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.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder