Öz: Giriþ: Çekirdek oluþumu kristalin yapýya sahip malzemelerin soðuma esnasýnda kristal yapýlarýn oluþmasýna neden olan baþlangýç noktasý ya da temel adýmýdýr. Çekirdek oluþumu malzemelerin soðuma esnasýnda oluþabildiði gibi çeþitli katký ve/veya dolgu malzemeleri kullanýlarak da olabilmektedir. Endüstride en yaygýn kullanýlan polimerlerden biri olan polipropilen (PP), yarý kristalin morfolojiye sahip termoplastiklerdendir. Çekirdekleþtirici ajanlar (ÇA) PP’ nin kristal bölgelerinin oluþmasý için baþlatýcý çekirdek görevi görmektedir. PP zincirleri bu çekirdekleþtirici ajan ve/veya ajanlar etrafýnda oryante olarak kristal yapýyý oluþturmaktadýr. Morfolojik özelliklerdeki deðiþiklikler PP’ nin mekanik, ýsýl, optik, iþleme ve kimyasal özelliklerini doðrudan etkilemektedir. Morfolojinde diðer bir deyiþ ile PP yapýsýnda bulunan kristalin ya da amorf bölgelerin miktarý, nihai üründen beklenen özellikleri karþýlamasý açýsýndan oldukça önemlidir. Kullanýlan ÇA’ lar ile kristalin yapý miktarý daha fazla olan ve kristal bölge oluþum sýcaklýðý daha yüksek ürünler üretmek mümkündür. Genel olarak yüksek kristalin bölgelere sahip polimerler, daha iyi mekanik, ýsýl ve kimyasal özellikler göstermektedir. ÇA’ lar ile morfolojik olarak daha yüksek oranda kristal bölgelere sahip, ayný zamanda daha yüksek kristal oluþum sýcaklýðýna ve daha kýsa proses süresine sahip PP nihai ürünler üretilecektir. Amaç: Bu çalýþmada ÇA’ lar ile morfolojik olarak daha yüksek oranda kristal bölgelere ve optik özelliklere (þeffaflýða) sahip otomotiv, havacýlýk, ambalaj sanayisi gibi farklý endüstrilerde daha kýsa proses süresine sahip ve daha yüksek sýcaklýklarda kristallenebilen PP ürünlerin oluþturulmasýna katkýda bulunulmasý amaçlanmaktadýr. Kapsam: Yapýlan bu çalýþmada farklý oranlarda ÇA kullanýlarak PP nihai ürünün morfolojik yapýsý üzerindeki etkilerinin incelenmesinden ve ideal ÇA miktarýnýn belirlenmesinden oluþmaktadýr. Sýnýrlýklar: Genellikle ÇA kullanýmý ile PP morfolojisindeki kristalin bölgelerin miktarýndaki artýþ gözlenmektedir. Fakat ideal miktardan fazla ÇA kullanýmý ile birlikte bir takým zorluklarla karþýlaþýlmaktadýr. Bunlar genellikle; 1- Çekirdekleþtirici ajanlarýn topaklanmasý 2- Polimer matris içerisinde ÇA katkýlarýnýn homojen daðýtýlamamasý 3- Ýþleme makinelerinde aþýnma 4- Malzemelerin mekanik özelliklerde düþüþe neden olmasý olarak sýralanabilir. Ayrýca istenilen özelliklerin elde edilebilmesi için ÇA kalitesi ve PP matris ile ara yüzey uyumunun iyi olmasý gerekmektedir. Yöntem: PP’ nin morfolojik yapýsýný belirleyen kristalin bölgelerin oranýný belirlemek ve istenen þekilde deðiþtirmek, nihai üründen beklenen özellikleri karþýlamasý açýsýndan oldukça önemlidir. Morfolojik yapýsýnýn deðiþimi ile birlikte mekanik, optik, ýsýl ve kimyasal özelliklerde deðiþiklikler meydana gelecektir. ÇA içeren PP nihai ürünün morfolojik özelliklerinin incelenmesi belirli bir düzen içerisinde yapýlacaktýr. 1- PP hammadde içerisine oraný % 1 ile 10 arasýnda deðiþen ÇA ekstrüzyon makinesinde katýlacak ve granül formuna getirilecektir. 