Poliüretan Esnek Süngerler

Poliüretan Esnek Süngerler 1900’lü yılların başında sentetik polimerler çok az biliniyordu. Ancak devam eden yıllarda, 1913’te polivinil klorür (PVC), 1933’te polietilen (PE), 1934’te naylon (Nylon 66), 1938’de Teflon® icat edildi ve bu icatlar günümüze kadar birçok alanda kullanım alanı buldu ve yaygınlaştı. Naylon 1934 yılında Dupont tarafından keşfedildiği ve patentlerle iyi bir şekilde korunduğu için Otto Bayer farklı hammaddeler ile naylona karşı rekabet edebileceği alternatif bir hammadde üzerinde çalışıyordu. 1937 yılında iplik haline getirilebilir, film oluşturan poliüretanı keşfetti ve patentini aldı. Üretan grubunu oluşturan reaksiyonlar aslında çoktandır biliniyordu, ancak ticari olarak kullanımı Otto Bayer sayesinde başlamıştır. Savaş sonrası yıllarda Almanya, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya başta olmak üzere birçok kuruluş ve bilim adamı, esnek, sert, film, kaplama, tutkal amaçlı poliüretan çeşitleri geliştirdi ve poliüretan günümüzün en çok kullanılan endüstri ürünlerinden biri haline geldi. Poliüretanın yapı taşları başlıca poliol ve izosiyanattır. Poliol içerisinde katalist, zincir uzatıcı, çapraz bağlayıcı, yanmazlık katkısı, UV absorberler, UV stabilizanları, antioksidanlar ve renklendiriciler içerir. İzosiyanat ise boya ve lak dışındaki uygulamaların çoğunda aromatik izosiyanatların prepolimerlerini içerir. Polioller nihai kullanım alanına göre polieter veya polyester yapıda olabilir. Polieter bazlı ürünler genelde hidroliz direnci olduğu için dayanıklı tüketim mallarında, tropik bölgelerdeki ayakkabı-terlik tabanlarında kullanılır. Polyester polioller yağ bazlı ürünlere dayanımından dolayı iş güvenlik ayakkabılarında ve yaygın olarak tropik olmayan bölgelerdeki ayakkabı-terlik üretiminde kullanılır. İzosiyanat prepolimerler genel olarak MDI ve TDI’ın dioller ile büyük moleküllü hale getirilmesi ve uçuculuğun azaltılması ile elde edilir. Bu şekilde poliüretan imalatında çalışan işçiler sağlığa zararlı olan bu kimyasalların monomerlerine maruz kalmazlar. Otomotiv sanayinde poliüretanlar koltuk, direksiyon, yan trimler, kol dayama, kafa dayama, gürültü ve titreşim önleme amaçlı, NVH (noise, vibration, harshness), muhtemel kazalarda, çarpışmalarda açığa çıkan enerjiyi absorblama amaçlı ve özellikle elektrikli araçlarda artan miktarlarda ısı ve ses izolasyonu amaçlı kullanılmaktadır. Sedan tipi bir araçta 15 kg’a kadar poliüretan kullanılabilmektedir. Poliüretanın yaklaşık üçte ikisi köpük olarak üretilir. Bu köpüklerden esnek sünger olarak imal edilenleri özellikle mobilya sektöründe yataklarda, koltuklarda, sandalyelerde dolgu olarak, iç çamaşırı, mayo, döşemelikte kullanılacak kumaşlarda lamine edilerek hacim vermesi, ısı-ses yalıtımı sağlamak amaçlı kullanılır. Esnek süngerler ayrıca bulaşık süngeri, oyuncak, ses izolasyon paneli, hassas cihazların ambalajlarında da kullanılabilir. Esnek süngerler nihai kullanım amacına göre farklı yoğunluklarda, sertlikte, yumuşaklıkta üretilir. Bu ürünler iki temel amaçla renklendirilirler; bulaşık süngeri, oyuncak gibi kullanım alanı bulan süngerler dekoratif amaçlı, mobilyada kullanılan süngerler ise üretim, depolama, satış ve kullanım aşamalarında özelliklerine göre ayırt edilebilmesi amacıyla renklendirilir. Esnek süngerler farklı yoğunluk, sertlik, esneklikte üretilebilir, renklendirilmemiş hali birbirine çok benzeyen bu süngerler siyah, mavi, sarı, pembe gibi renklerde üretilerek ayırt edilebilir. Üretilen süngerler yoğunluk, sertlik, kalıcı deformasyon, uçucu organik bileşen analizi, kopma mukavemeti, kopma uzaması, yırtılma mukavemeti, su emicilik gibi birçok kritere göre kalite kontrolden geçer. Üretilen süngerler kalite ve yanmazlık standartlarına, kimyasal yasalara uyumluluk gibi nedenlerle TSE, Europur, Oeko-Tex, FIRA, SATRA gibi kuruluşlar aracılığıyla sertifikalandırılır. Esnek sünger üretimi 3 tipte yapılır. Kalıplanarak üretim, kutu tipi üretim ve kontinü üretim. Kalıplanarak üretimde üretici firmanın belirlediği sıcaklığa ısıtılmış ve kalıp ayırıcı uygulanmış metal veya kompozitten imal kalıplara poliüretan komponentleri karıştırılarak dökülür. Uygun karışımın ve komponentlerin birbirine oranın tam istendiği gibi olması için dozlama makineleri kullanılır. Dozlama makineleri haznelerindeki komponentler üretici firmanın belirlediği sıcaklıkta sabit tutar ve dozlamayı her bir kalıp için belirlenen miktarlarda, 5 ile 15 saniye içinde karıştırarak döker. Bu karışımlar dozlama makinesinin kafa kısmında mekanik karıştırma ile veya 150-250 bar arasında yüksek basınçla birbirine karıştırarak yapar. Kalıp ayırıcılar kullanılarak kalıplanan poliüretan 2-5 dakika içinde oluşur ve kalıptan çıkartılır. Kalıplanarak üretilen esnek süngerlerin başlıca kullanım alanları olarak; araçların kafa dayamaları, koltukları, yastık, medikal amaçlı boyunluk, oturma simidi sayılabilir. Kutu tipi üretimde 3-6 m3’lük kutular kullanılır. Tercihen makine veya manuel olarak kutunun üzerindeki hazneye sırasıyla poliol, su, şişirme ajanı, katalistler, katkılar ve renklendiriciler girilir ve ön karıştırma sağlanır. Homojenleşmiş bu karışıma son olarak izosiyanat eklenir, 5 saniye kadar daha karıştırdıktan sonra karışım kutuya dökülür ve yaklaşık yarım saat içinde sünger elde edilir. Kontinü tip üretimde ise bu girdiler bilgisayar kontrollü pompalarla dozlanır, karıştırılır ve hat boyunca sünger üretilir. Kontinü tipi üretim ile tonlarca poliüretan üretilirken, kutu tipi üretimle butik üretimler yapılır. Esnek süngerlerin geri dönüşümü artan farkındalık, küresel ısınma, döngüsel ekonomi ihtiyaçları nedeniyle önemlidir.

