Plastik malzemeler özeldir ve kendine göre farklı yapısal ve uygulama özeliklerine sahiptir. Ancak, sektörde kullanılan plastikleri kendi içinde belli özelliklerine göre sınıflandırmak mümkündür. Bu sınıflandırma aslında, değişken proses şartlarına bağlı olarak bu grupların davranışları hakkında bilgi sahibi olmak ve bu gruptaki plastik resinlerin ortak yönlerinde faydalanmak amaçlıdır.
Gruplandırma için faklı özellikler dikkate alınabilir; örneğin, termal özellikler, üretim esasları, monomer bileşimleri, morfolojik yapıları, fiyat ve pazar özellikleri gibi. Bu özelliklerin bir çoğuna farklı zamanlarda değinilmiş olmakla birlikte, bugün kü yazımızda diğer başlıklara göre çok daha az yer verilen morfolojik özelliklere değineceğiz.
Polimerleri kendi içinde, kroslink özelliklerine göre Termoplastik ( düzgün zincir yapıları) veya termoset (çapraz bağlı zincir yapıları) diye temelde iki gruba ayırabiliyoruz. Ancak özellikle termoplastikleri kendi için değerlendirdiğimizde durum çok daha karışık hale gelmektedir. Bir alt grup olarak termoplastikler, yapılarında ki zincirlerin durumuna göre amorf (düzensiz, şekilsiz-amorphous) veya yarı-kristal (semi-crystalline) diye ikiye ayrılır. İşte bu yapısal farklılık, malzeme tasarımından başlamak üzere nihai ürünü elde edene kadar ki süreçte son derece önemli hale gelmektedir.
Amorf termoplastiklerde, zicir yapısı içinde belli bir düzen yoktur ve her bir zincir birbirinden bağımsız olarak matriks içinde hareket eder. Yarı kristal olanlarda ise durum farklıdır. Matriks içinde belli bölgelerde zincilerin yapısal özelliklerin bağlı olarak birbiri üzerinde yerleşmiş ve bizlerin kristal diye ifade ettiği bölgeler bulunur. Hem kristal yapı ve hem de düzensiz yapı bir arada olduğundan bu yapılara da yarı-kistal denmiştir.
Termal analizlerde, amorf yapılar için tek bir sıcaklık değişkeni gözlenirken, yarı–kristallerde iki farklı sıcaklık gözlenir. Amorf malzemeler ısıtıldığında, sıcaklık arttıkça polimer zincirleri birbirinden uzaklaşır ve belli bir sıcaklığıa ulaştığında hareket etmeye başlar. İşte bu sıcaklığa camsı geçiş (Tg) sıcaklığı denir. Yarı kristallerde, Tg değerinin gözlenmesinden sonra ısıtmaya devam edildiğinde, yine belli bir sıcaklığa ulaşıldığında bu defa kristal yapılar dağılır ve malzeme eriyik hale gelir. İşte bu sıcaklığa da erime sıcaklığı ( Tm) denir. Buradan anlaşılacağı gibi, amorf plastiklerde sadece bir yumuşama sıcaklığı gözlenirken, yarı-kristal plastiklerde iki farklı sıcaklık gözlenir. Peki bu ne ifade eder? En temel özellik ürünlerin kullanım sıcaklıkları farkıdır. Amorf plastikler Tg sıcaklığının altında kullanılırken, yarı-kristal plastikler Tg ve Tm sıcaklıkları arasında kullanılırlar. Tasarım öncesi malzeme seçiminde ürünün kulanım sıcaklığı dikkate alındığında bu değerlerin ne kadar önemli olduğu anlaşılacaktır.
Genel bir tanımlama ve farklılık olarak iki grup arsındaki farkları aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz:
Amorf plastikler;
Sabit mekanik değerleri sahiptirler
Ölçüsel olarak sabittirler
Sürtünme mukavemetleri iyidir
Genelde şeffaftırlar
Ortalama kalıp çekmesi % 0,5 dir.
Örnekler: PS, HIPS, ABS, SAN, PC, PMMA…..
Yarı-kristal plastikler;
Kimyasal dayanımları daha iyidir
Çok iyi aşında mukavemeti gösterirler
Yüksek yorulma dayanımlıdırlar
Yük altında deformasyon sıcaklıkları yüksektir
Ortalama kalıp çekmesi % 1,5 civarındadır.
Örnekler: PE, PP, PA, POM, PBT, PSS…..
Bütün bu bilgilerden yola çıkacak olursak, Amorf plastikler için bir erime noktasından bahsetmek mümkün değildir. Çünkü bu plastikler için böyle bir değişim noktası gözlenmemektedir. Peki ne oluyor? Yıllardır kullandığımız be bu malzemeler için erime noktası diye ifade ettiğimiz sıcaklıklar yanlış mı? Yine yıllardır, özellikle enjeksiyonda kalıp dolmuyor diye, akışkanlığı artırmak için sıcaklığın 10-15 ⁰C yükseltilmesi mantığı doğrumu?
Amorf plastiklerde, Tg sonrasındaki ısıtma etkisi ile zincir hareketleri artmakta ve malzeme zamanla viskoz bir halden akışkan hale gelmektedir. Bu noktadan sonra akışkanlığın artması için sıcaklığı artması ile akışkanlık değişmemektedir. Bu sebeple, termal bozunmaya meydan vermemek için amorf plastikler içim proses sıcaklığı olarak Tg+100 ⁰C şeklide bir tanımlama yapılmıştır. Yani malzemenin yumuşama noktasının 100⁰C üzeri onun işleme sıcaklığıdır.
Yarı- kristal plastiklerde verimli bir işleme için kristal bölgelerin mutlaka dağılmış olması gerekmektedir. Diğer bir değişle Tm sorasında işlenebilir. Bu grup için tanımlanan proses sıcaklığı ise Tm+50 ⁰C şekliden ifade edilmiştir.
Tabloda bazı termoplastiklerin Tg ve Tm değerleri verilmiştir.
Bununla birlikte, prosese bağlı olarak ürünlerin bu işleme sıcaklıkları farklılık göstermektedir.
| TERMOPLASTİKLER |
| Polimer |
Tg ⁰C |
Tm ⁰C |
| LDPE |
-120 |
110 |
| HDPE |
-120 |
130 |
| PP |
-15 |
170 |
| PVC |
87 |
.. |
| PS |
95 |
.. |
| HIPS |
90 |
.. |
| SAN |
105 |
.. |
| ABS |
105 |
.. |
| PMMA |
110 |
.. |
| PA6 |
50 |
230 |
| PA66 |
50 |
260 |
| PC |
150 |
.. |
| PBT |
70 |
210 |
