Günümüz teknolojisi, geçmişte kalmış olan tek tip plastik malzeme kullanımı yerine, bunların belli oranlarda karışımları, bağlayıcılar ve özel koruma yöntemlerine ek olarak çok özel prosesler ile hazırlanmış olan elyaf yapıların çok daha kullanıldığı kompozitler üzerine yoğunlaşmıştır.
Plastik malzemeler kullanılırken, kullanım amacına ve yerine bağlı olarak geliştirilen çeşitli katkılar (dolgu malzemeleri, renklendiriciler, mukavemet artırıcılar, şişirme ajanları, alev geciktiriciler, stabilizatörler, yağlar, biyositler……) sayesinde çok geniş bir yelpazede ürün hazırlamak mümkün hale gelmiştir. Geliştirilen bu teknolojik ürünler sonuçta birer kimyasal yapıdır ve çevresel faktörlerden etkilenirler. Üretimleri ve sonrası kullanımda yapılarında meydana gelen fiziksel, kimyasal ve mekanik değerlerindeki zayıflamaya bozunma (degradation) diyoruz.
Bu bozunmayı oluşturan faktörler, ısı, ışık, oksijen, sürtünme ve kimyasal etkilerdir. Bu faktörlerin etkisi ile polimerik yapıda parçalanmalar gerçekleşir. Ayıca oluşan bazı yan ürünler, bu bozunmayı tetikler ve birbiri ardına devam eden zincir reaksiyonlarının oluşmasın sebep olur. Aşağıdaki grafikte bozunma faktörlerinin polimerik malzemeye etkisi ve bu etki sonucun da oluşan yapısal değişimi sembolik olarak görebiliriz.
Isı ve ışık kaynaklı bozunmalarda, polimerik yapılarda zincir kırılmaları veya birleşmeleri gerçekleşir. Görünüş olarak zincir birleşmesi molekül ağırlığının pozitif olarak değişmesi ve buna bağlı olarak mekanik değerlerin iyileşmesi gibi algılanabilir. Oysa bu tür bir değişim, bizim kontrol edemediğimiz ve istemediğimiz kroslink ( bağlayıcı ara zincir) şeklinde geçekleşmektedir. Zincir kırılmaları ise bunun tam tersine, molekül ağırlığı dağılımda düşemeye sebep olacağı için mekanik değerlerin zayıflamasına sebep olacaktır. Bu süreçte oluşan reaktif yapılar ise ortam oksijeni ile birleşerek oksidasyona uğrayacaktı.
Mekanik kuvvet sonucu oluşan bozunmayı engellemek mümkün değildir. Çünkü normalde karışık ve düzensiz bir yapıda olan polimerik zincirler, uygulanan kuvvet sonucunda beli bir yönde doğrusal olarak dizilirler. Bu diziliş sonrası yükün devam etmesiyle de kopma gerçekleşmiş olur.
Sağlam Polimer zinciri
Kırılmış zincirler
Her plastik malzemenin kendine göre özellikleri olduğu ve bu limitler doğrultusunda işlenmesi gerektiği unutulmamalıdır. Aşağıdaki tabloda en çok kullanılan bazı plastik malzemelerin yumuşama (Tg) ve erime noktası ( Tm) değerleri verilmiştir. Tablonun ikinci kısmanda Tm değeri bulunmayan plastikler amorf diye tanımlanan gruptandır ve bunlar için erime sıcaklığı gözlenmez. Bu grup için tanımlanan işleme sıcaklığı Tg+100 ⁰C dir. Çok yüksek işleme sıcaklıkları, malzemelerin bozunmasına sebep olacağı için bundan kaçınılmalıdır.
Termoplastik Tg ⁰C Tm ⁰C
HDPE -110 135
LDPE -90 115
PP -27 176
POM -75 175
PTFE 20 327
PA (66) 50 265
PVC 80 -
PS 100 -
PC 150 -
ABS 100 -
PMMA 100 -
Hem üretim sırasında ve hem de kulanım süresinde bu tür olumsuzlukların oluşmasını engellemek için koruyucu katkılar (satbilizatörler) kullanılır. Kullanılan bu katlılar sayesinde malzemenin kullanım ömrü uzatılmış olur.
Koruyucu katkılardan ışık stabilizatörleri temelde ürünün kullanımı süresince etkinlik gösterirler. Bunlar UV dalga boyundaki ışı geri yansıtarak ya da bu ışık enerjisini ısıya çevirerek bünyede dağıtırlar. Bu sayede polimerin bağlarının UV enerji etkisi ile kırılmasını engellemiş olurlar.
Proses sırasındaki kullanılan katlılar ise, antioksidantlar, çok çeşitli organik moleküller ve metal sabunlarıdır.
Kullanılan koruyucu katkıların etkinliği değişik faktörler bağlıdır. Katılmış olduğu malzeme için çok uzun süre etkinlik göstermesi ve kalıcı olması için katkıların bazı özelliklere sahip olmaları gerekir. Bunlar, uçucu olmamalı, polimer matriksi içinde çözünmeli ve çok iyi dağılmalı, plastik malzemenin morfolojisi ile uyumlu olmalıdır. Elbette ki bu etkinlikte hazırlanan ürünün kristal oranı, parçanın yüzey ve hacim oranı ve katılan katkıların birbirleri ve plastik ile uyumlu olması da diğer önemli etkenlerdir.
