Poliüretan Malzemelerin Sararma Eğilimi ve Sararma Önleyici Poliüretan Sıvı Renklendirici Teknolojileri

Giriş

Poliüretan (PU) malzemeler, ayakkabı taban sektöründe geniş bir uygulama alanı bulmaktadır. PU' nun diğer malzemelere kıyasla en büyük avantajı, formülasyon değişiklikleri ile farklı sertlik, yoğunluk ve elastikiyete sahip ürünler üretilebilmesidir. Bu özellik, üretim hattında sadece hammadde değiştirilerek çeşitli özelliklerde ayakkabı tabanları ve terlikler üretilmesine olanak tanır. PU sistemleri, aşınma ve bükülme dayanımı yüksek kışlık tabanlar ve antistatik/hidroliz dayanımı yüksek iş güvenlik ayakkabısı tabanlarına kadar çeşitli uygulamalarda kullanılabilir.

Poliüretanların sararması, güneş ışığına maruz kalma (UV ışığı), NOx gazları ile etkileşim (hava/oksijen) ve termal bozulma (ısı) gibi faktörlerden kaynaklanmaktadır. Bu sararmayı tamamen engellemek mümkün olmasa da, çeşitli geciktirici yöntemler kullanılarak kontrol altına alınabilir. Sararmayı geciktirici olarak kullanılan beyaz renklendiriciler, yüksek ışık haslığı ve stabiliteye sahip pigmentler içerir ve farklı oranlarda UV koruyucu katkılar ile formüle edilmiştir.

Poliüretan sistemlerin neme duyarlı olması nedeniyle, doğru depolama ve kullanım koşullarının sağlanması önemlidir. Hammadde karışımlarının homojen hale getirilmesi, bayat malzemelerin kullanılmaması ve belirli sıcaklık ve sürelerde eritilmesi gibi önlemler, ürün kalitesini korumak için gereklidir. Renklendiriciler kullanılmadan önce iyice karıştırılmalı ve standart saklama koşullarında muhafaza edilmelidir. Poliüretan makinelerinin kalibrasyonlarının doğru yapılması ve hammadde oranlarının kontrol edilmesi de sararmayı geciktirici önlemler arasındadır.

Deneysel Çalışmalar

Poliüretan malzemelerin rengine ve zaman içindeki renk değişimine etki eden birçok farklı faktör deneysel olarak gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, D65 gün ışığında renk spektrofotometresi kullanılarak, farklı poliüretan hammaddeleri, sararma önleyicilerin çeşitleri ve oranları, farklı titanyum dioksitler ile sıvı renklendiricilerin oranları gibi etkenlerin poliüretan malzemelerdeki renk değişimine etkisi incelenmiştir.

SONUÇ

PU hammaddelerin sararmaya olan etkisi, UVB-313 test cihazında, standart oda koşullarında ve dış ortamda doğal yaşlandırma sonrası incelenmiştir. Şekil 1’de, kullanım alanları aynı olan H1, H2 H3 ve H4 hammaddeleri ile hazırlanan PU malzemelerin UVB-313 test cihazı sonrası renk değişimlerinin birbirinden farklı olduğu görülmektedir.PU malzemelerin standart oda koşullarındaki (bkz. Şekil 2) ve dış ortamdaki (bkz. Şekil 3) doğal yaşlandırma sonrası sararmaya bağlı renk değişimleri incelendiğinde, malzemelerin renk değişim sıralamasının UVB-313 test cihazına göre değiştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, standart oda koşullarında sararmanın çok daha yavaş ilerlediği görülmektedir.

PU hammaddesi içerisinde UV sararma önleyici içeren sıvı renklendirici kullanarak, sararmaya bağlı renk değişimi önlenmeye çalışılmaktadır. Her biri farklı oranda (X1<X2<X3) UV sararma önleyici içeren sıvı renklendiricilerle hazırlanan PU malzemelere UVB-313 test cihazında (bkz. Şekil 4), standart oda koşullarında (bkz. Şekil 5) ve dış ortamda (bkz. Şekil 6) yaşlandırma yapılmıştır. Şekil 4 , Şekil 5 ve Şekil 6’da görüldüğü gibi, UV sararma önleyici miktarı arttıkça sararmaya bağlı renk değişimi azalmaktadır.

Şekil 7’de, UV1 sararma önleyici içeren sıvı renklendirici ile UV2 sararma önleyici içeren sıvı renklendirici farklı miktarda (Y1<Y2) kullanılarak hazırlanan PU malzemelerin sararmaya bağlı renk değişimleri incelenmiştir. Bu inceleme sonucunda, UV2’li PU malzemenin UV1’li PU malzemeye göre daha az miktarda kullanılmasına rağmen sararmaya bağlı renk değişiminin daha az olduğu görülmektedir.

Sararmayı önleyen diğer bir etken ise titanyum dioksitlerdir. Şekil 8’de, P1 ve P2 titanyum dioksitlerin PU malzemedeki etkisi görülmektedir. P1 içeren sıvı renklendirici kullanarak hazırlanan PU malzeme, P2 ye göre daha fazla sararmaya bağlı renk değişimi göstermiştir.

Sıvı renklendirici içerisindeki UV sararma önleyici oranı ile birlikte PU hammaddesi içerisindeki sıvı renklendiricinin kullanım oranının UVB-313 test cihazı sonrası sararmaya bağlı renk değişimine etkisi incelenmiştir (bkz. Şekil 9). UV sararma önleyici oranı en yüksek olan sıvı renklendiricinin (Sıvı renklendirici A > B > C) PU hammaddesi içerisindeki kullanım miktarı arttıkça, sararmaya bağlı renk değişiminin yarı yarıya azaldığı gözlemlenmiştir.

Aromatik poliüretanın sararması kaçınılmaz bir süreç olmasına rağmen, doğru formülasyonlar ve kullanım koşulları ile bu süreç önemli ölçüde geciktirilebilir. Geliştirilmiş beyaz renklendiriciler, bu alanda etkili çözümler sunarak, poliüretan ürünlerin estetik ve fonksiyonel özelliklerini korumaya yardımcı olmaktadır. Bu çalışmada, poliüretan sararması ve farklı oranlarda renklendirici kullanımının etkileri ele alınmıştır. UV koruyucu katkı içeren poliüretan sıvı renklendirici kullanım oranı arttıkça poliüretan malzemelerin sararmasında azalma gözlemlenmiştir.

Kaynaklar

- [1] Meier-Westhues, U. (2007). Polyurethanes: Coatings, adhesives and sealants. Vincentz Network.

- [2] Ciba Specialty Chemicals. (n.d.). Additives for polyurethane: Enhanced processing and service life for polyurethane products.

Yazarlar:

• Ayça Akçiçek Öztürk – Ür-Ge ve Laboratuvarlar Müdürü
• İlker Akça – Teknik İşler Direktörü
• Belkız İsmailoğlu – Ür-Ge Uzmanı