2- Referans numune olan saf PP, ÇA katkýsý içeren nihai ürünler ile karþýlaþtýrýlabilmesi için katkýsýz olarak enjeksiyon makinesinde üretilecektir. 3- Granül haline gelmiþ farklý oranlardaki ÇA içeren PP enjeksiyon makinesinde sýcaklýk, kalýpta tutma süresi, kalýplama basýncý, ütüleme basýncý gibi farklý proses þartlarý altýnda ilgili standartlara uygun test numuneleri ve nihai ürün þeklinde üretilecektir. 4- Ýlgili standartlara uygun test numuneleri ve nihai ürünler için gerekli testler yapýlacak ve yorumlanacaktýr. Bulgular: Endüstride çok çeþitli ÇA katkýlarý kullanýlmaktadýr. Bunlardan bazýlarý; talk, silika, sorbitol asetaller ve organik tuzlardýr. Talkýn iyi çekirdekleþtirici etkisi, PP matris içerisinde homojen daðýtýlabilmesi ve ucuz olmasý en yaygýn kullanýlan ÇA olmasýna saðlamýþtýr. ÇA kullanýmý ile yarý kristalin yapý morfolojisine sahip PP’ nin kristalin bölge oranýnda artýþ diðer bir deyiþ ile morfolojik özelliklerinde farklýlýklar meydana gelmektedir. ÇA kullanýmý, PP’ nin soðuma esnasýnda kendiliðinden oluþan ve homojen kristalizasyon olarak adlandýrýlan kristallenmeden daha fazla kristal bölgeler oluþtuðu gözlenmektedir. Ek olarak kullanýlan ajanlar PP’ nin kristal bölgelerin oluþmaya baþladýðý sýcaklýðý arttýrmýþtýr. Kristal bölge oluþum sýcaklýðýndaki artýþ, nihai ürünün soðuyup, kristallerin oluþmasý ve katýlaþmasý için gerekli olan proses süresinin de kýsalmasý anlamýna gelmektedir. Referans numuneye kýyasla morfolojik özellikleri geliþmiþ (daha çok miktarda kristalin bölgeye sahip) PP’ nin mekanik, ýsýl optik özelliklerinde olumlu geliþmelere neden olmaktadýr. Ayrýca ÇA kullanýmý ile kristal oluþumun ilk aþamasý olan çekirdeklerin boyutlarýnda küçülme olmuþ ve optik olarak daha az puslu görünüme sahip nihai ürünler elde edilmesine neden olmaktadýr. ÇA kullanýmý, proses sýrasýnda soðutma sýcaklýðý ve süresi ya da oryante etmek gibi maliyeti ve nihai ürün kalitesini doðrudan etkileyen etmenlerden daha verimli ve ucuz bir yöntemdir. Saðladýðý bu avantajlar sayesinde ÇA’ lar morfolojinin deðiþtirilmesindeki en etkili yöntemlerden biridir. Sonuç: PP’ ye katýlan ÇA, kristal miktarýnda artýþa dolayýsý ile morfolojide istenen deðiþikliklere neden olmasý, kristallenmeye baþlama sýcaklýðýný yükseltmesi ve az miktarda katýlmalarýnýn yaný sýra mekanik, optik, ýsýl ve kimyasal gibi önemli özellikler açýsýndan oldukça dikkat çekmektedir. ÇA içeren PP ürünler, referans PP numuneler ile karþýlaþtýrýldýðýnda çekirdek boyutunda küçülme, çekirdek yoðunluðunda ve kristal yapý oranýndaki artýþa neden olmuþ ve ÇA nihai üründen beklenenleri karþýlamasýna yardýmcý olmuþtur. ÇA’ lar istenilen morfolojik özelliklerde ürünlerin üretilebilmesini mümkün kýlmaktadýr. Ýstenilen morfolojik özelliklere sahip PP’ in mühendislik uygulamalarýnda daha etkin olarak kullanýlacaðý otomotiv, inþaat, ambalaj, havacýlýk gibi sektörlerde ürün kalitesini geliþtireceði düþünülmektedir.
Anahtar Kelimeler: Polipropilen, Yarý kristalin, Çekirdekleþtirici Ajan, Mekanik Özellikler, Morfoloji, Kristalizasyon
|