FacebookTwitterYoutubeInstagram
POLİMER KÖPÜK KULLANIM ALANLARI VE ÜRETİM TEKNOLOJİSİ
Yazar: Meltem Eryıldız / Mail: mdemirci@yildiz.edu.tr 335 kez okundu.
Özellikle son yıllarda üretim sektörlerinde hafiflik, ucuzluk ve daha az hammadde tüketimi ön plana çıkmaktadır. Bu özelliklere ilaveten daha yüksek darbe dayanımı, tokluk, termal kararlılık, elektriksel ve ısısal yalıtım gibi özellikleri de sağlayabilen polimer esaslı köpük malzemelerin kullanımı hızla artmaktadır.
POLİMER KÖPÜK KULLANIM ALANLARI VE ÜRETİM TEKNOLOJİSİ

Özellikle son yıllarda üretim sektörlerinde hafiflik, ucuzluk ve daha az hammadde tüketimi ön plana çıkmaktadır. Bu özelliklere ilaven daha yüksek darbe dayanımı, tokluk, termal kararlılık, elektriksel ve ısısal yalıtım gibi özellikleri de sağlayabilen polimer esaslı köpük malzemelerin kullanımı hızla artmaktadır. Polimer içindeki boşluklar, malzemenin yoğunluğunu azaltırken daha az hammadde kullanımı sağlamaktadır. Bu durum ürünün fiyatını da önemli oranda düşürür. Ayrıca polimer malzeme içindeki boşluk oranı kontrol edilerek polimerin yoğunluğu ayarlanabilir ve değişik özelliklerde ve farklı yerlerde kullanılabilecek polimer köpük malzemeler üretilir [1]. Polimer köpükler çok fonksiyonelli malzemelerdir. Bu sebeple polimer köpük malzemeler tarım, ulaşım, askeri, mimari gibi alanlarda ve günlük ihtiyaçlarda yaygın olarak kullanılabilmektedir [2]. Polimer köpükler malzeme bileşimine, hücre geometrisini, hücre boyutunu ve hücre şeklini içeren köpüğün hücre morfolojisine ve fiziksel özelliklerine bağlı olarak kullanım alanları ve köpük malzemelerin özellikleri değişmektedir [2-3].

Çok fonksiyonelli bir malzeme olan polimer köpüklerin, diğer kullanım alanı da doku mühendisliğidir. Doku mühendisliği, herhangi bir nedenle yapısı bozulmuş biyolojik dokuları yeniden eski haline getirmeyi, yapısal ve fonksiyonel özelliklerini onarmayı amaçlayan multidisipliner bir bilim dalıdır [4]. İskelet yapı (scaffold) doku mühendisliğinde oldukça önemlidir. Dokunun içinde büyüyebileceği bir iskelet yapının oluşturulmasını takiben, bu iskelet yapı (scaffold) vücuda implante edilince, iskelet yapılar hücrelerin ekilebildiği bir destek olarak görev almaktadır ve bu sebeple hücrelerin bağlanması ve çoğalabilmesi için gereken ortamı desteklemelidir [3]. Gözeneklerin birbirine bağlı olması gerekmektedir. Bu bağlantılar, gözeneklerde gelişen hücreler ile damarlar arasındaki yol olmaktadır [5]. Bu sebeple iskelet yapıların köpük şeklinde gözenekli olması hücrelerin iç yüzeylere yayılmasına, bağlanmasına yardımcı olur. Eğer iskelet yapı biyolojik olarak bozunabilir bir malzemeden imal edilmişse, yeni doku oluşumu ile aynı hızda olacak şekilde bozunması gerekmektedir, doku oluşumu tamamlanmadan bozunmamalıdır. İyileşmenin başlangıcında, biyobozunur iskelet yapı, doku yapısını ve fonksiyonunu korumaktadır. Zamanla, bu iskelet yapı tamamen bozunur ve fonksiyonları giderek iyileşmiş dokuya aktarılır. Bu işlem için gerekli süre genellikle polimerin tipine, molekül ağırlığına ve vücut içindeki mekanik ve biyokimyasal ortama bağlıdır [6, 7].

Plastik köpük malzeme üretiminde, polimer esaslı matriste gaz kabarcıklarının oluşması için,  fiziksel köpük ajanlar (PBA) veya kimyasal köpük ajanlar (CFA) kullanılır. Her iki metot da benzer işlemi yapar. Aralarındaki farklılık gazın üretim kaynağıdır. Kimyasal köpük yapıcılar, işlem süresince ısının artmasıyla bozunan katkı maddeleridir [1]. Bozunma sonucunda oluşan katı artıklar çekirdekleyici gibi davranarak, daha küçük hücre yapısı oluşmasını sağlarlar. Kimyasal köpük ajanları, gazın üretildiği reaksiyon tipine ve üretilen gazın tipine bağlı olarak sınıflandırılabilirler. Gazı üreten reaksiyon enerjiyi absorplar (endotermik) veya enerjiyi serbest bırakır (egzotermik) [8]. Fiziksel köpük ajanları ise Süper Kritik Akışkan (SCF) fazındaki CO2, N2 vb. gazlardır. MuCell teknolojisi, bu fiziksel köpük ajanlarının eriyik haldeki polimer içerisine enjekte edilmesi sonucu, plastik parça içerisinde mikro hücresel yapıda gözenek oluşumunun sağlanarak parçanın hafifletilmesi prensibine dayanır [9]. Kimyasal köpük işleminde ise, kimyasal köpükleştirici ajanlar, plastik granüller ile karıştırılmaktadır ve huniden bu karışım makineye beslenmektedir. Bu sebeple bu yöntem oldukça kolaydır ve çok yaygın kullanılmaktadır çünkü geleneksel plastik enjeksiyon yöntemine ilave masraf olmadan entegre edilebilmektedir.

