Plastiklerin Davranışları Isıya Bağlıdır

Tg ve Tm Nedir? 

Termoplastik malzemelerin davranışları ısıya bağımlıdır ve iki kritik sıcaklık vardır. 

1.Tg – Glass Transition Temperature yani Camsı geçiş sıcaklığıdır.
2.Tm – Melting Temperature – Erime Sıcaklığı 

Glass Transition Temperature (Camsı Geçiş Sıcaklığı):

Termoplastik bir malzemenin sıcaklığı arttıkça hacmi büyür, yani molekül segmentleri birbirinden uzaklaşmaya başlar. Belli bir sıcaklığa ulaşıldığında ise molekül segmentleri hareket etmeye başlar. İşte molekül segmentlerinin hareket etmeye başladığı bu sıcaklığa da O termoplastik malzemenin Tg sıcaklığı denir.

Tg sıcaklığı erime sıcaklığı değildir , lütfen karıştırmayınız. Sıcaklık, Tg sıcaklığının üzerine çıkmaya başlayınca bu malzemeyi kırmadan bükmek ve malzeme üzerine tork uygulamak mümkündür. Tg sıcaklığının altındaki ısılarda termoplastik malzemeler kırılgan özellikler taşırlar ve yorulma dayanıklığı düşüktür. 

Amorf ( Tm si olmayan sadece Tg si olan ) malzemelerden üretilmiş ürünler Tg sıcaklığının altında kullanılır. Amorf malzemeden üretilen ürünler (örneğin PC levha veya PET preform) Tg nin hemen üzerindeki ısı aralığında elestomerik özellikler taşırlar ve thermoform ve şişirme metoduyla şekillendirilebilirler. Sıcaklık daha da arttırıldığında malzeme iyice yumuşar ve akmaya başlar ve enjeksiyon ve ekstruderde çalışabilinir.

Örneğin : ABS malzemenin Tg’si 100 C dir. Enjeksiyon çalışma sıcaklığı ise 200-230 C dir. 120-150 C lerde thermoform ve şişirme prosedürü gerçekleştirilir.

Melting Temperature (Erime Sıcaklığı):

Düşük sıcaklıklarda kristal malzemelerde yoğunluk değişimi amorf malzemelere benzer . Aradaki fark kristalin malzemelerde erime sıcaklığının olmasıdır. Kristalin malzemelerde erime sıcaklığına ulaşıldığında kristal yapı parçalanmaya başlar ve sonucunda yoğunlukta ani bir azalma (hacimde büyüme) meydana getirir. Tm’nin üzerinde malzeme sıvı haldedir ve sıcaklığın viskoziteye etkisi artık çok azdır. 

%100 kristal yapıya sahip polimer mevcut değildir. Kristalin malzemelerde kristal bölümlerini birbirine bağlayan bölümler amorf yapıya sahiptir. Malzemenin kristallik oranı yüksek ise (>60%), Tg nin etkisi çok azdır. Malzemenin kristallik oranı düşük ise (<60%) Tg nin etkisi daha fazladır. Sünme, yorulma ve darbe mukavemetleri amorf malzemelerde olduğu gibi kristalin malzemelerde de Tg sıcaklığından etkilenir. Kristalin malzemelerden üretilmiş ürünler Tg ve Tm sıcaklıklarının arasında kullanılırlar. 

Örneğin : (POM) Polyacetal malzemenin Tg sıcaklığı – 75 C, Tm-erime noktası 175 C dir. 

Tg Sıcaklığı ile Kalıp Sıcaklığının Bağlantısı:

Amorf malzemelerde Tg, kalıp sıcaklığının çok üstündedir. Parçayı katı hale getirmek için kalıp içindeki parça kalıba kapalı devre bir chiller ve buna bağlı bir kalıp şartlandırıcısı ile istenilen kalıp sıcaklığına kadar su vererek soğutulur. Soğutma şartları, yani kullanılan hammaddenin kalıp sıcaklığına kalıbın tüm yüzeyine eşit bir miktarda yayılması parça kalitesini (yüzeyi, parlaklık, mukavemet) belirler. 

Kristalin malzeme ile üretilen parçalarda Tg kalıp sıcaklığının altında olduğu için, katılaşma kristalizasyon sonucu belirlenir. Kristalizasyon işleminin kalitesi aynı zamanda parçanın da kalitesini belirler. Örneğin PP bir malzemenin kristalizasyon ile katılaşması şok ve yeterli bir soğutma ile olmaktadır. Bunun için kapasitesi iyi hesaplanmış bir chiller, çap ve geometrisi iyi hesaplanmış kalıp soğutma yolları çok önemlidir. Açık sistem kule tarzında kullanılan soğutma sistemleri kireçlenme yapacağından su yolları tıkanır ve kristalizasyon kalitesi çok düşer. 

 Amorf ve Kristalin Malzeme Karşılaştırma Tablosu

AMORFKRİSTALİN
Thermal ÖzelliklerTGTG ve TM
Kullanım SıcaklığıTG’nin AltındaTG ile TM Arası
Katılaşma SıcaklığıTG’nin AltındaTM
Makinada Çalışma SıcaklığıTG’nin ÜstündeTM’nin Üstünde
Sıcaklığın Akışkanlığa EtkisiÇokAz
GörünüşŞeffafOpak
Kimyasal DayanımDüşükYüksek
GeçirgenlikYüksekDüşük
İzotropi **YüksekDüşük

** İzotropi : Bir malzemenin her yönde aynı özelliği göstermesi durumudur.
Örneğin: Enjeksiyonda basılan bir termoplastiğin enine ve boyuna eşit çekmesi ve her yönde aynı mekanik özelliklere sahip olması.

Thermoplastikler için TG ve TM Tablosu

SembolMaksimum Kristallik
Oranı (%)
TGTM
PP75-27176
PVC10+80
LDPE65-90115
PS0+100
HDPE90-110135
PC0+149
PA65+50265
PMMA0+100
PTFE75+20327
ABS0+100
POM85-75175
PETP65+67255

KAYNAKÇA

1.https://www.plastikciyiz.biz/bilgi-kutuphanesi/teknik-bilgi-kutuphanesi/157/plastiklerin-davranisi-isiya-bagimlidir

X