Günümüzün hızla gelişen endüstriyel ortamında, üstün performansı ve geniş uygulama yelpazesi nedeniyle plastik malzemeler vazgeçilmez bir bileşen haline gelmiştir. Sadece günlük yaşamda her yerde bulunmazlar, aynı zamanda yüksek teknoloji endüstrileri, tıbbi ekipman, otomotiv üretimi, havacılık ve uzay gibi birçok alanda da önemli bir rol oynarlar. Malzeme biliminin sürekli gelişmesiyle birlikte plastik malzemelerin çeşitliliği ve performansı da giderek artıyor ve mühendislere ve tasarımcılara daha fazla seçenek ve zorluk sunuyor. Belirli bir uygulama için sayısız seçenek arasından en uygun plastik malzemenin nasıl seçileceği karmaşık ama kritik bir konu haline geldi. Bu makale, okuyucuların plastik malzemelerin temel özelliklerini, işleme tekniklerini, performans gereksinimlerini, ve nihai ürünün performansını ve maliyetini nasıl etkiledikleri. Çeşitli plastik malzemelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini tartışacağız, farklı çevre ve uygulama koşulları altındaki performanslarını analiz edeceğiz ve pratik seçim önerileri sunacağız. Plastik malzeme seçme sürecini derinlemesine inceleyerek, okuyucuların ürün tasarımı ve geliştirme aşamasında bilinçli kararlar almasına yardımcı olmayı, ürünlerin güvenilirliğini, dayanıklılığını ve ekonomik verimliliğini sağlamayı umuyoruz. Bu önsözün ardından bir yolculuğa çıkacağız. Plastik malzemelerin dünyasına adım atmak, onların sırlarını keşfetmek ve bu bilgiyi pratik ürün tasarımına nasıl uygulayacağınızı öğrenmek. İster deneyimli bir mühendis olun ister malzeme bilimi alanına yeni başlayan biri olun, bu makalenin size değerli bilgiler ve ilham sağlayacağını umuyoruz. Plastik malzeme seçiminin gizemlerini ortaya çıkarmak için bu yolculuğa birlikte başlayalım.
Plastik Malzeme Seçimi
Bugüne kadar on binin üzerinde reçine türü rapor edilmiştir ve bunların binlercesi endüstriyel olarak üretilmektedir. Plastik malzemelerin seçimi, çok çeşitli reçine türleri arasından uygun bir çeşidin seçilmesini içermektedir. İlk bakışta, mevcut plastik çeşitlerinin çokluğu, Bunaltıcı olabilir. Ancak tüm reçine türleri yaygın olarak uygulanmamaktadır. Bahsettiğimiz plastik malzemelerin seçimi keyfi değildir, yaygın olarak kullanılan reçine türleri içerisinde filtrelenmektedir.
Plastik Malzeme Seçimi Esasları:
I.Plastik Malzemelerin Uyarlanabilirliği
• Çeşitli malzemelerin karşılaştırmalı performansı;
• Plastik seçimine uygun olmayan koşullar;
• Plastik seçimine uygun koşullar.
II.Plastik Ürünlerin Performansı
Plastik Ürünlerin Kullanım Koşulları:
a.Plastik ürünlerdeki mekanik stres;
b.Plastik ürünlerin elektriksel özellikleri;
c.Plastik ürünlerin boyutsal hassasiyet gereksinimleri;
d.Plastik ürünlerin geçirgenlik gereksinimleri;
e.Plastik ürünlerin şeffaflık gereklilikleri;
f.Plastik ürünlerin görünüm gereksinimleri.
Plastik Ürünlerin Kullanım Ortamı:
a.Ortam sıcaklığı;
b.Ortam nemi;
c.İletişim medyası;
d.Ortamdaki ışık, oksijen ve radyasyon.
III.Plastiklerin İşleme Performansı
• Plastiklerin işlenebilirliği;
• Plastiklerin işleme maliyetleri;
• Plastik işleme sırasında oluşan atıklar.
IV.Plastik Ürünlerin Maliyeti
• Plastik hammadde fiyatı;
• Plastik ürünlerin servis ömrü;
• Plastik ürünlerin bakım maliyetleri.