Şekil 1. Köpük enjeksiyon kalıplama şematik gösterimi,

 

Ergiyik sıcaklığı, kullanılan köpükleştirici ajan miktarı, vida adımı, enjeksiyon hızı ve basıncı gibi proses parametrelerindeki değişim enjeksiyon köpük kalıplama ile üretilen polimer esaslı köpüklerin hücre morfolojisini ve dolayısıyla mekanik özelliklerini etkiler [10,11]. Şekil 2 köpük bir numunenin SEM (taramalı elektron mikroskobu) görüntüsünü göstermektedir.

 

Şekil 2. Kimyasal köpükleştirici ajan ile köpükleştirilen numunenin SEM görüntüsü

 

Kaynaklar

  1. Yetgin, S.H. ve Ünal, H. (2008). “Polimer Esaslı Köpük Malzemeler” Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, ISSN:1302-3055, Sayı 17.
  2. Liu, P.S. ve Chen, G.F. (2014). Porous Materials Processing and Applications, Chapter 8 Applications of Polymer Foams, Elsevier Inc, ISBN: 978-0-12-407788-1
  3. Lee, L.J., Zeng, C., Cao, X., Han, X. Shen, J. ve Xu, G. (2005). “Polymer nanocomposite foams”, Composites Science and Technology sayı 65, sayfa 2344–2363.
  4. Büyükakyüz, N. ve Kuru, E. İ. (2013). “Doku Mühendisliği ve Oral-Maksillofasiyal Bölgede Uygulamaları” İstanbul Diş hekimleri Odası Sayı 228, sayfa 38-42.
  5. Schmitt, H., Creton, N., Prashantha, K., Soulestin, J. Lacrampe, M. F., Krawczak, P. (2013). “Preparation and Characterization of Plasticized Starch/Halloysite Porous Nanocompositeses Possibly Suitable for Biomedical Applications”, Journal of Applied Polymer Science, DOI: 10.1002/APP.41341
  6. Mi, H.Y., Salick, M.R., Jing, X., Jacques, B.R., Crone, W.C., Peng, X.F. ve Turng, L.S. (2013). “Characterization of thermoplastic polyurethane/polylactic acid (TPU/PLA) tissue engineering scaffolds fabricated by microcellular injection molding”, Materials Science and Engineering C, Sayı 33, Sayfa 4767–4776.
  7. Neves, N.M., Kouyumdzhiev, A., Reis, R.L. (2005). “The morphology, mechanical properties and ageing behavior of porous injection molded starch-based blends for tissue engineering scaffolding”, Materials Science and Engineering C, Sayı 25, Sayfa 195–200.
  8. Seo, J.H., Han, J., Soo, K.L. ve Cha, S.W. (2012). “Combined Effects of Chemical and Microcellular Foaming on Foaming Characteristics of PLA (Poly Lactic Acid) in Injection Molding Process”. Polymer-Plastics Technology and Engineering, Sayı 51:5, sayfa 455-460, DOI: 10.1080/03602559.2011.651239.
  9. https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/14ff0b059f2ba79_ek.pdf
  10. V Rohleder, M. ve  Jakob, F. (2016). Specialized Injection Molding Techniques, Chapter 2 Foam Injection Molding, Elsevier, Oxford, İngiltere.
  11. Ünal, H. ve Yetgin, S.H. (2011). “Polipropilen Köpük Malzemenin Mekanik Özelliklerine ve Hücre Morfolojisine Proses Şartlarının Etkisinin İncelenmesi”. 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey

 

Polimer Köpükler, Kullanım Alanları ve Üretim Teknolojileri

Meltem ERYILDIZ – Makine Mühendisliği, Yıldız Teknik Üniversitesi

 
Yorum Bırakın.. Yorum Yap
Ad
Soyad
Mail
Yorum
* Not: Yaptığınız yorumdan kendinizin sorumlu olduğunuzu unutmayın!
E Bülten Kaydı
Plastikciyiz.biz E-bültenlerine ücretsiz abone olun, sektörle ilgili en son gelişmelerden anında haberiniz olsun.
plastikciyiz.biz'de yer alan kullanıcıların oluşturduğu tüm içerik, görüş ve bilgilerin doğruluğu, eksiksiz ve değişmez olduğu, yayınlanması ile ilgili yasal yükümlülükler içeriği oluşturan kullanıcıya aittir. Bu içeriğin, görüş ve bilgilerin yanlışlık, eksiklik veya yasalarla düzenlenmiş kurallara aykırılığından plastikciyiz.biz hiçbir şekilde sorumlu değildir. Sorularınız için ilan sahibi ile irtibata geçebilirsiniz.
Yardım ve Destek
Yardım ve Destek

destek@plastikciyiz.biz

2016 Copyright plastikciyiz.biz   Tüm Hakları Saklıdır.