kalıp silikonu kalıp silikonu

POLYESTER NEDİR?

Polyester kelimesi, bileşik bir kelime olup, “çok anlamındaki “POLY” ve organik bir tuzu ifade eden kimyasal bir terim olan “ESTER” den oluşur. Polyester ifadesini “ÇOK SAYIDA ORGANİK TUZ” olarakta ifade edebiliriz. Ayrıca ester molekülleri zincirini POLİMER olarak da tanımlayabiliriz.

Doymamış polyester reçinelerin ilk pratik uygulama örneği, 2. Dünya savaşındadır. Fakat cam elyafı ile takviye edilmesi, çok sağlam ve hafif bir malzeme olduğunun anlaşılması 1950 dedir. Günümüzde doymamış polyester reçineleri ilk hallerine göre çok daha üstün özelliklere sahiptirler.

Şirketimizin de sattığı hem Türkiye’de hem de dünyada CTP üretiminde en yaygın olarak kullanılan doymamış polyester reçineler, (kullanılan reçinelerin yaklaşık kabaca % 75’ni temsil ederler.) takviyeli plastikler içinde termoset gurubunda yer alan bir reçinedir. El yatırması gibi basit kalıplama tekniklerden en karmaşık makineleşmiş kalıplama tekniklerine kadar her tür kalıplama tekniğine hitap eder. Polyester reçineler, çok geniş bir kimyasal aileyi kapsar ve genel olarak dibazik asitlerle polihidrik alkollerin kondensasyon reaksiyonu sonucunda elde edilirler. 

Dibazik Asit + Polihidrik Alkol  Polyester Reçine + H2O

Kullanılan dibazik asit türüne bağlı olarak,doymamış polyester reçineler, kompozitin genel amaçlı veya kimyasal dayanımlı olmasını sağlayacak şekilde “ortoftalik” veya “izoftalik” olarak adlandırılır.

Polyester nedir sorusunun cevabını detaylı olarak verecek olursak;

 

TERMOSET REÇiNELER

Kompozit endüstrisinde kullanılan en yaygın termoset reçineler; doymamış polyesterler, epoksiler, vinilesterler, poliüretanlar ve fenoliklerdir. Bu reçineler arasında, spesifik bir uygulamaya yönelik olarak uygun malzemenin seçimi konusunda kavranması gereken bazı farklılıklar vardır.

POLYESTER REÇİNELER

Doymamış polyester reçineler kompozit endüstrisinin lokomotifi konumunda olup, kullanılan reçinelerin yaklaşık %75’ni temsil ederler. Kavramlarda meydana gelebilecek herhangi bir karışıklığı önlemek için tekstil ve giyim sanayinde de polyester elyafı olarak bilinen bir termoplastik ailesinin bulunduğu da bilinmelidir. Bu reçineler kompozit ve kompozit dışı parçaların enjeksiyon ile kalıplanmasında farklı grade’lerde kullanılmaktadır.

Polyesterler, dikarboksilik asitler ve polihidrik alkollerin (glikoller) kondensasyon polimerizasyonu sonucu oluşurlar. Buna ek olarak,  doymamış polyesterler dikarboksilik asit bileşeni olarak maleik anhidrit veya fumarik asit gibi doymamış bir madde içerirler. Ürün olarak alınan polimer, flebeke yapısı oluşturabilmek ve düşük vizkozitede bir sıvı elde edebilmek amacıyla stiren gibi reaktif bir monomer içinde çözülür. Bu reçine sertleştiğinde, monomer  polimer üzerindeki doymamış uçlar ile reaksiyona girer ve onu bir katı termoset yapıya çevirir. Kısaca bakılacak olursa, polyester üretimi için gerekli olan maddeler;

(i) Bir glikol

(ii) Bir doymamış dibazik asit

(iii)Bir doymuş dibazik asit

(iv) Bir reaktif monomer’dir.

 

KOMPOZiT MALZEMELERİ TANIYALIM

Ancak polyester üretiminde bunlara ek olarak bir madde daha kullanmak gereklidir. Bu madde inhibitördür ve stoklama sırasında polyesterin kendi kendine jelleşmesini önlemek için polyester üretiminden sonra ambalajlama sırasında kullanılır. Bu maddeleri birer birer inceleyebiliriz;

Glikoller

Genel olarak glikol seçimi, aranan özelliği sağlayacak en ucuz hammadde olarak yapılır. Glikollerin en basiti etilen glikoldür. Polyester üretiminde kullanılabilir,ancak kristalleşmeye meyil eden bir polyester ürünü verir ve stiren monomerle bağdaşmaz. Bu nedenle ya diğer glikollerle birlikte kullanılır ya da reçine içinde asetil veya propionil grubu bulunması sağlanır.

Doymamış Asitler

Polyester içindeki doymamış asit polyesterin cross-link yapmasını sağlar. Kullanım oranı ne kadar yüksek ise cross-link derecesi o kadar yükselir. Ayrıca bu oranın artması yük altında deformasyon temperatürü (HDT)nü yükseltir. Ancak çekme dayanımı ve kırılmada uzama miktarında azalmaya neden olur. Bu oran bir de reçinenin reaktivesini etkiler, ne kadar yüksek  olursa o kadar reaktif polyester elde edilir. Reaktivite ve sertleşmiş polyester özellikleri doymamış dibazik asit ile doymuş dibazik asiti belirli oranlarda karıştırarak elde edilir. Nitekim, bu yöntem tüm polyester üreticilerince kullanılmaktadır.

En çok kullanılan doymamış asit maleik asittir. (e.n.132-140°C) Genellikle düşük erime noktası nedeniyle anhidrit halinde kullanılır. (e.n.60°C) Bir diğer asit, fümarik asittir. Maleik asitin trans izomeridir. Her ne kadar polimerizasyon sırasında maleik asit belli bir miktarda fümarik asit haline dönüşüyorsada doğrudan doğruya fümarik asit ile yapılan polyesterlerin kristalleşme eğilimi gösterdikleri, ancak daha yüksek yumşama noktasına sahip olduğu görülmüştür.

Kloromaleik asit, itakonik asit ve sitrakonik asit gibi diğer doymamış asitler hem pahalıdır, hem de polyester üretiminde yaygın kullanımı yoktur. Ayrıca, bu tür asitlerde özellikle itakonik asitte stabilite sorunlarıyla karşılaşmıştır. Keza, kloromaleik asit %267 klor içermesine rağmen, alev geciktiricilik için bu miktar yeterli değildir.

Doymuş Asitler

Dibazik asit veya anhidritler için “doymuş” ifadesi, peroksit katalistler ile reaksiyona girecek serbest çifte bağ bulunmaması anlamını taşımaktadır. Ancak, molekül içinde aromatik halka bulunabilir. Doymamış polyester üretiminde ortoftalik anhidrit önceleri kristallenme problemlerini gidermek amacı ile kullanılmıştır. Ortoftalik anhidrit (veya diğer izomerleri anhidrit olmadığı için genellikle söylenen adıyla ftalik anhidrit) ile yapılan polyesterler berrak olmakta ve stiren monomeri ile mükemmel bir şekilde bağdaşabilmektedir. Ayrıca, ucuz ve kolay bulunabilir olması da ençok kullanılan anhidrit haline getirmiştir.

Yine çok kullanılan bir doymamış asit, izoftalik asittir. Sertleşmiş reçineye su dayanımı sağlar. Kimyasal maddelere karşı dayanım aranan polyester üretiminde kullanılır.

Diğer izomer şekli, teraftalik asittir ve polyester üretiminde kullanılır. Diğer iki izomere benzer özellikler arz eder. Alev geciktiricilik özelliğinin polyestere verilebilmesi için klorlu veya bromlu asitler kullanılır. Bunların başlıcaları tetrakloroftalik anhidrid ve HET anhidrid’dir. (Hegzokloro-endo-metilen-tetrahidro ftalik anhidrid veya diğer adıyla, Klorendik anhidrid) Yanmazlık konusunda HET anhidrid yüksek klor oranı nedeniyle daha faydalıdır. Polyesterde esneklik özelliği, doymuş dibazik asiti tamamen veya kısmen bir alifatik dibazik asit ile değiştirme ile sağlanır. Bu asitlere örnek olarak, adipik asit ve sebazik asiti gösterebiliriz.

Bu tür esnek reçineler genellikle esneklik sağlamak amacıyla konvansiyonel reçinelere katılırlar. Tek başına bu tür reçinelerin kullanımı çok sınırlıdır. Polyester reçinelerin üretiminde kullanılan çeşitli asitler ve glikoller mevcuttur. Yaygın olanlarından bazıları ve kullanım amaçları

Glikoller                                           Katkıları

Propilen glikol                                   Suya ve kimyasallara dayanIm sağlamak

Etilen glikol                                       Düşük maliyet, rijitlik sağlamak

Dipropilen glikol                                Esneklik, sertlik sağlamak

Dietilen glikol                                    Esneklik, sertlik sağlamak

Neopentil glikol                                Ultraviole ışınlara, suya ve kimyasallara dayanım sağlamak

Propoksile Bisfenol                          Suya ve kimyasallara dayanım sağlamak

 

Asitler                                             Katkıları

Ftalik anhidrit                                   Düşük maliyet, stirenle uygunluk sağlamak

Maleik anhidrit                                  Doymamışlık sağlamak

Adipik asit                                         Esneklik,sertlik sağlamak

İzoftalik asit                            Yüksek ısı, eğilme sıcaklığı, suya ve kimyasallara yüksek dayanım sağlamak

Teraftalik asit              Yüksek ısı, eğilme noktası sıcaklığı, suya ve kimyasallara yüksek dayanım sağlamak

 

Monomerler

Monomerler iki amaçla kullanılır:

(i) Reçinenin viskozitesini düşürecek şekilde bir çözücü fonksiyon göstermesi.

(ii) Polyester zincirlerinin cross-link ile birbirine bağlanmasını sağlaması.

Bu amaçla düşük viskozitesi, düşük fiyatı ve kolay bulunabilirliği nedeniyle en çok kullanılan monomer, stiren’dir. Bir diğer monomer, daha berrak ve ultraviyole stabilitesi aranan reçinelerde kullanılan metil metakrilat ve n-bütil metakrilat’dır. Bu tür reçineler ışık geçirgen levha üretiminde ve çatı ışıklığı üretiminde “E” camı ile aynı kırılma indisine sahip oldukları için kullanılır.

Diğer bazı monomerler ve kullanım amaçlarını şöyle sıralayabiliriz;

Diallil ftalat, özellikle sıcak pres üretiminde kullanılacak polyesterlerde kullanılır; oda sıcaklığında sertleşme yapmaz. Bünyesinde metil stiren bulunan reçineler hem daha esnek, hem de düşük çekmeli olmaktadır. Bünyesinde dikloro stiren veya dibromo stiren gibi halojinli monomerler bulunan reçineler, belli oranda alev geciktirici özellik gösterirler; ancak bu monomerler çok pahalıdır. Yanmazlık özelliğini en iyi sağlayan monomer, diallil benzen sülfonat’dır. Ayrıca polyesterin diğer özelliklerini de etkilemez. Fiyatının çok yüksek olması kullanımını sınırlamaktadır. Isıya dayanıklı polyester üretiminde triallil siyanüratda kullanılabilir.

İnhibitörler

Polyester polimeri monomer içinde çözüldüğü zaman, oda sıcaklığında katalizör olmaksızın jelleşmeye başlar. Bu sakıncayı gidermek ve polyestere makul bir ömür kazandırmak amacıyla bir inhibitör katılır. Bu işlem normal koşullarda polikondensasyon reaksiyonundan sonra ve monomer içinde çözülmeden önce yapılır.

İnhibitörler genellikle redükleyici kimyasal maddelerdir ve serbest radikalleri hidrojen atomu vererek absorblarlar, böylece reçinenin polimerizasyonunu önlerler. Ancak devreye girecek yeni serbest radikaller reçinenin jelleşmesini başlatabilir. Hızlandırıcısı katılmış bir polyestere peroksit katalizör katıldığı zaman meydana gelen olay,ilk önce inhibitörün nötralize edilmesidir. Jelleşme süresini geciktirmek için kullanılan bu yöntemle belli bir süre reçinenin aktif olması önlenir. Ancak nötralizasyon tamamlandıktan sonra polimerizasyon başlar. Bazı hallerde oldukça uzun bir jelleflme süresi, ancak kısa bir sertleşme süresi arzu edilebilir. Bu gibi durumlarda ayrıca başka bir inhibitör kullanılması mümkündür.

Kullanılan başlıca inhibitörler hidrokinon,t-bütil katekol ve sübstitüe benzokinonlardır. Kullanım mertebeleri % 0.01- 0.03’dür. Ancak bu mertebe reçinenin cinsine veya tropikal iklimde kullanılıp kullanılmamasına bağlı olarak değişir. Uygulamada optimum stabiliteyi ve optimum reaktiviteyi sağlayacak miktarda inhibitör kullanılır.

Ayrıca inhibitör kullanılması istendiğinde, seyreltik çözeltiler kullanılmalıdır. Örneğin %1’lik inhibitör çözeltisinden %1 oranında katılırsa, %0.01’lik mertebeye ulaşılır ve böyle bir ilave sonucu jelleşme süresi 18 dakikadan 50 dakikaya yükseltilebilir.

Polyester reçineler istenilen spesifikasyonların elde edilmesi ve hangi kalıplama yöntemiyle uyumlu olması isteniyorsa ona göre formüle edilirler. Polyesterler çok yönlü oldukları için ve polimer zincirlerinin oluşumu sırasında modifiye edilebilme ve biçimlendirilebilme olanağı sayesinde kompozit endüstrisinin hemen hemen bütün bölümlerinde sınırsız kullanım alanına sahip olduğu görülmektedir. Bu tür reçinelerin en büyük avantajı mekanik,kimyasal ve elektriksel özellikler, boyutsal stabilite,maliyet ve kullanım kolaylığı gibi özellikleri arasındaki dengeden ileri gelmektedir.

Doymamış polyester ler temel yapı taşlarındaki özelliklere göre sınıflara ayrılırlar. Örneğin; Ortoftalik (“orto”), izoftalik (“izo”), disiklopentadiyen (“DCPD”) ve bisfenolik (Bisfenol A) reçineler gibi. Buna ek olarak polyester reçineler genel amaçlı ya da özellikli polyesterler adı altında kullanım amacına göre de sınıflandırılırlar.