Plastik Malzemenin Yapısı

Bu bölümde belirli tipteki malzemenin fiziksel, kimyasal vb. özellikleri verilmiştir. Fakat buradaki değerler plastiğin molekül ağırlığına, molekül ağırlık çeşitliliğine bağlı olarak değişiklik gösterir. Bunun için burada verilen değerler kesin olarak alınmamalı, yalnızca referans olarak kullanılmalıdır. Plastiklerin yapıları, işleme şartlarındaki değişikliklerle ve dolgu maddesi kullanılarak ciddi şekilde değiştirilebilir. Birçok plastik maddesinde temel formül katkı maddeleriyle değiştirilerek kullanılır. Bazı plastikler katkı maddeleriyle daha fazla darbe dayanıklılığı ve çekme kuvvetine sahiptir. İstenilen yapı kombinasyonu fiberler yada diğer katkı maddelerinin ilavesiyle elde edilir. İşleme ve performans katkı maddeleri de malzemeye ilave edilebilir. Bunlar antistatik, kristalleşmeyi geliştirici ve kalıba yapışmayı önleyici katkı maddeleridir. Karışıma ilave olarak konulan köpüklendirici katkı maddesi de süngerimsi ürün sağlar.

13.3.1. Akışkanlığı Kolaylaştırma

Plastik maddeler çok farklı akışkanlık özellikleri gösterirler. Aynı maddenin farklı tiplerinde bile farklı akışkanlık özellikleri görülür. Plastiğin akışkanlığı non-newtonian olmasından dolayı daha karmaşık hale gelir. Basınç ve akışkanlık arasında lineer bir ilişki yoktur. Bu demektir ki akışkanlık bir rakamla anlamlı bir şekilde ifade edilemez ve akışkanlık testi için değişik şartlar istenir. Bu çeşit bilgiler Moldflow (Europe] ltd 'in veri bankasından elde edilebilir. İmkan dahilinde bu bilgilerin bazıları akışkanlık yapıları göstermek için alınmıştır. Sürtünme hızı [shear rate) etkisi, sürtünme baskısı etkisi birlikte gösterilmiştir. Sürtünme hızı saniye üzeri (-1) olarak gösterilir ve bu değerin yüksek olması plastiğin daha fazla sürtünmeyle karşılaştığını ve akışta zorlandığını gösterir. çoğu zaman plastik malzemeler. Psodo plastik akış özelliği gösterir. Bu durum direnç göstererek akıcı hale gelmeyi ifade eder. Aşağıdaki Akzo tarafından Naylon 6 için verilmiş rakamlara bakınız.

Çizelge 13.1 Bazı malzemelerin viskozite değerleri gösterilmiştir. (Harper,2006)

Bu rakamlar açıkça üç farklı Akulan tipinin çok farklı akma direnci olduğunu gösterir. İlk tip en az akma direnci gösterir. Nitekim sayı küçüldükçe akma direnci de azalır. Kalıbın dolması güç olduğunda veya yolluğun uzun olması durumunda kullanılır. Bu üç maddenin de akması, basma hızı arttıkça kolaylaşır, böylece kalıbın dolması kolaylaşır. Erime sıcaklığını arttırmak. istenilen enjeksiyon basıncını azaltır ki bu da belirli hızda (miktarda) akışkanlığı arttırır. Belirli uygulamalar için malzeme seçerken; örneğin malzeme şiddetli mekanik baskıya maruz kalacaksa, yüksek viskosite grade seçilir. Yüksek viskozite tipin molekül ağırlığı yüksektir ve daha iyi şekilde mekanik baskıya dayanır. Ama bazı zamanlarda bu tip. kabul edilemeyecek seviyede malzeme içi gerilime sebep olduğundan tavsiye edilmez. İnce duvarlı baskılarda veya pürüzsüz yüzey istendiğinde kolay akan tip tercih edilir.

13.3.2. Çekme (Shrinkage)

Kalıplanan çoğu plastik parçaların boyutları kalıp boyutundan azdır. Küçülme (çekme) oranı amorf ve yarı kristal plastik arasında 4 kat değişir. Küçülme oranı tipler arasında değişim gösterir, ayrıca işleme şartlarının değişmesi kesinlikle farklı oranda çekmeye sebep olur. Hatta baskıdan çıkan malzemenin farklı yönlerinde farklı çekme oranları görülür. Örneğin malzemenin