Gerçek seçim sürecinde, bazı reçineler çok benzer özelliklere sahiptir, bu da seçim yapmayı zorlaştırır. Hangisinin seçilmesi daha uygunsa, bir karar verilmeden önce çok yönlü değerlendirme ve tekrarlanan tartımlar gerekir. Bu nedenle, plastik malzemelerin seçimi çok karmaşıktır. Dikkat edilmesi gereken nokta, çeşitli kitaplardan ve yayınlardan alıntılanan plastik malzemelerin performans verilerinin, gerçek çalışma koşullarından önemli ölçüde farklılık gösterebilecek belirli koşullar altında ölçülmesidir.
Malzeme Seçim Adımları:
Geliştirilecek bir ürünün tasarım çizimleri ile karşılaşıldığında malzeme seçiminde şu adımlar izlenmelidir:
• Öncelikle ürünün plastik malzemelerden üretilip üretilemeyeceğini belirleyin;
• İkincisi, plastik malzemelerin imalatta kullanılabileceği belirlenirse, hangi plastik malzemenin seçileceği bir sonraki dikkate alınması gereken faktör haline gelir.
Ürün Hassasiyetine Göre Plastik Malzeme Seçimi:
Hassas Sınıfta Mevcut Plastik Malzeme Çeşitleri
1 Yok
2 Yok
3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE %30GF takviyeli plastikler (%30GF takviyeli plastikler en yüksek hassasiyete sahiptir)
4 PA tipi, klorlu polieter, HPVC, vb.
5 POM, PP, HDPE vb.
6 SPVC, LDPE, LLDPE vb.
Plastik Ürünlerin Isı Direncini Ölçmeye Yönelik Göstergeler:
Yaygın olarak kullanılan göstergeler ısı saptırma sıcaklığı, Martin ısı direnci sıcaklığı ve Vicat yumuşama noktasıdır; ısı saptırma sıcaklığı en yaygın kullanılanıdır.
Yaygın Plastiklerin Isı Direnci Performansı (Değiştirilmemiş):
Malzeme Isıl Sapma Sıcaklığı Vicat Yumuşama Noktası Martin Isı Direnç Sıcaklığı
HDPE 80°C 120°C -
AYPE 50°C 95°C -
EVA - 64°C -
PP 102°C 110°C -
PS 85°C 105°C -
PMMA 100°C 120°C -
PTFE 260°C 110°C -
ABS 86°C 160°C 75°C
PSF 185°C 180°C 150°C
POM 98°C 141°C 55°C
PC 134°C 153°C 112°C
PA6 58°C 180°C 48°C
PA66 60°C 217°C 50°C
PA1010 55°C 159°C 44°C
PET 70°C - 80°C
PBT 66°C 177°C 49°C
PPS 240°C - 102°C
PPO 172° - 110°
PI 360°C 300°C -
LCP 315°C - -
Isıya Dayanıklı Plastik Seçim Esasları:
• Isı direnci seviyesini göz önünde bulundurun:
a.Maliyetleri artırabileceği için çok yüksek seçim yapmadan ısı direnci gereksinimlerini karşılayın;
b. Tercihen modifiye edilmiş genel plastikler kullanın. Isıya dayanıklı plastikler çoğunlukla pahalı olan özel plastiklere aittir; genel plastikler nispeten daha ucuzdur;
c.Tercihen geniş bir ısı direnci modifikasyonu marjına sahip genel plastikler kullanın.
• Isıya dayanıklılık çevresel faktörlerini göz önünde bulundurun:
a.Anlık ve uzun süreli ısı direnci;
b.Kuru ve ıslak ısı direnci;
c.Orta korozyona karşı direnç;
d.Oksijen ve oksijensiz ısı direnci;
e.Yüklü ve yüksüz ısı direnci.
Plastiklerin Isı Direnci Modifikasyonu:
Dolgulu Isı Direnci Modifikasyonu:
Organik malzemeler hariç çoğu inorganik mineral dolgu maddesi, plastiklerin ısı direnci sıcaklığını önemli ölçüde artırabilir. Yaygın olarak kullanılan ısıya dayanıklı dolgu maddeleri şunları içerir: kalsiyum karbonat, talk, silika, mika, kalsine kil, alümina ve asbest. Parçacık boyutu ne kadar küçükse dolgu maddesi, değişiklik etkisi o kadar iyi olur.
• Nano dolgular:
• %5 nano montmorillonit ile doldurulmuş PA6, ısı saptırma sıcaklığı 70°C'den 150°C'ye yükseltilebilir;
• %10 nano lületaşı ile doldurulmuş PA6, ısı saptırma sıcaklığı 70°C'den 160°C'ye yükseltilebilir;
• %5 sentetik mika ile doldurulmuş PA6, ısı saptırma sıcaklığı 70°C'den 145°C'ye yükseltilebilir.
• Geleneksel dolgu maddeleri:
• %30 talk ile doldurulmuş PBT, ısı saptırma sıcaklığı 55°C'den 150°C'ye yükseltilebilir;
• %30 mika ile doldurulmuş PBT, ısı saptırma sıcaklığı 55°C'den 162°C'ye yükseltilebilir.
Güçlendirilmiş Isı Direnci Modifikasyonu:
Takviye modifikasyonu yoluyla plastiklerin ısı direncinin arttırılması, dolgudan daha etkilidir. Yaygın olarak kullanılan ısıya dayanıklı elyaflar esas olarak şunları içerir: asbest elyafı, cam elyafı, karbon elyafı, bıyık ve poli.
• Isı direnci modifikasyonu için %30 cam elyafla güçlendirilmiş kristal reçine:
• PBT'nin ısı saptırma sıcaklığı 66°C'den 210°C'ye yükseltildi;
• PET'in ısı saptırma sıcaklığı 98°C'den 238°C'ye yükseltildi;
• PP'nin ısı saptırma sıcaklığı 102°C'den 149°C'ye yükseltildi;
• HDPE'nin ısı saptırma sıcaklığı 49°C'den 127°C'ye çıkarıldı;
• PA6'nın ısı saptırma sıcaklığı 70°C'den 215°C'ye yükseltildi;
• PA66'nın ısı saptırma sıcaklığı 71°C'den 255°C'ye yükseltildi;
• POM'un ısı saptırma sıcaklığı 110°C'den 163°C'ye yükseltildi;
• PEEK'in ısı saptırma sıcaklığı 230°C'den 310°C'ye yükseltilir.
• Isı direnci modifikasyonu için %30 cam elyafı ile güçlendirilmiş amorf reçine:
• PS'nin ısı saptırma sıcaklığı 93°C'den 104°C'ye yükseltildi;
• PC'nin ısı saptırma sıcaklığı 132°C'den 143°C'ye yükseltildi;
• AS'nin ısı saptırma sıcaklığı 90°C'den 105°C'ye yükseltildi;
• ABS'nin ısı saptırma sıcaklığı 83°C'den 110°C'ye yükseltildi;
• PSF'nin ısı saptırma sıcaklığı 174°C'den 182°C'ye yükseltildi;
• MPPO'nun ısı saptırma sıcaklığı 130°C'den 155°C'ye yükseltilir.
Plastik Harmanlama Isı Direnci Modifikasyonu
Isı direncini arttırmak için plastiklerin harmanlanması, yüksek ısıya dayanıklı reçinelerin düşük ısıya dayanıklı reçinelerle birleştirilmesini ve böylece bunların ısı direncinin arttırılmasını içerir. Isı direncindeki iyileşme, ısıya dayanıklı değiştiricilerin eklenmesiyle elde edilen kadar önemli olmasa da, bunun avantajı şudur: ısı direncini arttırırken malzemenin orijinal özelliklerini önemli ölçüde etkilemez.
• ABS/PC:Isı saptırma sıcaklığı 93°C'den 125°C'ye yükseltilebilir;
• ABS/PSF(20%):Isı saptırma sıcaklığı 115°C'ye ulaşabilir;
• HDPE/PC(20%): Vicat yumuşama noktası 124°C'den 146°C'ye yükseltilebilir;
• PP/CaCo3/EP:Isı saptırma sıcaklığı 102°C'den 150°C'ye yükseltilebilir.
