Beyaz eşya ve otomotiv polimerleri-2
Neresinden başlarsanız başlayın, her iki sektördeki kullanılan polimerik malzeme grubu oldukça geniş bir yelpazeyi içine alıyor. Zaten bu iki sektör hem ihracat hem de istihdam açısından temel iş kollarından ikisi. Dolayısıyla kullanılan malzeme grubu ve çeşitliliği de son derece geniş.
Hal böyle olunca bu iki iş kolu için ihracat yoluyla ülkemize giren polimerik malzeme bedeli hatırı sayılır bir miktar. Elbette ki kullanım yeri ve kullanım ömrüne göre en basit polimerik malzemelerde kullanılmakta, son derece dirençli ve mühendislik plastiği veya polimeri diye ifade ettiğimiz malzemelerde kullanılmakta.
Herhangi bir uygulamada bir polimerik malzeme kullanılacağı zaman, uygun malzemenin seçilebilmesi için, o malzemenin kullanılacağı yerde maruz kalacağı şartlar ve süre göz önüne alınır. Evimizde kullanmış olduğumuz bazı küçük eşyalar hariç, diğer beyaz eşyaların sabit olduğu görülür. Yani bir buzdolabı, fırın, çamaşır makinası veya kurutma, bunlar montajı yapıldıkları yerde sabit şekil de kullanılır. Ancak otomotivde durum çok daha farklıdır. Kullanmış olduğumuz araç hareketlidir ve bu hareketi sebebiyle bir yerlere çarpma ve çalışmasına bağlı olarak ciddi yıpranma riski ile karşı karşıyadır. İşte bu açıdan bakıldığında her iki grupta kullanılan polimerik malzemeler mekanik ve termal açından birbirlerinden farklıdır. Çünkü üründen beklentiler faklıdır. Bununla birlikte bildiğimiz bazı polimerlerin her iki grupta ortak kullanıldığı görülür. Ancak unutulmaması gereken nokta, bu malzemelerin kullanım yerine göre bazı özel katkılar ile özelliklerinin değiştirilmiş olduğudur.
Sektörlerde kullanılan polimerik malzemeleri kendi içinde gruplamak son derece mantıklı olacaktır. Bunlar bilinen ifadeler ile termoplastikler ve temosetlerdir. Beyaz eşya grubunda termoset uygulamalar oldukça sınırlıdır, hatta bazı üretimlerde hiç yoktur. Buna karşılık, otomotivde termoset uygulamalar önemli bir yer tutar ve gün geçtikçe de bu alandaki uygulama sayısı artmaktadır. Çünkü bu gruptaki uygulamalardan son derece yüksek mukavemette parça üretimi mümkündür. Özellikle dolgu ve elyaflar ile takviye edildiğinde uzun ömürlü parçalar elde dilmiş olur.
Bu yazımızda her iki grupta (Beyaz Eşya ve Otomotiv) en çok kullanılan ortak belli bazı polimerik malzeme tiplerini kısaca tanımaya çalışacağız:
PS (Polistiren): Pazarda kristal diye tabir edilen bu malzeme grubu mekanik anlamda zayıftır. Bu sebeple otomotivde çok geniş uygulama alanı bulunmaz. PS ve bunun darbe değeri artırılmış modifiye hali HIPS (High Impact PoliStrien), beyaz eşyada ve özellikle buzdolabı imalatında temel malzeme grubundandır. Buzdolabının iç duvarları, şeffaf sebzelikler ve kapı üzerindeki gıda koruma bölümleri bu grup malzemedendir. Mekanik olarak çok yüksek değerlere sahip olmayan bu malzemeler, durağan bir ürün olan buzdolabında işleme kolaylığı sebebiyle oldukça yaygındır. Diğer beyaz eşya grubunda da belli bazı bölümlerde kullanılmakta ancak buzdolabındaki kadar yaygın değildir. Yine PS grubundan olan ve özellikleri geliştirilmiş tipi ABS (Akrilonitril Butadien Stiren), daha az olmakla birlikte dış ve dekoratif bölümlerde kullanılmaktadır. ABS özelliği gereği parlak ve darbe direnci geliştirilmiş bir üründür. Buna bağlı olarak diğer iki tipten (PS, HIPS) daha pahalıdır ve daha az kullanılır. Bazı tutamaklar, kontrol panelleri, düğmeler ve süpürgelerde oldukça yaygın olarak kullanılır. Bu gruptan otomotivde kullanılabilecek tek tip ABS’dir. PS ve HIPS, zayıf mekanik özellikleri sebebiyle otomotivde fazla kullanım alanı bulamazlar. Araç içi paneller, havalandırma çıkışları ve orta konsolun görsel bazı bölümlerinde ABS parlaklığı ve yeterli sağlamlığı sebebiyle kullanılmaktadır. Elbetteki otomotivde aynı bölümlerde çok daha güçlü ve kaliteli alternatif plastiklerde aynı amaçla kullanılmaktadır.
