Polimerler kimyasal yapılarına, kaynaklarına, fiziksel özelliklerine ve molekül yapılarına göre sınıflandırılır. Bu çalışmada polimerlerin fiziksel yapılarına göre sınıflandırılması ele alınarak inceleme yapılmıştır.
Şekil 3.1. Polimerlerin Fiziksel Özelliklerine Göre Sınıflandırılması [28].
3.3.1. Plastikler
Plastikler, normal sıcaklık altında katı halde bulunan, çeşitli katkı maddelerinin katılımıyla, basınç ve ısı ile şekillendirilebilen organik polimerik maddeler olarak tanımlanabilir [31]. Plastikler en son ortaya çıkan malzeme gurubu olmasına rağmen günlük hayatımıza en fazla giren malzemelerden birisidir. Kısa sürede yaygınlaşmalarının ve ekonomik önem kazanmalarının nedeni olarak plastiklerin özelliklerinin ve çeşitliliklerinin çok geniş bir alanda değişmesi gösterilebilir.
Plastiklerin tipik özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
- Özgül ağırlıkları azdır,
- Çok çeşitli mekanik özelliklere sahiptirler, - Kolay şekil verilebilir ve kolay işlenebilirler, - Katkı maddeleri ile özellikleri değiştirilebilir, - Isı ve elektrik iletkenlikleri düşüktür,
- Saydamdırlar,
- Korozyona ve kimyasal maddelere karşı dayanıklıdırlar, - Yeniden işlenip kullanılır hale gelebilirler,
3.3.1.1. Termoplastikler
Termoplastikler başta ambalaj, inşaat, otomotiv, elektronik olmak üzere birçok sektöre girdi sağlayarak günlük hayatın her alanında karşılaşılan çeşitli dayanıklı ve dayanıksız tüketim mallarının üretiminde kullanılmaktadır. Termoplastikler birçok kez ısıyla yumuşatılıp sonra sertleştirilerek tekrar tekrar biçimlendirilebilirler. Dünya’da üretilen plastiğin % 80-90’ı bu tür plastiklerden oluşmaktadır [32]. Termoplastik madde seçilirken aşağıdaki hususları göz önünde bulundurmak gerekir.
- Ürünün kullanım alanı,
- Kullanım süresi; mekanik, elektriksel, kimyasal ve termik olarak, - Ürünün özel ışık ve iklim etkisinde kalıp kalmayacağı,
- Yapılacak mamulün hangi tolerans sınırları içerisinde kullanılacağı, - Hangi renkte istendiği (Kristal, yarı saydam, hafif renkli),
- Üretimden sonra, ürünün yüzeyinin herhangi bir işlem görüp görmeyeceği (yazı yazma, süs yapma vb.),
- Parçalar diğer parçalarla birleştirilecekse bunun nasıl yapılacağı, - Diğer parçaların hangi malzemeden yapıldıkları,
- Yüzeyleri yüksek parlaklıkta mı olmalı, - Üretim metodu nedir,
- Üretim miktarı ve kaç adet olacağı [28].
En önemli termoplastikler: - Polietilen (PE) - Polipropilen (PP) - Polistiren (PS) - Polivinilklorit (PVC) - Poliamid (PA) - Poliasetal (POM)
- Polimetil metakrilat (PMMA) - Stiren-Akrilonitril (SAN)
3.3.1.2. Termoset plastikler
Termoset plastikler çapraz bağlarla sertleştirildiklerinden ısıtıldıklarında çözünmez ve erimezler. Bunlar termoplastikler gibi ısıtılarak tekrar tekrar kullanılamazlar ancak; yeniden üretim sürecine sokulabilirler [31].
Termosetlerin birçok türleri mevcuttur. Kendilerine has özelliklerinden dolayı bu plastikler kendi başlarına kullanılmazlar. Diğer maddelerin ilave edilmesi ile harmanlanarak kullanılırlar. Isıtıldığı zaman çok az bir esneklik elde edilir, fakat moleküller arasında bir ayrışma olmaz. Daha fazla ısıtılırlarsa yanarlar. Yaygın şekillendirme yöntemi kompresyon kalıplamadır, ayrıca katalizör ve hızlandırıcılar ile şekillendirme yöntemleri mevcuttur.
