T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) KİMYA TEKNOLOJİSİ LASTİK HAMURU HAMMADDELERİ-5 ANKARA, 2009

Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 05.09.2008 tarih ve 186 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğretim materyalleridir (Ders Notlarıdır). Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğrenmeye rehberlik etmek amacıyla öğrenme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğitim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğitim öğretim sırasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. Örgün ve yaygın eğitim kurumları, işletmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşılabilirler. Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz.

İÇİNDEKİLER AÇIKLAMALAR...ii GİRİŞ...1 ÖĞRENME FAALİYETİ 1...3 1. REÇİNELER...3 1.1. Sınıflandırılmaları...3 1.1.1. Kumaron Reçineler...4 1.1.2. Petrol Reçineleri...4 1.1.3. Asfalt ve Bitüm...4 1.1.4. Fenolik Reçineler...4 1.1.5. Tabii Reçineler...4 1.2. Kullanım Amaçları...5 1.3. Antioksidanlar...5 1.3.1. Özellikleri...6 1.4. Beyaz Dolgu Maddeleri...6 1.5. Aktifleştiriciler...8 1.6. Hızlandırıcılar (Akseleratörler)...8 1.7. Erime Noktası Tayini...9 UYGULAMA FAALİYETİ...10 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...12 ÖĞRENME FAALİYETİ 2...15 2. YAVAŞLATICILAR...15 2.1. Pişiriciler...15 2.2. Lastik Kimyasallarına Uygulanan Testler...17 2.2.1. Donma Noktası Tayini...17 2.2.2. Nem Tayini...18 2.2.3. Kül Tayini...18 2.2.4. Elek Analizleri...19 UYGULAMA FAALİYETİ...20 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...22 MODÜL DEĞERLENDİRME...24 CEVAP ANAHTARLARI...26 KAYNAKÇA...27 i

AÇIKLAMALAR KOD 524KI0084 ALAN Kimya Teknolojisi DAL Lastik Üretimi MODÜLÜN ADI Lastik Hamuru Hammaddeleri 5 Lastik hamurunda kullanılan katkı malzemelerinin MODÜLÜN TANIMI yapısı, elde edilmesi, özellikleri, kullanım amacı ve katkı malzemelerine uygulanan testler ile ilgili bilgilerin verildiği öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL YETERLİK AÇIKLAMALAR Lastik hamuru hammaddeleri 1 2 3 4 modüllerini başarmış olmak. Lastik hamuru hammaddelerine uygulanan testleri yapmak. Genel Amaç MODÜLÜN AMACI EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Gerekli ortam sağlandığında, ASTM standartlarına uygun olarak lastik hamuru hammaddelerine uygulan testleri yapabileceksiniz. Amaçlar 1. Gerekli ortam sağlandığında, ASTM standartlarına uygun olarak erime noktası tayini yapabileceksiniz. 2. Gerekli ortam sağlandığında, ASTM standartlarına uygun olarak donma noktası tayini yapabileceksiniz. Ortam Sınıf, atölye, laboratuvar, işletme, kütüphane, ev, bilgi teknolojileri ortamı (internet) vb, kendi kendinize veya grupla çalışabileceğiniz tüm ortamlar. Donanım Projeksiyon, bilgisayar, DVD çalar, televizyon, beher, termometre, bek, anilin noktası test cihazı, viskozimetre, dansimetre, damıtma düzeneği, ısıtıcı, balon, mezür. Modülün içinde yer alan, her faaliyetten sonra verilen ölçme araçları ile kazandığınız bilgileri ölçerek kendi kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmen, modülün sonunda, ölçme aracı (test, çoktan seçmeli, doğru-yanlış vb.) kullanarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek sizi değerlendirecektir. ii

GİRİŞ GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Bu modül lastik hamuru hammaddelerini anlatan 5. modüldür. Bu modülde lastik hamuruna katılan kimyasalların özelliklerini, kullanım amaçlarını, kimyasal yapılarını öğreneceksiniz. Lastik hamuruna katılan kimyasalların neler olduğunu, ne zaman hamura katılması gerektiğini, giriş ve kabul testlerinin neler olduğunu, nasıl ve hangi amaçla uygulandığını bu modülü başarı ile bitirdiğinizde öğreneceksiniz. 1

2

ÖĞRENME FAALİYETİ 1 ÖĞRENME FAALİYETİ 1 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında ASTM standartlarına uygun olarak erime noktası tayini yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Reçinelerin kullanıldığı diğer kimya endüstrilerini araştırınız. Beyaz dolgu maddeleri ile karbon karalarını karşılaştırınız. Erime noktası tayinin hangi yöntemlerle yapıldığını araştırınız. 1. REÇİNELER Birbirinden farklı viskoziteye sahip kauçukların aynı karışım içerisinde kullanıldığı zaman birbiriyle karıştırılması ya tam sağlanamamakta ya da karıştırma zamanı uzamaktadır. Çeşitli özelliklerdeki reçineler, birbiriyle zor uyum sağlayan bu kauçuklar arasında homojenlik sağlayarak karıştırma işlemini kolaylaştırmaktadırlar. Çok iyi ıslatma özelliğinden dolayı dolgu maddelerinin kolayca karışmasını ve dağılımını sağlarlar. 1.1. Sınıflandırılmaları Fotoğraf 1.1: Doğal reçine Reçineler aşağıdaki şekillerde sınıflandırılır: 3

