PLASTİK MALZEMELER SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KALIPÇILIK TEKNİĞİ DERS NOTU. Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI

Transkript

1 PLASTİK MALZEMELER MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KALIPÇILIK TEKNİĞİ DERS NOTU Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI Plastik Malzemelerin Özellikleri 2 Hafiflik: Özgül ağırlıkları 0,8 2,2 g/cm 3 aralığındadır. Mekanik Özellikler: Mekanik özellikleri metallerden düşük olmakla beraber, yeni yöntemlerle iyileştirilebilir. Yüksek esneklik, tokluk ve darbe mukavemetine sahiptir. Alüminyum ile yarışır mekanik özelliklere sahiptir. Kolay İşlenebilme: Çalışma sıcaklıkları o C arasındadır. Enerji gereksinimi düşüktür. Katkı Maddeleriyle Özellik Kontrolü: Cam, karbon-fiber katılarak mekanik özelliklerin kontrolü; masterbatch katılarak renk kontrolü; yumuşatıcılar katılarak sertlik kontrolü; alev geciktiriciler katılarak yanıcılık kontrolü sağlanabilir. 1

2 Plastik Malzemelerin Özellikleri Isı ve Elektrik İletkenliği: Metallere nazaran ısıl iletkenliği 300 kat düşüktür. Elektrik iletkenliği de düşüktür. Elektrik, ısı ve ses yalıtımında yaygın olarak kullanılır. Korozyon Dayanımı: Korozif/kimyasal ortamlara ve atmosferik koşullara karşı dirençleri yüksektir. Gıda ve kozmetik alanında ambalaj malzemesi olarak kullanılır. Saydamlık: Gözlük camı, mercek, kompakt disk, gıda saklama kabı gibi alanlarda kullanılabilmektedir. Ucuzluk: Üretimlerinde gereken enerji düşüktür. Geri Dönüşüm: Yeniden kalıplanarak kullanılabilir. Dezavantajlar: Alev/sıcaklık direncinin düşük olması, mekanik özelliklerinin metallerden düşük olması, anizotropik olması, yaşlanma, çevre sorunlarına sebep olma gibi dezavantajları vardır. 3 Plastikler 4 2

3 1. Elastomerler 5 Elastomerler, liner polimerler olan termoplastiklerin bir alt üyesidir. Moleküler yapıda termoplastiklerden farkları, C, H, S, F, O, Cl gibi organik bileşik oluşturan elementlerden meydana gelen molekül zincirlerinin çapraz bağlar nedeniyle yüksek oranda şekil değiştirme kabiliyetine sahip olmalarıdır. Mekanik zorlanmalar esnasında çapraz bağların açılmasıyla %1000'e kadar şekil değiştirebilirler. Zorlanma durumu ortadan kalktığında şekil değişimi de ortadan kalkar ve eski boyutlarına geri dönerler. 2. Termoset Plastikler 6 Termoset polimerler, kritik bir sıcaklığın üzerinde kalıcı olarak sertleşen ve tekrar ısıtıldığında yumuşamayan polimerlerdir. Termoset kelimesi, ısıl işlem altında kalıplanabildiklerini (termo) ve verilen şeklin bir daha bozulamayacağını (set) gösterir. Termoplastiklerden farkı, bir kere şekillendikten sonra bir daha eritilip yeniden kalıplanamamalarıdır. Termoplastikler ise ısıtıldıkları zaman eriyebilir/yumuşayabilir ve tekrar tekrar şekillendirilebilirler. Termoset polimerler boyutsal bir kararlılığa sahiptir ve darbe dirençleri yüksektir. En yaygın uygulamaları cam elyaf, karbon elyaf ve aramid elyaftır. 3

4 3. Termoplastikler 7 Termoplastikler ısıtıldığı zaman eriyen ve yeniden şekillendirilebilen polimerlerdir. Enjeksiyon ve ekstrüzyon gibi yaygın kullanılan tekniklerle her türlü şekilde kalıplanabilirler. Elastomerlerden farklı olarak belli bir noktaya kadar elastikiyetini korurlar ve daha sonra kalıcı deformasyona uğrarlar ya da kırılırlar. Daha kolay şekil verebilmek ya da şekil verme işlemini daha düşük bir sıcaklıkta yapıp enerjiden tasarruf etmek için, termoplastiklere plastikleştirici katkı maddeleri (plasticizer) eklenebilir. 3. Termoplastikler 8 Termoplastikler belirli bir sıcaklıkta (T g :camsı geçiş sıcaklığı) sert bir plastikten, yumuşak bir plastiğe dönüşürler. Örneğin, cep telefonu gibi uygulamalarda T g si oda sıcaklığının çok üzerinde bir polimerden üretilirken, elektrik kabloları T g si oda sıcaklığının altında bir plastikten üretilir. Amorf yapıda olan termoplastikler özellikle saydamlığın önemli olduğu uygulamalarda tercih edilirler. Yarı-kristal termoplastikler ise opaktırlar ve kimyasallara karşı daha dirençlidirler. 4