En önemli termoset plastikler:
- Fenollu Plastikler - Üre Plastikler
- Melamin Plastiklerdir [27, 28].
3.3.1.3. Elastomerler
Elastomerler temel olarak, yapılarında viskosite ve elastisiteyi bir arada barındıran, lineer polimerler olan termoplastiklerin bir alt üyesidir. Moleküler yapıda termoplastiklerden farkları C, H, S, F, O veya Cl gibi organik bileşik oluşturan elementlerden meydana gelen molekül zincirlerinin az da olsa doymamış C içeren belirli bölgelerden çapraz bağlarla bağlı olmalarından kaynaklanır. Bu özellikleri onlara yüksek oranda birim şekil değiştirme kabiliyetini kazandırır. Bir kuvvet uygulandığında kimyasal yapılarında önemli bir değişiklik olmadan yüksek oranda elastik deformasyona uğrayabilen polimerlerdir. Deformasyon, gerilim kaldırıldığında tamamen geri dönebilir. Ana malzemesi kauçuktur. Kauçuklar doğal ve sentetik olarak elde edilirler. Doğal kauçuk, kauçuk ağacından elde edilen beyaz renkli lateks (polimer taneciklerinin su içinde dağılmış hali % 35'i kauçuk) içerisinde
bulunur. Sentetik kauçuk, kimyasal endüstri tarafından yağdan üretilir. Her yıl üretilen 18 milyon ton kauçuğun 2/3'si sentetiktir. Sentetik kauçuk, dien-elastomer olarak tanımlanır. Hammadde olarak, homopolimerizat olarak ya da stirel ve akrilnitril ile karışım polimerizat, değişik kauçuk çeşitleriyle işlenerek elde edilen butadien kullanılır [30]. Elastomerler, bir kuvvet uygulandığında büyük miktarda bir elastik deformasyon sergilerler. Deformasyon, gerilim kaldırıldığında tamamen geri dönebilir. Tipik bir örnek elastik banttır [29].
Elastomerlerde uzun polimer zincirleri, bantların sis dizilimlerinden dolayı kangallaşır. İdeal olarak bir kuvvet uygulandığında doğrusal zincirlerin kangallarının açılması ile polimer gerdirilir. Otomobil lastikleri elastomerlere örnek olarak verilebilir.
Bugün kullandığımız lastik tekerleğin hammaddesi olan kauçuğun bulunması ve kullanım alanlarının araştırılması çalışmaları ile hızlanmış ve 19. yy sonundan itibaren 20. yy’da en üst düzeyine ulaşmıştır ve devamlı olarak gelişmektedir. İlk olarak 1839 yılında endüstride devrim yaratacak buluş gerçekleştirildi. Kauçuk, kükürdün erime sıcaklığı üstünde kükürtle reaksiyona girince değişikliğe uğratmakta ve sıcaklık değişimlerine dayanıklı hale gelmekteydi. Ortaya çıkan bu yeni madde soğuğunda kırılmıyor ve ısındığında erimiyordu. Bu işleme vulkanizasyon; bu maddeye de lastik denilmektedir.
Bu sürecin ardından ilk lastik fabrikası 1870 yılında kuruldu. İlk sökülüp takılabilen lastik 1891 yılında yapıldı. Ve 1895 yılında ilk havalı otomobil lastiği imal edildi [33].
Şekil 3.2. İlk Lastik Üretim Denemeleri [33]
Otomotiv endüstrisinde meydana gelen gelişmelere paralel olarak, 1938 yılında ilk metal karkaslı lastik, 1946 yılında ilk radyal lastik ve 1947 yılında ilk tubeless lastik imal edildi. Lastik üretim tekniği ilerledikçe, lastiğin karkasını meydana getiren katlar hizmet şartlarına göre rayon, naylon, polyester, çelik kord veya bunların karışımlarından yapılmaya başlandı. Lastik üretim teknolojisinin zaman içerisinde gelişmesi ile kamyon, iş makinesi ve uçak lastikleri de radyal olarak üretilmeye başlanmıştır [33].