PLASTİKLER,Günümüzde Plastikler,Petrokimya Ürünleri,Plastiklerin İşlenmesi,Plastiklerin Sakıncaları,Genleştirilmiş ve Güçlendirilmiş Plastikler,Plastiklerin Kullanım Alanları

PLASTİKLER, genellikle ısı ve basınç uygula­narak, kalıba dökme, haddeleme gibi yön­temlerle biçimlendirilen yapay maddelerdir. Çok çeşitli amaçlarla kullanılabilen plastikler kimyasal olarak, polimer denen, zincire ben­zer çok uzun moleküllerden oluşur. Bu polimerler de monomer denen çok sayıda küçük molekülün uç uca bağlanmasıyla oluşmuştur.

Plastiklerin öyküsü, Alexander Parkes'ın (1813-90) yeni keşfettiği selüloz nitratı 1862 Londra Sergisi'nde tanıtmasıyla başladı. Parkes, "parkesin" adını verdiği bu maddenin pa­tentini 1855'te almıştı. Daha sonra "selüloit" adı verilen bu yeni maddeyi ABD'li John Wesley Hyatt geliştirdi. Selüloit dayanıklı ve uzun ömürlü, ama çok yanıcı bir maddeydi. İlk kuru fotoğraf filminin yapımında kullanılan selüloit, tarak, bıçak sapı, yapay takı ve hatta giysilerde yaka yapmak için de kullanıl­dı ve yıllarca tek plastik türü olarak kaldı.

19. yüzyılın sonlarında selüloite oldukça benzeyen, ama ondan farklı olarak yanma özelliği bulunmayan selüloz asetat ve kolayca boyanabilen kazein plastikleri ortaya çıktı. Bütün bu plastik maddeler doğal hammadde­lerden yapılıyordu; selüloz plastikleri için linter pamuğu ya da odun hamuru, kazein plastikleri için de süt proteini kullanılıyordu. Selüloitten ve kazein plastiklerinden, günü­müzde de masatenisi topu ve düğme yapılır. Diş fırçası sapı ve gözlük çerçevesi gibi kalıplanarak biçimlendirilen maddeler ve say­dam ambalaj kâğıdı yapılan selüloz asetat ise daha geniş bir alanda kullanılır. Dokumacılık­ta kullanılan selüloz asetat lifleri reyon adıyla bilinir.

Günümüzde Plastikler

Günümüzdeki plastik sanayisinin temellerini 1907'de Leo Baekeland (1863-1944) atmıştır. ABD'de çalışan bir Belçikalı olan Baekeland, yapay bir gomalak ya da reçine elde etmeye uğraşıyordu. Sonunda kimyasal maddeleri birbirine karıştırarak, tümüyle yapay ilk reçi­ne olan fenol formaldehit'i üretti ve bu mad­deye "bakalit" adını verdi. Yepyeni bir yalı­tım maddesi olan fenoplastlar hızla gelişmekte olan elektrik ve radyo sanayisinde bir devrime yol açtı. 1926'da, fenoplastlardan farklı olarak, renklendirilebilme özelliği olan üreformaldehit, 1935'te de melamin-formal- dehit üretimine başlandı. Dayanıklı ve deko­ratif bir yüzey kaplama gereci olarak kullanı­lan melamin-formaldehit, formika gibi ticari adlarla tanınır.

Önemli bir hammaddesi amonyak olduğu için üreformaldehit ve melamin-formaldehit, aminoplastlar adıyla bilinir. 1950'lere gelene kadar sanayi ürünü öbür organik kimyasal maddelerin pek çoğu gibi, fenoplastlar ve aminoplastlar da bir yan ürün olarak kömür­den elde edilirdi.

1920'lerde uzun polimer zincirlerinden yeni plastik maddeler yapılabileceğini ortaya ko­yan araştırmalar yapıldı. 1930'larda bilim adamları bugünkü dev plastik sanayisinin temelini oluşturan üç madde ürettiler. Bu maddeler polietilen {ya da politen), polivinil klorür (PVC) ve polistiren'di. Kimyacılar hem PVC'yi hem de polistireni 19. yüzyılda laboratuvar deneyleri sırasında keşfetmişlerdi; ama bunların nasıl kullanılacağını bilmiyor­lardı. 1933'te İngiltere'de yapılan araştırma­larda keşfedilen polietilen ise en basit ve kolay anlaşılır polimer zincir yapısına sa­hiptir.

