Ekolojik (Yağ Bazlı, DMF'siz) Suni Deri Poliüretanları

  • Kimyasallar
  • Ziyaret: 6485
  • ekolojik-suni-deri, poliüretan
  • Son Güncelleme: 18-12-2014
  •  
    Share on Tumblr       

İbrahim KECİN  / Yük. Kimyager - Suni Deri Ar-Ge Sorumlusu
Eren GÜZ / Kimyager  - Ar-Ge Yönetmeni


Ekolojik (Yağ Bazlı, DMF’siz) Suni Deri Poliüretanları

Poliüretan sistemler; günümüzde birçok alanda kullanılarak hayatımızı kolaylaştıran malzemeler olarak yaşam alanlarımızda yer almaktadır. Yapı kimyasalları, otomotiv ve tekstil en fazla poliüretan hammaddelerinin kullanıldığı sektörlerdir. Bu makalemizde poliüretanların tekstil sektöründeki suni deri uygulamaları hakkında bilgi vereceğiz.


 Suni deri PVC ve poliüretan (PU) olmak üzere iki farklı üretimi mevcuttur. PVC bazlı ürünler, fiyatının uygun olması nedeniyle suni deri pazarında hala yer almaktadır. Diğer yandan poliüretan bazlı suni derilerin pazardaki talebi, yüksek kalitesi ve son kullanıcının ihtiyaçlarını tam karşılamasından dolayı gün geçtikçe artmaktadır.


 Suni deri poliüretanları basitçe diol yapılı polioller, diizosiyanatlar ve zincir uzatıcıların reaksiyonları ile bir solvent sistemi içerisinde sentezlenmektedir.


 Reaksiyonda kullanılan poliollerin tipine göre suni deri poliüretanları mekaniksel kuvvet, düşük sıcaklıkta esneklik, kimyasal direnç ve hidroliz direnci gibi özellikler kazanmaktadır. Kullanılan diizosiyanat tiplerine göre ise alifatik ve aromatik yapılı poliüretanlar elde edilir.


 Suni deri üretiminde alifatik ve aromatik poliüretanların her ikisi de kullanılmaktadır. Alifatik reaksiyonlar prepolimer ve zincir uzatma gibi iki aşamada meydana gelirken aromatik reaksiyonlar bu iki oluşumu içeren tek aşamada meydana gelmektedir.


 Poliol gruplar yüksek molekül ağırlığı nedeniyle ürünü yumuşak yaparken, izosiyanat ve zincir uzatıcılar düşük molekül ağırlıkları nedeniyle ürünü sert yaparlar. Poliüretanlar tek zincir halinde bulunmaz, birçok tek zincir formu hidrojen bağıyla bir araya gelir.


 










Poliüretan yapısındaki sert bölge sayısı arttıkça (üretan grup sayısının artması) H-bağı oluşumu daha fazla olacaktır. Bu ise ürünlerin fiziksel sonuçlarına doğrudan etki etmektedir.

 Suni deri üretimde poliüretan sistemler çoğunlukla solvent bazlıdır ve en çok kullanılan solvent ise DMF’dir. Ancak DMF, toksik hammadde sınıflandırmasına girmekte ve insan sağlığına zararlı olduğu bilinmektedir.

 Zaman içerisinde kullanımı gittikçe kısıtlanan bu solvent zararlı etkileri nedeniyle 19.12.2012 tarihinde REACH SVHC (yüksek önem arz eden maddeler) listesine eklenmiştir. Dolayısıyla kısa bir süre sonra bu solventin kullanımı tamamen ortadan kaldırılacaktır.

 Poliser PU olarak DMF’siz suni deri poliüretan sentezlerine 2 yıl önce başladık ve 2013 yılı itibari ile DMF’siz suni deri poliüretanlarının üretimini yapmaktayız. Ürünlerimizi ekolojik suni deri poliüretanları olarak nitelendiriyoruz. Ürünlerimizin ekolojik olması hem DMF içermemesi hem de yağ bazlı polioller ile tasarlamamızdan ileri gelmektedir.