PP (Polipropilen): Özellikle otomotivin temel malzemesidir. Otomotivde kullanılan toplam polimerik malzeme için hatırı sayılır bir orana sahiptir. Tamponlar, yan çıtalar, kapı içi paneller, bagaj, akü kutusu, ön konsol, ara bölümler ve yan bölümlerin tamamında PP malzemesi kullanılmaktadır. Ancak unutulmaması gereken, PP’nin yalın halde değil, modifiye edilmiş olarak kullanıldığıdır. Bildiğimiz PP piyasada homopolimer (HPP) diye tanımlanan tiptir ve otomotivde kullanımı için darbe değeri beklentilerin altındadır. Bunun için, darbe değerini artırmak üzere PE (polietilen) malzemesi ile modifiye edilir ve elde edilen yeni malzeme Kopolimer Polipropilen (CPP) olarak tanımlanır. Bu malzeme darbe değeri geliştirilmiş ve otomotivde kullanıma uygun malzemedir. Bu halde bile malzeme yalın halde kullanılmaz ve belli bazı mekanik değerlerin ihtiyaca uygun hale gelmesi için içine belli oranlarda mineral dolgular katılarak desteklenir. Otomotivdeki en çok kullanılan bu mineral dolgu talktır. Bunun yanında elbette ki cam elyaf, cam bilya ve mika tarzı dolgularda kullanılmaktadır. Bu şekilde otomotiv için çok faklı bölgelerinde ve çok faklı beklentiler doğrultusunda kullanılan temel bir polimerik malzeme konumuna gelmiş olur.
PP, beyaz eşyada hem HPP hem de CPP olarak kullanılabilir. CPP’nin modifiye bir ürün olması ve maliyet baskısı sebebiyle beyaz eşyada kullanımı bir miktar daha sınırlıdır. Bunun yanında HPP olarak kullanımı beyaz eşyada birçok beklentiyi rahatlıkla karşılıyor. Otomotivde olduğu gibi, beyaz eşya uygulamalarında da beklentiler doğrultusunda belli bazı dolgular kullanılmaktadır. Bu dolgular belli oranlarda talk, cam elyaf veya kalsit (kalsiyum karbonat) olabilir. Sebzelikler, raflar, tekmelikler, deterjan gözleri, çamaşır kazanı ve daha birçok bölümde dolgulu veya dolgusu HPP veya CPP olarak kullanılır.
PA (Poliamid): Beklentiler yükseldikçe daha dirençli polimerleri kullanmaya ihtiyaç duyarız. PA işte bunlardan biridir. Kullanmış olduğumuz plastiklerin yetersiz kaldığı noktalarda, hem mekanik hem de termal olarak daha dirençli malzemeler kullanılır ve maliyet unsurlarını da içine aldığımızda, PA en yaygın kullanılan plastik tipidir. Özellikle otomotivde ve kaput altı diye ifade edilen motor bölümündeki birçok bölümde kullanılır. Hem yüksek mekanik dirençleri ve hem de termal olarak dirençli olması, bu bölümlerde kullanımını sağlayan temel unsurdur. Radyatör, bağlantı bölümleri, ayna çerçevesi, yüksek sıcaklık gerektiren birçok bölüm de kullanılır. Diğer plastiklerde olduğu gibi, yalın halde kullanımının yanında, birçok dolgu ile birlikte kullanılır. Otomotivde özellikle cam elyaflı PA olarak yer bulur. Geliştirilen bu özellikleri ile PA, mühendislik plastiği grubunda anılan bir malzemedir. Beyaz eşyada kullanımı daha sınırlı olmakla birlikte yük gerektiren ayaklar, hareketli parçalar, vidalar, ısı etkisinde kalan bölümler ve sürtünme gerektiren yerlerde beli oralarda kullanılır.
PVC (PoliVinilKloride): Beyaz eşyada pek kullanımı olmayan bu malzemenin en büyük özelliği kendinden yanmazlık özelliğine sahip olmasıdır. Bu özelliği ile otomotivde kaput altı uygulamalarda, kablo ve kablo başları, akü bağlantı başları ve alevlenme riski olan bölgelerde kullanılır. Bunun dışında yine otomotivde dekoratif kaplama amaçlıda kullanılır. Suni deri koltuk yüzeyi, siperlik kaplamalar veya dekoratif iç kaplamalar.
POM (PoliOksiMetilen): Bu malzemenin en büyük özelliği yüksek sürtme direncidir. Bu özelliği ile sürtünme gerektiren her türlü bölümde kullanımı mümkündür. Elbetteki kullanıldığı yerde taşıyacağı yük ve kullanım sıcaklıları kullanım verimliliğini etkileyen unsurlardır. POM’un yetersiz kaldığı yük ve sıcaklarda çok daha özel polimerik malzemeler mevcuttur ve onların kullanımına geçilir. Sürtünme etkinliği ile hareketli her türlü kızak veya plastik metal sürtünmeli alanlarda kullanılır. Beyaz eşyada, tekerler, dişliler, ayaklar ve kızaklarda, otomotivde ise özellikle cam otomat sitemlerinde yaygın olarak kullanılır.
PC (PoliKarbonat): Sektörel ifade ile çoğu zaman polikarbon olarak karşımıza çıkar. Son derece sağlam ve şeffaf bir plastiktir. Yumuşama sıcaklığı oldukça yüksektir, aynı zamanda mükemmel ışık geçirgenliğine sahiptir. Bu özellikleri sebebiyle optik alanlarda PMMA (Poli-MetilMetAkrilat) ile birlikte yaygın olarak kullanılır. Polikarbonatın her iki sektörde de en çok kullanıldığı alan lenslerdir. Sağlamlığı sebebiyle beyaz eşyada şeffaf ürün geliştirme çalışmalarında en çok kullanılan polimerik malzemedir. Bunun dışında gösterge panelleri ve kumandalarda farklı renklerde kullanılır. Otomotivde ise, iç aydınlatma ve dekoratif uygulamaların yanında en temel kullanım alanı ön farlardır. Buradaki kullanımda özellikle çevresel direnci artırmak amacı ile özel yüzey kaplama işlemleri yapılmaktadır.
Köpükler: Hem termoplastik hem de termoset olan bu grupta en çok kullanım otomotivdeki oturma gruplarıdır. Bunun yanında yalıtım ve izolasyon amaçlı olarak bir çok tipte polimerik malzeme kullanılmaktadır. Bu köpük türü çoğunlukla PU (PoliÜrethan) dediğimiz bir polimerik yapıdır ve otomotivde kalıplama ile elde edilerek kullanılmaktadır. Aynı malzeme beyaz eşyada direkt sıvı olarak (farklı bileşenler içerir) soğutma bölümlerinde dolgu ve yalıtım amaçlı olarak kullanılmaktadır (uygulama sonrası köpük oluşur). Bunun dışında sağlamlığı ile öne çıkan bir başka köpük ise PP köpüktür. PP hammaddesinden yola çıkılarak bir şişirme ajanı ile hazırlanan bu ürün oldukça esnek ve sağlamdır. Bu özelliği ile otomotivde siperlik uygulamalarında kullanılmaktadır.
Kauçuk/Elastomerler: Bu grubu kendi içinde termoset yapılı olanlar veya termoplastik yapılı olanlar diye ayırmamız gerekiyor. Fonksiyonel olarak aynı amaçla kullanılıyor olmalarına rağmen kimyasal yapıları sebebiyle birbirlerinden ayrılırlar. Bu kimyasal yapıya bağlı olarak dirençleride faklıdır. Örneğin otomobil lastiğinde kullanılan yapı, kürlenme sonucunda elde edilen termoset yapılı bir polimerik yapıdır ve güncel kullanımda kauçuk diye ifade ederiz. Bu tür malzemeler özel kalıplar içinde kürlenme sonrası şekillenmiş olurlar. Özellikle vibrasyon emme, o-ring ve bağlantı parçaları geçiş bölümlerinde kullanılırlar. Birde kürlenme işlemine gerek duyulmadan belli prosesler ile ihtiyaca uygun olarak şekillendirilebilen tipler vardır ki bunları TPE (TermoPlastikElastomer) diye ifade ederiz. Özellikler fitil, conta ve temas yüzeylerinde kullanım için esneklik sağlarlar. Bu esnekliğin bedeli ise daha yüksek maliyet olarak yansır.
Yukarıda vermeye çalışmış olduğumuz malzeme grupları, otomotiv ve beyaz eşyada kullanılan polimerik grupların sadece belli ve en çok bilinenler kısmıdır. Çok çok daha az kullanılan ve son derece özel yapılı polimerlerde mevcuttur. Ancak bütün bu polimerik malzemelerin burada bir makale içinde verilmesi maalesef mümkün değildir. Çünkü her ürün grubu özeldir ve birçok yönüyle diğerlerinden ayrılır. Bu sebeple bunların ayrı ayrı olarak ele alınması ve değerlendirilmesi en doğru olacak çalışma şeklidir.
Rüstem POLAT
Polimer Bilimi ve
Teknolojisi Danışmanı
Rüstem Polat Plastik Eğitim ve Danışmanlık
