Plastiklerin erime noktası, plastiklerin katı halden akışkan sıvı hale geçtiği sıcaklık aralığını ifade eder. Bu noktada plastikler yumuşar ve esnek hale gelir, bu da onları çeşitli kalıplama ve şekillendirme işlemleri için uygun hale getirir.
Termoplastikler ve Termosetler
Plastikler iki ana türe ayrılabilir: termoplastikler ve termosetler.
Termoplastikler ısıtıldığında yumuşar ve soğutulduğunda sertleşir; bu, malzemenin özelliklerini değiştirmeden tekrarlanan ısıtma ve soğutmaya izin veren tersine çevrilebilir bir süreçtir.
Termosetler ise ilk ısıtmanın ardından kimyasal bir reaksiyona girerek kalıcı, erimeyen bir ağ yapısı oluşturur. Daha sonraki ısıtmalarda bile yumuşamazlar.
Bu nedenle, erime noktaları hakkındaki sonraki tartışmalarımızda, bahsettiğimiz plastiklerin hepsi termoplastikler olacaktır.
Enjeksiyon Kalıplama, Ekstrüzyon ve Formasyon için Önemli
Plastiklerin yumuşatılması ve eritilmesi işlemi plastik işlemede çok önemlidir.
- Sırasında enjeksiyon kalıplama, Erime sıcaklığının hassas kontrolü, plastiğin kalıbı tamamen kaplamasını ve istenen şekle ulaşmasını sağlar.
- Bu ekstrüzyon prosesi, özel kalıplar kullanarak boru ve profil üretmek için ısıtılmış plastiklerin akışkanlığından yararlanır.
- Bu film veya tabaka oluşumu Ayrıca plastiğin uygun sıcaklıklarda plastik olarak deforme olma kabiliyetine de bağlıdır.
Bu nedenle, tasarımcılar ve işleyiciler için plastiklerin çalışma sıcaklığını ve optimum işleme sıcaklığını anlamak, ürün kalitesini kontrol etmek ve uygulama gereksinimlerini karşılamak için hayati önem taşır.
Plastiklerin Erime Özellikleri
Kristal ve Amorf Malzemeler
Doğadaki malzemeler kristalin ve amorf olarak ikiye ayrılır.
Kristal malzemeler, sabit erime noktalarına sahip, düzenli olarak düzenlenmiş moleküllere veya atomlara sahiptir. Örneğin, su 0°C'de, tuz (NaCl) 801°C'de ve kalay 231,9°C'de erir.
Öte yandan, cam, kauçuk, plastik, asfalt, reçine ve parafin gibi amorf malzemeler düzensiz bir şekilde düzenlenmiş moleküllere veya atomlara sahiptir ve sabit bir erime noktası yoktur. Isıtıldıklarında, belirli bir noktada erimek yerine belirli bir sıcaklık aralığına yayılarak sıvılaşmadan (viskoz akış hali) önce tipik olarak yumuşarlar (kauçuksu hal).
Plastik Türleri: Amorf ve Kristal
Amorf Plastikler:
Tipik işleme koşulları altında, bu plastikler kristal bölgelere sahip değildir ve tamamen amorftur. Örnekler arasında polikarbonat, ABS, PMMA, ASA, PPSU, vb. yer alır. Erime davranışları tipik amorf malzemelerinkiyle aynıdır.
Kristal Plastikler:
Polietilen (PE), polipropilen (PP), polioksimetilen (POM), poliamid (PA6 ve PA66), PET ve PBT gibi birçok plastik soğuyup katılaştıkça kristalleşme eğilimindedir.
Bununla birlikte, sadece belirli bölgelerde kristalleşirler; 80%'den daha yüksek kristalliğe sahip malzemeler kristalin plastikler ve geri kalanı yarı kristal olarak sınıflandırılır.
