Fibre Engineering - HMLS Poliester Lif Projeleri
HMLS Lif Projeleri
HMLS poliester lif projelerinde iki yaklaşım kullanılmıştır. Bunlardan birincisi, termotropik sıvı kristal moleküler mimarisinin bahşettiği muhteşem düzendir. Hala kısmen muamma olan bu moleküler davranış sayesinde yüksek modülüs ve düşük çekme, hatta sıfır çekme ulaşılan nihai moleküler düzenin gereği sorunsuz olarak sağlanmaktadır. Diğer yaklaşım ise bir keşiftir, moleküler mimariyi istenilen foma getirmektedir bu sayede modülüs ve çekme nispetleri kontrol altında tutulabilmektedir. Öteyandan kopma kuvveti ise her zaman olduğu gibi ortalama molekül ağırlığının ve kesitte bulunan taşıyıcıların fonksiyonudur.
Toplam dört proje vardır. Bu projelerden MOPET, polietilenterefıtalatın kimyasal modifikasyonu ile elde edilir. Bu anlamda yeni bir polimerdir. Diğer projeler ise sırası ile SLK-a, SKL-b ve SP olarak adlandırılan tümüyle-aromatik sıvı kristal yapı kullanılarak kurgulanmış projelerdir.
Sentetik lif dünyasının mekanik özelliklerini alt uçta tekstil amaçlı lif sistemleri 0.5 GPa kopma kuvveti (KK) ve 5 GPa civarında elastik modülüs (EM) olarak tayin eder. Üst uçlarda Kevlar ve karbon lif türleri için bu değerler; 2 ila 4 GPa KK ve 100 ila 600 GPa EM değerlerine ulaşmaktadır. Kıyas yapabilmek için E cam 2.5/70 GPa ve çelik 4/200 GPa KK/EM değerlerindedir.
PA 66 ve PET yüksek mukavemetli üretildiklerine ancak 1.0/12 GPa değerlerine çok zahmetli prosesler sayesinde ulaşabilmektedirler. Buna rağmen ısıl işlem ile LS (low shrinkage) özelliği için yani boy kısalmasına (çekmeye) karşı dengelendiklerinde KK değerleri daha alt seviyelere inmektedirler. Bu durum moleküler düzenlerinin bir gereğidir. Yani bir miktar kopma kuvveti değerinden LS için feragat edilir. Elastik modulüsün yüksek kalması burada yanıltıcıdır zira bu değer KK ve sünme arasındaki açının tanjantıdır ve sabit kalması birşey ifade etmez.. Azalmış olan kopma kuvveti aşıldığında sistem kimyasal bağlar açısından çökecek ve müthiş bir akma ile elastik modülüs hızla sıfıra inecektir.
Alifatik lineer polimerlerin, yani alışılagelmiş sistemlerin bu sorunu tabiatlarının gereğidir. Bu davranışı izah eden moleküler modelleme makro düzeyde başarılı bir şekilde ele alınmıştır.
Kısaca, bir amorf matriks içinde düzenli bölgelerin birbirlerine gergin hatlarla tuturulduğu model doğru kabul edilir. WAKS, SAXS, DSC, çift kırılma endeksi, mekanik testler ve teorik hesaplamalarla anlatılan modelin geçerliliği ispat edilmiştir. Bu modelde lif kesitinde bulunan gergin hatların sayısı mekanik davranışın mertebesini tayin eder. Aynı gerginlik yoksa çekme yüksektir, gerginlikler eşitlendiği zaman çekme azalır, ancak mukavemet te azalır zira gerginlik eşitlemesi sırasında toplam mukavemeti sağlayan bazı hatlar, gerginlik eşitlemesi sırasında cereyan eden termomekanik proses ile devre dışı kalır. Aynı anda yük taşıyamazlar!
Bu izahlarda konu edilen çekme, sistem ısıtıldığı zaman meydana gelecek boy kısalmasını ifade eder. Örnek olarak ısınan otomobil lastiğinin içinde bulunan takviye liflerinin davranışı verilebilir. Kritik ve çok ciddi uygulama sahasıdır. Tüm dünyada bu sektör, gelişen otomobil teknolojisine paralel olarak daha güçlü ve zor koşullara dayanacak fakar daha hafif ürünler için kolları sıvamıştır.
