Plastikler

Plastikler sızdırmazlık elemanı malzemesi olarak gerek tek baĢlarına, gerekse elastomerler ile back-up ring olan uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. ÇeĢitli varyasyonlarla kalıplanmaları kolaydır. Plastikler elastiklik bakımından elastomerler ile kıyaslandığında kötü performanslıdırlar, plastik Ģekil değiĢimine daha çabuk ortaya çıkar. Ancak yine de sızdırmazlık sağlayacak kadar bir akma plastiklerde de gözlenebilir. U-Ring gibi uygulamalarda metalden bazı elemanlar kullanılarak plastiğe gerginlik sağlanır. AĢağıdaki Ģekilde böyle bir örnek görünmektedir:

ġekil 4.3 : Metal destekli plastik malzemeli U-Ring.

Plastikler de elastomerler gibi uzun zincirli polimerlerden oluĢurlar. Bu zincirin oluĢturabileceği varyasyonlarla elastomerlerden daha fazla çeĢidi üretilebilmektedir. Genel olarak iki gruba ayrılırlar. Bunlar termoset plastikler ve termoplastiklerdir. Termoset plastikler polimerizasyonunu tamamlamıĢ olup sertleĢtikten sonra tekrar yumuĢamazlar. Termoplastikler ise ısı ile tekrar yumuĢayıp sertleĢebilirler.

Plastiklerden sadece bazıları sızdırmazlık elemanı malzemesi olarak kullanılabilmektedir. AĢağıda plastiklerin sızdırmazlık elemanı olarak kullanılabilmesine olanak sağlayan yararlarından bir kısmını aktaracağım. Ancak Ģunu söylemeliyim ki bu yararlardan tümü tüm plastikler için geçerli değildir. Kimyasal zincirinin yapısına göre plastikler aĢağıdaki özellikleri kazanabilirler:

DüĢük sürtünme kuvveti ve kuru çalıĢabilme özellikleri vardır. Sızdırmazlık elemanları gibi yağ ile çalıĢılan ortamlarda sınır sürtünme ile çalıĢarak düĢük hızlarda çok rahat çalıĢabilmektedirler.

Ġyi aĢınma direnci gösterirler.

Metallare yakın sayılabilecek sertlikte plastikler vardır.

PTFE gibi bazı plastikler çok geniĢ yelpazedeki kimyasala karĢı direnç gösterirler. 4.2.1 Sızdırmazlık elemanı malzemesi olan plastikler

4.2.1.1 Poliamid (PA)

Genellikle naylon olarak bilinen poliamid geliĢtirilen ilk sentetik plastik türüdür. DuPont firması tarafından 1938 yılında üretilmiĢtir. Günümüzde birçok firma tarafından birçok çeĢidi üretilmektedir.

Mühendislik uygulamalarında genellikle naylon 6.6 kullanılır. Yüksek aĢınma direnci olan malzeme bu özelliği sayesinde kuru ya da tam yağlanmayan yüzeylerde iyi performans gösterir. Ancak çalıĢma sıcaklığı bakımından sınırlıdır. Ayrıca yüksek nemli ortamlarda da özelliklerini yitirdiği gözlenmiĢtir. Genellikle back-up ring malzemesi olarak kullanılır.

Sıcaklık aralığı: -30o

C ile 100oC arasında çalıĢması uygundur.

Dayanım: Atmosfer koĢullarına, mineral yağlara ve greslere karĢı dayanıklı bir malzemedir.

Uygun olmadığı durumlar: Su, yüksek nemli ortamlar, çözücüler ve asit bulunan ortamlarda kullanılması uygun değildir.

4.2.1.2 Asetal (POM)

Asetal ya da poliasetal asıl olarak yataklar gibi yapısal elemanların malzemesidir. Birçok farklı formu mevcuttur. Poliamide göre geniĢ sıcaklık aralıklarında çalıĢması ve su emiciliği daha az olduğundan daha fazla tercih edilen malzeme olmuĢtur. Mineral yağlara karĢı olan yüksek dayanımı özellikle bu yağlarla çalıĢan sistemlerde back-up ring malzemesi olarak seçilmesine sebep olmuĢtur.

Sıcaklık aralığı: -40o

C ile 100oC arasında performansları iyidir.

Dayanım: Atmosfere açık ortamlar, mineral yağlar ve yakıtlara karĢı dayanımı vardır.

4.2.1.3 Polyester

Hidrolik silindirler ve benzeri uygulamalarda bir termoset plastik olan polyester çok sık kullanılmaktadır. AĢınma direnci bakımından oldukça iyi bir malzemedir.

Sıcaklık aralığı: -40o

C ile 120oC arası çalıĢma koĢullarına sahiptir.

Dayanım: Mineral yağlar, gresler ve yakıtlar, sudan fosfat estere kadar tüm ateĢe dayanıklı sıvılar bulunan ortamlarda kullanımları uygundur.

Uygun olmadığı durumlar: 80o_{C üstündeki su ve fren sıvıları bulunan ortamlarda}

kullanımı uygun değildir.

