google704e7c1836bb5d80.html
 
  • Z. Ayhan Acar

Sıcak izole bantlarda kullanılan termoplastiklerin çapraz bağlanması ve şekil hafıza özelliği


Yarımküre İnşaat Ltd. Şti. tarafından temin edilen HSS-80 Sıcak İzole Bant uygulaması, BOTAŞ Gölmarmara-Salihli-Alaşehir-Kula İlçeleri Faz-1 Doğal Gaz Boru Hattı Projesi


Polietilenler termoplastik (ısıtıldıklarında yumuşayan, soğutulduklarında tekrar sertleşen) tabiatlıdır ve bundan dolayı defalarca işlenebilirler. Ancak polietilenler, yüksek sıcaklıklarda yumuşar ve akarlar ve önemli fiziksel özelliklerini kaybederler. Polietilenin yüksek sıcaklıklarda fiziksel özelliklerini korumak için çapraz bağlama (crosslinking) işlemi yapılır. Böylece, polietilen yüksek sıcaklıklarda erimeyen daha sağlam bir polimer dizeye sahip olur. Çapraz bağlanmış polietilen, gerilme dayanımı ve yoğunluğu etkilenmeden; darbe dayanımını, çevresel gerilim çatlama direncini, sünme ve aşınma direncini arttıran yüksek moleküler ağırlıkta yoğun bir ağ oluşturur.

Çapraz bağlama radyasyon ışınlarına maruz bırakarak veya kimyasal yöntemlerle yapılmaktadır. Isı ile büzüşebilir kılıfların imalatında kullanılan polietilen tabakanın çapraz bağlamasında tabaka kalınlığı fazla olmadığı için çoğunlukla radyasyon ışınlama yöntemi tercih edilmektedir.

Termoplastik malzemeler rasgele yerleşmiş aşırı derecede uzun molekül zincirinden oluşmaktadır. Bunların dayanımı moleküller ile moleküler yapının billurlaşma niteliği arasındaki mesafeye bağlıdır. Aslında, dayanımı en çok etkileyen billurların kendisidir. Termoplastik, billurlaştığı erime noktasının (120°C) üzerinde ısıtıldığında billurlar ortadan kalkar. Bu durumda, moleküller kolayca birbirine geçer ve malzeme akar. Çarpaz bağlama işlemi ile malzemenin molekül zincirleri birbirine sıkıca bağlanır. Böylelikle herhangi bir kuvvet etkisinde kalan molekül parçaları birbirlerine göre çok az yer değiştirebilirler.

Polimerler çeşitli dış uyaranlara tepki vererek, şekilleri, renkleri veya refraktif indeksleri gibi farklı özellikleri değişmektedir. Şekil hafıza özellikli malzemeler, sahip oldukları orijinal şekillerini, hafızalarında koruyarak, geçici şekillerinden, sıcaklık, pH, ışık ve manyetik alan gibi çevresel uyaranların etkisiyle orijinal şekillerine dönebilirler. Şekil hafıza özellikli polimerlerin büyük bir çoğunluğu sıcaklık etkisi ile aktive olan malzemelerdir. Bu polimerlerin şekil hafıza özelliği göstermeleri yapılarında bulunan sabit noktaların ve moleküler değişim noktalarının ısı uyarımına karşı duyarlı olmasından ileri gelir. Sert bölge olarak adlandırılan sabit noktalar, kalıcı şeklin belirlenmesinde görev alırken, yumuşak bölge olarak adlandırılan moleküler değişim noktaları ise geçici şeklin sabitlenmesini sağlarlar. Şekil hafıza performansı polimerin camsı geçiş sıcaklığına ya da erime sıcaklığına bağlı olarak seçilen geçiş sıcaklığının, 15-25ºC üzerine ısıtılıp, soğutulması ile belirlenir.



Polimer bileşiminde bulunan uzun zincirli yapılar yumuşak kısımları oluştururken, zincir uzatıcılar, çapraz bağlayıcılar gibi kısa zincirli moleküller ise sert kısımları oluşturur. Sert kısımlar, yumuşak kısımları kovalent bağlar gibi kimyasal çapraz bağlar ile ve/veya moleküller arası etkileşim ile ortaya çıkan fiziksel çapraz bağlar ile birbirine bağlar. Polimer yapısında fiziksel çapraz bağlanmanın olabilmesi için yapıda en az iki ayrı faza ihtiyaç vardır. Bunlar yumuşak ve sert fazlardır. Sert kısımların geçiş sıcaklığı, yumuşak kısımlara göre daha yüksektir. Şekil hafıza performansı sırasında seçilen geçiş sıcaklığı yumuşak kısımların erime sıcaklığına göre seçilir. Polimer bu sıcaklığın üzerine ısıtıldığında, yumuşak kısımlardaki kristaller erir ve polimer yapısı esnek, serbest bir hal alır. Bu aşamada dışarıdan uygulanan bir kuvvet altında, polimer yapıdaki bu elastik özellik sayesinde kolayca deforme olur ve geçici şeklini alır. Nispeten daha yüksek geçiş sıcaklığına sahip sert kısımlar ise, bu sıcaklıkta erimez, ve yapıyı bir arada tutar. Bu durumda malzemenin şekil kararlılığı peformansını etkiler. Polimer, geçiş sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa soğutulduğunda, yumuşak kısımlardaki kristalin bölgeler eski haline döner ve geçici şeklini alır. Son aşamada, polimer tekrar geçiş sıcaklığı üzerine ısıtılırsa, malzeme kalıcı şekline geri döner.




19 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör