Kauçuk ve plastikler
Kauçuk ve plastik, her ikisi de «polimer» denilen karmaşık moleküllerden oluşan ve geniş çapta kullanılan iki modern malzemedir. Bu polimerlerin, tıpkı bir zincirin halkaları gibi basit birimlerin birbirine eklenmesiyle oluşan uzun molekülleri vardır. Bunların oluşmasını sağlayan kimyasal tepkimeye, polimerleşme denir. Kauçukların çoğu esnektir; yani uzatılıp büküldükten sonra yeniden eski biçimlerine dönerler. Bu özelliği ve doğal bir ürün olması, genellikle kauçuğun yapav plastiklerden avrı nitelikte olduğu kanısını uyandırır. Ancak Perspex (akrilik bir plastik) gibi, bazı plastikler de esnektir. Kauçuklarla plastikler kimyasal bakımdan benzerlikler gösterirler.
Doğal Kauçuk :
Çıkarılması ve İşlenmesi
Doğal kauçuğun hemen hemen hepsi Güney Amerika kauçuk ağacından (Hevea brasiliensis) elde edilir Bununla birlikte, aralarında bazı ısırgan otları da bulunan, birkaç başka bitkinin de lastiğe benzer özsuları (lateks) vardır.
Kauçuk ağacı başlangıçta, sadece, Brezilya’da vardı. Ama 1800′-
lerin sonlarına doğru, ilkin. Londra’nın Kew Bahçelerinde, daha sonra da Malaya’da yetiştirildi. Bugün dünya kauçuk üretiminin çoğu Malezya’dan gelmektedir.
Doğal kauçuk, izopren’in bir polimeridir. Lateks, ağaç kabuğu çizilerek elde edilir. Özsu, kabuk üzerine yarıklar açılarak toplanır. Sıvı lateks pıhtılaştırılır (katı hale getirilir), kurutulur ve ham kauçuk tabakaları halinde ihraç edilir (1,3). Bu zayıf, yapışkan ve fazla esnek olmayan bir maddedir. Kauçuğun gücü ve esnekliği, «vulkanizasvon» adı verilen bir işlemle ona kükürt katarak elde edilir. Kükürt atomları uzun polimer molekülleri arasında çapraz bağlar kurarak, bunların birbirleri üzerinden kaymalarını önler ve bu nedenle vulkanize kauçuk ham kauçuktan daha sert ve daha esnek olur. Çok miktarda kükürt ve dolayısıyla çok sayıda çapraz bağlar içeren kauçuk sert olur; bu sert maddeye «ebonit» adı verilir.
İçlerinde kara karbon, silis ve pamuk kıtığı olan bazı dolgu maddeleriyle kauçuğun gücü ve aşınmaya karşı dayanıklılığı artırılır.
Vulkanize edilmiş ve doldurulmuş doğal kauçuk, üretiminin pahalı olmasına karşın kullanışlı ve
esnek bir malzemedir. Çok yaygın olarak kullanılır. Ancak, 1980 ortalarından bu yana, başka üstünlükleri olan sentetik kauçuğa (2) oranla üretimi geride kalmıştır.
İnsan Yapısı Kauçuklar ve Plastikler
tik kullanışlı yapay yada sentetik kauçuk II. Dünya Savası sırasında üretildi; o günden bu vana çok değişik çeşitleri geliştirildi. Üretim miktarı bakımından içlerinde belki de en önemlisi, stiren bütadiyen kauçuğudur (SBK). Bu kauçukta kullanılan hammaddenin çoğu petrolden elde edilir. SBK, iki ayrı basit kimyasal maddeden, stiren ve bütadiyen’den oluşan bir kopolimer’dir (5).