Bu üç plastik ısıl yumuşar (termoplastik) plastiklerdir. Bu plastikler ısıtılınca erimeden yumuşar, kolayca biçimlendirilebilir ve soğu­tuldukları zaman biçimlerini koruyarak sert­leşir. Isıl yumuşar plastikler bu özellikleriyle öbür temel plastik grubu olan ısıl sertleşir (termoset) plastiklerden ayrılır. Isıl sertleşir plastiklere ısı ve basınç uygulandığı zaman kimyasal bir tepkime gerçekleşir; yan yana olan polimer zincirleri birbirine çapraz biçim­de bağlanarak, yeniden biçimlendirilmesi ola­naksız, katı bir ağ oluşturur. Fenoplastlar, aminoplastlar ve başka birçok plastik bu türdendir. Ama ısıl yumuşar plastiklerin kulla­nım alanları çok daha geniştir.

En önemli üç ısılyumuşar plastik olan polietilen, PVC ve polistiren günümüzde çok büyük miktarlarda üretilir ve toplam plastik üretiminin büyük bölümünü oluşturur. Böyle­sine çok üretilen başka tek plastik türü, 1954'te İtalya'da keşfedilen ve kimyasal yapısı polietilene yakın olan polipropilen'dir. Özel amaçlar için kullanılan ve küçük miktarlarda üretilen birçok başka plastik türü de vardır.

Petrokimya Ürünleri

1930'ların sonlarına gelindiğinde, günümüzde kullanılan önemli plastiklerin pek çoğu keşfe­dilmişti ve tam anlamıyla geliştirilmemiş olsa da temel kimyasal yapılan anlaşılmıştı. Ama plastik devriminin gerçekleşmesi için bir baş­ka şey daha gerekliydi. Bu da petrokimya sanayisinin kurulmasıydı. Petrokimya ürünle­ri, ham petrolün işlenmesi sırasında yan ürün olarak elde edilen organik bileşiklerdir. Petrokimya sanayisinin kurulmasıyla, kömürden ve bir ölçüde de melas gibi bitkisel hammad­delerin mayalanmasından elde edilen monomerler yerine, ham petrolden elde edilen monomerler kullanılmaya başladı. Böylece plastiklerin daha büyük miktarlarda ve ucuza üretilebilmeleri sağlandı. Bu da, metal ve odun gibi geleneksel malzemeler karşısında plastiklerin ek bir üstünlük kazanmasına yol açtı.

Günümüzde, dünya petrol rezervlerinin hızla tükenmekte olduğunu biliyoruz ve gele­cekte bugünkü gibi ucuz ve bol petrokimya ürünleri bulunmayacağını görebiliyoruz. Bu nedenle petrolün en iyi biçimde nasıl kullanı­labileceği artık daha çok araştırılıyor. Yaşa­mımızın önemli bir parçası haline gelen plas­tikler ve öbür kimyasal maddelerin üretimi için ileride de petrole gereksinim duyulacağı hemen hemen kesindir. Ham petrol kıtlaştıkça ve bu nedenle de pahalılaştıkça eski üretim yöntemleri yeniden gündeme gelebilir. Ham petrolden elde edilen bütün plastikler, ku­ramsal olarak, kömürden de elde edilebilir. Kimyasal maddelerin üretimi için, başta kömür olmak üzere, daha önceki temel hammaddelere bir geri dönüş de beklene­bilir.

Plastiklerin İşlenmesi

Büyük kimya sanayisi şirketlerinin ürettiği temel polimerlere bazen sentetik reçineler de denir. Ama bu reçinelerin işlenerek yararlı ürünler haline getirilebilme­leri için, genellikle onlara birçok başka maddenin katılması gerekir. Bu katkı maddeleri plastiklerin özelliklerini belli yönlerden geliş­tirmeye yarayan, testere talaşı, mineral tozu ya da dokuma gibi basit dolgu maddeleri olabilir. Ama katkı maddelerinin pek çoğu, genellikle karmaşık yapılı kimyasal bileşikler­dir. Sabitleştirici, pas önleyici, plastikleştirici, yağlayıcı, katalizör ve pigment olarak kullanı­lan katkı maddeleri vardır. Bütün bu madde­ler, polimerin işlenmesi sırasındaki özellikle­rini ve elde edilen son ürünün niteliklerini çe­şitli yönlerden geliştirmeye yarar.

Isıl sertleşir plastikler ve ısıl yumuşar plas­tikler ısıtıldıkları zaman tümüyle farklı dav­randıkları için bunlardan yapılan ürünler de farklı yöntemlerle üretilir. Isıl sertleşir plastik­ler sıkıştırma döküm yöntemiyle biçimlendiri­lir. Bu yöntemde, iki parçası iç içe geçen bir çelik kalıbın alt parçasının içine belirli bir miktar toz plastik konulur. Dökümü yapıla­cak plastik parçanın biçimine göre yapılmış olan üst parça kalıbın alt parçasının üzerine indirilerek, kalıbın içindeki ısıtılmış toz plasti­ğin üzerine büyük bir basınç uygulanır. Isı ve basınç altında bir kimyasal tepkime gerçekle­şir ve kalıptaki plastik sertleşir. Dekoratif yüzey kaplama malzemesi olarak kullanılan levhaların üretiminde de buna benzer bir yöntem izlenir. Ama bu yöntemde önce, sıvı reçine kâğıt ya da kumaş katmanlarına emdi­rilir. Sonra bunları çelik levhalar arasına yerleştirip ısı ve basınç uygulanınca katı bir levha oluşur.

Isıl yumuşar plastikler ısıtılarak yumuşatılabildiği için ısıl sertleşir plastiklere göre çok daha fazla yolla işlenebilir. Bunların işlenme­sinde uygulanan temel yöntem, püskürtme döküm yöntemidir. Bunun için, ısıl yumuşar plastik ısıtılarak akışkan duruma getirilir ve sonra basınç altında, kapalı bir kalıba püskür­tülür; soğuyarak sertleşen plastik kalıbın şek­lini alır ve kalıp açılarak döküm çıkarılır.

Üfleme döküm yöntemi ısıl yumuşar plastik­lerden şişe gibi içi boş gereçler yapmak için kullanılır. Isıtılarak yumuşatılan plastik, kalı­bın içine verilen basınçlı havanın etkisiyle kalıbın çeperlerine yayılır ve soğuyup katıla­şınca bu biçimini korur. Ekstrüzyon yönte­minde ise, ısıtılarak yumuşatılan plastik ba­sınç altında bir delikten geçirilir. Sıkılan tüpten diş macununun çıkışı gibi, delikten dışarı çıkan plastik içinden geçtiği deliğin biçimini alır ve soğuyarak sertleşir. Eğer plastiğin içinden geçtiği delik dar bir yarık biçimindeyse zar gibi ince bir plastik levha elde edilir. Bu yöntemle, deliğin biçimine bağlı olarak değişik biçimlerde plastik çubuk, boru ve benzeri ürünler elde edilir. Kullanılan plastiğin türüne bağlı olarak da esnek olma­yan, sert ürünlerin yanı sıra, bükülebilir yapıda, esnek ürünler de üretilebilir.

Ekstrüzyon yöntemiyle üretilen ısıl yumuşar levhalar daha sonra ısıyla biçimlendirme yöntemleriyle de işlenebilir. Bu yöntemlerden en çok uygulananı vakumla biçimlendirmedir.

Bu yöntemde, ısıtılmış levha içi oyuk bir kalıba emilir. Isıl yumuşar levhalar bir gaz alevinden yararlanılarak birbirine kaynatılabileceği gibi, uçlarına yapıştırıcı sürülerek de birleştirilebilir.

Olağanüstü çeşitlilikte kullanım alanı olan PVC'yi işlemek için özel yöntemler uygulanır. Esnek bir zar biçimindeki PVC, kalenderleme yöntemiyle elde edilebilir. Bu yöntemde, PVC en az üç sıcak baskı silindirinden oluşan, "kalender" adlı bir makineden geçirilir. Yü­zeylerinde oyma işlemeler bulunan silindirler kullanılarak, kabartma desenli ve baskılı plas­tikler yapılabilir. Üzerine macun halindeki PVC yayılarak, plastik kaplı dokuma ve metal yüzeyler elde edilebilir. Isıtılmış metal eşya, macun ya da toz halindeki PVC'ye ya da başka bazı ısıl yumuşar plastiklere daldırılarak plastikle kaplanabilir. Başka bazı plastikler de krom, altın gibi metallerle kaplanabilir.

Plastikler çoğu kez metal ve odun gibi geleneksel malzemelerin işlendiği yöntemler­le işlenir; onlar gibi makinelerle biçimlendiri­lir, kesilir, delinir ve tutkalla yapıştırılır.

