Poliüretan Köpükler ve Sürdürülebilirlik
Üretimde sunduğu üstün özellikler sayesinde pek çok yerde yararlanılan poliüretanın tarihçesine bakarsak 1937 yılına kadar gitmemiz gerekir. 1937 yılında Alman Bilim İnsanı Otto Bayer; diizosiyanatın diol ile reaksonuyla poliüretan malzemeyi sentezlemiş ve bu
yeni polimer çeşidi birçok özellik sunması ile beraber çok sayıda uygulamada kullanılmaya başlanmıştır.
Yıllar içinde teknolojik gelişmeler ile doğru orantıda gelişim gösteren poliüretan malzeme yeni üretim alanlarının doğması ile beraber kullanım alanını da genişletmiştir. Bir çeşit polimer olan poliüretan malzemeden günümüzde otomotiv sanayinden yapı sektörüne,
yatak sektöründen ayakkabı sektörüne kadar birçok alanda yararlanılmaktadır.
Dünya çapında PU tüketimine bakarsak ise geçmiş dönemde yapılan çalışmalarda 2021 yılına kadar 79 milyar ABD dolarının üzerinde PU tüketimi olması bekleniyordu. 2016 yılında ise verilere göre plastik tüketiminin yaklaşık %9’unu poliüretanlar oluşturmaktaydı. PU’ların başlıca tüketim alanı ise köpüklerdir. (1)
Poliüretan köpükler; poliüretanlar içinde yaklaşık tüketimin %67’sine karşılık gelmektedir. Aynı zamanda daha genele gidersek ise polimerik köpük pazarında da PU köpükler büyük bir yer kaplamaktadır ve bunun başlıca sebebi üretim teknolojisinin gelişmiş olmasıdır.
PU köpüklerin dayanıklılığı ve çok yönlülüğü, evsel ve endüstriyel uygulamalar olarak ve hatta uzay yolculuğu ve tıpta kullanılmalarını sağlamıştır. Bu nedenlerden dolayı, PU köpüklerin kullanımı yıllar içinde etkileyici bir şekilde yükselmiştir. (1)
Poliüretan köpükleri sınıflandırmamız gerekir ise esnek ve sert köpük olarak ikiye ayırabiliriz. Genişletilmiş malzemeler olan PU köpüklerin yapısı çeşitli işlemlerin kombinasyonundan oluşur. Poliüretan köpüklerin en yaygın olarak kullanıldığı alan yapı sektörüdür. Burada kapı, pencere vb. montajında PU köpüklerden yararlanılır.
Yine yaygın olarak kullanıldığı ve büyük bir etki sunduğu bir alan; ses ve ısı izolasyonudur. Her türlü boşluğu doldurmada kullanılabilecek PU köpükler; güçlü bir ses ve ısı yalıtımı sağlar.
PU köpüklerin üretiminde ise kullanılan poliollerin çoğu petrol hammaddelerinden elde edilmektedir. Günümüzde artan iklim krizi, petrol kullanımının çevresel etkisi ve gelecekte petrol kıtlığı yaşanacağı yönündeki endişeler sebebiyle bilim insanları PU köpükleri biyo ve yenilenebilir malzemelerden üretme konusunda çalışmalar yapmaktadır.
Üretimde sürdürülebilir yöntemlerin tercih edilmeye başlanması ve bu yönde artan talep PU köpüklerin üretiminde yeşil ve biyo-bazlı polioller gibi yenilenebilir ve sürdürülebilir ürünlerin kullanımının artmasına yol açmıştır. Biyokütle kalıntıları, bitkisel yağlar veya endüstriyel yan ürünler gibi yenilenebilir kaynaklardan biyo-bazlı poliollerin geliştirilmesi üzerine kapsamlı araştırmalar yapılmaktadır.
PU köpük endüstrisinde daha sürdürülebilir bir üretim için yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri biyokütle hammaddelerinin oksipropilasyonu ya da asit sıvılaştırmasıdır. Bu yönde yapılan araştırmalar sonucunda petrol bazlı poliollerle kıyaslandığında benzer
özellikte, termal iletkenliğe sahip PU köpükler üretilebildiğidir. Bu alandaki çalışmalar da hala devam etmektedir.
Bu yöntem dışında başka yöntemler de daha çevre dostu PU köpükler üretme de kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden bir diğeri ise bitkisel yağ bazlı poliollerin; PU köpüklerde kullanılmasıdır. Yapılan çalışmalarda palm yağı, soya yağı, kanola yağı, tung yağı, kolza yağı, hint yağı gibi bitkisel yağlar kullanılmıştır. Bu yağlar çok yönlü bileşimlere ve yapılara sahiptir, biyolojik olarak parçalanabilir ve çevre dostudur.
Aynı zamanda endüstriyel çözücülerin çoğunda çözünen yağlardan elde edilen köpükler; esneklik, mekanik mukavemet, aşınma direnci, tokluk, yapışma, kimyasal ve korozyon direnci gibi iyi özellikler sergilerler. Bu konuda örneğin; palm yağından üretilen poliollerle geliştirilen poliüretan köpüklerine yönelik çalışma yapılmıştır. Yapılan bu çalışma sonucunda daha doğa dostu olan poliollerden sert poliüretan köpük üretilebildiği ortaya koyulmuştur. (2)
Biyo-poliollerin kullanımın yanı sıra ham gliserolün de sert poliüretan köpükler üretmek için bir poliol olarak kullanılması üzerine de araştırmalar yapılmıştır. Gliserol, sabunlaştırma veya trigliseritlerin hidrolizi gibi birçok reaksiyonun alt ürünü olarak elde edilebilir. PU köpük üretiminde petrokimyasallar yerine gliserol kullanılmasının hem üretim maliyetlerini hem de çevresel etkiyi azaltma üzerinde önemli bir etkisi olabilir. Bu noktada da üretimler ve araştırmalar devam etmektedir.
Bunlar haricinde poliüretan köpük üretiminde petrol bazlı poliollerin kullanılmasına alternatif daha çevre dostu yöntemler kullanılmaya çalışılmakta ve bu konuda araştırmalar sürmektedir.
Sürdürülebilirlik kavramının tüketim üzerine de büyük bir etkisi olmuştur. Bu konuda bilinçlenen tüketiciler ve üreticiler; daha çevre dostu yöntemleri ve ürünleri tercih etmektedir. Bu noktada Türkiye’nin ve Dünya’nın büyük poliüretan firmaları da önemli adımlar atmakta ve daha sürdürülebilir poliüretan köpükler için Ar-Ge çalışmalarını sürdürmektedirler.
Kaynaklar
Polyurethane Foams: Past, Present, and Future – Nuno V. Gama, Artur Ferreira, Ana Barros-Timmons Development of a Rigid Polyurethane Foam from Palm Oil – K. S. Chian, L. H. Gan
Derleyen: Nilsu Kotil
