Yüksek Konfor için Esnek Poliüretan Köpük

Esnek “poliüretan” (PUR) köpükler üretan grupları ile birbirine bağlı, iki veya daha fazla –NCO grubu içeren diizosiyanatlar ile iki veya daha fazla –OH grubu içeren diollerin oluşturduğu, kimyasal veya fiziksel yollarla köpürtülen açık hücreli kopolimerlerdir.

[1] Esnek poliüretan köpük sentezi ilk kez 1941 yılında laboratuvarda gerçekleştirilmiş olup seri üretimine ise 1954 yılında Almanya’da başlanmıştır. İlk esnek PUR köpük üretiminde aromatik izosiyanatlar (TDI&MDI) ile poliester polioller kullanılmıştır.

Ancak, sentezlenen köpüklerin sıcaklık ve nem şartlarına karşı düşük direnç göstererek sıklıkla ufalanma ve parçalanma gibi sorunlar ile karşı karşıya kalınmıştır.

1957 yılında polieter poliol kullanımına geçilerek daha yüksek performanslı köpükler elde edilmeye başlanmıştır. Polieter poliol kullanımı, köpüğün daha yüksek hidroliz direncine, daha konforlu ve daha uzun ömre sahip olmasını sağlamıştır.

1958 yılında yeni nesil katalizör ve yüzey etken maddelerin polieter polioller ile beraber kullanılması, esnek PUR köpüklerin hem diskonti üretiminin yapılabilmesine olanak sağlamıştır hem de mekanik özelliklerini büyük oranda iyileştirmiştir.

[2] Bu gelişmeler, kendini çabuk toparlayan anlamına gelen “high resillient” (HR) PUR köpüklerin doğuşunu sağlamıştır.

Şekil 1. Esnek poliüretan (PUR) köpükteki indeks değerleri

HR PUR köpüklerin yüksek mekanik özelliklere sahip olması nedeniyle sağladığı konfor, ergonomi diğer işlevler, birçok uygulamada rakipsiz hale gelmesini ve yaygın bir şekilde kullanılmasını sağlamıştır.

Şekil 2. Esnek PUR köpüklerin kullanım alanları [2]

PUR köpük sentezinde temel olarak iki tepkime mevcuttur:

1- Kabarma Tepkimesi

Şekil 3. Kabarma tepkimesinin kimyasal gösterimi [2]

Kabarma tepkimesi ile CO2(g) ile üre yapıları meydana gelir. CO2(g) köpüğün kabarmasını sağlarken, üre yapıları ise köpüğün mekanik özellikleri kazanmasında rol oynar. [2]

Şekil 4. Üre yapılarının temsili görünümü [2]

2- Polimerleşme Tepkimesi

Şekil 5. Polimerleşme tepkimesinin kimyasal gösterimi [2]

Polimerleşme tepkimesi ile üretan grupları meydana gelir ve köpüğe asıl karakterini kazandırır.

Şekil 6. Esnek poliüretan köpük yapısının iki ve üç boyutlu temsilleri [2]

Şekil 7. HR PUR köpük yapısının mikroskop altındaki görünümü [2]

Kabarma tepkimesi, polimerleşme tepkimesine göre daha önce başlar fakat eş zamanlı bir şekilde devam eder. İstenen özelliklerde başarılı bir köpüğün elde edilebilmesi için bu iki tepkimenin birbirine göre hızı çok kritiktir.

Bu iki tepkimenin birbirine göre hızı doğru bir şekilde ayarlanamadığı takdirde köpükte büzüşme, çökme vb. sorunlar ile karşılaşılır. [2]

Şekil 8. Zamana göre polimer modülü grafiği [2]

HR PUR köpüklerin düşük kalıcı deformasyon, yüksek uzama yüzdesi ve çekme direnci ile birlikte yüksek yırtılma direnci değerlerine sahip olması en konforlu, ergonomik ve dayanıklı ürünlerden biri olmasını sağlamıştır.

Şekil 9. HR PUR köpük ile üretilmiş bir otomotiv koltuğu [3]

Kimteks Poliüretan ailesi olarak yenilikçi, ekonomik ve çevre dostu ürünlerin hazırlanması için Ar-Ge çalışmalarımız her geçen gün artmaktadır.

Firmamızın MDI bazlı iki komponentli KIMflex FC – Izokim FC HR PUR köpük sistemleri, pazar için mükemmel çözümler sunmaktadır. Ürünlerimiz, otomotiv koltuğu ve parçaları, ofis koltuğu, ses yalıtımı ve medikal ürün pazarlarına hizmet sunmaktadır.

Ürünlerimiz tasarlanırken terzi mantığı ile hareket edilerek ilgili pazarların şartları, ilgili coğrafyaların koşulları ve ilgili sertifikaların gereklilikleri göz önüne alınmaktadır.

Bu kapsamda örneğin, sert iklim koşullarına sahip coğrafyalar için donmaya dirençli prepolimer sistemleri tasarlanırken, karıştırıcıları olmayan müşteriler için ise faz ayırmayan poliol karışımları tasarlanmıştır.

Bunun yanında, günümüzde ürünlerin sertifikalandırılması oldukça önem arz etmektedir.

Bu kapsamda, özellikle otomotiv sektöründe kullanılan ürünlerimizin hepsi, ürün özelliklerine göre sertifikalandırılmıştır. Bu kapsamda, ürünlerimizin sahip olduğu sertifikalar şu şekildedir:

Tablo 1. Kimteks Poliüretan otomotiv pazarına hizmet eden KIMflex FC – Izokim FC sistemlerinin sahip olduğu sertifikalar [4,5]

Kimteks Poliüretan HR PUR köpük ailesinin son üyesi olan KIMflex FC 046 – Izokim FC 015 sistemi, geniş oran çalışma aralığı (P/I, 100/55 – 100/75), erken kürlenme özelliği, yüksek mekanik ve akışkanlık özellikleri, zorlu proses koşullarında sorunsuz çalışma özelliği, parlak cildi ve sıra dışı tuşesi ile pazara yeni sunulmuştur.

Geniş bir oran aralığında çalışma imkanının olması, ofis koltuğu, otomotiv koltuğu ve medikal ürün pazarları için çok kritik olan gerekli sertlik ve kalıcı deformasyon değerlerinin yakalanmasını sağlamaktadır.

Tablo 2. Kimteks Poliüretan KIMflex FC 046- Izokim FC 015 sistemine ait köpüğün reaksiyon profili analizi ve fiziksel karakterizasyonu

Ümit Ünal Ar-Ge Sorumlusu Esnek Köpük Sistemler-Case Kimteks Poliüretan San. ve Tic. A.Ş.

Kaynakça
[1] D.K. Chattopadhyay, Dean C. Webster, Thermal stability and flame retardancy of polyurethanes, Progress in Polymer Science, Volume 34, Issue 10, October 2009, Pages 1068-1133
[2] Ron Herrington, Kathy Hock vd., Flexible Polyurethane Foams (The Dow Chemical Company,1997)
[3] http://www.atssynthetic.com.pk/products/chemical-division/pakthane-polyurethane/polyurethane-automotive-industry/
[4] http://gcs-lab.com/tr/flammability_tests.html
[5] http://www.sercovam.com/liste-essai.html#Renault D423109