 Bilindiği gibi polioller genellikle petrol kaynaklı hammaddelerdir. Sadece poliüretan kullanımlarını dikkate aldığımızda bile poliüretan malzemelere olan ihtiyaç arttıkça petrol kaynaklarına olan talep de artacaktır. Dolayısıyla sınırlı olan petrol rezervleri gün geçtikçe azalacaklardır. Bunun dışında nihai ürünlerin kullanım ömrü bittikten sonra ürünlerin petrol kaynaklı olması nedeniyle doğada kaybolma süreleri çok daha uzun sürecektir. Döşemelik, ayakkabılık ve giyimlik gibi sektörlerde sıklıkla kullanılan

suni deriler insanın ikinci derisi gibi görülmektedir. Bu bakış açısıyla Poliser PU ekolojik ürün için yağ bazlı poliol sistemleri kullanarak DMF içermeyen suni deri poliüretanların üretimine başlamıştır.

 Suni deri poliüretanları yüksek molekül ağırlıklı malzemelerdir ve sentezleri oldukça zor şartlarda yapılmaktadır. Solvent olarak DMF’in yaygın olarak kullanılmasının en önemli nedenleri yüksek polaritesi ve düşük fiyatıdır. Polimerler için çözücü seçiminde en önemli etken çözücünün polarite indeksidir.

 Suni deri poliüretan sentezleri Toluen ve alkoller gibi düşük veya orta polarite indeksine sahip olventler ile yapılamaz. Çünkü poliüretanın sentez süresince sürekli olarak molekül ağırlığı artmaktadır. Bu nedenle, kullanılan solventin poliüretanı çözme gücü gittikçe azalacaktır ve ürün jele dönüşecektir.

 Yeni ürün grubumuzun bir diğer özelliği olan kısım ise poliol sistemlerinde yapmış olduğumuz değişikliktir. Yağ bazlı polioller genellikle dallanmış yapıları gereği rigid sistemlerde tercih edilmektedir. Suni deri poliüretanları kesinlikle dallanmış yapıları kabul etmez, düz zincirli olmak zorundadır. Aksi durumda jel yapıları ile karşılaşırız. Ar-Ge çalışmaları sonucunda, petrol tabanlı poliüretanlara muadil yağ bazlı poliüretan formülasyonları oluşturduk.

 Üretimlerin ardından yapılan kalite testleri, ekolojik suni deri poliüretanları ile petrol esaslı poliüretanları arasında mekaniksel kuvvetlerinde fark olmadığını göstermiştir. Her iki ürün grubu da belirlemiş olduğumuz değerlere uygun olarak çıkmıştır.

 Örneğin; suni deri poliüretanlarının fiziksel testleri çekmeuzama test cihazı ile 23oC’lik ortamda yapılır. Poliüretan filmin, uzaması, kopma kuvveti ve uzaması sırasındaki diğer kuvvetleri belirlenerek mekaniksel sonuçları hakkında yorum yapılabilmektedir. Aşağıdaki şekilde iki tip ürün için fiziksel test sonuçlarının paralel olduğu görülmektedir.

 

 

Suni deri poliüretan sentezleri genel olarak DMF içeriklidir. Ancak, bizler DMF kullanmadan suni deri poliüretanlarının sentezini sağladık. GC-MS ile ürün içerisindeki buharlaşabilen kısımlarının analizlerini yaparak DMF içeripiçermediğini inceliyoruz. Şekil 4’te DMF’li ürüne ait GC-MS sonucu bulunmaktadır. Spektrumda 3,9 ve 4,1. Dakikalar arasında DMF’e ait pikler mevcuttur.


Her iki analiz sonuçları aynı grafik ile Şekil 6’da gösterilmektedir

Sentezlemiş olduğumuz ekolojik poliüretanlar ile yapılan suni derilerin test sonuçları Şekil 7’de verilmiştir. Sonuç olarak ekolojik poliüretanların test sonuçları petrol bazlı poliüretanların sonuçlarından daha iyidir.

 

 

Şekil 7) Ekolojik poliüretanların suni deri test sonuçları Poliser Poliüretan olarak suni deri alanındaki yağ bazlı, DMF içermeyen poliüretan sistemleri geliştirerek müşterilerimize güvenle kullanabilecekleri yeni ürünler tasarladık. Suni deri poliüretanlarının sentezi konusundaki bilgi ve tecrübelerimiz ile pazarın ihtiyacı olabileceğini düşündüğümüz ürün gruplarını titizlikle çalışıyor ve zamanında müşterilerimize sunuyoruz.

Kaynaklar

1. UBE; Influence of polyol on properties and durability of polyurethane: Elastomers and coatings.

2. Dupont Tate&Lyle; Susterra propanediol-Evaluating the structure-property relationship in CASE applications. Polyurethane technical seminar, April 2012