5 3. Termoplastikler 9 Termoplastik polimerler küçük granüller halinde torbalanarak piyasaya sürülür. Alıcı bu granülleri değişik üretim teknikleriyle eritip kalıplayarak şekillendirir. Bir kere kullanılan ve atılan termoplastikler yeniden eritilip işlenerek tekrar kullanılabilirler. 3. Termoplastikler Kullanım miktarı 200 milyon ton/yıl civarında olan termoplastikler arasında en fazla kullanım alanı olanlar şunlardır: beş kardeşler diye bilinen, alçak ve yüksek yoğunluklu polietilen (AYPE ve YYPE), polipropilen (PP), polistiren (PS), polivinilklorür (PVC), ve bunlara ilaveten, akrilonitril butadien stiren (ABS), stiren akrilonitril (SAN), polyamide (PA), policarbonate (PC). 10 5

6 Katkı Maddeleri 11 Renklendiriciler: Renklendirme, üretim sırasında plastiğe boyar madde katarak veya üretimden sonra ürün yüzeyini boyayarak yapılır. Plastikleştiriciler: Plastiğin akıcılığını ve işlenebilirliliğini iyileştiren, kırılganlığını azaltan katkı maddeleridir. Kaydırıcılar: İşleme sırasındaki dirençleri azaltmak için kullanılan alüminyum, çinko, kalsiyum gibi katkı maddeleridir. Pekiştiriciler: Mekanik dayanımı artırır, boyut kararlılık sağlar. Antistatikler: Statik elektriklenmeyi önlemek için kullanılırlar. UV Işınım Dengeleyiciler: Güneş ışınlarının plastik malzeme üzerindeki soldurucu etkisini azaltmak için kullanılan katkı maddeleridir. Antioksidanlar: Havadaki oksijenin etkisiyle oksitlenmeyi azaltmak için kullanılan katkı maddeleridir. Isı Stabilizatörleri: İşleme sırasındaplastiğin maruz kaldığı ısının neden olduğu bozunmayı azaltmak için kullanılan katkı maddeleridir. Viskozite 12 Bir polimerin viskozitesi sıcaklıkla ve akış hızıyla düşer (yüksek sıcaklıkta ve yüksek hızda daha akışkan hale gelir) 6

7 Plastik Malzemeler: Granül Hammadde 13 Termoplastikler 14 7

8 Plastik Malzemeler: Renklendiriciler 15 Plastik Malzemeler: Karıştırma 16 8

9 Plastik Malzemeler: Karıştırma 17 KAYNAKLAR 18 [1] Turaçlı, H.P., Enjeksiyon Kalıpları İmalatı, Pagev Yayınları, [2] Turaçlı, H.P., Enjeksiyoncunun El Kitabı, Pagev Yayınları, [3] Turaçlı, H.P., Enjeksiyon Hataları ve Çözümleri, Pagev Yayınları, [4] Akyüz, Ö.F., Plastikler ve Plastik Enjeksiyon Teknolojisine Giriş, Pagev Yayınları, 2001 [5] Şafak, D., Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımlarının İncelenmesi ve Uygulamalı Tasarım Örneği, İTÜ-FBE, Yüksek Lisans Tezi, [6] Bucaklıgil, C., Plastik Kalıp Tasarım Esasları ve Uygulamalı Kalıp Tasarım Örneği, İTÜ- FBE, Yüksek Lisans Tezi, [7] Rees, H., Mold Engineering, Hanser, [8] Dubois, J.H., Pribble, W.I., Plastics Mold Engineering Handbook, 1987 [9] Uzun, İ., Erişkin, Y., Hacim Kalıpçılığı, MEB Yayınları, [10] Lee, N.C., Blow Molding Design Guide, Hanser, [11] Johannaber, F., Injection Molding Machines, Hanser, [12] Savaşçı, Ö.T., Uyanık, N., Akovalı, G., Ana Hatları İle Plastikler ve Plastik Teknolojisi, Pagev Yayınları, [13] [14] [15] 9