katıdır. Çekme aynı akış yönünde farklı noktalarda farklılık gösterir. Örneğin uzun akış yolunda basınç düşeceğinden. düşük basınç bölgelerinde fazla çekme görülür. Malzeme duvar kalınlığının artması çekme oranını arttırır. Eğer malzeme duvarında farklı kalınlık olursa kalın yerler ince yere göre daha fazla çekeceğinden malzemenin şeklinin bozulmasına sebep olabilir. Bu faktörlerden dolayı çekme oranını her plastik için belirlemek gerekir. Çekme oranı yüzde olarak belirlenir. Örneğin % 0.4 veya lineer çekme örneğin 0.004 mm/mm veya 0.004 in/in gibi. Toplam çekme. kalıptan çıktığı andaki çekme ile malzemenin bir gün sonra yaptığı ikinci çekmenin toplamıdır. İkinci çekme malzemenin üretiminden uzun bir süre sonra meydana gelir ve buna çevresel çekme de denir. Genel olarak çekme kalıp ve erime sıcaklığının artmasıyla artar. Fakat toplam çekme kalıp sıcaklığı arttırılırsa azalır ve pratikte boyutları daha sabit (dengeli) malzeme üretilir. Eğer kalıp sıcaklığı arttırılırsa ikinci çekme göz önüne alınmayacak kadar küçük olur.

Hatta yarı kristal termoplastikler kullanılarak boyutları sabit malzeme üretimi için yüksek kalıp sıcaklığı gereklidir bile denilebilir.

13.3.3. Plastiğin Dayanıklı Olduğu Maddeler

Herhangi bir plastiğin belirli kimyasallara dayanıklılığı referans olarak kullanılmalıdır. Çünkü aynı plastiğin çok çeşitli tipleri vardır. Normalde plastikler kimyasallara iyi direnç gösterirler ve yine genel olarak yarı kristal plastiklerin kimyasal direnci amorf plastiklerden fazladır. Bütün plastikler için sıcaklık arttığında kimyasal dayanım azalır. Baskıdan çıkan malların yapıları kontrol edildiğinde üretim şartlarının yapılarına etkisi unutulmamalıdır. Eğer enjeksiyondan çıkan malzemenin hangi ortamda kullanılacağı biliniyorsa plastik üreticisinin konuyla ilgili bilgi broşürüne bakmakta fayda vardır. Zararsız bir çevrede kullanılması söz konusu olduğunda dahi plastiğin dayanıklı olduğu şartlar iyi bilinmelidir. Plastiğin kimyasal direnci belirli uygulamalara bağlıdır. Plastiğin kullanıldığı ortamın sıcaklığı, kullanım süresi ve yük altında olup olmadığı plastiğin dayanıklılığını etkiler. Aşırı çevre şartlarıyla (örneğin yüksek sıcak veya soğuk vb) karşılaşabilir veya aşındırıcı kimyasallarla karşılaşılabilir. Bundan dolayı çevreye dayanıklılık bilgileri ham plastik malzemenin seçilmesinden önce belirlenir. Bu durumda malzeme seçimi kuvvetli ve zayıf asitlere, bazlara ve solventlere plastiğin kimyasal direncine göre verilmiştir.

Asitler kuvvetli veya zayıf, solventler polar veya polar olmayan diye ayrılırlar. Polar solventler elektriksel molekül yapısına sahiptir. Malzeme dengesizdir. elektriksel etkiyle molekül ayrılabilir. Polar solventlere örnek su, alkol, ketone, ester, kısmi halogenli solventler verilebilir.

Non-polar (polar olmayan) solventler karbon tetraklorid, benzen ve hidrokarbonlardır.

13.3.4. Plastiğin Dayanıklı Olmadığı Maddeler

Plastiklerin kimyasallara kısa süreli direnci iyi biliniyor. İyi bilinmeyen husus ise kimyasallara uzun süreli direnci veya çevresel baskıyla çatlama direncidir. İlk bakışta plastik belirli kimyasallara dirençli gözükebilir, örneğin su içinde kullanıldığında dahi, kullanım şartlarına bağlı olarak farklı olaylar gözetlenebilir. Plastiği. kullanılacağı çevrede denemek tek çözümdür.

Çevresel şok çatlaması probleminin çözümü bazı olaylarda çok zordur. Plastik parça metal bir parçayla birlikte kullanılabiliyorsa, metal ve plastik arasındaki davranış farklılıkları daima hatırlanmalıdır. Metale kimyasal etki genellikle yüzeyseldir, çürüme ve ağırlık kaybına sebep olur. Kimyasalların içeri alınmasıyla plastikte şişme ve yumuşama görülür. Bu durum malzemenin ağırlığının artmasına da sebep olur. İleri vakalarda belki yüzeyin eriyip çözülmesiyle yüzey çok aşırı şişebilir veya çürüyerek dökülerek ağırlığını kaybedebilir.

