Poliüretan sistemler; günümüzde birçok alanda kullanılarak hayatımızı kolaylaştıran malzemeler olarak yaşam alanlarımızda yer almaktadır.
Ayakkabı sistemleri, kaplamalar, yapı kimyasalları, otomotiv, mobilya ve tekstil en fazla poliüretan hammaddelerinin kullanıldığı sektörlerdir. Bu makalemizde yüzey gerilimini geliştirdiğimiz poliüretanların nihai ürünlerde bize ne gibi kolaylıklar sağladığını ve bunun nerelerde kullanılabileceği ile ilgili bilgi vereceğiz.
Bir maddenin yüzey katmanının esnek bir tabakaya benzer özellikler göstermesinden kaynaklanan etkiye "yüzey gerilimi” denir. Bu etkiyi açıklamak için bazı böceklerin su üzerinde yürümesini örnek olarak verebiliriz. Buradan hareketle sıvının yüzeye ettiği temas noktasında bir temas açısı oluştuğunu söyleyebiliriz.
Temas açısı adı verilen bu açının büyüklüğü, sıvının kendi molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri (kohezyon kuvvetleri) ile sıvı-katı arası çekim kuvvetlerinin (adezyon kuvvetleri) göreceli büyüklüğüne bağlıdır.
Kohezyon kuvvetlerinin büyüklüğü, adezyon kuvvetlerinin büyüklüğünden ne kadar fazla ise, sıvı-katı arasındaki temas açısı da o denli büyük olur. Diğer bir ifade ile büyük bir temas açısı sıvı-katı çekim kuvvetlerinin azlığının, küçük bir temas açısı ise bu kuvvetlerin büyük olmasının bir göstergesidir.
Temas açısı 900C’den küçük ise sıvı kabı ıslatır, büyük ise ıslatmaz. Bir kapiler içerisindeki sıvının kapiler duvarları ile yaptığı açı 900C’den küçük ise sıvı kapiler yüzeyini ıslatır ve sıvının yüzeyinde iç bükey bir menüsküs oluşur. Temas açısı 900C’den büyük olması halinde sıvı kapileri ıslatmaz ve dış bükey bir menüsküs oluşur.
Biz kimyanın bu özelliğini poliüretan sistemlerin diğer alanlarında da uygulayabilmek için çalışmalar gerçekleştirdik. Molekül ağırlığı dağılımı daha dar olan ve proses özellikleri bakımından bazı yapısal özellikleri olan polyesterler geliştirdik. Polidispersitesi (PDI= Mw/ Mn) düşük olan bu polyester, daha kararlı bir yapıya sahip.
Bu özelliğinin yanı sıra serbest glikol oranı oldukça düşük seviyede olması yine fiziksel ve kimyasal olarak ürün için artı değer oluşturmaktadır. Bu yapısal kararlılık müşterilerimizin yaptığı ürünlerde de standart kaliteyi sağlamış oluyor.
Hammaddede sağlanan bu özellikler ışığında son üründe de iş ortaklarımıza değer yaratacak ürünler geliştirme fırsatını bulduk. Elde ettiğimiz polyesterleri elastomer uygulamalarında, kaplama sistemlerinde ve ayakkabı taban sistemlerinde formüle ettik.
Yaptığımız çalıştırmalarda kullandığımız katkılarla da yüzey gerilimi özelliğini artırmaya çalıştık. Polyesterimizin yapısında başladığımız değişiklikler ve kullanılan katkılarla birlikte, taban sistemlerinde su itici özelliği olan, düzgün ve pürüzsüz bir cilt yapısına sahip ürünler elde edildi.
Bu sistemlerde yaptığımız polyesterlerle elde edilen taban sistemlerimiz rakip ürünlere göre çok iyi bir yüzey kalitesine sahip olmasının yanı sıra buradan elde edilen bir diğer özellik de mekaniksel testlerde ortaya çıkmaktadır.
Ürünün fiziksel testlerde dayanımının ilk aşaması hep yüzeydir. Burada yüzey yapısında ki düzgünlük ve homojenlik birçok testte çok iyi sonuçların alınmasına yardımcı olmaktadır. Cilt mukavemetinin öne çıktığı mekaniksel testler;
• Flex testi,
• Çekme testi,
• Aşındırma testi.
Ayrıca taban sistemlerinin yanı sıra poliüretan elastomer sistemlerde de benzer özellikleri, ürettiğimiz polyesterler sayesinde görmekteyiz.
Poliüretan elastomerlerin kimyasal yapısı 3 temel yapı taşından oluşmaktadır. Elastomer; poliol, zincir uzatıcının ve izosiyanatın belirlenen oran ve koşullarda reaksiyona girmesi ile oluşur. Poliol ve zincir uzatıcının izosiyanat ile reaksiyonu sonucu ortaya çıkan üretan bağları sert segmenti oluştururken, uzun poliol zinciri yumuşak segmenti oluşturur.
Sert segment/yumuşak segment oranı ve birbirinden ayrışma biçimi elastomerin nihai özelliklerini büyük oranda belirler. Burada önemli olan öğe bu hammaddelerin doğru oran ve koşullarda reaksiyonu olduğu kadar seçilecek doğru hammaddelerdir.
Elastomerler de istenen yüksek yırtılma ve kopma dayanımı molekülün zincir yapısına bağlıdır. Bu zincirde izosiyanatın lineer yapısı kadar poliolün lineer özelliği, Mw (molekül ağırlığı) ve PDI (polidispersitesi) önemli rol oynar.
Geliştirdiğimiz polyesterler ile poliüretan elastomerler de daha düzgün bir yüzey ve buna bağlı olarak daha iyi fiziksel değerler son ürünlerde karşımıza çıkmaktadır.
Özellikle elastomer grubunda göz önünde olan parçalar için hem kozmetik olarak yüzey düzgünlüğü önemlidir, hem de uygulamaya göre sıkma silindiri gibi parçalarda düzgünlük ürünün performansı bakımından çok önemlidir.
Taban sistemlerinde olduğu gibi burada da yüzey kalitesi fiziksel testlerden daha iyi sonuç alınmasını sağlamaktadır. Elde edilen sonuçlara göre;
• Çok yüksek aşınma ve yırtılma direnci,
• Düşük kalıcı deformasyona ulaşılmıştır.
[caption id="attachment_99833" align="aligncenter" width="300"]
poliüretan[/caption]
Kobe Poliüretan olarak temel hedefimiz iş ortaklarımızın yaşadığı üretim ile ilgili sıkıntıları çözmek ve onlara fark yaratan ürünler geliştirerek pazarda hak ettikleri büyümelere ulaşmalarını sağlamak olacaktır.
Eren Güz / Ar-Ge ve Kalite Kontrol Müdürü - Kobe Poliüretan
Kaynakça
• Croll SG ve Skaja AD (2002) Spestroskopic Adsorption and Effective Dosage in Accelerated Weathering of a Polyester-Urethane Coating, Journal of Materials Science, 37, 4889-4900.
• ISO 7724(1984) Paints and Varnishes – Colorimetry, International Organization for Standardization.
• Nzokou P, Kamdem DP ve Temiz A (2011) Effect of Accelerated Weathering on Discoloration and Roughness of Finished Ash Wood Surfaces in Comporasion with Red Oak and Hard Maple, Progr. in Org. Coatings, 71, 350-354.
• I.R. Clemitson, Castable Polyurethane Elastomer
• Michael Szycher, Szycher’s Handbook of Polyurethanes
• www.nanoprotect.co.uk