Plastik Çapraz Bağlama Isı Direnci Modifikasyonu
Isı direncini arttırmak için çapraz bağlanan plastikler, ısıya dayanıklı boru ve kablolarda yaygın olarak kullanılır.
• HDPE: Silan çapraz bağlama işleminden sonra, ısı saptırma sıcaklığı orijinal 70°C'den 90-110°C'ye yükseltilebilir;
• PVC: Çapraz bağlanma sonrasında ısıl saptırma sıcaklığı orijinal 65°C'den 105°C'ye yükseltilebilir.
Şeffaf Plastiklerin Özel Seçimi
I. Günlük Kullanımda Şeffaf Malzemeler:
• Şeffaf film: Ambalajlarda PE, PP, PS, PVC ve PET vb. kullanılır; tarımda PE, PVC ve PET vb. kullanılır;
• Şeffaf levhalar ve paneller: PP, PVC, PET, PMMA ve PC vb. kullanın;
• Şeffaf tüpler: PVC, PA vb. kullanın;
• Şeffaf şişeler: PVC,PET,PP,PS ve PC vb. kullanın.
II.Aydınlatma Ekipmanı Malzemeleri:
Esas olarak abajur olarak kullanılır, yaygın olarak kullanılan PS, değiştirilmiş PS, AS, PMMA ve PC.
III.Optik Alet Malzemeleri:
• Sert lens gövdeleri: Esas olarak CR-39 ve JD kullanın;
• Kontakt lensler: Yaygın olarak HEMA kullanın.
IV.Cam Benzeri Malzemeler:
• Otomotiv camı: Yaygın olarak PMMA ve PC kullanın;
• Mimari cam: Yaygın olarak PVF ve PET kullanın.
V.Solar Enerji Malzemeleri:
Yaygın olarak kullanılan PMMA,PC,GF-UP,FEP,PVF ve SI vb.
VI.Optik Fiber Malzemeler:
Çekirdek katman PMMA veya PC kullanır ve kaplama katmanı floro-olefin polimer, florlanmış metil metakrilat tipidir.
VII.CD Malzemeleri:
Yaygın olarak kullanılan PC ve PMMA.
VIII.Şeffaf Kapsülleme Malzemeleri:
Yüzey sertleştirilmiş PMMA,FEP,EVA,EMA,PVB, vb.
Konutların Farklı Amaçlarına Özel Malzeme Seçimi
• TV Muhafazaları:
• Küçük boyut: Değiştirilmiş PP;
• Orta boy: Modifiye edilmiş PP,HIPS,ABS ve PVC/ABS alaşımları;
• Büyük boy:ABS.
• Buzdolabı Kapı Kaplamaları ve İç Kaplamaları:
• Yaygın olarak HIPS panoları, ABS panoları ve HIPS/ABS kompozit panoları kullanın;
• Şu anda ana malzeme ABS'dir, yalnızca Haier buzdolapları modifiye HIPS kullanmaktadır.
• Çamaşır Makineleri:
• İç kova ve kapaklarda ağırlıklı olarak PP, az miktarda ise PVC/ABS alaşımları kullanılmaktadır.
• Klimalar:
• Güçlendirilmiş ABS,AS,PP kullanın.
• Elektrikli Fanlar:
• ABS,AS,GPPS kullanın.
• Elektrikli Süpürgeler:
• ABS,HIPS,modifiye PP kullanın.
• Ütü:
• Isıya dayanıklı değildir: Modifiye PP;
• Isıya dayanıklı: ABS,PC,PA,PBT,vb.
• Mikrodalga Fırınlar ve Pirinç Pişiriciler:
• Isıya dayanıklı değil: Modifiye PP ve ABS;
• Isıya dayanıklı:PES,PEEK,PPS,LCP,vb.
• Radyolar, Teyp Kaydedicileri, Video Kaydedicileri:
• ABS,HIPS vb. kullanın.
• Telefonlar:
• ABS,HIPS,modifiye PP,PVC/ABS vb. kullanın.