13.3.5. Plastiklerin Tanımlanması

Plastiklerin kesin tanımlanması için özel gelişmiş test cihazları gerekir. Burada yalnızca kolay ve ucuz olan test metodu anlatılmıştır. Bu tür bir testle bulunan özellikler özgül ağırlık, ısıtma yakma esnasındaki davranışlardır. Plastiğin yoğunluğu veya özgül ağırlığı, su dolu bir kaba küçük bir plastik parçası atılarak bulunur. Su yerine yoğunluğu bilinen sıvılar da kullanılarak plastiğin yoğunluğu belirlenebilir.ısıtma ve yakma testleri çeker ocak altında plastik ısıtılarak ve yakılarak yapılır. Bu yöntem gözleme dayandığından, gözlemcinin tecrübeli olması ve gözlerin tercihen bilinen benzer plastiklerle paralel yapılarak değerlendirilmesi önemlidir. Bu tip testler ham reçine halindeki katkısız plastiklere uygulandığında sonuç verir. Katkılı plastikler yanıltıcı sonuç verirler. Test sırasında plastik temiz bir ısı iletmeyen kıskaçla tutulmalıdır. Yanma sırasında çıkan gazlar zehirli olabilir, dolayısıyla havalandırma şarttır.

13.3.6. Plastiği Boyama (Renklendirme)

Plastikler ilk üretildiklerinde genellikle renksiz şeffaf, beyaz veya açık sarı renktedirler. Amorf plastikler şeffaf olduğundan, yarı kristal plastiklere göre daha kolay boyanabilirler ve daha çok renk çeşidine sahiptirler. Plastiklerin boyanmasına da iki tip bayar madde kullanılır. Bunlar

halinde dağılarak boyama etkisi yapan maddelerdir ("pigment"). Dye tipi kimyasallar çok az miktarda kullanılarak boyama sağlarlar, ancak katkı olarak kullanılan plastifikasyon ve diğer kaydırıcılarla yüzeye çıkarak rengin bozulmasına neden olduklarından plastifiye plastiklerde tercih edilmezler.Pigment1er genellikle birbirine yapışmış tanelerden oluştuğu için plastikle iyi karıştırılabilmesi için çok sürtünmeli bir ortamda karıştırılmaları gerekir. Pigmentlerin iyi karıştırılıp dağıtılabilmesi için renk konsantresi veya masterbeç adı verilen karışımlar hazırlanır.Her durumda karışım çok hassas bir teknikle yapılmalı ve aynı rengi tekrar üretmeyi sağlamalıdır. Ayrıca en iyi renk tonunu vermeli ve kısa süreli makine kullanımına uygun olmalıdır. Plastiklerin çoğunluğu renkli olarak satılır. Masterbeçler katı veya sıvı olabildikleri gibi çok renk çeşidine de sahiptirler. Katı olanlar en popüler olanlardır ve reçine taşıyıcılar üzerine veya polimere konulur. Diğeri ucuz olanıdır. Katı masterbeç kullanılmadan önce kullanılacak plastikle uygunluğu kontrol edilmelidir. Bazı plastiklerin diğer benzerleriyle aynı olduğu iddia edilir, fakat buna ihtiyatla bakılmalıdır. Masterbeç konsantrasyonu sabit tutulmasına rağmen bir plastikten başka bir plastiğe geçildiğinde farklı renk tonu görülebilir. Aynı plastik/masterbeç kombinasyonu farklı makinede kullanıldığında dahi farklı renk tonu sıkça görülür. Kolay uygulanır görünmesine rağmen sıvı renkler geniş bir şekilde kullanılmaz. Çok iyi uygulamada aynı renk uzun süreli üretimde değişmeden tutulabilir. Ana problem eğer boya dökülürse temizlenmesi veya doğru dozda kullanılmamasıdır.Plastiğin ucuz yolla renklendirilmesi kuru renklendiriciler ile yapılır. Bunun dezavantajı sistemin dağınık ve tozlu bir yöntem olmasıdır. Renk tonunu korumak için poşet veya karton olarak doğru doz 25 kg'lık plastik torbalarına ilave edilir. Kuru renkleri kullanırken, karışım esnasında granüllerini eşit bir şekilde boyayla karıştırmak erimiş plastikte tatminkar renk dağılımını sağlamaktır. Karışım tekniği (tek veya çok yönlü karışım - single or multi-axis rotation), granüllerin en iyi karışım zamanını (eşit şekilde boyayla kaplanması için) tespit eder. Bir defa doğru renklendirme yöntemi tespit edildiğinde bu yöntemle sabit renk tutturma imkanı sağlanır. Boyanın depolama esnasında nem çekmemesine dikkat edilmelidir. Çünkü nem boyayı yuvarlak topakçıklar haline getirir. Bu topakçıklar renk tonlamasına ve baskı üzerinde değişik renkte çizgiler oluşmasına neden olur.

Zehirlenme problemi olabileceğinden toz halindeki boya, örneğin kadmiyum temelli pigmentler, dikkatli kullanılmalıdır. Bu problem bunun kullanımının neden azaldığını açıklar. Natural plastiği boyamak için hangi metot kullanılırsa kullanılsın, daima akılda tutulması gereken şey yapısı ve baskı boyutları dikkate değer bir şekilde kullanılan boya veya pigment tarafından etkileneceğidir.