Kristallik derecesi soğutma işleminden büyük ölçüde etkilenir; kristalleşme sıcaklığı aralığında yavaş soğutma kristalliği artırabilirken, hızlı soğutmanın tam tersi bir etkisi vardır.
Dolayısıyla, bu kristal plastiklerin erime süreci kısmen kristal malzemelere benzemekle birlikte amorf malzemelerin özelliklerini de içermektedir.
Isıtma Sırasında Plastiklerin Üç Durumu ve Dört Temel Sıcaklığı
Plastiklerin ısıtma sırasında maruz kaldığı üç durumu inceleyelim: cam hali, yüksek elastik (kauçuksu) hal ve viskoz akış hali ve bunlarla ilişkili dört temel sıcaklık: cam geçiş sıcaklığı, erime sıcaklığı, akış sıcaklığı, ve ayrışma sıcaklığı.
Camsı Devlet
İlk durum, plastiklerin oda veya düşük sıcaklıklarda olduğu glassy durumudur. Bu durumda, plastik moleküllerinin hareketi büyük ölçüde kısıtlanır, bu da malzemeyi sert ve kırılgan hale getirir. Bunun nedeni, sıcaklığın, moleküller arası kuvvetlerin termal enerjiden daha büyük olduğu ve serbest moleküler hareketi önlediği camsı geçiş sıcaklığının (Tg) altında olmasıdır.
Camsı Geçiş Sıcaklığı (Tg) ve Yüksek-Elastik (Kauçuksu) Durum
Plastikler cam geçiş sıcaklığına kadar ısıtıldığında önemli bir fiziksel değişim meydana gelir. Tg, sert ve kırılgan bir durumdan yumuşak bir duruma geçişin başlangıcını işaret eder ve tam sıcaklık plastiğin türüne ve moleküler yapısına bağlıdır.
Örneğin, Polioksimetilen (POM) yaklaşık 85°C'lik bir Tg'ye sahipken, Polikarbonat (PC) daha yüksek bir Tg'ye, genellikle yaklaşık 145°C'ye sahiptir.
Tg'nin üzerinde, polimer zincirleri daha fazla enerji kazanır ve daha serbest hareket etmeye başlar, ancak yine de rastgele düzensiz bir durumda kalırlar. Sıcaklık artmaya devam ettikçe, plastikler yüksek elastik duruma girer, aynı zamanda kauçuğumsu durum olarak da bilinir. Bu durumda plastikler önemli ölçüde esneklik ve elastikiyet gösterir. Polimer zincirleri arasındaki hareket artar, ancak hala bir dereceye kadar moleküller arası etkileşim vardır. Bu durumdaki plastikler kırılmadan önemli ölçüde deformasyona uğrayabilir, birçok kauçuk ürün ve esnek plastik eşya için idealdir.
Akış Sıcaklığı (Tf) ve Viskoz Akış Durumu
Son olarak, sıcaklık akış sıcaklığına (Tf) yükseldikçe, plastikler viskoz akış durumuna girer. Bu durumda, plastikler viskoz bir sıvıya benzer şekilde daha akışkan hale gelir. Viskoz akış durumunda plastikler ekstrüde edilebilir, enjekte edilebilir veya sıkıştırılarak şekil verilebilir. Bu, bu durumda yapılan enjeksiyon kalıplama gibi plastik işlemenin kilit aşamasıdır.
Varil temizleme işlemi sırasında plastiğin erimiş hali net bir şekilde gözlemlenebilir.
Ayrışma Sıcaklığı (Td)
Plastiklerin ısıtılmasındaki son önemli aşama ayrışma sıcaklığıdır (Td). Bu, plastiklerin orijinal fiziksel ve kimyasal özelliklerini kaybederek kimyasal olarak ayrışmaya başladığı noktadır. Ayrışma sıcaklığına ulaşıldığında veya aşıldığında, plastikler daha küçük moleküllere ayrılmaya başlar, potansiyel olarak gazlar ve diğer ayrışma ürünleri açığa çıkarır. Bu nedenle, malzeme hasarını ve zararlı maddelerin olası salınımını önlemek için işleme sırasında ayrışma sıcaklığını aşmaktan kaçınmak çok önemlidir.
