Plastiklerin Şekillendirme Teknikleri

Plastik ilk olarak 1856 yılında Alexander Parkes tarafından Parkesine (Selüloit) adıyla üretilmiştir. Aynı zamanda ilk termoplastik polimer olup oldukça yanıcı, üretimi zor ve pahalıdır. Naylon ve bakalit icadıyla beraber kullanımı yaygınlaşmaya başlayıp, 2. Dünya Savaşı sırasında artan yoğun plastik talebiyle kullanım alanı da artmaya başlamıştır. Plastiğin günümüzdeki kullanım yoğunluğuna ulaşması ise polivinil klorür, polietilen ve poliüretan gibi plastiklerin üretilmesi ile başlamıştır. Bu yazımızın devamında plastiklerin şekillendirme tekniklerini inceleyeceğiz.

A- A+

08.08.2021 tarihli yazı 14502 kez okunmuştur.

Plastikler, polimer malzemeler içinde en fazla çeşitliliğe sahip olan, sentetik veya yarı sentetik malzemelerdir. Çoğu plastik nispeten düşük yoğunluğa sahip olması malzemeye hafiflik avantajı sağlar. Elektrik iletmek amacıyla üretilen plastikler dışında plastiklerin çoğu mükemmel termal ve elektriksel yalıtım özelliğine sahiptir. Ayrıca metallerin ve metal alaşımlarının göreceği korozyon etkileri plastik malzemeleri etkilemeyeceğinden, zorlu ortamlarda plastikleri kullanıma uygun hale getirir. Bu özelliklerin yanı sıra ucuz, farklı malzemelerle kalıplanabilmesi, üretiminin hızlı ve kolay olması gibi avantajlar da plastiklerin çok yönlü ve yaygın olarak kullanılmasına olanak tanır. Plastikler günümüzde genellikle petrol, kömür ve doğal gazın türevlerinden imal edilirken mısır, pamuk ve ayçiçek atıkları gibi yenilenebilir malzemelerden de plastikler üretilebilmektedir.

Şekil 1: Enjeksiyon Kalıplama Makinesi

Polimer malzemeler farklı tekniklerle şekillendirilir. Seçilecek şekillendirme tekniği için önce malzemenin termoplastik mi termoset mi olduğu, kaç derecede yumuşadığı, atmosferik kararlılığı, bitmiş parçanın boyutları ve geometrisi gibi faktörlere bakılarak en uygun teknik seçilir.

Vakum Kalıplama

Vakum kalıplama işleminde, kopya şekil oluşturulması istenen parça bir çizim programı ile modellenerek, polisiloksan (silikon) veya poliüretan malzeme kullanılarak kalıplanır. Plastik levhalar vakum kalıplama makinesinde tipine ve kalınlığına göre uygun sıcaklığa kadar ısıtılır ve kalıp ile levha birleştirilerek plastik levhanın istenen şekli alması sağlanır. Düşük hacimli parçalar üretilirken, hızlı, kolay ve düşük maliyetli olması sebebiyle vakum kalıplama en uygun tekniklerden birisidir. Ayrıca vakumlama, parçada hava kabarcığı oluşmasını engelleyip pürüzsüz bir yüzey ve yapı oluşmasını sağlar. Bu yüzden yüzey bitirme kalitesi ve detayının yüksek olması gereken parçalarda da genellikle tercih edilen şekillendirme tekniğidir.

Pres Kalıplama

Polimer karışım ve gerekli katkı maddeleri alt kalıptaki boşluğa yerleştirilirip her iki kalıbın da ısıtılması sağlanır. Üst kalıp kapatılıp ısı ve basınç uygulanarak plastik malzemenin viskoz hale gelmesi sağlanır. Bu sayede plastik, kalıbın şeklini almış olur. Kalıplamanın öncesinde kullanılan ham maddeler soğuk olarak önşekil disk denilen biçimde kalıplanır. Önşekil diskin ısınması, kalıplama zamanını ve gereken kalıp basıncını düşürürken, hem plastik kalıbın ömrünü uzatıp hem de daha düzgün bir bitmiş ürün ortaya çıkarır. Pres kalıplama tekniği, termoplastik ve termoset polimerlerin kalıplanmasında kullanılır. Ancak termoplastiklerde pres kalıplama, ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplamaya göre daha maliyetli ve daha uzun işlem sürecine sahiptir.

Şekil 2.1: Pres Kalıplama İlk Aşama Şekil 2.2 Pres Kalıplama Son Aşama

Transfer Kalıplama

Transfer kalıplama tekniği, pres kalıplamanın farklı bir varyasyonudur. Malzemeler sıcak aktarma kabında bir ısıtmalı piston tarafından preslenip eritilerek kalıp odasına akması sağlanır. Bu teknik daha çok termoset polimerler ve kompleks geometrili malzemeler için tercih edilen bir yöntemdir.

Şekil 3: Transfer Kalıplama İlk Aşama Şekil 3.1: Transfer Kalıplama Son Aşama

Enjeksiyon Kalıplama

Enjeksiyon kalıplama termoplastik malzemeler için kullanılan en yaygın kalıplama tekniğidir. Malzeme, besleme hunisine konulduktan sonra piston tarafından sıkıştırılarak yayıcıya gönderilip ısınması sağlanır. Bu bölümde ısıtma haznesi tarafından ısıtılan malzeme, yayıcı tarafından haznenin sıcak duvarlarına daha iyi temas etmesi için bastırılır. Isıtma işlemi tamamlandıktan sonra viskoz haldeki termoplastik malzeme, piston tarafından itilerek ağızlıktan kalıp boşluğuna aktarılır. Malzeme boşlukta sertleşene kadar piston tarafından sabit basınç uygulanır. Enjeksiyon kalıplamanın en büyük avantajı parça başına üretim hızıdır. Termoplastikler için enjekte edilen malzeme çok hızlı katılaşır. Bu sayede döngü parça üretim hızı artar.

Şekil 4: Enjeksiyon Kalıplamada Makine Şeması

Döküm

Plastik malzemeler de, metallerde olduğu gibi döküm yöntemiyle imal edilebilir. Eriyik plastik kalıp boşluğuna dökülerek katılaşması sağlanır. Termoplastik ve termoset polimerler bu teknikle de işlenebilir. Termoplastiklerde katılaşma için soğuması beklenirken, termosetlerde katılaşma ise yüksek sıcaklıklarda uygulanan polimerizasyon veya kürleme işlemiyle sağlanır.

Ekstrüzyon

Ekstrüzyon kalıplamada, mekanik bir vida ile ilerletilen malzeme, sürekli sıkıştırılma ve eritilmeye maruz bırakılır. Ekstrüzyon işlemi, erimiş plastiğin itildiği kalıp odasında gerçekleşir. Parçanın katılaşmasının hızlandırılması için hava üfleme, su spreyi veya su banyosu uygulanabilir.

Şekil 5: Ekstrüzyon Kalıplamada Makine Şeması

Şişirme Kalıplama

Şekil 6: Şişirme Kalıplama Aşamaları

Şişirme kalıplama öncesinde plastik, boru haline gelmesi için yarım ekstrüzyon ile üretilir. Sonrasında kalıba oturtularak, hava üflenir. Üflenen hava sonucu şişen plastik kalıp duvarlarına oturarak kalıbın şeklini alır. Hava gönderme ile kalıplama yapıldığından, plastiğin sıcaklığı ve viskozitesi son derece hassas ayarlanmalıdır.