Günümüzde plastiklerin artan kullanım hızıyla birlikte köpük kullanımı da sürekli olarak artmaktadır. Normal plastik ürünlere göre köpük malzemelerin daha hafif olması, yalıtım özelliklerinin bulunması, ihtiyaca uygun olarak sert veya yumuşak olarak üretilebilmesi, sağlamlık ve ağırlık arasında çok iyi bir denge barındırması, üretimindeki düşük enerji maliyetleri bu kullanım hızını destekleyen temel unsurlardır. Bir çok uygulamada, mekanik özelliklerden taviz vermeden köpüğe malzeme kullanımına geçiş yaparak % 30’un üzerinde maliyet iyileştirmesi yapmak mümkündür.
En yaygın uygulamalar olarak, yapılarda yalıtım, otomobil, ambalaj ve endüstriyel spor malzemeleri yapımında oldukça yaygındır. Yalıtım örtüleri, zemin kaplama malzemeleri, profiller, otomobil kaplamalar, kablo, iç dekorasyon uygulamaları, ayakkabı ve daha bir çok uygulama alanı mevcuttur.
Plastikler, yapılarına eklenen şişirici katkılar yardımıyla gözenekler oluşturulur ve bu gözenekli plastik yapılara köpük denir. Üretim şartları ve uygun katkıların kullanılması ile çok geniş bir yelpaze ürün elde edilmesi mümkündür. Köpüklerin üretiminde, hücre yapısını oluşturmak içim farklı yöntemler uygulanabilir. Mekanik, fiziksel ve kimyasal diye ifade edilen bütün yöntemlerde temel amaç düzgün ve homojen gözenekli yapı oluşturmaktır. En yaygın olan yöntem ise eriyik haldeki plastikte gaz çıkışı sağlayarak genleşme oluşturmaktır. Ekstrüzyon yöntemi ile PE köpük üretiminde en uygun yöntem olarak fiziksel hücre oluşturma yöntemi kullanılmaktadır. Dünyanın her yerinde olduğu gibi, temel şişirme malzemesi olarak ta hidrokarbon gazlar kullanılır. Bunlar temelde propan, bütan, pentan veya bunların karışımlarıdır. Düşük yoğunluk elde dilmesi ve yalıtım performansı açısından bu gazların kullanılması kaçınılmazdır. Elbette ki kullanılan farklı gazlar da mevcuttur ancak bunlarda çoğu zaman istenen düşük yoğunluğu elde emek çok daha zordur. Bu da ürünü ekonomik olmaktan çıkarır. Şu anda PE köpük üretimin de kullanılan gazlar çevreye uyumludur ve sıkıntı oluşturmadan kullanım imkanı veririler.
Üretilen PE köpükler son derece hafiftir, sağlamlık/ağırlık oranına sahiptir ve çok iyi yalıtım özellikleri sebebiyle mobilya, ambalaj, dekorasyon, yapı, yalıtım, tekstil ve otomotiv uygulamalarının temel malzemesi olan bir köpük türüdür. Üretim yöntemi ne olurda olsun, üretim ve kullanım özelliklerine bağlı olarak çok faklı gazlar kullanılabilir. Proses ve kullanılan gaz oranına göre oluşan hücre tanecik boyutu 10-300 mikron arasında de ğişmektedir. Yine aynı köpükte birim alandaki hücre sayısı ise 106- 109/cm3 arasında değişebilir. Polietilen bu tür uygulamalar da en çok tercih edilen köpük ürün grubudur ve komodite (hem ekonomik hem de en çok kullanılan ve fiyatı uygun olan) diye tanımladığımız yaygın kullanımı olan üründür. Başta ucuz olması ve değişik uygulamalar için kullanılabiliyor olması, kullanım alanını sürekli olarak artırmaktadır. Tokluk, esneklik, kimyasallara karşı olan direnci ve aşınma direnci, PE köpükleri uygulamalarda rakipsiz kılmaktadır.
PE malzemesinin yapısal özelliği olarak eksi sıcaklıklarda kırılma direnci oldukça yüksektir. Bu özellik doğal olarak köpük polietilen yapıda da mevcuttur. Bu sayede soğuk şartlarda elastikiyetini kaybetmez ve özelliklerini uzun süre muhafaza eder. Polietilen boyanması en kolay olan ve her türlü renkli üretime elverişli bir malzemedir. Bu sadece çok farklı renklere polietilen köpük elde etmek ve dekoratif olarak kullanmak mümkündür.
PE köpük üretim prosesinde, eriyik haldeki plastik içine sıvı haldeki gaz enjekte edilerek basınç altında karıştırılır ve plastik içinde çözünür. Sistem basınç altında iken (makine içinde) sıvı halde olan hidrokarbon gazı, ekstruderden çıkar çıkmaz daha düşük bir basın ortamına (1 Atm) geçtiği için gaz haline dönüşür ve bu anda da yapıda gözenekler oluşturur. Genleşen gaz içerideki iç basın sebebiyle hücre duvarından çok hızlı bir şekilde geçer. Hücre iç basıncı dış basınç ile dengelendiğinde bu geçiş tamamlanmış olur. Gaz geçişi ile ilgili bu süreç, başlangıçta çok hızlı olmakla birlikte zamanla yavaşlar ve üretimi takiben 15-20 saat için de tamamlanır ve ürün kararlı hale gelmiş olur. Sonrasında kullanıma yönelik her türlü kesme, kaplama, yapıştırma, sıvama ve sarma uygulamalarında rahatlıkla kullanılabilir.
PE hammadde olarak son derece temiz ve esnek bir malzemedir. Bu özeliği ile üretilen polietilen köpük malzemelerinin de kullanımı son derece sağlıklıdır.
Malzeme tipine göre plastik köpükleri termoset veya termoplastik yapılı diye sınıflandırabiliriz. Oluşan köpük hücresi yapısına göre de açık hücreli veya kapalı hücreli diye alt gruplandırma yapılabilir. Kapalı hücreli olanlar oldukça sert iken açık hücreli köpükler yumuşak ve esnektir. Termoset yapılar tek kullanımlıktır ve bu sebeple çevresel sorunlar çıkarırlar. Çünkü geri dönüşümlü olarak kullanma şansını yoktur. Oysa polietilen köpük hem yumuşak hem de termoplastik yapılı bir malzemedir ve buda geri dönüşümlü olarak kullanılabilirler demektir. Çevresel faktörler göz önüne alındığında PE köpük esnek ve yumuşak olması sebebiyle çok geniş bir alanda kullanım imkanı sunmaktadır. Bu açıdan bakıldığında PE köpük gibi ürünlerin kullanılması büyük bir avantajdır.
PE köpüklerin çevresel özellikleri yanında yaygın olarak kullanılmasının bir çok sebepleri daha vardır. Polietilen köpükler hafiftirler ve ağırlık hafifletmek başta otomotiv olmak üzere bir çok uygulama için önemlidir. Polietilen köpüklerde yalıtkanlık özelikleri çok iyidir ve bu sebeple de örtü malzemesi olarak kullanımda rakipsizdirler. Yumuşak yapılı olmaları doğal olarak konfor sunar ve bu sebeple kullanımları oldukça yaygındır.
Bütün plastik yapılar ve doğal olarak PE köpük, zengin karbon yapılıdır. Bu sebeple bütün karbon yapılı plastik ve köpükler gibi yanıcıdır. Her türlü açık alev ve sıcak karşısında önce erime ve arkasında yanması olağan bir süreçtir. Üretiminde çevreye zararlı herhangi bir katkı kullanılmadığı için zehirli oluşumlar yoktur.
Yapısındaki şişirici gazın çok büyük bir oranda bünyesinden kaybetmiş olduğu için uzun süre bekletme, fiziksel özelliklerinden bir şey kaybettirmez ve mevut uygulamasında rahatlıkla kullanılabilir. Çok düşükte olsa depolama şartları ve bulunduğu yere bağlı olarak bünyesindeki gazdan salınım olabilir. Kullanılan hidrokarbon gazlar havdan ağırıdır. Bu sebeple taşıma depolama ve istiflemede ortamın havalandırmasının yere yakın bir şekilde yapılması uygun olan yöntemdir. Depolardaki her türlü uçucu sıvı ve farklı malzemeler ile bir arada depolanması, yakında bulunma, ısı kaynakları ve açık alevler bütün köpüklerde olduğu gibi PE köpükte de tutuşmaya sebep olur. Yoğunluğunun düşük olması sebebiyle alev alması ve yayılması hızlı gerçekleşir. Bu yüzdende stok alanlarının zemin havalandırılmasının yapılmış, çukur olmayan, her türlü kimyasal ve ısı kaynağında uzak bölümler olmalıdır. Ürün stok alanlarında sigar kullanılması, statik yüklenmeye sebep olacak unsurların bulunması, stok ve zemin alanda bu statik aktarımın yapılmamış olması stok alanında risk oluşturabilecek unsurlardan bazılarıdır.
Rüstem POLAT-Yüksek Kimyager
Polimer Bilimi ve Teknolojisi Danışmanı