Öteki sentetik kauçuklar arasında neopren ve Hypalon denilen ve kimyasal maddelere karsı dayanıklılığı nedeniyle sanayide kullanılan çeşitler vardır. Silikon kauçukları oldukça yakın zamanda gerçekleştirilmiş bir gelişmedir. Ötekilerin çoğundan farklı olarak, bu ilginç polimerlerdeki uzun moleküllerin «belkemikleri» karbon atomlarından değil, silikon atomlarından oluşur. Aşırı sıcağa ve soğuğa karsı dayanıklı olmaları nedeniyle bu
1) Doğal kauçuğun
yasamı kauçuk ağacı (Hevea brasiliensis) üzerindeki sarmal çiziklerden akan sıvı lateks [1] ile baslor Yabancı maddeler süzülür ve loteks bir asitle pıhtılaştırılarak katı kauçuk durumuna getirilir |2J. Pıhtılaştırma tanklarındaki bölmelerde kauçuk tobakalara |3] ayrılır. Tobakolorönce silindirlerle |4| sonra do bir kurutma tünelinden |5] geçirilerek kurutulur. Ham kauçuk daha sonra ihraç için paketlenir [6].
2 Milyon ton/yılda { | Sentetik kauçuk I Doğal koucuk .
1961
1966 1971
2) 1960 ortalarından
bu yana petrole dayanan sentetik kauçuğun üretimi doğal kauçuk üretimini çok osmıstır
Kopolımerlestırme
Stabılızasvon
i
Tortulastırmo Asit ^
Yukseltqenme
3) Fabrikada kauçuk
ağacından alınan lateks. asitle pıhtılaştırılır ve sıkılarak ku-
rutulur [1-4] yada santrifüj (5) ile yoğunlaştırılır. Kalıplarda [7J biçimlendirilmeden
önce kauçuk eritilir [81 yada kükürtlene-rek (vulkanize) [6] sertleştirilir
4) Şişme bir bot Kauçuğun kendine özgü niteliklerini kullanır. Bütün kauçuklar basınca kargı aynı dayanıklılığı göstermez. Çeşitli bilesim yöntemleriyle istenilen nitelikte kauçuk üretilir. Kauçuğun kendisi. çoğu kez doğal ve sentetik ürünlerin bir karışımıdır Vulkanizasvon derecesi ve katı, dolgu maddeler elde edilecek kauçuğun niteliklerinin belirlenmesinde önem taşır
mak için bir katalizör gereklidir. İşlemin sonlarına doğru sta-bilizatörler ve yükselt-genmeyi durdurucu maddeler eklenerek kauçuğun parçalanması ve havayla yukselt-genmesi önlenir.
edilen bir kopolimer’dir. Stiren ve bütadi-yen maddelerinin kaynağı ham petroldür. Polimerlestirme tepkimelerinin çoğunda olduğu gibi bunda da bileşimi hızlandır-
öğütme özutleme Balyalama
5) Stiren bütadiyen lestirilmesiyle elde (SBK). tekerlek lastikleri. konveyör kayışları ve öteki ticari ve sınai mallarda geniş çapta kullanılan belli başlı sentetik kauçuktur. İki kimyasal maddenin birlikte polimer
i
molekülleri zincirinden oluşur Kauçuk çekildiğinde moleküller uzar ve bırakıldığında hızla eski uzunluklarına dönerler Bu nitelik her iki kauçuğa esneklik kazandırır
muna getirilişi görülüyor Aynı monomerin sülfür dioksıt [2) ve klorin |3| ile bileşimi sonucu Hypalon denilen sentetik kauçuk elde edilebilir Doğal kauçuk, benzer bir uzun polimer
7) Çoğu plastik eşya,
bu sandalyelerde olduğu gibi, istenilen biçimlere kalıplanarak sokulmustur. Isıyla sertleşen plastikler yeniden eritile-mezler. bu yüzden genellikle plastik
8) Plastiğin evlerdeki
kullanım alanı çok geniştir. Yemek kaplarından leğenlere kadar çeşitli ev eşyaları plastikten yapılabilir. Bazen şarap bile plastik şişelere konur. Plastikler olmasa mutfaklar bos kalırdı.
maddeler, jet motorlarında ve uçak camlarında geniş çapta kullanılır.
Plastikler artık öylesine yaygınlaşmıştır ki, onlarsız hayatın nasıl olacağını bile düşünmek zor hale gelmiştir (8). Plastik adı verilen ilk yapay polimerler, doğal olarak bulunan bir polimerden yani selülozdan yapılmış bileşiklerdi. Selü-loit (selüloz nitrat) ilk plastiklerden biriydi. Filmlerde ve oyuncak bebeklerin yapımında kullanılan bu ünlü madde kolayca ateş alırdı.