1.1.1. Kumaron Reçineler Kömür katranından elde edilen sentetik reçinelerdir. Renkleri açık sarıdan koyu kahverengine kadar değişkenlik gösterir. Kauçuk karışımlarına katılan dolgu ve kimyasalların dağılımını kolaylaştırma ve yapışkanlığını artırma etkileri vardır. Erime noktaları 35 170 º C arasında değişir. 1.1.2. Petrol Reçineleri Şekil 1.1: Kumaron molekülü Petrol rafinasyonu sırasında elde edilen ve eriyebilen hidrokarbon kalıntılarıdır. Doymuş karakterde ve yüksek aromatik yapıdadır. Fotoğraf 1.2: Petrol reçinesi 1.1.3. Asfalt ve Bitüm Kauçuk proseslerinin başlangıcından beri kullanılmaktadır. Asfalt doğal ürün iken bitüm, mineral yağların üretimi sırasında oluşan kalıntılardan elde edilir. Prosesi kolaylaştırdıkları ve yumuşatma işlevi gördükleri halde, düşük sıcaklıklarda sert lastik kalitesine sebep olurlar. Fiyatları oldukça ucuzdur. 1.1.4. Fenolik Reçineler Fenol ve formaldehitin reaksiyonu sonucu elde edilirler. Bu reçinelerin kullanımı ile sertlik, kopma mukavemeti, yırtılma, aşınma ve şişme dayanımı artmaktadır. Yüksek oranda kullanıldığında elastikiyet ve uzama değerleri düşer. Bu tip reçinelerin kullanımı ile metal-kauçuk arasında yapışma özelliği de artmaktadır. Fotoğraf 1.3: Fenolik reçine 1.1.5. Tabii Reçineler Tabii reçineler kendi arasında üçe ayrılırlar. Kolafan reçineler: Çam ağcından elde edilen tabii ürünleridir. Doymamış yağ asitleri içerirler. Asidik yapıda oldukları için vulkanizasyonu geciktirirler. SBR için iyi bir bağlayıcıdır ve aşınma dayanıklılığı sağlar. 4 Fotoğraf 1.4: Kolafan reçine

Tall oil: Yağ asitleri ve kolafan reçine içerir. Yumuşatıcı, yapışkanlık verici ve proses kolaylaştırıcı olarak kullanılmaktadır. Çam katranı: Reçine ve yağ içerir. Proses kolaylaştırıcı olarak kullanılır. 1.2. Kullanım Amaçları Farklı viskozitedeki elastomerlerin uyumunu sağlar. Dolgunun karıştırılmasını ve dağılımının iyileştirilmesini sağlar. Daha kısa zamanda karıştırılmasını sağlar. Bitmiş mamulde yüzey düzgünlüğünü artırır. Enerji tasarrufu sağlar. Yapışma kuvvetini artırır. Aşağıdaki tablo farklı reçinelerin karışıma etkilerini göstermektedir: Reçine Kumaron reçineler Etkileri Dolgu karışımı Yapışma Viskozite düşürme Petrol reçineleri Dolgu karışımı Yapışma Takviye edici polimerler Yüksek sertlik Viskozite düşürme Asfalt, bitüm Dolgu karışımı Yapışma Yapışma Fenolik reçineler Takviye özelliği Vulkanizasyona etkisi 1.3. Antioksidanlar Yaşlanma, kauçuk malzemenin kimyasal bir etki olmaksızın zaman içerisinde kısmen ya da tamamen bozulmasını ifade eden bir terimdir. Bozulmayla meydana gelen değişiklikler, çatlama, kırılma, sertleşme ve yorulma sonucu oluşabilecek durumları kapsamaktadır. 5