Genleştirilmiş ve Güçlendirilmiş Plastikler

Birçok plastik türü katı halde üretilebildiği gibi köpük yapısında da üretilebilir. Köpük yapısında üretilmiş olan bu plastiklere genleş­tirilmiş plastik ya da plastik köpüğü denir. Plastik köpüğü, genellikle ısıl yumuşar plastik­lerin, ısıtıldığı zaman gaz çıkaran bir kimyasal maddeyle karıştırılıp ısıtılmasıyla üretilir. Po­liüretanlar gibi son derece önemli ısıl sertleşir plastik köpükler de vardır.

Güçlendirilmiş plastiklerde, plastiğin sağ­lamlığını artıran ve onu "kompoze" bir mad­deye dönüştüren dolgu maddesi çok önemli­dir. Bu amaçla kullanılan başlıca katkı mad­deleri cam ve bir ölçüde de asbest liflerdir. Reçineler, genellikle polyester ve epoksi türü ısıl sertleşir plastiklerdir. Reçine­ler bir life emdirilerek kimyasal katalizörlerle işleme sokulursa, son derece güçlü ve pekişik bir madde oluşur. Karbon lifleri pahalı ol­makla birlikte, uçaklarda olduğu gibi hafifli­ğin ve dayanıklılığın son derece önemli oldu­ğu yerlerde güçlendirici katkı maddesi olarak kullanılır.

Bazı güçlendirilmiş plastik türleri sıkıştırma döküm yöntemiyle büyük miktarlarda üreti­lir; ama pek çoğu az miktarda ve elde yapılır. Örneğin bu tür güçlendirilmiş plastikten yapı­lan gemi tekneleri ve otomobil kaportaları tek tek yapılır.

Plastiklerin Kullanım Alanları

Önceleri plastiklerin başlıca kullanım alanı evlerdi; evde çevremize bir göz atınca günü­müzde plastiklerin ne kadar yaygın olarak kullanıldığını hemen görürüz. Banyoda ve mutfakta kullandığımız bir çok plastik eşya­nın yanı sıra, elektrikli süpürgeden buzdolabı­na, telefondan televizyona kadar birçok elektrikli ev aletinde plastik parçalar bulunur. Ayrıca her türlü ambalajlama işinde çok büyük miktarlarda plastik kullanılır.

Plastiklerin sanayideki kullanım alanları bu kadar açıkça görülmemekle birlikte, en az bunlar kadar önemlidir. Hemen hemen her tür sanayi ürününün şu ya da bu parçası plastikten yapılır. Günümüzde hiçbir sanayi dalı plastik kullanmadan çalışamaz. Makine sanayisinde kullanılan plastikler az miktarda üretilen özel plastiklerdir. Bunların üstün özellikleri mühendislik tasarımlarında önemli bir rol oynamalarını sağlar. Örneğin motorlu taşıtların elektrikli parçalan ve kablo dona­nımları, mekanik parçalan, döşemeleri, iç doğramaları, denetim panoları ve başka bir­çok parçasının yapımında plastikler kullanılır. Tıpta, cerrahide ve dişçilikte de plastikler gittikçe artan miktarlarda kullanılmaktadır.

Toplam plastik üretiminin yaklaşık üçte birini kullanan ambalaj sanayisi plastik tüke­timinde ilk sırayı alır. Onu, toplam üretimin dörtte birini kullanan inşaat sanayisi izler. Yapılarda kullanılan taban döşeme, duvar kaplama, ara bölme, elektrik yalıtım ve ısı yalıtım malzemelerinin, kapı tokmağı, pence­re çerçevesi, oluk ve pis su borularının çoğu plastiktendir.

Plastiklerin Sakıncaları

Çok dayanıklı olmalarına karşın, plastikler zamanla özelliklerini yitirebilir. Örneğin, polietilen gibi birçok plastik türü zamanla es­nekliğini yitirir, kırılgan hale gelir; PVC gibi birçok plastik türü zamanla rengini yitirir. Günümüzde plastiklerin üretimi ucuz olduğu için kullanılmış plastikler işlenip yeniden kul­lanılmaz. Deterjan, içme suyu ya da meyve suyu şişeleri gibi birçok plastik eşya bir kez kullanılıp atılır. Ama doğadaki mikroorganiz­malar plastikleri kolayca parçalayamadığı için, birikip kalan bu atıklar uzun dönemli bir çevre kirliliğine yol açar.