İçindekiler tablosu
SAN'ın temel malzeme özellikleri
Stiren-akrilonitril kopolimeri (SAN), %70-80 stiren ve %20-30 akrilonitrilden oluşan benzersiz malzeme kombinasyonu ile karakterize edilen çok yönlü bir mühendislik plastiğidir. Bu bileşim, malzemeye zorlu teknik uygulamalar için onu önceden belirleyen olağanüstü özellikler kazandırır (Liao ve ark., 2018). Akrilonitril bileşeninin yüksek kimyasal polaritesi, malzemenin morfolojisini önemli ölçüde etkilemekte ve SAN’a karakteristik şeffaflığını ve tek tip mekanik özelliklerini veren tipik amorf yapılara yol açmaktadır.
Karakteristik özellikler:
- Amorf yapısı sayesinde yüksek şeffaflık
- Asitlere ve hidrokarbonlara karşı mükemmel kimyasal direnç
- 95°C ile 112°C arasında camsı geçiş sıcaklığı
- E-modülü yaklaşık 3500-3800 MPa
- Termal yük altında mükemmel boyutsal kararlılık
- Sınırlı UV direnci
Kristalite ve yapısal morfoloji
SAN ağırlıklı olarak belirgin kristal yapılara sahip olmayan amorf bir kopolimerdir. Bu amorf yapı, malzemenin mekanik özelliklerini anlamak için temeldir. Yarı-kristalinin aksine polimerler SAN’ın tanımlanmış bir erime noktasıtancak karakteristik özelliği cam geçiş sıcaklığı camsı geçiş sıcaklığı ile karakterize edilir. Bu kristallik SAN’ın mekanik stabilitesi üzerinde sınırlı ancak yine de önemli bir etkiye sahiptir.
Standart SAN’ın amorf morfolojisi yüksek şeffaflık, mükemmel boyutsal kararlılık ve tek tip mekanik özellikler sağlar). Özel kopolimer varyantları veya proses kontrolü nedeniyle kristal alanlar oluşursa, bunlar genellikle sertliği ve sertliği artırır, ancak kırılganlığın artmasına neden olur.
Kristalliğin mekanik özellikler üzerindeki etkileri:
- Kristal alanlar rijitliği, sertliği ve boyutsal kararlılığı artırır
- Daha yüksek kristalinite ile azaltılmış darbe dayanımı ve uzama kapasitesi
- Amorf alanlar daha iyi sönümleme ve homojen mekanik davranış sağlar
- Kristal plastiklere kıyasla daha düşük kırılganlık
İşleme sırasında molekül oryantasyonu
Moleküler oryantasyon, SAN’ın mekanik özellikleri ve işleme kalitesinde merkezi bir rol oynar. SAN bir şirket olduğu için ağırlıklı olarak amorf polimer SAN ağırlıklı olarak amorf bir polimerdir, makromoleküller enjeksiyon kalıplama ve ekstrüzyon teknolojisi sırasında akış yönü boyunca kısmen yönlendirilir. Bu yönlenme özellikle hızlı işleme yöntemlerinde ve ince duvarlı veya uzun bileşenlerde belirgindir.
Mekanik özellikler, hedeflenen veya süreçle ilgili moleküler yönlendirme yoluyla yerel olarak artırılabilir. Özellikle çekme, eğilme ve darbe dayanımı yönlendirme boyunca olumlu etkilenir. Yönlendirilmiş makromoleküller ayrıca daha iyi boyutsal stabilite ve yük altında daha az malzeme deformasyonu sağlar, bu da hassas parçalar için çok önemlidir. Molekül oryantasyonunun olumlu etkileri arasında oryantasyon yönünde artan mekanik mukavemet ve sertlik, gelişmiş boyutsal stabilite ve şekil doğruluğu, tek tip yüzey kalitesi ve şeffaflık ve optimize edilmiş mekanik sönümleme özellikleri yer alır.
Bununla birlikte, aşırı yönlendirme, kimyasal stres altında stres çatlamasına neden olabilecek iç gerilimlerin gelişmesine yol açabilir. Bu risk özellikle yüksek işleme basınçlarında geçerlidir.
Molekül yönelimini kontrol etmek için proses parametreleri
SAN’ın moleküler yönelimini özellikle kontrol etmek için, kalıplama sırasında polimer zincirleri üzerinde hedeflenen akış ve kesme kuvvetleri uygulayan işleme teknikleri kullanılmaktadır (Osnabrück Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, 2023). En önemli yöntem, makromoleküllerin yüksek enjeksiyon hızı, artan kesme gerilimi ve kapıların özel geometrisi yoluyla akış yönünde hizalandığı enjeksiyon kalıplamadır.
Kalıp ve eriyik sıcaklığının yanı sıra basınç yönetimini de içeren sıcaklık kontrolü, oryantasyon derecesi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Kontrollü soğutma prosedürleri ve sıcaklık optimizasyonlu aletler, oryantasyonun hedeflenen şekilde gevşetilmesini sağlar (JKU Linz, 2016).
Kritik süreç parametreleri:
- Enjeksiyon hızı ve işleme basıncı
- Zemin sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı
- Duvar tabakası kalınlığı ve kalıp geometrisi
- Soğutma hızı ve temperleme rejimi
- Akış hızı ve kayma gerilmesi
- Profil üretimi için ekstrüzyon hızı
Sürece özgü yaklaşımlar:
- Enjeksiyon kalıplama: basınç yönetimi ve kapı geometrisi
- Ekstrüzyon: ekstrüzyon hızına göre çekme hızı
- Takviye katkı maddeleri: oryantasyon yardımcıları olarak cam elyaflar
Teknik uygulamalar ve malzeme optimizasyonu
SAN, berraklık, boyutsal kararlılık ve kimyasal direnç gibi özelliklerin benzersiz kombinasyonu nedeniyle çok çeşitli teknik uygulamalarda kullanılır. Temizlik maddelerine, asitlere ve yağlara karşı direnci, enjeksiyon kalıplamadaki boyutsal kararlılığı ve mükemmel yüzey görünümü ile birleştiğinde SAN’ı zorlu uygulamalar için çok yönlü bir malzeme haline getirir. Tipik uygulamalar arasında laboratuvar kapları, petri kapları ve tıbbi-teknik bileşenlerin yanı sıra gıda ve kozmetik ambalajları yer alır. SAN ayrıca iç bileşenler ve kontrol elemanları gibi otomotiv parçalarında, şeffaf teknik parçalar için elektronik muhafazalarda ve ofis ekipmanları ve hassas kapaklar için endüstriyel kalıplanmış parçalarda kullanılır.
Sınıfların çeşitliliği temel olarak farklı akrilonitril-stiren oranlarının yanı sıra bireysel uygulamalar için özel kopolimer karışımlarından kaynaklanmaktadır. Daha düşük akrilonitril içeriğine sahip son derece şeffaf kaliteler özellikle optik bileşenler için uygunken, daha yüksek akrilonitril içeriği kimyasal direnci ve sertliği artırır.
Sonuç
SAN plastikleri, amorf yapıları ve hedeflenen moleküler yönlendirme olasılığı nedeniyle teknik uygulamalar için oldukça ilgi çekici bir malzemedir. Kristalite mekanik özellikleri etkilese de, amorf yapısı nedeniyle standart SAN’da sınırlı kalmaktadır. Optimize edilmiş proses parametreleri aracılığıyla moleküler yönelimin hedeflenen kontrolü, karakteristik şeffaflık ve kimyasal direnci korurken mekanik özelliklerin yerel olarak iyileştirilmesini mümkün kılar.
Kullanıcılar için işleme parametreleri, moleküler yönelim ve ortaya çıkan özellikler arasındaki ilişkilerin anlaşılması, zorlu projelerin başarılı bir şekilde gerçekleştirilmesi için esastır. Boyutsal kararlılık, şeffaflık ve kimyasal direnç kombinasyonu SAN’ı laboratuvarlarda, tıbbi teknolojide ve endüstriyel uygulamalarda enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon ve termoform için güvenilir bir çözüm haline getirir.
Kaynakların listesi
Osnabrück Uygulamalı Bilimler Üniversitesi (2023). Plastik işleme üzerine tez. Şu adresten ulaşılabilir:
https://opus.hs-osnabrueck.de/files/6039/kup_9783737611602.pdf
JKU Linz (2016). Polimer Teknolojisi. Şu adresten ulaşılabilir:
https://epub.jku.at/obvulihs/download/pdf/1318154?originalFilename=true
Liao, Y. ve diğerleri. (2018). Geliştirilmiş tokluğa sahip yeni stiren akrilonitril/polipropilen karışımlarının sentezi ve özellikleri. Chemistry Central Journal, 12(1), 78. Erişim adresi:
