Yapıştırıcılar ve Mastiklerde Döngüsel Ekonomi

Döngüsel ekonomi, sistem odaklı bir yaklaşım kullanan ve tasarımı gereği onarıcı veya yenileyici olan endüstriyel süreçleri ve ekonomik faaliyetleri içeren bir ekonomiyi ifade eder. Bu yaklaşım, kaynakların mümkün olduğu kadar uzun süre en yüksek değerlerini korumasını sağlamayı ve malzeme, ürün ve sistemlerin (iş modelleri dahil) üstün tasarımı ile israfın ortadan kaldırılmasını amaçlamaktadır. Döngüsel ekonomi, atık ve kirliliği tasarlama, ürünleri/malzemeleri kullanımda tutma ve doğal sistemleri yeniden oluşturma gibi bazı temel ilkeleri takip eder. Döngüsel ekonomi, hammaddelerin topraktan çıkarılıp, ürünlere ve bu ürünlerin kullanıldıktan sonra tamamen israfa dönüştüğü modelde yapılan devrimsel bir değişikliktir. Döngüsel bir ekonomi, malzeme kullanımını azaltır, malzemeleri daha az kaynak yoğun olacak şekilde yeniden tasarlar ve yeni malzeme ve ürünler üretmek için bir kaynak olarak “atığı” yeniden yakalar. Yenilenebilir enerji ve toksik olmayan maddelerin kullanımı, doğal kaynakların tükenmemesi, sahiplik yerine kullanım, ürünlerin daha uzun süre kullanılmaya, onarımına ve yeniden kullanımına olanak verecek şekilde tasarlanması gibi temel kavramları içerir. Bu unsurlara, Yapıştırıcılar ve Sızdırmazlık Maddeleri Endüstrisi bağlamında bakıldığında, üreticilerin çoğunun kendi operasyonlarında %100 yenilenebilir enerji kullanımı taahhüdüne doğru ilerlediğini görürüz. Benzer şekilde, nişasta, bitkisel yağlar, proteinler, lignin ve doğal reçineler gibi yenilenebilir, biyo-tabanlı malzemelerin kullanımına artan bir vurgu vardır.

Tasarım Mantığı – Temel Ögeler

Her ne kadar çok farkında olmasak da, kullandığımız hemen hemen her üründe yapıştırıcılar yer almaktadır. Elimizde bulunan elektronik ve mobil cihazlardan evlerimizdeki hava geçirmez pencerelere, binalardaki kapı ve cephelerden, ulaşım için kullandığımız araçlara ve uçaklara, oyuncak ve hobi ürünlerinden bot ve ayakkabılara kadar, saymakla bitiremeyeceğimiz birçok farklı ürünün üretimi yapıştırıcılar sayesinde mümkün olabilmektedir. Yapıştırıcılar ve dolgu macunları bileşen olarak kullanıldığından ve çok daha büyük çevresel ayak izine sahip çok daha büyük hacimli ürünlerin üretilmesine olanak sağladığından, yapıştırıcıların kendilerinin geri dönüştürülmesinden ziyade, yapıştırıcılar kullanılarak üretilen ürünlerin ve sistemlerin geri dönüşümüne ve daireselliğine odaklanmak daha mantıklıdır. Bu nedenle, çoğu şirketin üretim tesislerinde sıfır atık sahası statüsü için uğraştığı yapıştırıcıların üretim süreci dışında, yapıştırıcılar için yüksek değerli yeniden kullanım ve geri dönüşüm gibi unsurlar burada geçerli değildir. Bunun yanı sıra, yeni ve yerleşik tedarik zincirleri arasındaki tedarik zinciri işbirliklerinin örnekleri henüz fazla görülmemektedir. Geleneksel fosil bazlı hammaddeler yerine biyolojik bazlı malzemelere daha fazla vurgu yapıldığında, yeni tedarik zinciri ağlarının ortaya çıkması kaçınılmazdır. Bu kesinlikle, çevreye karşı işbirlikçi ve yenileyici olan verimli ve birbirine bağlı ağlar kurmak için bir fırsattır. Bu nedenle, Yapıştırıcı Endüstrisinin etki yaratabileceği belki de en alakalı bileşen, döngüselliği sağlamak için ürünün yeniden tasarımına yardımcı olmaktır.

Demonte Edilebilecek Tasarım Yaklaşımı

Atık ve kirliliğin dizaynı ve özellikle “sökülebilecek tasarım” ile ilgili herhangi bir literatüre bakarsak, her zaman yapıştırıcılardan kaçınma ve bunun yerine mekanik tutturucular kullanma önerilerine rastlayabiliriz. Ancak bu yaklaşımın biraz basite kaçtığını ve tüm ürün yaşam döngüsü dikkate alındığında çoğu durumda geçerli olmayacağı söylenebilir. Örneğin, yapıştırıcılar, son ürünlere daha dayanıklı, hafif ve kompakt özellikler vererek ekonomiyi olumlu etkiler. Bu özellikler, kompakt tasarımı mümkün kılmak, ürünleri ve malzemeleri daha uzun süre kullanımda tutmak veya montaj için gereken zaman ve enerjiyi azaltmak gibi döngüsel ekonominin diğer ilkelerine katkıda bulunur. Örneğin, yapı segmentlerinde kullanılan yapıştırıcılar, daha iyi sızdırmazlık performansı ile ısı kaybını önleyerek çevresel faktörlere olumlu katkı sağlarlar. Yapıştırıcıları tamamen ortadan kaldırmak gibi bir düşünce elbette mantıklı değil, ancak döngüsel ekonomiye daha hızlı uyum sağlayan yeni nesil yapıştırıcıların tasarlanmasın da gerekli olduğu yadsınamaz bir gerçek. Bu nedenle, ana uygulamaların her birinde, yapıştırıcıların demontaj tasarımı açısından bir bariyer olarak algılanmayacağı ve ürünlerin kullanım ömrünün sonunda kolay sökülebilmesini sağlayan çözümler araştırılabilir. Başlıca Uygulama Alanları İnşaat Sektöründe Kullanılan Yapışkanlar İnşaat endüstrisi, bir binaya giren malzemeleri belgelemek ve kullanım ömrünün sonunda malzemelerin geri kazanılmasını sağlamak için “malzeme pasaportlarına” bakarken, “sökülebilir tasarım” ve “modülerlik” özellikle son dönemlerde daha çok talep görmektedir. Bu tür bir tasarımı mümkün kılmak adına çözümler sağlamak, Yapıştırıcılar ve Sızdırmazlık Maddeleri endüstrisinin üzerinde çalışması gereken bir konudur. Etiketler için Yapıştırıcılar Cam ve plastik şişelerin çok fazla çaba harcamadan veya kirlenmeden kolayca geri dönüştürülmesini sağlayan çıkarılabilir yapıştırıcılar son derece önemli bir alandır, çünkü FMCG (hızlı tüketim ürünleri), etiketlenmesi gereken ambalajlardan kaynaklanan atık oluşumunun büyük kısmından sorumludur.

Geri Dönüştürülebilir Kağıt Yapışkanları

Çevrimiçi alışveriş katlanarak büyümeye devam ettikçe, yeniden kapatılabilir/tekrar kullanılabilir ambalajlara yönelik büyük bir talep olacaktır. Yapıştırıcılar verimli geri dönüşüm yoluna girebilir. Otomotiv ve Otobüs Gövde Yapımında Yapıştırıcılar Elektrikli ve otonom araçlara yönelik eğilimle birlikte dijitalleşme ve hafif malzemelere olan talep artacak. Bunun imalatta yapıştırıcı kullanımını artırması muhtemeldir. Aynı zamanda, yapıştırıcıların, malzemelerin “ömrünün sonunda” geri kazanılmasını sağlamak için talep üzerine bağın ayrılması gibi özellikler sağlayacak şekilde gelişmesi gerekecektir.

