Polivinilklorid ve Polistirenler

Polivinilklorid - PVC tipler

Değişik şekilleriyle değişik PVC tipleri elde edilir. Bunların özellikleri ve uygulama alanları çok farklı olabilir. 

• PVC-E(Emulsiyon-PVC) içinde %2.5 emülgaör ve %1 civarında mineral katkılar bulunur. Emülgatörler bilahare kullanımda akıcılığı artırırken şeffaflığı ve elektriki değerlerini düşürebilir. Kurutma şekillerine göre tanecik büyüklükleri pastalar için 15 ile 25 mikron arasında, tozlar içince 60 ile 300 mikron seviyesinde ayarlanır.

• PVC-S(Suspansiyon -PVC) daha az yabancı madde içerdiğinden cam gibi şeffaf ve yüksek elektriki değerlere haiz türü oluşturur. Termik ve kimyasal olarak da daha üstün olup 60 ile 250 mikron seviyesinde tanecik büyüklüğüne haizdir. 

• PVC-M (Kütle-PVC) çökme metoduyla elde edilir ve eser miktarda yabancı madde içerir. Bu nedenle en şeffaf ve en üstün özelliklere haiz olan tiplerdir. Tanecik büyüklüğü 150 mikron seviyesindedir. 

Özellikleri

Genelde amorf ve polar bir termoplastik olup özellikleri geniş bir spektrum oluşturur. PVC’nin özellikleri genelde polimerizasyon derecesine bağlıdır ve K-değeri ile ölçülebilir. K-değerinin artması malzemenin dayanıklılığının artmasına buna karşılık işlenmesinin zorlaşmasına neden olur. Alevle karşılaştığında kolay tutuşmaz, yoğun is ve zehirli gaz çıkarır ve genelde kendi kendine söner. 

PVC özelliklerinin kullanıma uygun hale getirilmesi için genelde değişik katkıların ilavesi amacıyla compund tabir edilen bir karışım halinde piyasaya sunulur. 

Sert PVC – PVC-U

PVC polimerleri genelde toz olup, VC-homopolimerleri veya VC-oranının daha yüksek olduğu kopolimerlerinden oluşur. Genelde üretimden kalan bir kısım su ve emülgatörler de içerirler. 

• Polivinilklorid – homopolimer PVC

• Vinilklorid – etilen – kopolimer VC/E

• Vinilklorid – vinilsetat – (VC/VAC) metakrilat – (VC/MA) kopolimerleri kolay işlenip daha dayanıklı olmaları için.

• Vinilklorid – metilmetakrilat – kopolimerleri (VC/MMA) cam gibi şeffaf ürünler için

• PVC’nin diğer polimerlerle alaşımları. Böylece darbe dayanıklılığı ve yaşlanmasını yavaşlaması sağlanabilir. 

Özellikler

• Yoğunluk – 1,37 g/cm3 – 1.44 g/cm3

• Renkler – PVC – S ile PVC –M renksiz ve cam gibi şeffaf olup istenilen renge boyanabilir. PVC-E opak olup sadece örtücü renklerle boyanabilir. 

• Mekanik değerler – yüksek mekanik değerler, sert, katı. Darbe değerlerindeki hassaslık yumuşatıcılarla giderilebilir. 

• Elektrik değerleri – yeterli izolasyon özellikleri olmasına karşın, PE ve PP değerlerinü bulamaz. 

• Termik özellikler – deişik kopolimerleri 90ºC’ye kadar dayanabilir. Düşük ısılarda kırılganlık gösterir. Normal tipler -5 ºC’de yumuşatılmış olanlar -40 ºC sorunla karşılaşırlar.

• Kimyasal davranış – düşük konsantrasyondaki asit ve bazlara ve polar olmayan çözücülere dayanıklıdır. Polar çözücüler ve keskin asitlere dayanmazlar. 

• Fizyolojik etkiler – fizyolojik etkileri yoğun olmamasına karşın besin maddeleriyle temas edilen yerlerde, PET tarafından ikame edilmektedir. 

Tatbikat metotları

PVC – karışımları dik karıştırıcılardan sonra yoğurucularla compound haline getirilir. Bugün piyasada granül haline getirilmiş hazır compound bulmak mümkündür. İşlem sırasında kullanılan aletlerin klordan etkilenmeyen çelikten üretilmiş olması gerekir. 

• Enjekiyon – daha çok düşük K-değerli PVC-S enjeksiyonda kullanılır. Malzeme ısısı 170 ºC – 210 ºC, kalıp ısısı ise 30 ºC - 60 ºC’de tutulur ve basınç olarak da 1000-1800 bar gibi yüksek değerler gerekir. Malzeme çekmesi %0,5 civarındadır. 

• Ekstrüzyon – toz veya granül olarak tekli veya çiftli vidalı ekstrüderde işlenebilir. Malzeme ısısı 170 ºC - 190 ºC olur. Malzemenin bir ön kurutmaya veya gaz alımlı işleme ihtiyacı olabilir. 

• Termoforming – şekillendirme ısısı 110 ºC - 180 ºC arasında olup 140 ºC – 165 ºC arasında problemlerle karşılaşılabilir. Kalıp ısıları soğutularak 50 ºC civarında tutulur. 

• Yapıştırma – klorlu çözücülerle, PUR – yapıştırıcılarla ve EP-yapıştırıcılarla gerçekleştirilir. 

• Kaynaklama – diğer plastikler gibi alev veya elektrikli ısıtıcılarla kolayca kaynak yapılabilir. 

Uygulama alanları

• Makine ve Aparat Üretimi – basınçlı borular, boru bağlantıları, fitingler, havalandırma kanalları, armatürler, pompalar, folyolar. 

• İnşaat – kanalizasyon boruları, her tür kanal ve borular, panjurlar, pencere, kapı, ondüle levhalar, yüzey kaplamaları, köpüklü izolasyon elemanları.

• Elektroteknik – izolasyon boruları, dağıtım panoları, kablo kanalları, plakalar. 

• Ambalaj – şişeler, bidonlar, sürahiler, kaplar. 

Yumuşak PVC

PVC -%20 - %50 oranında yumuşatıcıyla karıştırılarak elde edilir. Shore-sertlik derecesiyle tanımlanan değişik tipler olarak piyasaya verilirler. 

En önemli yumuşatıcılar

• Çok değerli asitlerin mono alkollerle üretilmiş esterleri – DOP-(Dioktilftalat)

• Polimer yumuşatıcılar, özellikle pastalar için

Genelde PVC, yumuşatıcı, stabilizatörler, dolgular ve pigmentler bir karıştırıcı ile ön karışım yapıldıktan sonra vals veya yoğurucularla pasta haline ezilirler. 

Özellikler

• Yoğunluk: 1,20g/cm3 ile 1.35 g/cm3

• Dolgu maddeleri: Tebeşir, kaolen, kvraz, grafit. Yer kaplamalarında %50 oranında dolgu ilave edilir. 

• Renk: Gayet şeffaf ayarlamalar mümkünse de daha çok transparan ve örtücü renklerde hazırlanır. 

• Mekanik değerler: Mekanik özellikler daha ziyade içerdiği yumuşatıcı ve dolgu oranıyla belirlenir. Shore-sertliği göstergedir. Diğer özellikleri yumuşak lastik gibidir. Biraz daha az esnek ama aşınmaya daha dayanıklı.

• Elektrik değerleri: Sert PVC ‘ye oranla izolasyon direnci daha düşüktür. Yüzey ve hacimsel dirençler bakımından da orta derecede sayılabilir. 

• Termik değerler: Isı yükseldikçe sertliği ve dayanıklılığı düşer. Kullanılan yumuşatıcı oran ve cinsine göre kullanılma ısısı 60 ºC - 105 ºC arasında değişebilir. 

• Kimyasal davranışı: Birçok kimyasallara ve çözücülere ve dış etkilere dayanıklıdır. Dayanıklılığı da büyük ölçüde kullanılan yumuşatıcı cins ve oranına bağlıdır. Bazı çözücüler kolaylıkla yumuşatıcıları çözüp alabilirler. 

• Fizyolojik etkiler: Besin maddeleriyle temasta ve oyuncak yapımında az sayıda yumuşatıcı katkısına izin vardır. 

• Çatlama tehlikesi: Yumuşak bir yapıya sahip olması nedeniyle başlangıçta çatlama tehlikesi yoktur. Ne var ki zamanla yumuşatıcıların terleyerek kaybolmasına çatlamalar oluşabilir. 

Uygulama metotları

• Enjeksiyon – sadece PVC –S ve PVC-M bazlı karışımlar enjekte edilebilirler. Malzeme ısısı 170 ºC - 200 ºC arasında ve kalıp sıcaklığı 20 ºC-60 ºC aralığında tutulur. Basınç olarak daha düşük değerler yeterli olur – 300 bar gibi. Malzeme çekmesi içerdiği yumuşatıcıya bağlı olarak %1 - %2.5 mertebeleridir. 

• Ekstrüzyon – malzeme ısısı 150 ºC - 200 ºC, basınç 60 ile 250 bar aralığında ayarlanabilir. 

• Kalender – PVC – folyo üretimi için 2 m genişliğe kadar dörtlü veya beşli valslerle çalışılır. Bilahare baskı imkânı da bulunmaktadır.

• Termoforming – PVC – özel yapıştırıcılarla yapıştırma mümkündür. 

• Kaynaklama – normal PVC aparatlarıyla kaynaklama yapılmaktadır. 

Uygulama alanları 

1. Aparat üretimi: saplar, depolar, borular, contalar ve kaplamalar. 

2. İnşaat: kapı ve pencereler için contalar, yer kaplamaları, hortumlar, yüzme havuzları kaplamaları, her türlü esnek kapılar, muhafaza folyoları

3. Elektroteknik: izolasyon bantları, kablo kaplamaları, prizler

4. Tarım: hortumlar, sera örtüleri, silo örtüleri

5. Mobilya suni deri, profiller, dekorfolyolar

6. Oyuncak: bebekler, toplar, yüzen oyuncaklar

7. Diğer: sandaletler, çizmeler, bavullar, yağmurluk, perdeler, örtüler, tanklar, büro eşyası, textil kaplamaları, tamponlar, otomobilin alt muhafazası

Polistirenler

Stiren polimerleri poliolefinler ve PVC yanında en yaygın plastik malzemelerdendir. Özellikle butadien ve akrilnitril kopolimelerleri yalın poistirenin erişemediği yerlerde de girme becerisi göstermişlerdir. Yüzey düzgünlük ve parlaklığın yanında darbe dayanıklılığının ve kolay işlenebilir olmasının da bu hızlı tüketim artışında etkili olduğu söylenebilir. Stiren kopolimerleri arasında ABS’nin çok farklı bir yeri olduğu da ifade edilmelidir. 

Polistiren PS

Bir stiren homopolimerleri olan polistiren cam şeffaflığında, sert ama kırılgan bir malzeme olup aşağıdaki formülle yazılabilir.

Özellikleri

• Yoğunluk: 1.05 g/cm3

• Renk: Cam gibi şeffaf bütün renklerle hem şeffaf hem opak renklendirilebilir.  

• Mekanik değerler: katı, sert, kırılgan ve darbelere dayanıksız

• Elektrik değerleri: elektrik direnci çok yüksek, nemden etkilenmez, dielektrik değerleri iyi, statik yük tehlikesi mevcut, antistatik katkı kullanılması zaruri.

• Optik değerleri: iç kullanımda uygun, dış kullanımda sarma zafiyeti gösterir. 

• Termik değerler: kullanma ısısı  70 ºC kadar olup özel katkılarla  80 ºC’ye çıkarılması mümkün. Kolayca tutuşur ve isli bir alevle yanmaya devam eder. 

• Kimyasal davranışı: asitlere, bazlara ve alkole dayanıklı, organik çözücülere, özellikle aromatik olanlara karşı dayanıksız.

• Fizyolojik etkileri: hiçbir yan etkisi tespit edilememiştir. 

• Çatlama eğilimi: oldukça yüksektir ve kendi kendine çatlayabilir. 

Uygulama metotları

• Enjeksiyon – en çok uygulanan metottur. Malzeme sıcaklığı 180 ºC – 250 ºC, kalıp sıcaklığı da 30 ºC - 60 ºC arasındadır. Enjeksiyon basıncı 600-1800 bar arasında ayarlanır. Malzeme %0.4 - %0.7 oranında çekme gösterir ve granüllerin 70-80 ºC kadar ön kurutmaya tabi tutulması önerilir. 

• Ektrüzyon – PS’nin ekstrüde edilmesi de mümkün olup 180 ºC-220 ºC aralığında bir malzeme ısısıyla çalışılır. 

• Termoforming – bu metod pek kullanılmaz, zira çatlamalar kaçınılmazdır.

• Yapıştırma – en yaygın birleştirme şekli olup, daha çok eritici yapıştırıcılar kullanılır. ( Toluol, Diklorment, Butilasetat)  

• Kaynaklama-ısı elemanları, ısı impuls ve ultrases vasıtasıyla kaynaklanır. 

Uygulama alanları

Dr. Metin Başbudak