Pişmemiş ya da vulkanize olmamış kauçuk, yaşlanma eğilimindedir. Polimerde doymamışlık oranı arttıkça yaşlanmaya karşı hassasiyet de artar. Aşağıda farklı yaşlanma sebepleri sıralanmaktadır: Yüksek ısıda oksidasyon Ağır metallerin oksidasyonu Hidroliz ya da buhar etkisiyle oluşan yaşlanma Radyasyon yolu ile oluşan çatlaklar Buna göre; SBR tipi sentetik kauçuklar bozunmaya en yakın elastomer grubunu oluşturmaktadır. Genellikle vulkanizasyon öncesi katılan maddelere stabilizatör, vulkanizasyon sonrası katılanlara antioksidan ya da antiozonat denir. Gerek tabii, gerekse sentetik kauçuklarda mamulün vulkanizasyon sonrası dış etkenlere karşı korunmasını sağlamak amacı ile katılan kimyasallara antioksidan denir. Fotoğraf 1.5: Antioksidanlar 1.3.1. Özellikleri Renk bozma ve lekeleme: Antioksidanlar için dikkate alınması gereken ilk özellik renk bozma ve lekelemedir. Genellikle fenolik tipte olanlar renk bozmazken amin türünde olanlar renk bozucu etkiye sahiptir. Uçuculuk: Antioksidanların diğer bir özelliği de uçuculukla ifade edilir. Bu durum antioksidanların molekül yapısı ve ağırlığı ile ilgilidir. Genellikle yüksek molekül ağırlığına sahip antioksidanlar daha az uçuculuk gösterirler. Eriyebilirlik: Antioksidanların kauçukta yüksek oranda, su ve solventlerde düşük oranda erimesi istenir. Fotoğraf 1.6: Antioksidanlar 1.4. Beyaz Dolgu Maddeleri Kauçuk sanayinde karbon siyahı dışında kullanılan dolgu maddeleri, siyah renk dışında üretilmesi istenen lastik parçaların imalatında ya da karbon siyahları ile birlikte kullanılmaktadır. Mineral dolgu maddeleri olarak isimlendirilirler ve genellikle karışım maliyetini düşürme özelliğine sahiptirler. Çok çeşitli mineral dolgu maddeleri bulunmakla birlikte genel olarak üç sınıfa ayırmak mümkündür: Güçlendirici etkisi olanlar Kısmen güçlendirici etkisi olanlar Güçlendirici etkisi olmayanlar Güçlendirici etkisi olanlar: Örnek olarak çöktürülmüş silikalar verilebilir. 6

Silikalar: Cam eritme fırınlarında yüksek sıcaklıkta eritilen silis, önce katı sodyum silikata, daha sonra su ile çözülerek sıvı sodyum silikata dönüştürülür. Sodyum silikat, sülfürik asitle reaksiyona girerek, amorf silikayı oluşturur. Ortamdan süzülerek ayrılan silika kurutma ve öğütme işlemlerinden geçirilir. Silikalar, karbon siyahı kadar küçük tanecik büyüklüğüne ve yüksek yüzey aktivitesine sahiptir. Bu sebeple karbon siyahlarından sonra en iyi kuvvetlendirici etkiye sahiptirler. Şekil 1.2: Silika molekülü (Kırmızılar silisyum atomunu, maviler oksijen atomunu ifade etmektedir) Kısmen güçlendirici özelliğe sahip olanlar: Örnek olarak sodyum alüminyum silikat ve kaolin verilebilir. Sodyum alüminyum silikat: Kaolinden türetilmiş dolgu maddelerdir. Kaoline göre daha ince tanelidir. Bu sebepten kauçukta daha fazla güçlendirme etkisi yaparlar. Kolay karışabilme özelliğinde, iyi yırtılma mukavemeti ve elastikiyet özellikleri vermektedir. Kalsiyum silikat: Sodyum silikat çözeltisine kalsiyum klorür çözeltisi karıştırılıp çökeltilerek elde edilir. İnce taneli olup kuvvetlendirici özelliğe sahiptir. Fotoğraf 1.7: Kalsiyum silikat minerali Kaolin: Karbon siyahı dışındaki dolgu maddeleri içerisine tüketim bakımından en çok kullanılanıdır. Kısmen güçlendirici özelliğe sahiptir. Sertlik, kopma mukavemeti ve aşınma değerleri üzerinde belli bir etkinliği vardır. Fotoğraf 1.8: Kaolin minerali Talk: Kimyasal birleşim olarak magnezyum alüminyum silikattır. Tabakalı yapıda olanlar, yüksek fiziksel ve elektriksel özellikler verirler. Rutubet tutmaları çok düşüktür. Fiyatları daha pahalıdır. 7

Güçlendirici etkisi olmayan dolgu maddeleri Kalsiyum karbonat (tebeşir): Kaolinden sonra en çok kullanılan dolgu maddesidir. Fiyatının ucuz olması nedeniyle karışıma yüksek oranda katılabilmektedir. Bununla birlikte fiziksel özelliklerde bir düşme meydana gelmektedir. Kalsiyum karbonat karışıma kolaylıkla karışır ve örtme gücü az olduğu için beyazlatma işlevi görmezler. 1.5. Aktifleştiriciler Vulkanizasyon yani lastiğin pişirilmesi işlemi için hızlandırıcı adı verilen organik maddelere ihtiyaç vardır. Vulkanizasyon işlemini hızlandıran ve çoğu zaman fiziksel özelliklere önemli ölçüde etki eden bu maddeler işlevlerini tam olarak yerine getirebilmek için ilave katkılara gereksinim duyarlar. Hızlandırıcı aktivasyonunu sağlayan bu maddelere aktivatör denir. Aktivatör olarak kullanılan en önemli madde çinko oksittir. Çinko oksit: Kauçukta ilk zamanlarda dolgu maddesi olarak kullanılmış, daha sonra aktivatör olarak önem kazanmıştır. Çinko oksit, ısı yoluyla ve kimyasal yolla olmak üzere iki şekilde üretilir. Çinko metali çeşitli fırınlarda 907 ºC üzerinde buharlaştırılır. Daha sonra oksitlenerek filtrelerde toplanır. Fotoğraf 1.9: Çinko oksit Aktif Çinko oksit: Kimyasal yolla elde edilen bir çinko oksittir. Açık renk ve şeffaf malzemelerin üretiminde kullanılır. Transparan Çinko oksit: Beyaz ya da şeffaf mamullerin üretiminde kullanılır. Bileşimi çinko karbonat ve çinko hidroksit karışımıdır. 1.6. Hızlandırıcılar (Akseleratörler) Fotoğraf 1.10: Çinko oksit içeren zinkit minerali Hızlandırıcılar, adından da anlaşılacağı gibi vulkanizasyon hızını arttırarak mamul özelliklerine olumlu etkiler yapan maddeler olarak tanımlanır. Farklı kimyasal yapılarda olduklarından vulkanizasyon sırasında farklı etkiler meydana getirebilmektedir. Organik hızlandırıcıların temel etkileri aşağıda sıralanmaktadır: Kükürtle birlikte kullanıldığı zaman çapraz bağlanma reaksiyonunu hızlanmaktadır. Bu şekilde kısa ekonomik pişme zamanları oluşur. Mamulün yaşlanmaya karşı direnci artar. İki veya daha fazla hızlandırıcı bir arada kullanıldığı zaman birbirlerini kuvvetlendiren bir etki oluşur. Hızlandırıcı etkisi ile düşük kükürt kullanılarak sağlanan vulkanizasyon işlemlerinde kauçuk mamulün ısı dayanımı, dinamik özellikleri ve yaşlanma özelliklerinde optimum iyileşmeler sağlanmaktadır. 8

Organik hızlandırıcılar aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar: Merkapto hızlandırıcılar Sülfonamid hızlandırıcılar Thiuram hızlandırıcılar Ditiyokarbamat hızlandırıcılar Ditiyokarbamilsülfenamid hızlandırıcılar Guanidin hızlandırıcılar Amin hızlandırıcılar Tiyoüre hızlandırıcılar Ditiyofosfat hızlandırıcılar Kükürt vericiler Hızlandırıcılar, türlerine göre vulkanizasyona çok hızlı, orta hızlı ve yavaş etki edebilir. 1.7. Erime Noktası Tayini Katı hal, maddenin fiziksel hallerinden biridir. Sabit basınç altında katı madde ısıtılırsa sıcaklığı artar. Madde içindeki taneciklerin sıcaklığı artarken taneciklerin hareketleri hızlanır, bu durumda da kinetik enerjisi artar. Sıcaklık belli bir değere gelince sabit kalır. Bir maddeye ısı verildiği halde sıcaklığı değişmiyorsa o madde hal değiştiriyor demektir. Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez (potansiyel enerjisi artar). Verilen ısı maddenin molekülleri arasındaki bağları kopartır ve hal değiştirmesine harcanır. Maddenin katı halden sıvı hale geçmesine erime denir. Erime işleminin başlayıp sıcaklığın sabit kaldığı değere erime noktası denir. Erime noktası tayini için asit tabancasının kullanıldığını 10. sınıfta katılar modülünde öğrenmiştiniz. Ancak bu modülde fabrikalarda kullanılan daha gelişmiş erime noktası tayin cihazlarını kullanmayı öğreneceksiniz. Bu cihazlar ile çalışırken yine kapiler tüpler kullanılır. Tayin yapılacak numune kapilere koyulur. Kapiler test cihazına yerleştirilir ve ölçüm yapılır. Fotoğraf 1.11: Kapiler tüp Fotoğraf 1.12: Erime noktası test cihazları 9

UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Erime noktası tayini yapmak için kullanılan araç gereçler: Erime noktası test cihazı, kapiler boru, kimyasal, porselen havan. İşlem Basamakları Öneriler Havanda test edilecek kimyasalı dövünüz. İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Kapiler boruya ölçüm yapılacak kimyasalı koyunuz. Kimyasalı yerleştirirken ucu açık boru kullanınız. Borudan atarak kapilere kimyasalı yerleştiriniz. 10

Erime noktası test cihazına kapileri yerleştiriniz. Cihazın gözlem yapılan kısmından sık sık kimyasalın durumunu kontrol ediniz. Test cihazında sonucu ölçünüz. Erime anındaki sonucu okuyunuz. Malzemeleri temizleyip yerlerine kaldırınız. Sonuçları rapor ediniz. Laboratuvarda temizlik çok önemlidir. Kullandığınız tüm malzemeleri önce çeşme suyu sonra saf su ile yıkayıp malzemeler kuruduktan sonra yerlerine kaldırınız. Rapor hazırlamak çok önemlidir. Amacınızı, işlem basamaklarınızı, aldığınız sonucu içeren bir rapor hazırlayınız. 11

