
      İyi çalışmalar dilerim

      Sil