Not:
- : Amorf bölge
- : Yarı kristal bölge
İpucu: Akış Sıcaklığı (Tf) Olarak da Bilinen Erime Sıcaklığı (Tm)
Plastiklerin erime sıcaklığının sabit bir nokta değil, bir aralık olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bu aralık içinde, plastiğin fiziksel durumu yüksek elastik durumdan viskoz akış durumuna geçer. Örneğin, Polipropilen (PP) için erime sıcaklığı aralığı 160°C ila 175°C arasındayken, Polietilen (PE) için 125°C ila 137°C arasındadır. Bu aralığın genişliği, belirli plastik türüne ve moleküler yapısının karmaşıklığına bağlıdır.
Yaygın Plastiklerin Erime Sıcaklıkları
Burada, bazı yaygın plastik malzemelerin erime sıcaklıklarını, enjeksiyon kalıplama sıcaklıklarını ve ayrışma sıcaklıklarını listeledik. Enjeksiyon kalıplama sıcaklığının, işleme sırasında plastiğin iyi akışkanlığını sağlamak için genellikle erime sıcaklığından daha yüksek olduğuna dikkat etmek önemlidir.
Birçok modifiye plastik türü olduğundan ve özellikleri çok farklı olduğundan, bu tabloda çok fazla malzeme listelemek imkansızdır. Örneğin, cam elyaf eklenmiş naylonun sıcaklık özellikleri, cam elyaf içermeyen naylonunkinden önemli ölçüde farklıdır. Pratikte, plastik malzeme satın alırken bir malzemenin özellik sayfasını elde etmek kolaydır. Bu nedenle, bu tablo sadece kaba bir referans olarak tasarlanmıştır.
Yaygın plastiklerin erime sıcaklıkları
| Malzeme Adı | Erime Sıcaklığı (°C) | Enjeksiyon Kalıplama Sıcaklığı (°C) | Ayrışma Sıcaklığı (°C) |
|---|---|---|---|
| ABS | 170-190 | 200-240 | 280 |
| PP (Polipropilen) | 160-175 | 190-290 | 320 |
| POM (Polioksimetilen) | 165-175 | 190-230 | 280 |
| PC (Polikarbonat) | 225-250 | 270-320 | 360 |
| PBT | 225-235 | 220-270 | 280 |
| PA6 (Naylon 6) | 215-221 | 260-300 | 320 |
| PA66 (Naylon 66) | 260-265 | 270-310 | 360 |
| PMMA (Akrilik) | 160-180 | 220-250 | 270 |
| LDPE (Düşük Yoğunluklu Polietilen) | 110-130 | 150-230 | 300 |
| HDPE (Yüksek Yoğunluklu Polietilen) | 125-137 | 160-280 | 300 |
| PEEK (Polieter Eter Keton) | 315-353 | 360-400 | 520 |
Bu tablo, çeşitli yaygın plastiklerin erime, enjeksiyon kalıplama ve ayrışma sıcaklıklarına genel bir bakış sağlar.
Sonuç
Sonuç olarak, plastiklerin erime, enjeksiyon kalıplama ve ayrışma sıcaklıklarının anlaşılması malzeme bilimi ve üretim alanında çok önemlidir. Bu sıcaklıklar sadece plastiklerin işlenmesine ve uygulanmasına rehberlik etmekle kalmaz, aynı zamanda nihai ürünlerin güvenliğini ve kalitesini de sağlar.
Sektör yeni malzemeler ve teknolojilerle geliştikçe, bu alandaki araştırma ve bilgi birikiminin devamlılığı da önemini korumaktadır. İster endüstriyel uygulamalarda ister günlük kullanımda olsun, plastiklerin çok yönlü doğası modern dünyayı şekillendirmeye devam ediyor.
