Köpük Yalıtkanlar

Daha önceki yazılarımızda katı, sıvı ve gaz yalıtkanlar hakında detaylı bilgier sunmuştuk. Bunların yanında bir diğer yalıtkan türü de köpük yalıtkanlardır. Endüstride rekabet edebilmenin en önemli kurallarından biri, üretim maliyetlerini en aza indirebilmektir. İşte bu noktada polimerik köpükler, düşük yoğunlukları ve düşük üretim maliyetleri ile bu rekabette yer alabilecek malzemeler arasındadır.

Polimer köpükler, uçucu gaza dönüşebilen gaz veya sıvı haldeki köpük yapıcıların genleşmesiyle üretilen, yoğun polimer matris ile çevrilmiş, gaz boşlukları içeren malzemeler olarak tanımlanır. Polimer köpükler genellikle, minimum iki fazdan oluşur. Bunlardan birincisi katı polimerik matris, diğeri ise köpük yapıcı ile elde edilen gaz fazıdır. Polimer içindeki boşluklar malzemenin yoğunluğunu azaltırken daha az hammadde kullanımı sağlarlar. Bu durum ise ürünün fiyatını da önemli oranda düşürür. Ayrıca polimer malzeme içindeki boşluk oranı kontrol edilerek polimerin yoğunluğu ayarlanabilir ve değişik özelliklerde ve farklı yerlerde kullanılabilecek polimer köpükler üretilir.
Polimer köpükler ilk olarak 1940 ta ticari olarak üretildiler. Yukarıdaki sebeplerden dolayı Üretildikten hemen sonra kullanım alanları ve tüketin oranları hızla artış göstermiştir.

Diğer yalıtkanlara oranla 
– düşük yoğunluk,
– malzeme tasarrufu,
– yüksek dayanım/ağırlık oranı,
– fiyat uygunluğu,
– yüksek ısı ve ses yalıtımı,
– darbe dayanımı,
– tokluk,
– yorulma ömrü,
– ısıl kararlılık,
– düşük dielektrik sabiti,
– düşük termal iletkenlik gibi özelliklere sahip olan polimerik köpükler, mobilyadan, inşaat sektörüne, taşımacılıktan, elektriğe kadar geniş yalıtım amaçlı kullanım alanına sahiptir.
Özellikle otomotiv sektöründe parçalarda ağırlık tasarrufu ve bunun sonucunda azalan yakıt tüketimi sağlaması polimer ve polimer köpüklere olan ilgiyi artırmaktadır.

Köpük uygulamalarında en çok tercih edilen polimer tipleri,
– poliüretan (PU),
– polistiren (PS),
– polietilen (PE),
– polipropilen (PP),
– polivinil klorür (PVC)
– polikarbonat (PC)’ dır.
Toplam polimer köpük üretiminin yaklaşık %70–80’i poliüretan, polistiren ve poli-vinil-klorür esaslıdır. Bu pay içerisinde toplam poliüretan köpük tüketimi ise %50’den fazladır. Son yıllarda ise polietilen ve polistiren polimerlerine göre polipropilen köpük malzemesinin kullanımı artmaktadır. Bu malzemeler daha yüksek darbe direnci, yüksek ergime sıcaklığı ve daha iyi termal kararlılık göstermektedir. Şekilde farklı enjeksiyon parametreleri kullanılarak enjeksiyon köpük yöntemiyle üretilen dallanmış polipropilen köpüğe ait hücre yapısı görülmektedir.Enjeksiyon-köpük-yöntemiyle-üretilen-dallanmış-polipropilen-köpüğün-hücre-yapısı

Köpüklerin Sınıflandırılması
Polimerik köpükler, polimer matris malzemesine, hücre morfolojisine, camsı geçiş sıcaklığına, genleşme oranına ve köpük hücre boyutuna bağlı olarak 5 farklı grup altında sınıflandırılabilir.
Polimer matris malzemesine göre, polimer köpükler termoplastikler ve termoset esaslı köpükler olmak üzere iki grupta incelenebilir. Polistiren, poli(vinil klorür), polietilen ve polipropilen gibi poliolefinler, akrilonitril-bütadien-stiren kopolimeri, termoplastik köpük yapımında kullanılabilecek bazı termoplastik esaslı polimerlerdir. Poliüretan, fenol-formaldehit, üre-formaldehit ve epoksi ise termoset köpük yapımında kullanılabilecek termoset esaslı polimerlerdir. Diğer sınıflandırma yolu ise, hücre geometrisini, hücre boyutunu ve hücre şeklini içeren köpüğün hücre morfolojisidir. Hücre morfolojisine göre polimerik köpükler, kapalı hücreli veya açık hücreli köpükler olmak üzere ikiye ayrılır. Köpüklenecek malzeme cinsi ve uygun köpüklenme işlemi ile açık hücreli veya kapalı hücreli yapının oluşumu kontrol edilebilir. Kapalı hücreli köpüklerde,her bir hücre komşu hücrelerden bağımsızdır. Açık hücreli köpüklerde ise, tüm hücreler birbirleri ile temas halindedir ve hücre duvarları bulunmaz. Şekil 2’de açık ve kapalı hücre yapılarını göstermektedir. Kapalı hücreli köpük yapısı, paketleme-ambalajlama ve destekleme malzemesi olarak kullanılır ve önemli derecede darbe kuvvetlerini sönümleme kabiliyetine sahiptir. Açık hücreli köpük yapısı ise çok etkileyici ses emme karakteristiğine sahiptir. Bununla birlikte, diğer malzemelerle karşılaştırıldığında polimer esaslı köpük malzemelerin nem ve su tutma eğilimi vardır ve yüksek geçirgenliğe sahiptirler.açık-ve-kapali-hücreli

Polimer köpükler, köpüğün kimyasal bileşenine, kristallenme derecesine ve çapraz bağlanma derecesine göre değişen camsı geçiş sıcaklığına bağlı olarak rijit, esnek veya yarı-rijit (yarı -esnek) olarak da sınıflandırılabilirler. Camsı geçiş sıcaklığı, oda sıcaklığının altında ise esnek köpükler , camsı geçiş sıcaklığı oda sıcaklığının üstünde ise rijit köpükler olarak adlandırılır. Hem yoğunluk hem de fonksiyonellik açısından bu iki sınıf arasında yer alan köpüklere de yarı rijit köpükler adı verilir. Rijit köpükler, oldukça yüksek mekanik dayanım istenen yapısal uygulamalarda kullanılır ve bu yüzden yüksek hacimsel yoğunluk istenir. Esnek köpükler, düşük hacimsel yoğunluğuna sahiptirler ve termal, ses yalıtımı, mobilya, paketleme, araç koltuklarında, destekleme malzemesi olarak değişik alanlarda kullanılırlar.

Polimerik köpükler, genleşme oranı esas alınarak ta üç farklı şekilde sınıflandırılabilir;
a) Yüksek yoğunluklu köpükler,
b) Orta yoğunluklu köpükler,
c) Düşük yoğunluklu köpükler,
Bu üç farklı yoğunlukla köpüklenen plastikler yaklaşık 1,6 kg/m3’ den 833 kg/m3’e kadar geniş bir aralıkta hacimsel yoğunluğuna sahiptirler. Yüksek yoğunluklu köpük malzemelerde yoğunluk 240kg/m3 civarında kabul edilirken, düşük yoğunluklu köpük malzemelerde yoğunluk 240 kg/m3’den daha düşük olduğu kabul edilir. Yüksek yoğunluklu köpük malzemeler, orijinal köpüksüz polimerlere  göre yaklaşık %75-%90 yoğunluğa sahip köpükler olarak tanımlanır. Yani orijinal polimer malzemenin ağırlığını %10 ile %25 oranında azaltmaktadır. Düşük yoğunluklu köpük malzemeler ise, orijinal köpüksüz polimerlere göre yaklaşık olarak %10-%20 yoğunluğa sahip köpükler olarak tanımlanır. Yani düşük yoğunluklu polimer köpükler, orijinal malzemenin ağırlığını %80 ile %90 oranında azaltmaktadır. Ayrıca, köpük yoğunluğuna ek olarak, hücrelerin boyutu ve dağılımı bitmiş köpük ürünün son özelliklerini de etkilemektedir.

Son olarak polimer köpükler; köpük hücre boyutlarına göre 4 farklı şekilde sınıflandırılabilir;
a) Makro-hücreli (geleneksel) (>100μm),
b) Mikro-hücreli (1–100μm),
c) Mikro-hücreli (0,1–10μm),
d) Nano-hücreli (0.1-100nm),
En gelişmiş geleneksel ekstrüzyon prosesinde üretilen köpükler, 100 mikrondan daha geniş hücrelere ve 106 hücre/cm3’den daha düşük hücre yoğunluğuna ve geniş hücre boyutu dağılımına sahiptirler. Geniş hücre boyutu ve homojen olmayan hücre yapısı nedeniyle geleneksel polimer köpükler oldukça zayıf mekaniksel özelliklere sahiptirler. Ancak, geleneksel köpüklerin bir üstünlüğü, genleşmeoranının yüksek olmasıdır. Mikro-hücreli köpük malzemeler 109-1015 hücre/cm3 hücre yoğunluğuna sahiptirler. Orijinal polimer malzeme ile karşılaştı rıldığında; yüksek dayanım/ağırlık oranına, yüksek darbe dayanımına, artan tokluğa, uzun süreli yorulma ömrüne, artan ısıl kararlılığa ve azalan elektriksel ve ısısal yalıtım özellikleri gibi üstün özelliklere sahiptirler.

Köpük Uygulama Sektörleri
TURİZM SEKTÖRÜ
-Havuz Isı İzolasyonu
-Soyunma Odaları, Duşların, Aqua Parkların Isı-Su İzolasyonları
-Diskoların ve Barların Sesİzolasyonları
-Oda ve Dinlenme MekânlarınınSes İzolasyonları
-Isıtma ve Soğutma Boru ve Tanklarının İzolasyonları
-Yat, Gemi ve Kotraların Terlemeye Karşı Isı İzolasyonları
-Otel Soğuk Hava Depolarının İzolasyonları
-Çatılar
-Cepheler
-Zeminler

TEKSTİL SEKTÖRÜ
-Buhar Difüzyonu İstenmeyen Her Yerde
-Çatılar
-Cepheler
-Zeminler
-Oluklar

İNŞAAT SEKTÖRÜ
-Çatılar
-Cepheler
-Zeminler
-Temel Perde Beton
-Isı -Su-Ses İzolasyonu Gerektiren Yerler

GIDA SEKTÖRÜ
-Soğuk Hava Depoları
-Sıcak Depolar
-Fermantasyon Tankları
-Stok Tankları
-Fermante ve Stok Boru Hatları
-Nakliye Tankerleri
-Fırıgorofik Araçları
-Çatılar
-Cepheler
-Zeminler

TARIM SEKTÖRÜ
-Soğuk Hava Depoları
-Soğutma Boru ve Tanklar
-Sıcak Depolar
-Silolar

HAYVANCILIK SEKTÖRÜ
-Soğuk Hava Depoları
-Sıcak Depolar
-Kümes ve Barınaklar
-Entegre Tesisler
-Çatı
-Cephe
-Zemin

Köpük Uygulama Alanları
TERS TAVANLAR
-Eternit Çatı Kaplamaları
-Trapez Çatı Kaplamaları
-Kiremit Çatı Kaplamaları
-Ahşap Çatı Kaplamaları
-Ondüle Çatı Kaplamaları
-Betonarme Eğik Çatılar
-Teras Çatılar
-Tonoz Çatılar
-Kubbeler
-Panel Çatılar
-Betonarme Oluk
-Saç Oluk

ZEMİN
-Ahşap Zemin
-Betonarme Zemin
-Çelik Zemin

ÇATI
-Eternit Çatı Kaplamaları
-Trapez Çatı Kaplamaları
-Kiremit Çatı Kaplamaları
-Ahşap Çatı Kaplamaları
-Ondüle Çatı Kaplamaları
-Betonarme Eğik Çatılar
-Teras Çatılar
-Tonoz Çatılar
-Kubbeler
-Panel Çatılar

CEPHE
-Tuğla Duvarlar
-Ahşap Duvarlar
-Betonarme Duvarlar
-Saç Kaplamalar
-Giydirme Cephe Altları
-Temel Perde Beton

Sen de Bir Yorum Yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir