plastik-ambalaj.com

Plastik dolgu maddeleri

Dolgu maddeleri plastiklerde katı olarak sisteme ilave edilen ve matrix reçineyle bağdaşmayan organik veya inorganik menşeli malzemelerdir. Bu maddeler alışılmışın dışında sadece ucuzlatmak için değil inaktif veya aktif olmalarına göre ilave edildikleri sisteme pek çok özellik verebilirler. Eğe bilinçli kullanılırsa dolgulu sistemler ucuzluğun yanında çok önemli üstünlükler de kazanmış olurlar.

Dolgu maddeleri karışımda özgül ağırlık, E-modülü, baskıya dayanıklılık, eğme direnci, sertlik, ısı dayanıklılığı gibi değerleri artırırlar. Özel bazı katkılar sisteme antistatik ve yanmazlık gibi özelliklerin yanında işlemede kolaylık sağlayan yumuşaklık ve kayganlık gibi artılar da verirler. Dolgu maddelerinin plastiklerde en takdir gören katkısı ise malzemenin küçülmesini yani çekmesini önlemesidir. Dolguların plastik karışımlara olumsuz etkileri yok değildir. En önemli konu çekme dayanımı ve darbe direncinin dolguyla kötüleşmesidir. Bunları düzeltmek için mutlaka özel katkılar gereklidir.

Reaktif reçinelerde eksotermik ısı sistemde birçok sorun yaratabilir. Dolguların çoğunluğu bu eksotermik tepe noktasını alçaltarak sistemde oluşan gerilimleri azaltırlar. Bu sayede son ürün daha az çekmiş olur ve yüzey dalgalanmaları ve çatlaklar oluşması da önlenmiş olur. Bu sayede daha parlak ve düzgün yüzeyli ve tam ölçülerde ürün almak mümkün olur. Dolgu ilavesiyle plastiğin diğer maddelere yapışması da önlenmiş olur. Dolgular bütün sistemin işleme değerlerin değiştirir. Bunu içinde depolama ömrü ve işlenme parametreleri de vardır.

Dolgu maddeleri seçiminde dikkat edilecek en önemli konular şöyle sıralanabilir.

• Tanecik büyüklüğü     

• Dağılım şekli

• Dispersiyon özelliği                  

• Kimyasal yapısı

• Yüzey yapısı ve büyüklüğü

• Yüzeyin katalist etkisi

• Aşındırma riski

• Yoğunluğu

• Yüzey sertliği

• Transport şekli

• Sağlık açısından sakıncası

• Fiyat

Dolgu maddelerinin etkileri

Aktif dolgu maddelerinin etkilerini üç alanda toplamak mümkündür. Bazı dolgular matrix reçineyle kimyasal reaksiyona girerler. Örneğin siyah boya olarak kullanılan ise bazı reçinelerle radikal polimerizasyon yoluyla kimyasal bağ oluşturur.

Bazı dolgular ise hacim doldurarak zincir moleküllerinin birleşmelerine mani olurlar. Çok sık rastlanan bir oluşum da bu moleküllerin dolgu taneciklerinin etrafında bambaşka bir yapı oluşturmalarıdır. Bu nedenlerden dolayı aktif dolgulu bir sistemde saf matrixten çok farklı özellikler oluşabilmektedir. Dolgu taneciği ve matrix arasında gelişen yan bağlar zincirin özel bir orientasyona girmesine neden olabilmektedir. Böylece malzeme daha tok ve rijid bir yapıya sahip olabilir. Bir çok plastik malzemede camlaşma ısısının dolguyla yükselmesini bu olgu kolayca açıklamaktadır. Dolgu taneciğinin doğrudan yüzeyinde oluşan bu düzenli yapılaşma malzemenin şeklini daha uzun muhafaza etmesi ve daha sert olması sonucunu doğurmaktadır.

En önemli husus matrixle dolgu malzemesinin çok iyi karıştırılmasıdır. Böylece matrixin dolguyla optimal teması ve tanecikler üzerinde en yüksek oranda dağılımı sağlanmış olur. Bu konuda dolgu yüzeyinin alanı ve dolgu matrix polarite farkı önemli rol aynar. Üçüncü etki olarak da parçanın baskı altına girdiğinde polimer moleküllerin basıncı dolgu taneciklerine aktarması sayılabilir. Bu özellik dolgulu plastiklerin bazı özelliklerini dolgu ilavesiyle artırmalarını açıklayabilir. Örneğin sert PVC de kalsitle dolgulu halinde darbe dayanıklılığının bir hayli artmış olduğu saptanmıştır.

Dolgulu plastiklerin özellikleri

Dolgulu plastiklerde takviyeli plastikler arasındaki en önemli fark çekme direncinin sadece takviyeli plastiklerde artmasıdır. Buna karşılık E-modül ve sertlik dolgu maddeleri ile de artar. Isıya dayanıklılık kürecik şeklindeki dolgularla elyaf şeklindeki takviye malzemeleriyle olduğu kadar fazla artmaz. Buna karşılık yassı tanecik yapısında olan talk ve mika ilavesi ısı dayanımında çok daha etkili olabilir.

Sonuç olarak dolgu  maddelerinin plastiklerde şu değişikliklere neden olduğu söylenebilir.

• Yoğunluk artışı

• E-modülü ile baskı ve eğme değerlerinin artışı

• Reaksiyon çekmede azalma                                                                  

• Yüzey sertliğinin ve kalitesinin iyileşmesi                                                                                    

• Mekanik değerlerin ısıdan etkilenmesinde azalma                          

• Mekanik diğer değerler pek etkilenmezler

• Maliyet önmli oranda düşer

Bu sayede plastiklerde şu değişiklikler görülür:

• Mekanik değerlerde kötüleşme görülür

• Plastiğin kullanılmasında kolaylık sağlanır

• Baskı ve şekillendirme zamanları kısalır

• Daha sert bir ürün elde edilir

• Toplamda ısıya daha dayanıklı olur

• Ölçüleri tutturmak mümkün olur, çöküntüler azalır

• Sürünme problemleri ortadan kalkar

• Yük altında kendini bırakma eğilimi azalır

• Eğme ve darbe değerleri de daha iyidir

Takviye malzemeleri ise bütün bu özelliklerin üstüne mekanik değerlerde de olağanüstü artışlar sağlar. Tek eksiklik takviye malzemelerinin anizotrop olması yani tek yönlü üstünlük sağlamasıdır. Takviyeli malzemede iki faz bulunmaktadır. Kontinue olmayan dolgulu fazın çekme dayanımı ve E-modülü daha yüksek olmalı, buna karşılık kontinye polimer matrix fazın kırılma direnci dolgulu fazdan daha yüksek olmalıdır. Bu nedenle elyaflar takviye malzemesi olarak daha uygundur.  Basınç anında baskı gücü elyafa aktarılır ve bütün elyaf boyunca dağılır. Bu nedenle elyafın matrixin içine iyice gömülmüş olması ve belli bir uzunluğa sahip olması gerekir. Takviye malzemesinin boy uzunluğu matrixin kendi E-modülünün yüksekliğine bağlıdır. Yüksek E-modülü matrixle daha kısa takviye malzemesi kullanılabilir. Dolgunun matrix reçinesiyle bağdaşmasını artırmak için tansiyoaktif maddelerden yararlanılabilir.

Plastiklerde dolgu tatbikatları

Plastiklerin dolgu maddeleri ilavesinde dikkat edilecek önemli konular vardır. Eğer bilinçli çalışılmazsa istenilen avantajlar sağlanamadığı gibi büyük problemlerle karşılaşılması da olasıdır. 

• Dikkat isteyen konular şöyle sıralanabilir.

