«

Lastik sanayiinde kükürt kullanımı vulkanizasyon

Yazan: Korhan | 29 Mayıs 2009 | Kategoriler: Makine Mühendisliği
Etiketler: , , , , , , , ,

Ham kauçuk, birbirlerine bağlı olmayan uzun moleküllü polimer zincirlerinden oluşur.
Bir polimer zinciri, yüz bin adetlerle ölçülen çok sayıda monomer tabir edilen
ufak moleküllü kimyasal maddelerin birleşmesi ile elde edilir.
Polimer kimyası monomerlerden hareket ederek
çok değişik özelliklerde polimerlerin eldesini kendine konu alan bir bilim dalıdır.
Ham kauçuğu oluşturan polimer zincirleri birbirlerinden bağımsız yapıda oldukları için
bir kuvvet tatbik edildiği takdirde birbirleri üzeriden kayabilirler.
Bu durum ham kauçuğun çekme, yırtılma, abrazyon gibi mekanik özelliklerinin
çok düşük olması sonucunu doğurur.
Bu yüzden ham kauçuk direkt kullanıma elverişli bir malzeme değildir.
1839 da Charles Good Year birbirleri üzerinden kayabilen bu polimer zincirlerinin
birbirlerine kükürt bağları ile bağlanabileceğinin keşfetti.
Daha sonra kükürt tarafından polimer zincirleri arasında oluşturulan bu bağlara
ÇAPRAZ BAĞ tabir edildi.
Çapraz bağları oluşturma işlemine de VULKANİZASYON denildi.
ÇAPRAZ BAĞ YOĞUNLUĞU

Polimer zincirlerini bağlayan çapraz bağların sayısı arttıkça ortaya çıkan yapı
daha sağlam olduğu için sertlik, kopma, yırtılma gibi değerler hızla yükselir.
Bu yüzden birim kütle veya birim hacim ( 1 cc ) içindeki çapraz bağ adeti,
lastiğin sağlamlığını tayin eden en önemli parametredir.
Bu parametreye ÇAPRAZ BAĞ YOĞUNLUĞU tabir edilir.
Çapraz bağ yoğunluğu arttıkça lastik sertleşir fakat esnekliğini kaybeder;
uzaması azalır, modülüsü yükselir.
Çapraz bağ yoğunluğu çok yükselen lastik sonunda esnekliğini tamamen kaybederek ebonitleşir.
Bu nedenle Lastik ürünleri seyrek çapraz bağlar ile bağlanmış ürünler olarak tanımlanır.
Vulkanizasyon ile oluşturulan çapraz bağlar ne sağlamlık zaafı yaratacak kadar az,
ne de esneklik kaybettirecek kadar çok olmamalıdır.

MONO- VE POLİ-SÜLFİDİK YAPI; Moore Parametresi

Çapraz bağlar mono-sülfidik veya poli-sülfidik yapıda oluşabilir.
MONO yapı tek kükürt atomundan oluşan bir bağı,
POLİ yapı ise birden fazla sayıdaki kükürt atomundan oluşan bir bağı tanımlar.
Kükürt molekülü 8 atomlu (S 8) halka şeklindedir:

Akseleratorler bu halkayı açarak aktive ederler
ve bu molekülün kauçuk polimerinin zincirleri üzerine transfer olmasını sağlarlar.
Kauçuk polimerine transfer olan kükürtün bir çoğu, çok atomlu kükürt köprüleri oluşturarak
polimer zincirlerini birbirine çapraz bağlar.

Ancak bazıları ise köprü oluşturamadan sadece polimer zincirlerine bağlanırlar.
Bu son duruma sülfürizasyon denilir.
Sülfürizasyon, vulkanizasyon için işlevsizdir;
üstelik kolay oksidasyona sebep olduğu için de zararlıdır.
Bir kükürt köprüsündeki kükürt sayısı arttıkça köprünün sağlamlığı azalır.
Bu nedenle muhtelif formülasyon teknikleri ile
MONO yapıdaki kükürt köprülerini oluşturmak önem kazanır.
Ancak kükürt molekülünün 8 atomlu olmasından dolayı genelde POLİ yapı hakim olur.
Bu da özellikle yaşlanmayı ve reversiyonu hızlandırır.
MOORE parametresi
çapraz bağ başına kullanılmış ortalama kükürt atom sayısını belirleyen
önemli bir parametredir.

ÇAPRAZ BAĞLANMA ( VULKANİZASYON ) KOŞULLARI

Çapraz bağ oluşumunu, akseleratör ve aktivatör tabir edilen maddeler ile sıcaklık ve zaman,
daha açık ifade ile vulkanizasyonun zaman içindeki ısı profili veya ısı tarihçesi etkiler.
Bunlar olmadan kükürtün tek başına çapraz bağ oluşturması pratikde mümkün değildir.
Sadece sıcaklık ve kükürt ile vulkanizasyon çok uzun zamanda ( 3-5 saatte ) sağlanabilinir.
Çapraz bağların etkin bir şekilde oluşabilmesi için KÜKÜRTÜN ÇOK İYİ DİSPERSE OLMASI
ve İNCE TANECİKLİ OLMASI DA GEREKLİDİR.
Nihai mamul özelliklerini en üst düzeyde etkileyen unsur
kükürtün HOMOJEN bir biçimde iyi dispersiyonudur.
Kükürt; Konvansiyonel, Yarı-etkin ve Etkin vulkanizasyon sistemlerinde
0.5 Phr ile 4 Phr arasında değişen miktarlarda kullanılabilir.
Kükürtün reçetede dozajı, reçetenin diğer bölümleri ile birlikte ele alınması gerekli
önemli bir reçete tasarım işidir.

SKORÇ VEYA ERKEN KAVRULMA

Skorç, kükürt çapraz bağlarının
üretim esnasında istenilenden daha erken oluşmaya başlamasıdır.
Genelde kükürt, kauçuk hamuruna bütün diğer girdilerden sonra katılır.
Kauçuk karışımına kükürtün en son katılmasının amacı, daha önceki karıştırma işlemleri ile ortaya çıkan ısıdan dolayı hamurda çapraz bağların erken oluşmasına ( erken pişmesine ) mani olmaktır.
Kükürt katma anında, kauçuk hamuru bütün dolgu ve sair katkılar ile yüklenmiş olduğu için,
Mooney cinsinden viskozitesi çok yükselmiştir
ve bu nedenle karıştırılması çok fazla enerji gerektirir.
Bu yüksek karıştırma enerjisi hamurun sıcaklığını yükselterek,
kükürtün karışıma katılması ile birlikte hamuru hızla pişmeye götürür.
Kükürt katılma anı hamurun en tehlikeli halidir.
Bütün erken pişme, kavrulma veya “scorch” olayları
hamurun bu konumunun uzaması ile ortaya çıkar.
İşte bu nedenle, kükürt katılmasının :
çok çabuk olması ve katma sırasında sıcaklığın yükselmemesi istenir.
Bütün bunların olabilmesi ise,
kullanılan kükürt çeşitinin çok kolay disperse edilebilecek yapıda olmasına
ve dolguları yedikten sonra Mooney viskozitesi iyice yükselmiş
hamurun viskozitesinin tekrar düşürülebilmesine ve soğutulmuş olmasına bağlıdır.

FONKSİYONEL KÜKÜRT KULLANIMI

Kükürtün Vulkanizasyondaki görevi son derece kritik temel bir işlevdir.
Akseleratörler ve aktivatörler gibi tüm diğer katkıların işlevleri
aslında kükürtün temel işlevini daha iyi yapabilmesi için yardımcı mahiyettedir.
Kendinden onlarca defa daha pahalı katkılar ile reaksiyona sokulmaya çalışılan
ve kendinden yüzlerce defa daha değerli bir hamurun niteliğini temelden belirleyen kükürtün,
önemsenmeyip bir ilkel kommodite olarak en ucuz ilkel cinsinin kullanılması
geleneksel Lastik Sanayiinde sık rastlanılan ilginç ( ! ) bir uygulamadır.
Toz kükürt gibi kommoditeler, lastik işletmelerinin sadece girdi ucuzluğu gözetilen
“Geleneksel Yönetim” aşamasında kullanılan girdilerdir.
İşletmeler Toplam Kalite Yönetimi anlayışını benimseyip,
daha ileri aşamalar olan “müşteriye odaklanma” ve “süreç iyileştirme” aşamalarına geçtikçe,
kommoditeleri terkedip iş süreçlerini iyileştiren Fonksiyonel Kimyasallara yönelirler.
İşte bu aşamada kommodite toz kükürt terkedilip
Fonksiyonel Kükürtler (kauçukta predispese granüller gibi) kullanılmaya başlanılır.
Lastik Sanayiinde çok kritik bir fonksiyonu olan kükürtün
çok titizlikle seçilmesi gerekli bir girdi olarak görülmesi
ve buna göre fonksiyonlarının lastik sanayiinin iş süreçleri gözetilerek tasarlanması gereklidir.

YAZININ ORJİNAL HALİ İÇİN http://www.teknointel.com/makaleler/vulkanizasyon.htm

Benzer Yazılar

Yorum yapın

»