BİLDİRİ DETAY

Mesut KANDEMİR, İdris KARAGÖZ
POLİPROPİLENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ÇEKİRDEKLEŞTİRİCİ AJAN KATKILARI İLE DEĞİŞTİRİLMESİ VE KONTROLÜ
 
Öz: Giriş: Çekirdekleştirleşme işlemi, yarı kristalin yapıya sahip polipropilen (PP) gibi malzemelerin soğuma esnasında kendiliğinden oluşabildiği gibi, çeşitli katkı/dolgu maddeleri kullanılarak da olabilmektedir. Çekirdekleştirici ajanlar (ÇA), PP’ nin kristal bölgelerinin oluşması için başlatıcı ya da ilk oluşum çekirdeği gibi davranmaktadır. PP zincirleri çekirdekleştirici ajanlar etrafında yönlenerek kristallenme meydana getirmektedir. Kristaller diğer kristal bölgeler ile çakıştığında son bulmaktadır. PP’ nin mekanik özellikleri yapısında bulunan kristal bölgeler ile doğrudan ilişkilidir. Yüksek kristalin bölgelere sahip PP, kristal bölge oranı az olan saf PP’ ye kıyasla daha iyi mekanik özellikler sergilemektedir. Kullanılan ajan ile saf PP’ ye kıyasla çekirdek miktarı, kristal bölge miktarı ve mekanik özellikleri daha iyi nihai ürünler üretilecektir. Amaç: Bu çalışma da ÇA kullanılarak otomotiv, havacılık, inşaat sanayi gibi farklı endüstrilerde kullanılabilecek, daha kısa proses süresine sahip, mekanik özellikleri çok daha iyi ürünlerin oluşturulmasına katkıda bulunulması amaçlanmaktadır. Kapsam: Yapılan bu çalışmada farklı miktarlarda ÇA kullanılarak PP’ nin kristal miktarı, morfolojisi ve mekanik özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesinden oluşacaktır. Sınırlıklar: Genellikle yarı kristalin yapıdaki polimerlerin mekanik özellikleri ÇA kullanımının artması ile birlikte artmaktadır. İdeal miktardan fazla kullanılan ÇA’ lar stres birikmesine ve PP matris içerinde homojen dağılımını olumsuz yönde etkilemesinden dolayı yük veya kuvvet altında çatlak oluşturabilecek bölgelere yol açmaktadır. İstenilen mekanik özelliklerin sağlanabilmesi için önemli birkaç durum söz konusudur. Bunlar sırası ile 1- ÇA kalitesi, 2- ÇA yapısının mümkün olduğunca PP matrise benzer olması 3- PP matris içerisinde mümkün olduğunca homojen dağılım göstermesi ve topaklanma yapmaması olarak sıralanmaktadır. İyi bir ÇA bu özelliklerinin birkaçını bir arada bulundurmalıdır. Yöntem: PP’ nin morfolojik yapısında sahip olduğu kristalin bölgelerin miktarı malzemenin mekanik özelliklerini doğrudan etkilemektedir. 1- PP hammadde içerisine % 1 ile 10 arasında farklı oranlarda kristallenme oranındaki değişimi gözlemlemek için ekstruder makinesinde ÇA katılacak ve granür formuna getirilecektir. 2- Referans numune olan saf PP ve nihai ürünlerin ÇA katkısı katılmış malzemelerle karşılaştırılması amacıyla katkısız olarak enjeksiyon makinesinde üretilecektir. 3- Granül formuna gelmiş farklı oranlarda ÇA içeren referans PP, enjeksiyon makinesinde sıcaklık, kalıpta tutma süresi, kalıplama basıncı, ütüleme basıncı gibi farklı proses şartları altında uygun test standartlarına göre test numuneleri ve nihai ürün üretilecektir. 4- İlgili standartlara uygun test numuneleri ve nihai ürünler için belirlenen mekanik testler uygulanacak ve sonuçlar referans numune sonuçları ile karşılaştırılacaktır. Bulgular: PP’ yi oryante etmek ya da proses sırasında soğutma sıcaklığı ve derecesini değiştirmek maliyet ve nihai ürün kalitesi açısından verimsiz yöntemlerdir. PP morfolojisini, kristalliğini ve mekanik özelliklerinin değiştirilmesi ve kontrolü için en verimli yöntemlerden biri ÇA kullanımıdır. Talk, kalsit, silika, sorbitol asetaller, organik tuzlar, sodyum benzoat endüstride kullanılan en yaygın ÇA’ lardan bazılarıdır. Talk iyi derecede çekirdekleştirici etkisi olmasının yanı sıra, PP matrisi içerinde kolay ve homojen dağıtılabilmesi, ucuz olması endüstride en yaygın kullanılan ÇA olmasına neden olmuştur. ÇA kullanımı ile yarı kristalin yapıdaki PP’ nin mekanik özellikleri değiştirilmekte ve homojen kristallenmeye oranla daha fazla kristal bölge oluşturulabilmektedir. Ayrıca ÇA kristallenmeye başlama sıcaklığında artışa neden olmaktadır. Kristal bölgelerdeki ve kristallenmeye başlama sıcaklığındaki artış, mekanik ve ısıl özelliklerde olumlu gelişmelere neden olmuştur. Sonuç: Yarı kristalin yapıdaki PP ve diğer yarı kristalin yapıdaki polimerlerin kristal yapı miktarının ve kristallenme sıcaklığını arttırması, proses süresini düşürmesi ve en önemlisi ise az miktarda katılan ÇA ile mekanik özelliklerde ve morfolojide önemli değişikliklere neden olması en belirgin avantajları olarak öne çıkmasına neden olmaktadır. Sahip olduğu bu avantajlar nedeniyle nihai ürün kalitesini arttırılmaktadır. ÇA kullanımı ile çekirdek yoğunluğu, kristal miktarı artmış, morfoloji ve mekanik özelliklerin üzerinde olumlu etki yaptığı gözlemlenmiştir. ÇA’ nın PP üzerindeki olumlu etkileri PP’ nin mühendislik uygulamalarında daha yaygın olarak kullanılacağı otomotiv, havacılık, inşaat vb. sektörlerde ürün kalitesini geliştireceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Polipropilen, Yarı kristalin, Çekirdekleştirici Ajan, Mekanik Özellikler, Morfoloji, Kristalizasyon



 


Keywords: