10 Ekim 2014 Cuma

Yüksek Sağlamlıktaki Biyopolimer Elyaflar

Biyopolimer dünyasında teknik elyaflara ait biyopolimer uygulamaları sadece bir niş olmasına rağmen, biyopolimer bazlı özel iplik geliştirilmesi konusunda artan bir talep söz konusudur. Bu konuda en kritik mesele, hem mekanik özellik hem de fiyat açısından çekici olabilecek iplik geliştirilebilmektir.

Biyobazlı polyamidler


Birçok uygulamada PET ve ya PA multifilament iplikleri kuvvetlendirici olarak kullanılırlar. Bu ipliklerin yüksek sağlamlığı (> 800 mN/tex) ve erime sıcaklığı  (200C'nin üzerinde) bulunmaktadır. Farklı uygulamalarda bu iplikleri biyobazlı analoglarıyla değiştirmek tercih edilmektedir. Bu durumun en iyi bilinen örneği PLA'dan üretilen ipliklerdir. Fakat bazı uygulamalar için PLA'nın termal ve kimyasal kararlılığı yeterli değildir. Bu gibi durumlarda biyobazlı polyamidler önemli bir alternatif olabilir. PA11'den üretilen elyafla hali hazırda pazarda bilinmektedir. API Enstitüsü de başarılı bir şekilde PA11 elyaf üretmiştir fakat pratikte bu polimerin kullanılması polimerin yüksek fiyatı sebebiyle mümkün olamamaktadır. Bu sebepten dolayı daha ucuz ve teknik elyafların üretilebileceği biyobazlı polyamid arayışına girilmiştir. Şu an itibariyle en iyi seçenek PA10.10 olarak gözükmektedir. Termal ve kimyasal özelliklerin mükemmel olmasının yanı sıra sağlamlık açısından da 400 mN/tex değerine ulaşılabilmektedir. Her ne kadar PET ve ya PA ipliklerle aynı seviyede olmasa da birçok uygulama için halen yeterlidir.

Yüksek Sağlamlıktaki PLA iplikler


Fiyat ve bulunabilirlik göz önünde bulundurulduğunda, PLA en çok araştırılan biyopolimerdir. Teknik uygulamalarda, sağlamlığı geliştirmek önemlidir. Örneğin PET ile karşılaştırıldığında, fiyat yüksektir fakat sağlamlık düşüktür. Bu da PET ipliklerin PLA ile değiştirilmesini zorlaştırmaktadır. Bu sebepten dolayı daha yüksek sağlamlık değerlerine ulaşmak için sürekli bir yarış söz konusudur. API enstitüsü ekibi de polimer kalitesi ve eğirme koşulları gibi bu özellikte rol alabilecek faktörleri inceleme altına aldılar.

Resim 1'de gösterilen grafik normal eğrilmiş PLA multifilament elyafın daha düşük D-izomer içeriğine sahip PLA'lardan üretilmiş elyaflar ile olan karşılaştırılmasını göstermektedir. Gösterilen veriler küçük ölçekte yapılmış denemelerin sonucunu göstermektedir.

Resim 1 - Farklı PLA polimer türlerinin sağlamlık vs. uzama karşılaştırılması


Bir diğer sonuç ise eğirme koşullarının önemli rol oynadğını göstermektedir. Eğirme koşullarını ve polimer kalitesini kombine ederek yapılacak optimizasyon sonucunda, endüstriyel ölçekte yüksek sağlamlıktaki elyafların üretilmesi olanaklı gözükmektedir. Bu konudaki çalışmalar için fırsatlar devam etmektedir.

Düşük sürünmeli (low creep) PLA


PLA elyaflar, özellikle yüksek sıcaklıklar ve ıslak koşullarda, önemli miktarda sürünme davranışı göstermektedir. Bu da PLA elyafları sera gibi ortamlarda kullanılmasını sınırlamaktadır. Bu fenomenin yapısal arkaplanını inceleyerek, özellikleri geliştirmek mümkün olmuştur. Ekstrem koşullarda yapılan başarısızlık zamanı testlerinin sonuçları Resim 2'de gösterilmektedir.

Resim 2 Sürünme vs. zaman (saat) grafiği özel işleme koşulundaki değişimi



An itibariyle testler gerçek koşullarda uzun süreli davranışların incelenmesi için sera içinde sürdürülmektedir.

Hiç yorum yok :

Yorum Gönder