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyarak doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Aşağıdakilerden hangisi reçinelerin görevlerinden değildir? A) Kauçuklar arasında homojenlik sağlar. B) Karıştırmayı homojenlik sağlar. C) Dolgu maddelerinin dağılımını sağlar. D) Kauçuğun diğer malzemelere yapışmasını sağlar. 2. Aşağıdakilerden hangisi reçine türlerinden biridir? A) Petrol B) Kumaron C) Hayvansal D) Fenolik 3. Aşağıdaki reçinelerden hangisi kullanıldığında kopma mukavemeti değerleri artar? A) Asfalt B) Bitüm C) Tabii D) Fenolik 4. Aşağıdaki kimyasallardan hangisi kauçukların yaşlanmasını önlemek amacı ile kullanılır? A) Antioksidanlar B) Reçineler C) Hızlandırıcılar D) Kaolin 5. Aşağıdakilerden hangisi beyaz dolgu maddelerinden biridir? A) Sülfonamid B) Kalsiyum silikat C) Kumaron D) Çinko oksit 6. Sodyum silikat çözeltisine kalsiyum klorür katıldığında hangi dolgu maddesi elde edilir? A) Sodyum klorür B) Kaolin C) Sodyum silikat D) Talk 12

7. Karbon karalarından sonra en iyi güçlendirici etkiye sahip dolgu maddesi aşağıdakilerden hangisidir? A) Tebeşir B) Silika C) Sodyum alüminyum silikat D) Kaolin 8. Aşağıdakilerden hangisi güçlendirici etkisi olmayan dolgu maddesidir? A) Tebeşir B) Kaolin C) Talk D) Kalsiyum silikat DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 13

UYGULAMALI TEST Saf kimyasal maddenin erime noktasını ölçecek uygulama faaliyetini yaparak raporunuzu yazınız. Bu faaliyet kapsamında aşağıda listelenen davranışlardan kazandığınız becerileri Evet ve Hayır kutucuklarına (X) işareti koyarak kontrol ediniz. Gerekli malzemeler Kapiler Cam boru Erime noktası test cihazı Havan ve eli DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2. Havanda test edilecek kimyasalı dövdünüz mü? 3. Kapiler boruya ölçüm yapılacak kimyasalı koydunuz mu? 4. Erime noktası test cihazına kapileri yerleştirdiniz mi? 5. Test cihazında sonucu ölçtünüz mü? 6. Malzemeleri temizleyip yerlerine kaldırdınız mı? 7. Sonuçları rapor ettiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 14

ÖĞRENME FAALİYETİ 2 ÖĞRENME FAALİYETİ 2 AMAÇ Gerekli ortam sağlandığında ASTM standartlarına uygun olarak donma noktası tayini yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Yavaşlatıcılar hangi amaçlarla kullanılır? Açıklayınız. Kükürdün pişirme işlemini nasıl gerçekleştirdiğini açıklayınız? Kauçuk sektöründe kullanılan kimyasalları gösteren bir tablo oluşturunuz ve sınıfa asınız. 2. YAVAŞLATICILAR Koşullar uygun olduğu halde, bazı durumlarda karışım için erken pişme durumu söz konusu olabilmektedir. Bu özellikteki hamurun imalatta işlenmesi imkânsızdır. Erken pişme tehlikesini ortadan kaldırabilmek için lastik hamuruna yavaşlatıcı ya da geciktirici adı verilen kimyasallar ilave edilir. Geciktiriciler asidik yapıdadır ve yanma zamanını uzatır. Bu durum pişme zamanının da uzamasına sebep olur. Genellikle iki tip yavaşlatıcı vardır. Asitler: Ftalik anhidrit, salisilik asit, benzoik asit Nitrozo bileşikleri: N-nitrozo di fenil amin Ftalik anhidritin geciktirme etkisi daha iyidir. 2.1. Pişiriciler Şekil 2.1: Benzoik asit Plastik haldeki kauçuk hamurunun, dışarıdan tatbik edilen bir enerji ile elastik hale dönüşme işlemine vulkanizasyon ya da pişme denir. Vulkanizasyon, uzun bir miktar yer değiştirme enerjisine sahip moleküllerin, çapraz bağlarla birbirine bağlanıp meydana gelen ağ örgüsü sayesinde yer değiştiremeyen bir yapının elde edilmesidir. Vulkanizasyon reaksiyonu doymamış C atomları üzerinde olur. İkinci bağ, birincisinden daha zayıftır ve kopabilir. Polimerdeki bu bağları koparabilecek, bu noktalara kendisini bağlayacak ve köprüler kurabilecek maddelere ihtiyaç vardır. Bu maddelere ana vulkanizasyon maddesi denir ve en önemlisi kükürttür. Kükürt atomunun sembolü S dir. Kristalde sekiz adet kükürt atomu bulunur. Bu sekiz kükürt atomu, halka şeklinde birbirine bağlanarak kükürt molekülünü meydana getirir. Bunlar belli bir enerji ile birbirlerine bağlanmıştır. 15