Sözkonusu projelerin tümü bu LS avantajını hiç bir KK kaybına yol açmadan sağlamaktadırlar. Ayrıca mekanik özellikler kulvarında da avantajlı bölgelerde bulunacaklar umudundayım. MOPET sistemi sayesinde elde edilecek lifler 0.7 ila 1.3 GPa KK ve 10 ila 20 GPa arası EM değerlerine oldukça kolay ve daha düşük CV ile ulaşabilirler. Yani mekanik davranış olarak daha homojen bir yapıda olmaları beklenmektedir. SKL- a ve SKL- b projelerinin bulunacağı bölge 1.5 ila 2.5 GPa KK ve 20 ila 250 GPa EM civarı olarak beklenmektedir. Özellikle SKL- b yaklaşımı üst uçta örnekler verebilir. SP yani süper poliester projesi örneklerinin en üst uçta değerler vermesi muhtemeldir. KK olarak 2.0 - 3.5 GPa arası ve EM olarak 250- 400 GPa arası değerlere ulşaşılabilir.
Bu iddiaların dayandığı temel, yapılan WAXS, SEM ve TOM tetkikleri neticesinde ortaya çıkan moleküler diziliştir. Ancak bu iddialı beklentilerin vucut bulması için önerilen proseslerin mühendislik problemlerinin çözülmesi esastır. Yapılan deneylerde prosesler başarılmış ancak mühendislik sorunları giderilmediği için elde edilen lif örneklerinin mekanik performans değerleri mevcut yapısal zaafiyetlerden dolayı ölçülememiştir. Mühendislik sorunları büyütülecek sorunlar değildir. Doğru tasarımlarla üretilen daha kuvvetli ve kapasiteli lab ekipmanları ile bu sorunlar aşılır.
MOPET projesinin özel bir yeri vardır. Hernekadar TOM, SEM, DSC ve WAXS teknikleri ile incelenmiş MOPET ürünleri ortaya çıkan moleküler dizilişleri itibarı ile heyecan uyandırmışsada, başarılı örneklerin özellikle SAKS ve çift kırılma teknikleri ile incelenmesi gerekir. Bu sayede makro yapı hakkında bir fikir sahibi olunur. Sözkonusu makro yapı, mekanik anlamda aranılana ulaşıldıysa etken olan faktörleri ortaya serecektir.
Öteyandan, MOPET, PET ile fiziki olarak karıştırıldıktan sonra uygulanacak termomekanik operasyonlar ile bir kompozit yapı meydana getirebilir. Bu ihtimal çok heyecan vericidir. Şöyleki, bu farklı moleküler sistemler, iki aşamalı proseslerde benzer unsurları sayesinde sünmeye olan farklı tepkilerine rağmen ulaşılan makro düzen iki ayrı dünyanın işe yarayan özelliklerini bağdaştırabilir.
Bu hayalin gerçekleşmesi durumunda MOPET bir aşı ürün olarak piyasaya sürülebilir. Yani binlerce ton polimerin lisansörlere satılması işten bile değildir. Şimdilik düşünce formunda olan bu ihtimallerin biran önce çalışılması gerekir. Yarış halinde olan insanlık aynı keşifleri her an başka laboratuarlarda yapabilir.
Çalışılması gereken sadece laboratuarda birkaç polimer üretimi ve harmanlama değildir. Çok yeni bir teknolojinin doğması söz konusudur. Aşının üretimi, fiziki karıştırmanın metodu, ekstrüzyon ve akabinde yaplacak termomekanik proseslerin iyi yetişmiş bir ekip ile tayini ve incelenmesi gerekir. Ancak bunlardan sonra güvenli bir prosese ulaşılırsa elde ticari başarıyı yakalayacak bir ürün vardır artık.
Edison bugün bakıldığında basit bir keşif yaptı ve adı günümüze kadar ulaştı ürünleri hala satılıyor. Ancak günümüzün keşifleri maalesef bu kadar basit olamaz ve yenilikler artık iyi yetişmiş ve ne aradığını bilen ekiplerin çok yönlü çalışmalarını gerektirmektedir.
Bu siteye 15.10.2008'den itibaren 95583 farklı ziyaret gerçekleştirilmiştir.