İlk plastiklerden olan bakalit hâlâ elektrik prizlerinde ve fişlerinde büyük çapta kullanılmaktadır. Bakalit, ısıyla sertleştirilen, ancak ayrışmadan yeniden eritile-meyen ilk plastikti. Isıyla sertleşen daha yeni plastikler arasında, plastik «çanak çömlek» ve süs plakaları yapımında kullanılan üre ve melamin ile yapıştırıcı olarak kullanılan epoksit reçineleri bulunmaktadır. Katalizör denilen bir kimyasal maddeyle karıştırıldığında epoksit çimentosu polimerleşerek güçlü, sert ve kimyasal maddelere dayanıklı duruma gelir. Bu nedenle, koruyucu boyalar ve kaplamalarda da epoksit bileşikleri bulunur.
Bir başka büyük plastikler grubu, ısıtıldıklarında yumuşayan ter-
6) Plastiklerin yapımı
polistirenin üretimine göre sınıflandırılır. Polimerlestirilen kimyasal madde stirendir ve petrol sanayimden sağlanır. Bu ilkin karıştırma tanklarında 11] bir katalizör yardımıyla yarı polimerleştirilir (A). Sonra bu malzeme tanktan, büyük reaktöre (2) geçer. Büyük tank, polimerleşme tepkimesi sonucu çıkan ısının denetlenmesi için suyla soğutulur. Reaktörün dibindeki ısı 200°C derecedir ve burada sti-renin büyük bir bölümü polimerleşerek sıcak sıvı plastik durumuna gelmiştir. Bu bir sıkıp çıkarma presiyle [31 su banyosuna[4) aktarılır; orada soğur ve katılaşır. Plastik daha sonra, makinayla ufalanarak
(5) taşınmaya hazır duruma aelir. Plastik eşyalar [B] plaslik parçalarının [61 eritilerek. ışıtılmış bir presle (71 kalıptan[8] geçirilmesi yoluyla yapılır.
Kalıplama Teknikleri
Plastikler genellikle istenilen biçimde kalıplanabilir. Isıyla sertleşen plastikler çoğu kez topaklar halinde kalıplanır. Topaklar basınç altında sıvılaşana kadar ısıtılır ve kalıbın biçimini aldıktan sonra sertleşmeye bırakılır. Termoplastik-ler çoğu kez basınç altında kalıplaşır (7). Plastik ve kauçuk hortumlar, çubuklar ve tabakalar, tüpten diş macununun sıkılışı gibi, kalıptan çekme yöntemiyle biçimlendirilir. Sıkıp çıkarma presinde çoğu kez, malzemeyi belli bir biçim verilmiş delikten yada kalıptan (6) iterek geçirmeye yarayan bir vida bulunur.
moplastiklerdir. Bunlardan yapılan bazı çok bilinen maddeler arasında polietilen (politen) kaplar ve kovalar; polyester ve naylon elyaf; teflon tava kaplamaları ve PVC giysileri bulunmaktadır.
Plastikler de tıpkı kauçuklar gibi uzun polimer molekülleri karşılıklı bağlanınca sertleşirler. Isıyla sertleşen plastik maddeler, içlerinde birçok çapraz bağ bulunduğundan serttir; termoplastiklerin çoğu ise az sayıda çapraz bağ içerdiğinden bükülebilir niteliğe sahiptir.
ayrıca bak:
40 Dokuma ipliği
20 özel olarak ya-
pılmış maddeler
222 Kimya mühendisliği
H <• ffltt
‘H-03
Plastikle kauçuğun
yapısı kimyasal bakımdan benzeşir Hep si aynı başlangıç malzemesi olan monomerden yapılabilir Bu şemada [A) etilenin [11 polimerleştirilerek polietilen (politen) duru-
topakları basınç altında kalıplanır. Isıtıldığında yumuşayan yada eriyen termo-plastikler ise sıvı durumda bir kalıba en-jekte edilebilir yada içine hava üflenerek kalıplanabilir.
9) Saydam plastikler, yani polyester ve akrilikler, biyolojik örneklerin saklanmasında yada süs eşyası yapımında kullanılabilir. Saydam Perspex artık masalarda camın yerini almaktadır
…. Polietilen