Fotoğraf 2.1:Kükürt halkası Vulkanizasyon işlemi sırasında bu enerjinin üzerinde bir etki oluşur ve bağ kırılması meydana gelir. Halka şekli bozularak, düz bir zincir yapısı oluşur. Kükürt aktif hale gelir ve kükürt atomları doymamış C atomuna bağlanır. Fotoğraf 2.2: Kükürt atomlarının çapraz bağlanma ile polimeri vulkanize etmesi Vulkanizasyon için aşağıdaki maddeler kullanılmaktadır: Kükürt: Uzun zincirlerin köprüler ile bağlanması sonucu oluşan vulkanizasyon ile sağlanmaktadır. Kükürt molekülleri uzun zincirlerle bağlanarak yapının sağlam, dayanıklı ve elastik olmasını sağlar. Vulkanizasyon için kullanılan kükürt; % 99,5 saflıkta olmalıdır, Maksimum % 0,5 kül içermelidir, Asidik maddeler içermemelidir, Orta irilikte tane büyüklüğüne sahip olmalıdır. Kükürt çiçeği: Süblimleşme yolu ile elde edilmektedir. Çözünmeyen kükürt yüzdesi % 33 tür. Kükürdün kusmasının önlenmesi için kullanılır. Yağlı kükürt: Tozlaşmanın önlenmesi, tartım işleminin kolaylaşması ve kükürdün karışımdaki dağılımının kolaylaşması amacıyla aromatik ve parafinik yağlarla belirli oranlarda karıştırılarak elde edilen kükürttür. Kükürt klorür: Genellikle oda sıcaklığında gerçekleştirilen vulkanizasyon işlemlerinde kullanılır. Kükürt aktif halde bulunduğundan parçalanmasına gerek yoktur. 16

Kükürt verici sistemler: Tetra Metil Thiurum Disülfat (TMTD) kükürt verici sisteme örnek olarak verilebilir. Bunlar ısıtıldıkları zaman parçalanıp aktif kükürt salarlar. Çok esnek ve elastik parçaların üretiminde kullanılır. Şekil 2.2: TMTD molekülü Organik peroksitler: Silikon gibi kükürtle bağlanması mümkün olmayan ya da EPDM, NR, SBR ve NBR gibi kükürtle de vulkanize olabilen kauçukların vulkanizasyonunda kullanılmaktadır. Isıya dayanıklı ve kalıcı deformasyon özelliği istenen parçaların imalatında kullanılmaktadır. Organik peroksitlerin avantajları şunlardır: Karışımın depolanması sırasında yanma eğiliminin az olması, Yüksek sıcaklıklarda hızlı vulkanizasyon, İyi elektriksel özellikler. Peroksitler, oksijene karşı duyarlı olduklarından, bir taraftan çapraz bağlanma yaparken, diğer taraftan oksitleyici özelliklerden dolayı C-C bağlarını koparıp depolimerizasyona sebep olurlar. Çoğunlukla ilave vulkanizasyona ihtiyaç gösterirler. Fotoğraf 2.3: Hidrojen Peroksit Formülü ve Molekül Modeli 2.2. Lastik Kimyasallarına Uygulanan Testler Lastik kimyasallarına kontrol amaçlı bazı testler uygulanır. 2.2.1. Donma Noktası Tayini Sıvı bir maddenin sabit bir sıcaklıkta ısı vererek katı hale geçmesine donma denir. Sabit atmosfer basıncında bütün sıvı maddelerin katı hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri bulunur. Bu değere donma sıcaklığı veya donma noktası denir. Donma noktası tayini aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi basit bir düzenekle yapılır. 17