• Tanecik büyüklüğü dağılımı uygun olmalı

• Dolgu madde yüzeyinin katalitik etkisi göz önünde bulundurulmalı

• Optimal bir karışım ve matrixle iyi bağdaşma sağlanmalı

• Dolguların bir çoğunun iş makinelerini aşındırabildiği dikkate alınmalı

• Bileşimin özellikleri kesin bilinmeli

• İşlem sırasında çevresel problemlere izin verilmemeli

• Maliyet düşüşünü kontrol etmeli

Bütün bu konular özenle irdelenirse dolgu ilavesi istenilen üstün niteliklere haiz ve ekonomik bir bileşim ve son ürün elde ete olanağı verebilir. Tekrar etmek gerekirse ucuzlatma çabasıyla olur olmaz dolgu ilavesi faydadan çok zarar verebilir. 

Dolgu maddelerinin ekonomik önemi

Plastik kullanımı ve bunun içinde de dolgulu takviyeli plastik kullanımı büyük bir hızla artmaktadır. Bazı özel dolgularda da artış görülse de hala dolgulu plastiklerde %50 oranında kalsit tercih edilmektedir. Kalsitin yanında en büyük artışın plaka yapısında olan talk ve glimerde, malzemeye tokluk vermesi ve yüzey düzgünlüğü sağlaması nedeniyle görülmektedir. Petrol fiyatlarındaki aşırı artış, kaynağı petrol  olan plastik maddelerin de pahalanmasına neden olmakta ve dolgu maddeleriyle sağlanan ucuzluk daha da önem kazanmaktadır. Yeni araştırma geliştirme çabalarıyla dolgu cinsleri, plastiklerle bağdaşmaları incelenerek daha yüksek dolgu oranlarıyla çözüm aranmaktadır. Bu araştırmalar yeni dolgular, yeni reçineler ve daha kolay karıştırma metodları ile hem ucuzluk hem de daha üstün nitelik hedeflenmektedir. 

Dolgu madde türleri

Kalsiyum karbonat

Doğal kalsiyum karbonatlar zaman içinde deniz tabanındaki sedimentasyonla oluşmuşlardır. Kabaca üç grupta toplanabilirler.

Tebeşir: Tebeşir daha çok inaktiv dolgudur, fazla bir takviye özelliği vermezler. Geçmiş dönemlerdeki hayvan kabuk ve muhafazalarından oluşmuşlardır. Kalsit kristalleri ve parçalar ihtiva ederler.

Kalker: Daha sağlam bir yapıda olup mikrofosil kalıntılarından oluşmuşlardır. Daha ziyade jura zamanından kalmış tabakalarda bulunurlar.

Mermer: Sediment taşlarının metamorfozu ile oluşmuştur. Dünyanın merkezinde yükse basınç ve en az 600°C de yeniden kristal yapı edinmiş ve sert bir form oluşturmuştur.

Tablo 1

Doğal Kalsiyum Karbonat:Plastiklerde kullanılan kalsiyum karbonatın (tebeşir-kalker-mermer) şu özelliklere sahip olması gerekir. (Tablo 1)

Karbonat türü dolgularda, ne yazık ki ucuz olmaları nedeniyle sadece fiyata bakılmaktadır. Oysaki içine konduğu plastikle bağdaşması ve oluşan özellikler nedeniyle üretildiği ocak, kimyasal saflık, üretim şekli e yüzey yapısı son derece önemlidir.

Bugün konunun önemini kavrayan bazı büyük üreticilerin beklenen özelliklere göre uygun tipler geliştirdiklerini görmekteyiz. Bu sayede ortaya çıkacak sorunlar halledilebilmektedir.

Ayrıca coating uygulamalarıyla kalsitin hidrofil yapısı lipofile döndürülebilmekte ve matrix reçineyle daha uyumlu olması sağlanabilmektedir.

Kalsiyum karbonat plastik sektöründe en yaygın dolgu maddesidir. Termoset plastikler içinde en çok SMC-BMC de, termoplastik arasında ise en çok PVC de kullanılmaktadır. İnert bir malzeme olan kalsit fiyatta ucuzluk getirirken reçinenin diğer özelliklerinde olumsuz bir değişime neden olmamaktadır. Yüksek kalitede bir kalsiyum karbonat dolgudan beklenenler şunlardır.

• Kimyasal olarak tam saf olup içinde matrix reçinede problem yaratacak metal iyonlarının bulunmaması

• Aglomeran oluşturmaması

• Kalsinistik bir yapıyla çok büyük bir yüzeye sahip olmaması ve additifleri adsorbe etme tehlikesi yaratmaması. Yüksek bir beyazlık derecesi sağlar ise beyaz pigmentlerin de yerine geçebilir.

• Renklendirmede sorun yaratmaması

• Abrasif olmaması dolayısıyla metaller aşındırmaması (Mohm sayısı=3)

• Kolay karıştırılır olması, dolayısıyla son ürün özelliklerini fazlaca etkilememesi

• Birleşiğin sertliğini ve E-modülünü artırması

• Çekmenin yani hacim küçülmesinin azalması sonucu yüzeyin daha düzgün olması

• Renk stabilitesinin artması

• İşleme hızlarında belirgin artış

• Plate-out-malzeme ayrışması-azalması

• Malzeme yaşlanmasının yavaşlaması ve dış etkilere dayanıklılığın iyileşmesi

• Kalsit tozunun renksiz, kokusuz, zehirsiz ve 600°C e kadar dayanıklı olması

• Fiyatının düşük tutulması

Bugün piyasada bütün isteklere cevap verebilecek çok sayıda büyük üretici ve çeşitli kalsit tipleri bulunmaktadır. Kullanıcının bilinçli olması halinde en iyi sonucu almak mümkündür.

Sentetik-Çökeltilmiş kalsiyum karbonat

Çökeltilmiş kalsiyum karbonat calsiyum carbonicum praecipitatum olarak adlandırılan bir malzemedir ve şu özellikleri gösterir: (Tablo 2)

Çökeltilmiş kalsiyum karbonatın üstün nitelikleri ince tanecik yapısı, saflığı ve aragonit yapısıdır. Eğer yüzey muamelesine tabi tutulursa matrix reçine içinde dağılımı çok kolay olur. Bu sayede şu avantajlar sağlanır:

• Darbe dayanımı artar

• Son ürünlerde yüzey parlaklığı yükselir

• Esneklik artışı sonucu kırılma, yırtılma problemleri azalır

• E-modülü yükselir

Bütün bu üstünlüklerinin yanında olumsuzluklar da getirir. Bunların başında pahalı olması gelir. Ayrıca viskosite artışı daha hızlı olduğundan daha az dolgu kullanılır ve yüzey aktivitesi nedeniyle diğer kıymetli katkıların adsorbe edilmesi tehlikesi belirir.

Dolomit

Dolomit Mg ve Ca un ikili bir karbonatıdır ve metamorfazla oluşmuştur. Kalsiyum-magnezyum karbonatın cevher içindeki oranı %98-99,5 arasında değişir. Kristalin bir yapıya sahip olan dolomit öğütülerek dolgu tozu haline getirilir.

•  Dolomitin içindekiler:

•  Kalsiyum karbonat %54,0

•  Magnezyum karbonat 45,6

•  Alüminyumoksid 0,03

•  Demiroksid 0,02

•  Yoğunluk 2,85 g/cm3

•  Mohn sertliği 3,0

• Beyazlık 5-95

•  PH değeri 10

• Spesifik yüzey 1-10 m/g

• Yağ sayısı 13-20 g/100 g toz

Plastiklerde dolomitten kalsit gibi yararlanılır. Dolomitin ıslatılması kolay ve absorbsiyon sayısı düşük olduğundan karıştırılması kolay olup katkıları adsorbe etme tehlikesi de düşüktür. Dolomit beyazlık açısından kalsitten üstün ama Mg tuzlarının su çözünürlüğü nedeniyle dış etkilere dayanma açısından daha zayıftır.

Baryum sulfat

Bugün baryum bileşimlerinin elde edilmesinde en önemli mineral durumunda olan BaSO4 doğal olarak bulunan baritten elde edilir. Barit bulunduğu yere göre sarımtrak, kahverengi veya mavi olabilir. Renkli olması içindeki yan ürünlerden kaynaklanmaktadır. Bu düşük oranda bulaşmış maddeler demir oksid, alüminyumoksid veya kalsiyumoksid olabilir. Baryumsulfatın teknik olarak kullanılabilmesi için temizlenmiş ve beyazlatılmış olması gerekmektedir. Kimyasal olarak temizlenen malzeme kurutularak kullanıma sunulur.

Baritten bu şekilde elde edilen baryum sulfatın en belirgin özelliği ağırlığıdır. Yoğunluğu 4.3-4,6 g/cm3 gibi çok yüksek bir değer gösterirken sertliği orta bir değerdedir (2.5-2,6 Mohn sertliği). Baryum sulfatın pahalı olmasına karşın genelde tercih edilmesinin en önemli nedeni yüksek yansıma değerleri göstermesidir. En çok ağır köpük ve taban malzemeleri ile kimyasal ortamlarda ve etkili şuaya maruz kalan yerlerde kullanılır. Blankfix çok beyaz olduğu için dolgu maddesi olarak ilave edildiğinde ayrıca beyaz boyaya ihtiyaç göstermeyecek şekilde karışımı beyazlatır. Beyazlık derecesi çok yüksek olan bu pigmentin tanecik büyüklüğü 0.7 ile 4 mikron arasında değişmektedir. Genelde saf baryusulfat olan blankfix termosetlerde ve reaksiyon reçinelerinde kimyasal nötr ve renk açısından etkisiz bir pigment olarak kabul görmektedir. Renk ayarlamalarında işe yaradığı gibi kalıp içinde akışkanlığı da olumlu etkilemektedir. Termoplastiklerde sertliği arttırması diğer avantajlarının yanında artı bir özelliktir.

Amyant

Amant (asbest) genel bir grup tanımı olup lifli yapıya sahip Mg-Na-silikatlara verilen isimdir. Değişik yapılardaki bir sıra malzemenin fiziksel ve kimyasal açıdan farklılıklar göstermesi doğaldır. Bu amyant türleri yüksek basınç ve ısıda oluşmuş tek kristal yapılar olup doğal whisker olarak da algılanabilirler. Uzun lifli olanlar elyaf takviyesi, kısa lifli olanlar takviyeli dolgu olarak kullanılırlar. En yaygın olanlar chrystobalit, krokyldith, antophylit ve tremolittir. Beyaz amyant olarak adlandırılan chrystobalit hepsinin içinden en yaygın kullanım bulandır.

Amyant uzun yıllar en çok kullanılan dolgu ve takviye malzemesi iken bünyesindeki kılcal lifler nedeniyle son yıllarda hemen hemen tamamen yasaklanmıştır. Eskiden tamamen amyantla takviye edilen plastikler artık camelyafla takviye edilmektedir. Camelyafın daha az tehlikeli olması kontrollü üretimi nedeniyle solunum yollarına girebilecek incelikte liflere sahip olmamasıdır.

Talk

Talkum doğal bir magnezyumsilikat hidrat olup doğada dört şekilde bulunmaktadır. Lifli, yassı, iğnemsi ve modular şekillerden sadece yassı olanı dolgu olarak kullanılmaktadır. Talkın yapısı genelde şöyledir:

Silisyumdioksid %40-62

Alüminyumoksid 0,2-11

Demiroksid 0,1-1,5

Kalsiyumoksid 0,1-6

Magnzyumoksid 30-33

Su 16-17

PH değeri 8,6-9,9

Yağ sayısı 28-51

Yoğunluk 2,9 g/cm3

Talkın bazı komponentleri (MgO v Mg (OH) sandviç şeklinde iki silisyumdioksid tabakasının arasında bulunur. Böylece her plakacık belli bir hidrofobiye sahip olur ve kimyasal olarak inert bir yapı oluşturur. Bu yapı nedeniyle ve çok sert olmamasından dolayı talk kolayca kayan bir dolgudur.

Geniş tabaka yüzeyinin ince kenara oranı yaklaşık 200:1 civarındadır.

Talkın plastiklerde özellikle poliolefinlerde dolgu olarak yer alması giderek yaygınlaşmaktadır. Burada önemli olan kimyasal yapının yanında öğütme şekli ve derecesi ile dolgu oranlarıdır. Talkın ilavesi diğer dolgularda olduğu gibi sertliğin, eğme ve çekme direncinin artmasına ve yüzeyin iyileşmesine sebep olur. Buna karşılık darbe dayanımı, erime indeksinde düşüş ve renklendirme gibi olumsuzluklarla karşılaşılır. Ayrıca saf talkın daha pahalı olması da kullanımını sınırlayan faktörlerdendir.

Talkın en çok kullanıldığı termoplastik polipropilen, en çok kullanıldığı termosetler ise doymamış poliester ile eposid reçinelerdir. Polipropilende takviye malzemesi, termosetlerde özel dolgu maddesi olarak kullanım bulmaktadır.

Kaolen

Kaolen daha çok asidik kayalarda feldspat ve granitin bozunmasıyla oluşmuştur. Bu kayalarda bulunan mineral kaolinit kaolenin asıl özelliğini veren malzemedir. Kaolen çok yaygın olarak bulunmasına karşın tamamen saf olarak elde edilmesi oldukça zor bir maddedir ve cina clay ve porselen toprağı olarak da adlandırılmaktadır.

Kaolenler hidrate edilmiş alüminyum silikatlardır ve hekzagonal bir yapıya sahiptirler. Çok beyaz olmaları, elektrik iletmemeleri, kimyasallara dayanıklı olmaları nedenleriyle en ilginç dolgulardan sayılırlar. En güçlü asidlere bile dayanıklı olan kaolenin Ph-değeri 50-5.6 arasında değişir, yani hfif asidiktir.

Kaolenin en büyük miktarda tüketildiği sektör kağıt üretimidir. Toplam kaolen tüketiminin %50 sinin kağıt yapımında diğer kısmının ise seramik ve kauçuk endüstrisinde olduğu görülmektedir. Lastik üreticileri sert ve yumuşak kaolenden bahsederler. Sert kaolende dolgu miktarının %75 i tanecik büyüklüğü 2 mikonun altındadır. Yumuşak kaolinde daha kalın malzeme kullanılmaktadır.

Plastik sektöründe en çok BMC ve SMC de kullanılırken termoplastiklerde en yaygın görüldüğü alan kablo izolasyonlarında olmaktadır.

Kaolinin en göze batan özelliği kimyasallara olan dayanıklılığıdır. Bu özelliği onun dış etkilere ve su absorpsiyonuna karşıda avantajlı kılmaktadır. Bütün bunların yanına çok üstün elektrik özellikleri de eklenince elektrik sektöründe kullanılan plastiklerin en tercih edilen dolgusu durumuna gelmiştir. Kaolenin yassı yapısı hem yüzeyin iyileşmesinde hem de darbe değerinde olumlu etki yapar. Özellikle saf ve renksiz olanları SMC de çok düzgün low profile efektli formülasyonlarda kullanılır ve otomotif sanayinde yaygın bir yer alır. Poliester reçinelerinin yanında epoksid ve fenolik reçinelerinde de tercih edilen bir dolgudur.

Kaolinin kalsine edilmiş veya yüzeyi kaplanmış tipleri vardır. Yüzeyi kaplanmış türlerinin marixle daha kolay bağdaşıp daha rahat dağıtabileceği doğaldır. Bu sayede çok güzel yüzeyler elde edilebilir.

Mika

Mika da talk ve kaolin gibi plaka yapılı bir dolgu maddesidir. Bunların hepsi alüminyumsilikat türevleridir. Pirofilit gibi mika da fillosilicatların bir alt grubunu teşkil etmektedir. Teknik açıdan en önemli üye muskovit olup K2A14 (A12Si6020) renksiz veya sarımsı parlak bir yapıdadır. Kolayca katlarından ayrılabilen bir yapıdadır ve öğütülerek dolgu haline getirilir. Mikanın plastiklere kazandırdığı özellikler şöyle sıralanabilir.

• Yüksek sertlik

•  Şekil sabitliği

• İyi elektrik özellikleri

•  Yüksek ısı dayanımı

Mika esasta bir A1-K silikattır ve plaka olarak kazanıldığı yerlerden oluşan atıkların kuru veya yaş öğütülmesi ile elde eldir. Öğütülmüş toz mikanın yoğunluğu yaklaşık 2.8 g/cm Mohn sertliği ise 2,5-4 arasındadır. Genelde yağ sayısı olarak 48-500 g/100 g toz gibi değerler gösterir. Mika türleri asid ve bazlara dayanıklı olup ilave edildikleri plastiğe su emme ve yaşlanma yönünde olumlu katkıda bulunur. Mika plakacıkların yüzeyleri oldukça hidrofil karaktere sahiptir ve polar malzemelerle kolayca bağdaşır.

En çok kullanıldığı alanlar sert plastik kaplamalar ve macun üretimidir.

Feldspat

Feldspat da bir alkali alüminyum silikatıdır ve beyaz granitten elde edilir. Sodyum, potasyum ve kalsiyum feldspatı olarak ayrı tipler oluşturur. En yaygın olanı potasyumfeldspat olup en çok cam ve seramik endüstrisinde kullanılır. Feldspat tozu yüksek sertliği (6-6.5 Mohn) nedeniyle zımpara taşı olarak da iş görmektedir. Yoğunluğu 2.6 g/ml ve kırılma indeksi 1.53 dir. Bu nedenle birçok termoplastikte şeffaf dolgu olarak kullanılabilir. Oldukça yüksek dolgu oranlarında bile şeffaf boyalara ve plastiklere ilave edilebilirler. Feldspatın dolgu olarak tüketimi giderek artmaktadır. Kimyasallara dayanıklı olması (Ph-değeri 8-9) ve düşük yağ sayısı (13-24 g/100 g toz) avantaj olarak görülmektedir.

Kvarskumu-Kvarztozu

Dolgu maddelerinin çoğunluğu daha yumuşak olan karbonat bazlıdır. Alüminyum silikatlar bile fazla sert sayılmazlar. En sert dolgular sadece silisyumdioksidden oluşmuş olanlardır. Bunların oranı çok yüksek değilse de özel yerlerde mutlaka gereksinim duyulurlar. E-modüllerinin yüksekliği, sertlikleri ve her türlü kimyasala olan dirençleri bunların tercih edilme nedenlerini teşkil eder. Kvarz ve kristobalit tamamen silisyum asidinden oluşur. Saflık açısından sadece bergkistal daha yüksek bir değere sahiptir (%99,9). Kvarzçakıl ve kvarzkumun silisyumdioksid oranı bulunduğu yere göre değişerek %99 ile %99.8 arasında bir değer verir. Kristobalit silisyumdioksidin diğer bir kristalmodifikasyonu olmasına karşılık doğada bulunmaz. Termik katalitik bir dönüşümle kvarzdan kazanılır. Bunu için kvarz eritilir. Bergkristalin eriğinden ise su gibi berrak kvarz camı elde edilir.

Kvarz çakılı en çok polimerbetonun tatbik edildiği yol ve bina yapımında luşşanılır. Daha ince formda döküm endüstrisinde fenol-novolak reçinelerinin taşıyıcı maddesi olarak işe yarar. Aynı şekilde furan reçinesine de dolgu görevi görür. Kvarzkumu korozyonla mücadelede bina yüzeylerinin reçine kaplamasında da önemli rol oynar. Burada bağlayıcı olarak zaman zaman içinde poliester, epoksi, poliüretan ve metilmetakrilat gibi reçineler kendini kabul ettirmiştir. Kvarztozunun en yaygın kullanıldığı alan olarak ise yüksek gerilimdeki izolatörleri görmekteyiz. Epoksi reçinesinin kvarzla karışımıyla üretilen izolatörler özellikle açık alanlarda başarıyla yeralmaktadır. Kvarztozunun bu sektörde giderek daha yaygın kullanım bulacağına kesin gözüyle bakılmaktadır. Kvarzın en önemli üstünlüğü ısıyla genleşme katsayısının çok düşük olmasıdır. Bu nedenle özellikle elektronik döküm ve kaplamalarda devrelerin sağlıklı kalması mümkün olmakta ve kvarz çok kıymetli bir madde konumuna gelmektedir. Elektroniğin bütün endüstri kollarında yaşadığı baş döndürücü gelişmesi göz önünde tutulacak olursa kvarzın nasıl bir gelişme göstereceği kolayca anlaşılır.

Wollastonit

Wolastonit bir kalsiyummetasilikat olup doğada beyaz ince iğne şeklinde mineral olarak bulunmaktadır (CaSi O3). Wollastonitin analizi sonucu %47 CaO, %51 SiO ve az miktarda demir, alüminyum, mangan, magnezyum, oksidleri de saptanmıştır. Uzunluğun genişliğe oranı 3:1 ile 20:1 arasında değişmekte ve iğne şeklinde dolgu maddesi veya takviye özelliklerini etkilemekte ve kullanıldığı fenol, poliester epoksi gibi reçinelere mekanik direnç takviyesi yapmaktadır. Termoset reçinelerin yanında termoplastiklere de aynı avantajları vermekte ve ABS, SAN, PVC ve PP ne de ilve edilmektedir. Wollastonit genelde cam elyafla birlikte kullanılmakta olup diğer toz ve plaka yapıya sahip dolgularla da karıştırılmaktadır. Ayrıca sağlık açısından sakıncalı olan asbestin ve diğer maddelerin yerine de kullanılmakta olup diğer toz ve plaka yapıya sahip dolgularla da karıştırılmaktadır. İğne yapılı wollastonit ve yaprak yapılı dolguların karışımı reolojik açıdan ayarlanabilecek bir karışım oluşturabilir. Kaolinit ve talk ile karışımı tiksotropik sayılabilecek bir sistem yaratabilir.

Elektrokorund

Elektrokorund A12 03 alüminyum bileşimlerinden olup boksit mineralinden elde edilir. Doğal mineral önce kalsine edilir, böylece suyunun büyük kısmını, yaklaşık %30 unu kaybeder. Kömür ve demir tozuyla karıştırılmış mineral 2000° ark fırınında eritilir. Tekrar setleştiğinde siyah korund oluşmuştur ve %70-85 oranında alüminyumoksid içermektedir. Kahverengi korund %94-97, beyaz korund ise nerdeyse %99 alüminyumoksidden ibarettir. Kırılıp belli büyüklüğe indirişmiş parçalar fenolik reçineyle zımpara üretiminde kullanılan plakalar elde edilmek üzere yapıştırılır. Ahşap, metal ve optik endüstrisinin ihtiyaca olan zımparalar çok değişik form ve büyüklükte üretilerek hizmete sunulur.

Sentetik silikalar

Plastiklerde önemli özellikler oluşmasını sağlayabilirler.

• Çekme ve çatlama tehlikesi azalır                  

• Mekanik değerler yükselir                

• Folyoların yapışması önlenir

•  Isıya dayanım artar                                              

•  Genleşme katsayısı düşer

• Elektrik değerleri yükselir

• Sertlik artar

• Ekstruzyonda şişme azalır

• Kıvamlaşma, reoloji ve tiksotropi özellikler etkilenir.

Diğer mineraller

Özel bazı ihtiyaçlar için küçük miktarkarda özel dolgulara da rastlanmaktadır.

• Silisyumcarbid (SiC) aşınmaya dayanıklılık için

• Molibdensulfid (MoS) akışkanlığın ayarlanması için

• Çinko sulfid (ZnS) beyaz plastiklerde

• Alüminyumsilikat (Mulmit) kayganlığı artırmak için

• Zirkonyumsilikat kayganlığı artırmada

• Bayumtıtanat-elektriközelliklerinde iyileştirme

Dr.Metin BAŞBUDAK