Süngerler farklı farklı yöntemlerle geri dönüştürülebilir:

• Kırpılarak ve tutkal ile karıştırılarak kalıplanmasıyla geri dönüştürülebilir, • Geri dönüştürülmüş parçaların kalıp içinde farklı bir form kazandırılmasıyla geri dönüştürülebilir, • Kimyasal olarak hidroliz ve piroliz yöntemleri kullanılarak geri dönüştürülebilir, Geri dönüşüm kolaylaştırmak için koltuk, yatak dizaynından başlayarak iyileştirmeler yapılmaktadır. Eski mevzuatlara göre üretilmiş süngerlerin içeriğindeki ağır metal kirliliğini arındırmak için yeni teknolojiler geliştirilmektedir. Eski yatakları geri dönüştürecek otomasyon teknikleri geliştirilmektedir. Petrole bağımlılığı azaltmak amaçlı bitkisel yağlardan kaynaklı polioller de geliştirilmiştir. Doğal olarak hidroksil içeren hint yağı ise sadece rafine edilerek esnek sünger üretiminde kullanılabilmektedir. Teknik Kimya, esnek sünger poliüretanlar için Armacolor® PUR serisi, Armaliz® serisi su bazlı ve Sintaliz® solvent bazlı kalıp ayırıcılar üretmektedir.

Kaynaklar:

•Gama, N. V., Ferreira, A., & Barros-Timmons, A. (2018). Polyurethane foams: Past, present, and future. Materials, 11(10), 1841. •Dutta, A. S. (2018). Polyurethane foam chemistry. In Recycling of polyurethane foams (pp. 17-27). William Andrew Publishing. •www.formsunger.com.tr •https://www.laaderberg.com/laaderberg/Maxfoam%20The%20Concept/Maxfoam%20the%20Process/Maxfoam%20Basic.aspx •https://www.cannonplastec.com/products/machinery/dosing-machine/a-prima/ •Sonnenschein, M.F., 2015, Science, Technology, Markets, and Trends, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey, ISBN 978-1-118-73783-5. İlker Akça Teknik İşler Direktörü Teknik Kimya