PLASTİKLERE İLAVE EDİLEN KATKI MADDELERİ Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

Transkript

1 PLASTİKLERE İLAVE EDİLEN KATKI MADDELERİ

2 1. PLASTİKLEŞTİRİCİLER (PLASTİFİYANLAR) Plastikleştiriciler, plastik işleme karışımlarına eklenen ve son ürün olan plastik eşyanın fiziksel ve mekanik özelliklerini değiştiren kimyasal maddelerdir. Isı ve basınçla biçimlendirmede plastiğin akışını ve işlenebilirliğini kolaylaştıran, kırılganlığını azaltan, esnekliğini arttıran dolgu maddeleri olan plastikleştiriciler; plastik ile uyumlu olmalı, çok iyi karışabilmeli ve yapı içinde kalabilmelidir. Yaygın kullanılan plastikleştiriciler;dioktil ftalat, dibutil ftalat, diizooktil ftalat

3 2. PEKİŞTİRİCİ ve DAYANIM ARTIRICILAR Bu katkı maddeleri plastiklerin mekanik, elektriksel ve ısısal özelliklerini etkiler, boyut kararlılığını sağlar, bazı hallerde de maliyetin düşürülmesine yardımcı olurlar. Asbest lifi, cam lifi,seramik lifi ve mika parçacıkları: mekanik dayanımı arttırırlar, boyut kararlığı sağlarlar özellikle hassas ölçülerin eldesi ve uzun süre çalışacak plastik ürünlerin yapımında kullanılırlar. Ayrıca ısıl iletkenliği düşürürler. Kalsiyum ve baryum karbonatlar, talk, kaolen vb.:ürün maliyetini düşüren katkı maddeleri aşırı oranda kullanılmadıkça mekanik dayanımı özellikle aşınma dayanımını arttırır ve ısı iletkenliğini düşürür. Metal ve grafit tozları: Özel amaçlar için kullanılacak plastiğe ilave edildiklerinde belirli oranda iletkenlik verirler örn.statik elektriğin istenmediği yer döşemeleri malzemeleri gibi.

4 3. RENKLENDİRİCİLER Plastik malzemenin görünümüne estetik etki, renklenme ile sağlanır. Plastik reçinenin yapısına ve kullanma amacına göredeğişik renklendiriciler kullanılır. Renklendiriciler veya plastik boyar madeler saydam veya opak olarak boyamak üzere 2 ye ayrılır. Plastik renklendirici aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır: Ürün içinde çok iyi dağılalmalı ve homojen görünüm vermeli ve ürünü etkili bir şekilde boyayabilmelidir, Plastik malzeme ile uyumlu olmalıdır,plastiğin özelliğini bozmamalı, Biçimlendirme süresince bozulmamalıdır, Gün ışığına (UV ışığına) dayanmalıdır, Yıkanabilmeli yani yıkama ile boya çıkmamalı, Zehirsiz olmalıdır. Plastik renklendiriciler ürünü saydam yada opak olarak boyamak üzere iki türde hazırlanır. Saydam olarak kullanılan renklendiriciler, organik kaynaklı azo ve anilin sınıfı kimyasal maddelerdir. Saydam renklendiricinin kırılma indisi, plastiğin kırılma indisine yakın olmalıdır. Opak renklendiriciler ise organik ve inorganik kaynaklı olabilirler. Renklendirici kullanım oranlarırenklendirici özelliği ve plastik türüne bağlı olsa da genellikle sıvı renklendiriciler % , toz halindeki renklendiriciler ise % oranında plastik karışımına ilave edilirler. Beyaz renk için; titan dioksit, baryum sülfat, çinko oksit, Gümüş rengi için; ince alüminyum tozu, Sarı renk için; titan sarısı, krom sarısı, kadmiyum sarısı, Mavi renk için; krom yeşili, Kırmızı renk için; kadmiyum kırmızısı, demir 2 oksit, Siyah renk için; karbon siyahı, Parıltılı görünüm elde etmek için; mika, kurşun karbonat kullanılır.

5 4. YAĞLAYICILAR (LUBRİKANTLAR) Yağlayıcılar veya kaydırıcılar, işlenmesi sırasında makinede akışını kolaylaştırır ve nihai ürünün kalıptan kolay çıkarılmasını sağlar. Başka bir deyişle, polimerik maddelerin katı ve ergimiş haldeki akışkanlıklarını kolaylaştıran ve ergimiş polimerin makinelerin değişik yerlerine yapışmasını önleyerek, plastiklerin işlenmesini kolaylaştıran katkı maddelerdir. İç ve dış yağlayıcılar olarak 2 ye ayrılırlar. İçyağlayıcılar; örn.metalik sabunlar, poliglikoller ve sentetik vakslar vb. İç yağlayıcılar plastik karışımının viskozitesini azaltırlar, Dış yağlayıcılar; örn.baryum, kalsiyum vb. gibi dış kaydırıcılar plastik karışımı ile sonsuz vida arasındaki sürtünmeyi azaltırlar. Yağlayıcılar, genellikle % oranında ilave edilirler, daha fazla ilave edilmeleri durumunda hem karışım ısı etkisiyle bozunabilir hem de nihai ürünün mekanik özelliklerinde azalma gözlenir.

6 5. ANTİSTATİKLER Plastiklerin işlenmesi sırasında veya kullanımları sırasında, dielektrik özellikleri nedeniyle statik elektrik birikimi olur. Biriken bu elektrik elektriksel şok, yanma veya patlamaya ve malzeme üzerinde toz, kir vb. yabancı maddelerin birikmesine neden olur. Antistatik katkı maddeleri; toplanan elektriksel yükün bırakılmasını sağlar, elektrostatik yüklenmeyi önleyen nem çekici ve tercihen iyonize olan bileşiklerdir.örn.gliserin esterler Karışıma ilave edilen antistatik maddenin plastik ile uyumlu, kalıplamaya işlemine ve ısıya dayanıklı olması gerekmektedir. Antistatik maddeler; doğrudan doğruya granül içine ilave etme yada yüzeysel püskürtme işlemi ile uygulanır. Genelde plastiğin cinsine ve antistatik maddenin özelliklerine göre %0.1-2 oranında ilave edilirler.

7 6. UV STABİLİZATÖRLERİ UV stabilizatörleri (metal deaktivatörler) yada ultraviyole ışın dengeleyiciler; UV etkisiyle zamanla plastiğin solması ve görünümünün bozulmasını önlemek yada azaltmak için ilave edilirler. Malzeme yapısını etkileyerek çekme dayanımının düşmesine neden olurlar. UV stabilizatörleri, ürünün kimyasal değişimine neden olabilecek enerjiyi, ısıya dönüştürecek şekilde soğurur ve bu enerjinin dağılmasını sağlar.ve, nihai parça kısa dalgalı UV ışınlarına dayanıklı hale gelir. UV stabilizatörlerinin renksiz ve zehirli olmamasına dikkat edilmelidir. İlave edildiği plastiğin çeşidine bağlı olarak % oranında kullanılırlar. UV stabilizatörlerine örnek olarak aril esterler, tetrametilpiperidin, benzoik asit esterleri verilebilir.

8 7. ANTİOKSİDANTLAR Antioksidantlar (oksitlenme önleyiciler), plastik malzeme yapısının havanın oksijenini ve ışıma etkileri ile tahribatını önlemek yada geciktirmek amacı ile uygulanır. Antioksidanlar ya doğrudan doğruya oksijeni bağlar yada plastik reçine ile karalı bir ürün meydana getirerek oksitlenmeyi önler. Kullanım şekli plastik granül imalatı sırasında yapıya yada granülden parça basımı sırasında granüller arasına ilave edilir. Kullanım oranı % olup başlıca antioksidanlar fenoller, aromatik aminler ve tuzları, amin, keton vb.dır.

9 8. KÖPÜRTÜCÜLER Organik veya inorganik yapıda olabilen bu katkılar, uygun, spesifik ve dar bir sıcaklık aralığında sıcaklıkla parçalanarak en az biri gaz olan ürünlere dönüşmekte ve plastik maddeyi köpürterek gözenekli bir yapı oluşmasını sağlamaktadır. Köpük yapıcılar; katı, sıvı ve gaz halinde kimyasallar olup plastiğin işlenme sırasında katıldıklarında katı ise erime, gaz ise genleşme, sıvı ise buharlaşarak sistemden ayrılma veya bozulma ile hücreel boşluklu yapı meydana gelir. Daha çok polietilen, polistiren, vinil ve poliüretan plastikler için uygun katkı maddeleridir. Kullanım oranları enjeksiyon ve ekstrüzyonda % , basınçlı kalıplamada % kadar olabilmektedir. Köpük yapıcı maddeler ile rijit ve esnek köpükler elde edilebilir. Köpük malzeme yoğunluğu genelde kg/m 3 olabilmektedir. Başlıca köpük yapıcı maddeler; pentan, toluen, trikloretilen ve azo karbonamid vb. Isı ve elektrik yalıtkanlığı, hafiflik, korozyon direnci ve ucuzluk gibi özelliklere sahip olan köpükler; yalıtım, ambalajlama, balıkçı malzemesi ve mobilya benzeri işlemeli parçaların yapımında kullanılır.

10 9. ISI STABİLİZATÖRLERİ Plastik malzemenin ısı ile bozunarak özellik değişimine uğramasının engellenmesi veya yavaşlatılması için kullanılan katkı maddeleridir. Gerek imalat gerekse depolama sırasında plastiğin bozulmasını önlemek ve kullanım süresini uzatmak amacı ile karışıma ilave edilirler. Polivinil klorür (PVC) için; kurşun stearat, baryum stearat yada çinko stearat kullanılır.

11 10. YANMA DAYANIMINI ARTIRICILAR Yanma dayanımını artırıcı katkı maddeleri, plastiklerin düşük sıcaklılarda tutuşmalarını ve alev oluşsa bile ilerlemesini önler. Klorlu parafinler, trifenil fosfat alev almayı önleyici maddelere örnek olarak verilebilir.

12 11. FLORESANT VE BEYAZLATICILAR Termo plastiklerin önemli bir bölümü, görünür ışığı spektrumun mavi bölgesinde soğurur ve bu nedenle de sarımsı renkte görünürler. Bu olumsuz durumu yok ederek plastik malzemenin beyaz görünmesini sağlamak amacıyla floresant ve beyazlatıcılar kullanılır.

13 12. BİYO STABİLLEŞTİRİCİLER Biyo stabilleştiriciler; plastik malzeme ve plastik ürünleri, mikroorganizmaların saldırısından koruyan katkı maddeleri olarak tanımlanmaktadır.

14 13. KRİSTALLİĞİ DÜZENLEYİCİLER Ergimiş polimer hızla soğutulduğunda, çok sayıda ancak küçük kristaller oluşur. Yavaş soğutulduğunda ise az sayıda ancak büyük kristaller oluşur. Bu düzensiz soğuma malzemede amorf bir yapı meydana getirir. Bu oluşumu engellemek amacıylada kristalliği düzenleyici katkı maddeleri kullanılır.

15 ÖNEMLİ ve YAYGIN KULLANILAN PLASTİKLER

16 Akrilonitril Butadien Stiren (ABS) Özelliği: Darbe dayanımı çok yüksek, katı, işlenmesi kolay, metal ve tahtaya alternatif, askeri ve sivil amaçlarla fazla miktarda kullanılan bir plastik türüdür. Kullanıldığı yerler: Televizyon kabini, anahtar kutuları, far, ayna oyuncak, telefon gövdeleri, çanta ve bavul, askeri amaçlı tüfek dipçikleri ve bina inşaat malzemesi yapımında kullanılır.

17 Akrilik Polimerler (Polimetilmetakrilat) Özelliği: Havada aşınmaya karşı yüksek dirençli, kolay kolay renk yitirmeyen, ışığı çok iyi ileten, iyi ısı özelliklerine sahip reçinelerdir. Çeşitleri: Polimetil Metakrilat (PMMA), Akrilik Elyaf, Siyanoakrilatlar, Poliakrilamid Kullanıldığı yerler: Lens, gözlük ve bazı optik cihazlar ile reklam, ışıklı pano ve jet uçaklarında kabin camı olarak kullanılmaktadırlar

18 Fluorokarbon Plastikleri Özelliği: Kimyasal dirençleri yüksek, elektriksel yalıtkanlıkları ve yüksek sıcaklıklara dirençleri çok fazla olan plastiklerdir. Çeşitleri: Politetraflour (PTFE, Teflon), Fluorine Etilen Propilen (FEP), Perfluor Alkoksi (PFA), Polikloro Trifluor Etilen (PCTFE), Etilen Kloro Trifluor Etilen (ECTFE), Etilen Tetrafluor Etilen (ETFE), Poliviniliden Fluorid (PVDF) ve Polivinil Fluorid dir. En yaygın kullanılanı Teflon dur. Kullanıldığı yerler: Yağsız tava ve ütü altlıklarında, yüksek voltaj ve frekansta çalışan elektrikli alet imalinde kullanılmaktadır

19 Furan Plastikleri Özelliği: Furan halkasını bulunduran kimyasalların furfural veya furfuril alkol ile verdiği yoğuşma sonucu oluşan asit ve bazlara son derece dayanıklı olan çelik üzerine çok iyi yapışan plastiklerdir. Kullanıldığı yerler: Kimyasal malzeme kaplarının kaplanmasında, cam elyafı ile karıştırılarak yer altındaki su ve gaz borularının yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır.

20 Poliamid (NYLON, PA) Özelliği: Yüksek dayanım, iyi elektriksel ve kimyasal özelliklere sahip, hafif ve birçok türleri olan termoplast bir üründür. Çeşitleri: Nylonlar içerdiği karbon sayısına göre adlandırılır. Nylon 6, Nylon6.6, Nylon6.10 ve Nylon8 dir. Kullanıldığı yerler: Dişli ve yatak yapımında, elektrik tellerinin yalıtılmasında, elektrikli battaniyelerde, kumaş, elbise, çorap ve örme işleri ile darbeye dirençli metal mobilyaların kaplanmasında, gıda endüstrisinde ve hastane araç ve gereçleri yapımında kullanılmaktadır.

21 Poliasetal Özelliği: Fiziksel, kimyasal, mekanik ve birçok özelliği itibariyle mükemmel bir malzemedir. Polioksi metilen de denir. Boyut kararlılığı ve düşük fiyatı dolayısıyla tercih edilen bir üründür. Kullanıldığı yerler: Hassas parça yapımında (ölçü aletleri, saat, pompa aksamı, telefon parçaları, otomobil göstergeleri vb.), kam, dişli, kalem, anahtar, valf,pencere çerçeveleri ve plastik çakmak gibi parçaların yapımında kullanılır.

22 Polibutilen (PB) Özelliği: Asitlere, bazlara, çözücülere, parafinik veya naftenik yağlara, deterjanlara ve çeşitli kimyasallara dirençli ve mekanik özellikleri yüksek sıcaklıklarda iyi olan bir plastikdir. Kullanıldığı yerler: film ve boru imalinde, ağır hizmet taşıma konteynerlerinde, özellikle sızdırmaz amaçlı filmler için büyük oranda sarf edilmektedir.

23 Poliesterler Özelliği: Düşük molekül ağırlığına sahip, sert ve ısıya dayanıklı, hava hava şartlarından etkilenmeyen ve çeşitli kimyasallara karşı dayanıklı plastik çeşitidir. Çeşitleri: Katı ve sıvı tipte alkid, aromatik; termoset ve termoplast dır. Kullanıldığı yerler: kurşun geçirmez yeleklerde, deniz motoru ve tekne gövdelerinde, kimyasal sıvı ileten borularda, su depolarında ve mobilya yapımında kullanılmaktadır.

24 Polietilen (PE) Özelliği: Etilen polimerizasyonuyla elde edilen tokluğu yüksek, elektriksel yalıtkanlığı iyi, sürtünme direnci düşük, asit-baz ve kimyasal maddelere çok dayanıklı bir plastik çeşididir. Çeşitleri: Yoğunluklarına göre alçak, orta ve yüksek olarak çeşitlendirilirler. Günümüzde en fazla tüketilen plastik çeşididir. Kullanıldığı yerler: Kırılmaz tüp ve şişeler, buzdolabı parçaları, kimyasal madde taşıyan tank ve depolarda, bidon, torba ve mutfak eşyası yapımında kullanılır.

25 Polifenilen Sülfid (PPS) Özelliği: Gerek kimyasal bakımdan, gerekse yüksek sıcaklık ve alev direnci bakımından çok iyi özelliklere sahip olan kararlı bir plastiktir. Buda imalat sırasında defalarca kullanılmasını sağlar. Kullanıldığı yerler: Mikrodalga besin fırınları, kimya proses cihazları (vana, pompa, santrifüj) aşırı korozif ortamlar için parçalar, kişisel eşyalar yapılmaktadır.

26 Poliimid (PI) Özelliği ve Çeşitleri: Isısal özellikleri yanında mekanik özellikleri de yüksek olan poliimidler termoplast, termoset, alaşım ve sıvı halde bulunan pahalı bir plastik grubudur. Kullanıldığı yerler: Uzay-havacılık (jet motoru), otomotiv, askeri (füze kablo yalıtımı), elektronik (fotokopi, bilgisayar parçası) ve çevre koruma; termal ve elektriksel yalıtma malzemeleri ve yanmaz kumaşlarda kullanılır.

27 Polikarbonat (PC) Özelliği: Hava ve ultraviyole ışınlarına dayanıklı, aleve dirençli olan iyi bir tokluğa ve saydamlığa sahip, mekanik ve elektriksel özellikleri yüksek, amorf yapıda bir plastiktir. Kullanıldığı yerler: Sokak ve trafik lamba armatürleri, güneş kollektörü camları, elektronik parçalar, büro ve iş makineleri gövdeleri yapımında, su damacanalarında ve gıda ambalajlarında kullanılır.

28 Polipropilen (PP) Özelliği: Boya tutma yeteneği olan yoğunluğu düşük, ağaç ve metal gibi malzemeler yerine kullanılabilen, lif haline de getirilebilen ucuz ve kaliteli bir mühendislik plastiğidir. Kullanıldığı yerler: Akümülatör gövdesinde, beyaz eşya parçalarında, otomotiv sektöründe, sağlık hizmetlerinde, kablo, halat, boru, masa, sandalye gibi hacimli eşya yapımında ve köpük malzeme yapımında kullanılmaktadır.

29 Polistiren (PS) Özelliği: İşlenebilme kolaylığı ve iyi renklenme yeteneğine sahip, ısı kararlılığı olan optik özelliği iyi derecede olan elektrik yalıtması çok iyi olan bir polimerdir. Kullanıldığı yerler: Ev eşyası parçaları, telefon, oto, bilgisayar, elektrik ve elektronik sanayi için gerekli parçalarla, gıda, tekstil, oyuncak ve çok çeşitli makine aksamı yapımında kullanılmaktadır.

30 Polistiren Plastik Köpük (EPS) Özelliği ve Kullanıldığı Yerler: Korozyona uğrama, küflenme, çürüme gibi istenmeyen özellikleri olmadığından dolayı ambalajlama ve ısı yalıtımında kullanılmaktadır.

31 Stiren Akrilonitril (SAN) Özelliği: Mekanik özellikleri yüksek olan, açık havadan az etkilenen, nebati yağlara, gıda maddelerine, deterjanlara dayanıklı, berrak ve ucuz bir plastiktir. Kullanıldığı yerler: Kaset kutuları, kırtasiye eşyası (cetvel, tükenmez kalem), gıda maddeleri için soğutucu kabinler, ucuz plastik eşya üretiminde, vantilatör pervanesi ve otomobil sinyal lambaları yapımında kullanılmaktadır.

32 Polivinil Klorid (PVC) Özelliği ve Çeşitleri: Rijit esnek, opak ve saydam türleri vardır. Fiziksel dayanımı ve elektriksel yalıtma özelliği iyidir. Üretim kolaylığı vardır. Çevre koşullarına dirençli ayrıca ucuz bir plastiktir. Kullanıldığı yerler: Elektrik tellerinin yalıtımında, boru yapımında, su hortumlarında, yer döşemeciliğinde, oyuncak, koltuk ve yatak süngeri, gıda ambalajlarında, iplik, pencere çerçeveleri, kapılar ve büyük çaplı su boruları yapımında kullanılmaktadır.

33 Sülfon Polimeri (SU) Özelliği ve Çeşitleri: Rijit, saydam, sürtünme dayanımı düşük, yüksek sıcaklığa ve bu sıcaklıktaki hava ve suyun etkilerine direnç gösteren plastiklerdir. Polieter Sülfon (PESU), Polisülfon (PSU) ve Poliaril Sülfon (PPSU) olmak üzere 3 çeşittir. Kullanıldığı yerler: Tıbbi araç ve gereç, gıda üretim donanımı, TV elemanları, korozyona dayanıklı borular, pompalar, kamera ve saat gövdeleri ile uzay ve havacılık sanayinde kullanılmaktadırlar.

34 Epoksi Reçineleri (EP) Özelliği ve Çeşitleri: Elektrik, ısı, ve kimyasal dirençleriyle mekanik özellikleri çok iyidir. Sert, rijit ve kırılgandırlar. İyi yapışma özelliği vardır. Kalıplama ve dökme reçineleri olan çeşitleri vardır Kullanıldığı yerler: Elektrik parçaları, takım sapları; mermi kovanları ve metal levhaların kaplanması; katmanlı levha, boru ve parça üretimi; uçak konstrüksiyon parçalarının, kaynak veya perçin yerine kullanılmasında ve yapıştırıcı malzemesi olarak kullanılmaktadır.

35 Fenolik Plastikler Özelliği: Ucuz, elektriksel özellikleri iyi, termik dirençleri yüksek, aleve dayanıklı, su ve kimyasal maddelere mukavemetli plastiklerdir. Piyasada Bakalit ve Resinox adları altında bulunmaktadır. Kullanıldığı yerler: Elektrik kumanda tablolarında, elektrik süpürgesi parçaları, elektrik-elektronik alanlarında, yapıştırıcı olarak metallerde kullanılmaktadır.

36 Amino Reçineleri Özelliği ve Çeşitleri: Renksiz ve berrak, ısı dirençleri yüksek, çözücü ve yağlara karşı dirençli, sert plastiklerdir. Üre Formaldehit ve Melamin Formaldehit reçineleri bilinen çeşitleridir. Kullanıldığı yerler: Kozmetik ambalaj kapları, elektrik malzemelerinde, kaliteli mutfak malzemelerinde ve tekstil endüstrisinde elyaf pekiştirilmesinde, su geçirmezlik ve yanmazlığı artırıcı eleman olarak kullanılmaktadır.

37 Poliüretanlar (PUR) Özelliği: Poliisosiyanatın polieter ya da poliester reçineleriyle reaksiyonu sonucu sıvı halde ve köpük halinde oluşan hidrolize dirençli, ucuz, kolay işlenebilir, mekanik dayanımları yüksek plastiklerdir. Kullanıldığı yerler: Otomobil koltukları, ev kanepe ve koltuklarında, gürültü söndürücü eleman olarak inşaatlarda, buzdolabında, çatı yalıtımında ve dekorasyon malzemelerinde kullanılmaktadır.

38 Silikon Plastikleri (SI) Özelliği: Süt beyazı renginde, su ve yapıştırıcı maddeyi kabul etmeyen; her imalata göre: Sert ve katı olanından yumuşak ve elastikiyeti olanına kadar çeşidi olan yağlara karşı dayanıklı, asitlere, eriyiklere ve çözücülere dayanıksız plastiklerdir. Kullanıldığı yerler: Yüksek sıcaklığa dayanıklı boya ve mürekkeplerde, uçak endüstrisinde motor kablolarında, lak yapımında, su geçirmez boyalarda ve bazı yapay organ yapımında kullanılmaktadır.

39 Selüloz Plastikleri Özelliği ve Çeşitleri: Ham selülozun bazı kimyasal işlemleriyle elde edilen ürünlerdir. Hammadde olarak odun ve pamuk kullanılır. Selüloz (Nitrat, Asetat, Triasetat, Aseto Butirat, Aseto Propiyonat) Etil selüloz ve Selüloz Eterleri çeşitleridir. Kullanıldığı yerler: Tarak, gözlük çerçeveleri, dürbün, bilardo topu, sigara endüstrisinde filtre yapımında, grafik sanatlarda; lak ve boya yapımında kullanılmaktadır.