Büyük çaplı deney tüpü içerisine test yapılacak sıvı konur ve içerisine termometre yerleştirilir. Tüp buzun içerisine yerleştirilir. Tüp destek çubuğu ile spora tutturulur. Donmanın başladığı nokta termometreden okunur. Eğer donma noktası tayini yapılacak madde katı ise önce eritilir daha sonra soğutulurken donma noktası belirlenir. 2.2.2. Nem Tayini Şekil 2.3: Donma noktası tayini Madde üzerinde tutunmuş bulunan su moleküllerine nem denir. Nem tayini genellikle suyun buharlaşma sıcaklığı olan 100 C dolayında 2 3 saat süreyle etüvde ısıtılmak sureti ile yapılır. Bu sıcaklıkta su buharlaşacağından ısıtmadan önce ve sonra tartımlar alınarak ağırlık kaybından nem miktarı hesaplanır. Ancak 100 C dolayında ısıtıldığında bileşiğin yapısının bozulması olasılığı bulunan örneklerde ısıtma işlemi vakum altında ve daha düşük sıcaklıklarda yapılır. Nem tayininin oldukça önemli olduğundan pek çok sektörde özel nem tayin cihazları kullanılır. Bu cihazların birçok türü bulunmaktadır. Kullanılacak yere göre uygun olanı seçilir. Gıda, kâğıt, maden gibi sektörlerde nem tayini çok önemlidir. Fotoğraf 2.4: Nem tayini cihazı 2.2.3. Kül Tayini Özellikle yapısında organik madde bulunan ürünlerin, inorganik madde içeriğini belirlemek için kül miktarı tayini yapılır. Numunenin özelliğine göre işlemler farklılıklar gösterse de prensip tüm tayinlerde aynıdır. Genel olarak bir krozede numune 800 C ye kadar kül fırınında kızdırılarak yapılır. Kızdırma işleminden sonra kroze desikatörde soğutulur ve tekrar tartılır. Kül tayini yapılırken kül miktarı % kül olarak belirlenir. kül kütlesi(g) % kül = x100 numune kütlesi (g) 18

2.2.4. Elek Analizleri Gözle kontrolle tespit edemeyeceğimiz ancak proseste sorun yaratması muhtemel maddeleri tespit amacı ile yapılması gereken bir analizdir. Katkı maddelerinin kullanımı esnasında lastik hamuruna karıştırılmadan önce özellikle sarsıntılı eleklerden geçirilmesi gerekmektedir. Çünkü 1-2 ton katkı maddesi içerisinde birkaç tanecik yabancı toz bile olsa proseste büyük sorun yaratabilir. Üretilen parçanın ıskartaya ayrılmasına sebep olur. Elek analizi yapabilmek için katkı maddesinden belirli bir tartım alınır. Miktarı bilinen bu malzeme eleklerden geçirilir. Elek üstünde kalan malzeme tekrar tartılır ve aşağıdaki formülle elek üstü yüzdesi hesaplanır. 19

UYGULAMA FAALİYETİ UYGULAMA FAALİYETİ Donma noktası tayini yapmak için kullanılan araç gereçler: Donma noktası düzeneği, termometre, tüp, su banyosu İşlem Basamakları Öneriler Tüpe numune koyunuz. İş önlüğünüzü giyerek çalışma masanızı düzenleyiniz. Çalışma ortamınızı hazırlayınız. Düzeneği hazırlarken öğrenme faaliyetinde öğrendiğiniz bilgileri dikkate alınız. Termometreyi tüpe yerleştiriniz. Eriyinceye kadar su banyosunda ısıtınız. Termometreyi vazelinleyiniz. Tüpü su banyosundan çıkarıp soğutunuz. 20

Kristallenme başladığı zaman maddeyi karıştırınız. Karıştırma işlemini dikkatli yapınız. Karıştırmaya başlayınca sıcaklık bir süre sabit kalır ve sonra yükselerek bir maksimumdan geçer. Bu noktayı donma noktası olarak belirleyiniz. Donma noktasını dikkatli okuyunuz. Malzemeleri temizleyip yerlerine kaldırınız. Sonuçları rapor ediniz. Laboratuvarda temizlik çok önemlidir. Kullandığınız tüm malzemeleri önce çeşme suyu sonra saf su ile yıkayıp malzemeler kuruduktan sonra yerlerine kaldırınız. Rapor hazırlamak çok önemlidir. Amacınızı, işlem basamaklarınızı, sonucunuzu içeren bir rapor hazırlayınız. 21

ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyarak doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Aşağıdakilerden hangisi yavaşlatıcıdır? A) Ftalik anhidrit B) Benzoik asit C) Salisilik asit D) Nitrik asit 2. Kauçuk hamurunun plastik halden elastik hale geçmesine ne ad verilir? A) Peptidleşme B) Vulkanizasyon C) Aktifleşme D) Yanma 3. Vulkanizasyon için kullanılan kükürt aşağıdaki özelliklerden hangisine sahip olmalıdır? A) Asidik özellikte olmalıdır. B) Kül miktarı % 10 olmalıdır. C) % 99,5 saflıkta olmalıdır. D) İri tanecik büyüklüğüne sahip olmalıdır. 4. Kükürdün kusmasını önlemek için aşağıdakilerden hangisi kullanılır? A) Peroksit B) TMTD C) Kükürt çiçeği D) Kükürt klorür 5. Aşağıdakilerden hangisi yağlı kükürdün kullanılma sebeplerinden biri değildir? A) Tozlaşmanın önlenmesi B) Tartım işleminin kolaylaşması C) Kükürdün karışımdaki dağılımının kolaylaşması D) Karışımın yağ ihtiyacının giderilmesi 6. Aşağıdakilerden hangisi çok esnek ve elastik parçaların üretiminde kullanılır? A) TMTD B) Yağlı kükürt C) Kükürt klorür D) Peroksit DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 22