Ambalaj Yapıştırıcıları

Laminasyon yapıştırıcıları çok katmanlı ambalajları bir arada tutar. Hızlı tüketim mallarının ambalajlanması, döngüsellik açısından muhtemelen çözülmesi en zor problemdir. Yukarıdaki tüm durumlarda en büyük sorun, bu yapıştırıcıları kullanan ürünlerin kullanım ömürlerinin sonunda talep üzerine bağlarının ayrılması gerekliliği gibi görünmektedir. Düşük mukavemetli yapıştırıcıların ayrılması nispeten kolay olsa da, yüksek mukavemetli yapısal yapıştırıcıların ayrılması oldukça zor olabilir. Yapıştırıcının maksimum servis sıcaklığı önemlidir, çünkü kolay ayırma için yapıştırılan parçaların bu sıcaklığın üzerinde ısıtılması gerekir. Tersinir Yapıştırıcı Sistemlerini Teşvik Eden Yeni Gelişmeler Talep üzerine bazı bağ çözme yaklaşımları bir süredir ticari olarak mevcuttur, örneğin, duvar dekorasyon ürünlerinde bir konsept olarak ve otomotiv endüstrisinde sökülebilirlik göz önünde bulundurularak araç içlerindeki parçaları sabitlemek için kullanılan yeniden kapatılabilir bağlantı elemanları gibi. Benzer kavramların genişletilip genişletilemeyeceği veya pazar ihtiyaçlarına göre yeni yeniliklerin ortaya çıkıp çıkmayacağı henüz belli değil. Şimdiye kadar talep üzerine bağ çözme alanındaki yeni gelişmeler tipik olarak 3 tür yaklaşıma dayanmaktadır. • Tersinir veya yeniden işlenebilir yapıştırıcı sistemlerinin kullanılması, • Elektrik akımları kullanarak yapışkanlı eklemlerin bağlarının ayrılması, • Reaktif dolgu maddeleri kullanarak talep üzerine bağ açma. Tersinir veya Yeniden İşlenebilir Yapıştırıcı Sistemlerinin Kullanılması Son literatürde sunulan tersine çevrilebilir yapıştırıcılar için en çok kullanılan yaklaşımlar, retro-Diels- Alder kavramlarına dayanmaktadır. Örneğin, Sandia Ulusal Laboratuvarları (Albuquerque, N.M. ABD), sıcaklık değişimine tepki veren tersinir bir yapıştırıcı geliştirmiştir. Ancak, bu yeniden bağlanma yeteneği sonludur. Adolphe Merkle Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, ultraviyole ışığı kullanırken isteğe bağlı olarak bağlanabilen ve ayrılabilen polimer bazlı bir malzeme geliştirdiler. Araştırmacılara göre bu yeni malzemeler, supramoleküler montaj olarak bilinen bir mekanizma tarafından yaratıldı. Supramoleküler düzenek, küçük bileşenleri birbirine bağlamak ve “yarı çapraz bağlı” bir ağ yapısı oluşturmak için metal iyonları veya hidrojen bağlama motifleri kullanılarak daha uzun, polimer benzeri zincirler halinde birleştirilen daha küçük moleküllerden oluşur. Yoğun ultraviyole ışığa maruz kaldığında, supramoleküler yapılar parçalanarak “sıvı benzeri” bir malzeme durumuyla sonuçlanır. Uyaran kaldırılır kaldırılmaz supramoleküler düzenekler yeniden şekillenir. Elektrikle İndüklenen Bağ Ayırma Yapıştırıcıların elektrikle indüklenen bağlarının ayrılması, uygulanan bir elektrik potansiyeli yardımıyla yapıştırıcıların talep üzerine serbest bırakılabileceği bir tekniktir. Teknoloji, yapışkan tabaka ile DC güç kaynağının pozitif elektroduna bağlı anodik yapışkan arasındaki arayüzde kimyasal reaksiyona dayanmaktadır. Yapıştırıcı bağlantıya uygulanan potansiyele bağlı olarak, alt tabakalar saniyeler içinde ayrılabilir. Bu tür birkaç yapıştırıcı formülasyonu patentlidir ve bazıları artık ticari olarak mevcuttur. Reaktif Dolgu Maddeleri Kullanarak Talep Üzerine Bağ Açma Kontrol edilebilir bir yapışkan ayırma elde etmek için metodolojilerden biri, yapışkan veya astar içindeki fonksiyonel dolgu maddelerinin etkinleştirilmesidir. Bu katkı maddeleri, ısı (termal ve indüksiyon), elektrik potansiyeli, elektromanyetik enerji vb. gibi harici enerji kaynakları tarafından etkinleştirilebilen nanoparçacıklar veya mikrokapsüller olabilir. Literatürde, Ciardiello ve arkadaşlarının, yapıştırıcıyla birleştirilmiş plastik eklemleri ayırmak için sıcakta eriyen bir yapıştırıcıya (HMA) gömülü metalik (demir oksit) nanoparçacıklar kullandığı veya Amerikan Kimya Konseyi’nin Plastik Bölümü (ACC-PD) ve Michigan Eyalet Üniversitesi (MSU) Kompozit Araç Araştırma Merkezi tarafından, çeşitli termoplastik yapıştırıcılarda kullanılan demir oksit nanoparçacıklarını kullanarak, elektromanyetik enerji vasıtasıyla birden çok kez ayrılabilen ve yeniden yapıştırılabilen tersinir yapışkan bağlantılar geliştirmesi gibi çeşitli yaklaşımlar mevcuttur. Byungsun Lee ve arkadaşlarının çalışması ise, termal uyaran yoluyla gaz kabarcıkları oluşturmak için yapışkan bir ince filmde buharlaşabilir polimerik nanokapsüller kullandı ve bir bağ açma etkisi gösterdi. Polimerik nanokapsül kullanan bu tekniğin, ilk film özelliklerini korurken yapışkan gücünü kontrol etme kabiliyeti nedeniyle, ekranda ve yarı iletkende kullanılan gelişmiş yapışkan ince filmlere uygulanabilir olması bekleniyor. Yapışkan bağların ayrılması için geliştirilen başka bir teknik, yapışkan tabakaya mikro partiküllerin (mikro kapsüller) gömülmesini içerir. Bu mikropartiküller, termal olarak genişleyen partiküller (TEP’ler) veya substratların mekanik olarak ayrılmasını sağlamak için belirli bir sıcaklıkta aktive edilebilen üfleme ajanları olabilir. (Japonya’da, kontrplak levhaları yapıştırmak için Sakurai ve diğerleri tarafından oluşturuldu. Daha sonra, Ishikawa ve diğerleri, inşaat alanlarındaki kontrplak veya alçı levhalar üzerine duvar kağıdı yapıştırma tekniğini değiştirdi ve geliştirdi). Bu yenilikçi fikir, Nishiyama ve çalışma arkadaşları tarafından geri dönüşüm amaçlı yapısal yapıştırıcılara kadar genişletildi. Eklemin 100°C’nin üzerinde basit bir şekilde ısıtılması, yapıştırılan malzemelerin kolayca ayrılmasını sağlar. INDAR Inside® adı verilen, katkı maddelerinin termal aktivasyonu ile yapısal yapıştırıcıların bağlarının çözülmesi için bir teknik, Rescoll Teknoloji Merkezi (Fransa) tarafından geliştirilmiş ve patent alınmıştır. Araştırmacılar bu tekniği “Rescoll süreci, yeni yapıştırıcıların veya ticari yapıştırıcıların yeniden formüle edilmesini içerir. Belirli bir sıcaklıkta ısıtıldığında, katkı maddeleri ayrışmaya başlar ve toplu yapıştırıcıdan difüzyon yoluyla ara yüzeylere göç eden gazları serbest bırakır ve bu da eklemin ayrılmasına yol açan yerel gerilimler oluşturur” şeklinde açıklamıştır. Bu teknolojinin avantajlarından biri, arayüz arızası nedeniyle parçaların temizlenmesinin kolay olmasıdır. Bu bölümde sunulan bağ ayırma teknolojilerinin avantajı, ısıyla sertleşen yüksek mukavemetli yapıştırıcılarla uygulanabilir olmalarıdır. Bununla birlikte, bu yaklaşımın ana dezavantajı, mikropartiküllerin ilk yapışmayı engelleyerek zayıf eklemlere yol açmasıdır. Ayrıca kazayla tetikleme ve ilgili dolgu türleri ve gazlar hakkında bazı endişeler vardır. Çözüm Yukarıdaki gelişmelerle birlikte, yapıştırıcı endüstrisine ilişkin döngüselliğe yönelik en büyük engel olan tersine çevrilebilirliğin üstesinden gelmek için “talep üzerine bağ çözme” alanında iyi bir ilerleme olduğu görülüyor. Diğer herhangi bir çözüm gibi, başarı ancak çözümlerin söz konusu uygulamaya uygunluğuna ve ticari uygulanabilirliğine bağlıdır. Avrupa Yeşil Anlaşması ve dünya çapındaki diğer düzenlemeler gibi zorunlu düzenleyici zorlamalarla, bu çözümlerin ticari olarak uygulanabilir olması ve belki de yakın gelecekte ana akım haline gelmesi muhtemeldir.   Kaynakça: https://www.adhesivesmag.com/articles/96662-the-circular-economy-and-the-adhesives-and-sealants-industry http://www.am-institute.ch/research/projects/debond-on-demand-adhesives https://www.researchgate.net/publication/331707237_Debonding_on_Demand_of_Adhesively_Bonded_Joints_A_Critical_Review https://chemicalsinourlife.echa.europa.eu/guest-corner/-/asset_publisher/vcrOSpI91ebF/blog/chemical-innovations-for-a-circular-economy https://www.researchgate.net/publication/324849804_Polymeric_nanocapsules_containing_methylcyclohexane_for_improving_thermally_induced_debonding_ of_thin_adhesive_films_Research_Article https://www.circularity-gap.world/updates-collection/circle-economy-launches-cgr2020-in-davos https://adhesives.specialchem.com/tech-library/article/circular-economy-adhesives-sealants?src=asnews&utm_source=news&utm_medium=industry&utm_ campaign=news210727