4.2.1.4 Polietilen (PE)

AĢınma dayanımı öne çıkan bir malzemedir. PTFE malzemesinin su içinde çalıĢmasını sağlamak amacıyla yapılan çalıĢmalarda geliĢtirilmiĢtir ve günümüzde en çok böyle ortamlardaki dinamik uygulamalarda kullanılmaktadır. Çok düĢük sıcaklıklarda dahi kullanılabilen bir malzemedir.

Sıcaklık aralığı: -250o

C ile 80oC arası sıcaklıklarda kullanılabilmektedir. Dayanım: Su, sulu çözeltiler içinde çok dayanıklı bir malzemedir.

Uygun olmadığı durumlar: Asitler ve alkaliler, esterler, yapısında klor bulunduran hidrokarbonlar, soğutucular bulunan ortamlar için uygun değillerdir.

4.2.1.5 Poliproplen sülfit (PPS)

PPS yüksek sıcaklıklara olan dayanımı ve sertlik bakımından yüksek mekanik özellikler göstermesinden dolayı birçok sıvı ile kullanılabilmektedir. Sıvılara karĢı direnci PTFE kadar geniĢ kapsamlı olmamasına rağmen özellikle sertliğin önemli olduğu çoğu uygulamada alternatif malzeme olarak sayılabilir. Back-up ring malzemesi, V-Ring malzemesi ya da otomotiv endüstrisinde yüksek sıcaklıkta çalıĢan bileĢenlerde sızdırmazlık elemanı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Üretiminin %50’si otomotiv endüstrisinde yakıt sistemleri, aktarma organları, fren sistemleri ve soğutma sistemlerinde piston, valf gövdesi, sızdırmazlık elemanları ve conta olarak kullanılmaktadır.

Sıcaklık aralığı: 220o_{C üstü sıcaklıklarda çalıĢması uygundur. DüĢük sıcaklıklar için}

Dayanım: Suya, mineral ve sentetik yağlara, otomobillerin soğutucu ve fren sıvılarına, bazlara, asitlere, tuzlara, düĢük sıcaklıklardaki soğutuculara karĢı dayanıklıdır.

Uygun olmadığı durumlar: Oksitleyici kimyasallar, güçlü asitler, klorin, klor içeren çözeltiler, yüksek sıcaklıklardaki soğutuculara karĢı dayanımı yoktur.

4.2.1.6 Politetrafloretilen (PTFE)

Teflon olarak bilinen politetrefloroetilen en çok kullanılan plastik sızdırmazlık elemanları malzemelerindendir. Yapısından kaynaklanan yüksek kimyasal direnci ve kuru Ģartlarda gösterdiği üstün düĢük sürtünme katsayısı teflonu tercih edilir hale getirmiĢtir. Statik ve dinamik birçok sızdırmazlık uygulamalarında kullanılmaktadır. Statik durumda conta olarak kullanımı yaygındır. Dinamik uygulamalarda dönel veya lineer hareket yapan birçok sistemde yapısal ya da destek elemanı olarak teflon malzemeli elemanlar kullanılmaktadır. Yapısal olarak kullanıldığında metal ya da elastomer gibi ek takviyelerle bir esneklik kazandırılır.

Teflon kaba olarak aslında yumuĢak ve kolay dağılan bir malzemedir. Ancak esnekliği yoktur buda sızdırmazlık elemanı malzemesi olarak negatif bir yöndür. Kuru sürtünme onun en önemli artısıdır. Ancak bu durumda dikkat edilmesi gereken çalıĢacağı karĢı yüzeyin bu duruma elveriĢli olmasıdır. Kuru çalıĢma durumunda bir süre sonra teflon çalıĢtığı karĢı yüzeyi kendi malzemesiyle kaplar ve bu Ģekilde sürtünmeyi çok düĢürür. Ancak çalıĢtığı yüzey çok pürüzlü yapıda olursa o halde bu kaplama zor gerçekleĢir ve sürtünme kuvveti artar. Bunun için montaj çok dikkatli yapılmalı çalıĢacağı yüzey temiz olmalıdır.

Sızdırmazlı elemanı malzemesi olarak genellikle özel durumlarda kullanılmaktadır. Ġlaç sanayinde, medikal araçlarda ve gıda sanayinde özellikle gösterdiği kimyasal dirençten dolayı tercih edilmektedir. Otomotiv sanayinde motorun Ģaftında gösterdiği düĢük sürtünme kuvveti kaybından dolayı dönel sızdırmazlık elemanı malzemesi olarak son yıllarda tercih edilmeye baĢlanmıĢtır. Yüksek ve düĢük sıcaklıklarda ve yüksek hızlarda çalıĢabilmesi teflonun bir diğer artı özelliklerindendir.

Uygun olmadığı durumlar: Ergiyik alkali metaller, flor gibi halojenler, güçlü oksitleyicilerin bulunduğu ortamlarda kullanımı uygun değildir.