UYGULAMALI TEST Kükürt klorürün donma noktasını tayin ediniz ve raporunuzu yazınız. Bu faaliyet kapsamında aşağıda listelenen davranışlardan kazandığınız becerileri Evet ve Hayır kutucuklarına (X) işareti koyarak kontrol ediniz. Gerekli malzemeler Termometre Beher Tüp Su banyosu Baget Bek DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2. Tüpe numune koyup eriyinceye kadar su banyosunda ısıttınız mı? 3. Termometreyi tüpe yerleştirdiniz mi? 4. Tüpü su banyosundan çıkarıp soğuttunuz mu? 5. Kristallenme başladığı zaman maddeyi karıştırdınız mı? 6. Donma noktası belirlediniz mi? 7. İşi biten malzemeleri temizleyip yerine kaldırdınız mı? 8. Sonuçları rapor ettiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Kendinizi yeterli görüyorsanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. Yetersiz olduğunuzu düşünüyorsanız öğretmeninize danışınız. 23

MODÜL DEĞERLENDİRME MODÜL DEĞERLENDİRME Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız. 1. Çok iyi ıslatma özelliğinden dolayı dolgu maddelerinin kolayca karışmasını ve dağılımını sağlayan maddeler. 2. reçineler kömür katranından elde edilir. 3. Fenol ve formaldehitin reaksiyonu sonucu.. reçineler elde edilirler. 4. Gerek tabii, gerekse sentetik kauçuklarda mamulün vulkanizasyon sonrası dış etkenlere karşı korunmasını sağlamak amacı ile katılan kimyasallara. denir. 5. Karbon siyahlarından sonra en iyi kuvvetlendirici etkiye sahip dolgu maddesi. 6. Karbon siyahı dışındaki dolgu maddeleri içerisine tüketim bakımından en çok kullanılanı. 7. Hızlandırıcı aktivasyonunu sağlayan maddelere denir. 8. Erken pişme tehlikesini ortadan kaldırabilmek için lastik hamuruna.. adı verilen kimyasallar ilave edilir. 9. Kükürdün kusmasını önlemek için. kullanılır. 10... karışımın depolanması sırasında yanma eğilimi azdır. DEĞERLENDİRME Sorulara verdiğiniz cevaplar ile cevap anahtarınızı karşılaştırınız, cevaplarınız doğru ise uygulamalı teste geçiniz. Yanlış cevap verdiyseniz öğrenme faaliyetinin ilgili bölümüne dönerek konuyu tekrar ediniz. 24

PERFORMANS TESTİ Kalsiyum silikatın erime ve donma noktasını bulunuz. Ardından raporunuzu yazınız. Bu faaliyet kapsamında aşağıda listelenen davranışlardan kazandığınız becerileri Evet ve Hayır kutucuklarına (X) işareti koyarak kontrol ediniz. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. İş önlüğünüzü giyip çalışma masanızı düzenlediniz mi? 2. Havanda test edilecek kimyasalı dövdünüz mü? 3. Kapiler boruya ölçüm yapılacak kimyasalı koydunuz mu? 4. Erime noktası test cihazına kapileri yerleştirdiniz mi? 5. Test cihazında sonucu ölçtünüz mü? 6. Tüpe numune koyup eriyinceye kadar su banyosunda ısıttınız mı? 7. Termometreyi tüpe yerleştirdiniz mi? 8. Tüpü su banyosundan çıkarıp soğuttunuz mu? 9. Kristallenme başladığı zaman maddeyi karıştırdınız mı? 10. Donma noktası belirlediniz mi? 11. İşi biten malzemeleri temizleyip yerine kaldırdınız mı? 12. Sonuçları rapor ettiniz mi? DEĞERLENDİRME Bu faaliyet sırasında bilgi konularında veya uygulamalı iş parçalarında anlamadığınız veya beceri kazanamadığınız konuları tekrar ediniz. Konuları arkadaşlarınızla tartışınız. Hayır cevapları için öğretmeninize danışınız. 25

CEVAP ANAHTARLARI CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ-1 İN CEVAP ANAHTARI 1. D 2. C 3. D 4. A 5. B 6. C 7. B 8. A ÖĞRENME FAALİYETİ 2 NİN CEVAP ANAHTARI 1. D 2. B 3. C 4. C 5. D 6. D MODÜL DEĞERLENDİRMENİN CEVAP ANAHTARI 1. Reçine 2. Kumaron 3. Fenolik 4. Antioksidan 5. Silikat 6. Kaolin 7. Aktivatör 8. Yavaşlatıcı 9. Kükürt çiçeği 10. Peroksit 26

KAYNAKÇA KAYNAKÇA FESSENDEN, Ralph, Organik Kimya, Ankara, 1992. SAVRAN Haldun Ömer, Elastomer Teknolojisi 1, Kauçuk Derneği Yayınları, İstanbul, 1996. 27