Genleştirilmiş termoplastik poliüretan tanecik köpüklerinin geliştirilmesi: TPU sert segment içeriğinin köpük üzerine etkisi

Bu tezde, genleştirilmiş termoplastik poliüretan köpük tanecik davranışının laboratuvar ölçekte köpük üretimi prosesi üzerine çalışılmıştır. Hem TPU malzemesinin hem de prosesteki parametlerin, köpük oluşumundaki etkileri incelenmiştir.TPU'nun kimyasal bileşeni ve morfolojisi doğrudan köpük morfolojisini etkilediği için, farklı sert segment oranlarına ve polyol tiplerine sahip TPU'lar incelenmiştir. Proses boyunca, doyurma sıcaklığı, basıncı ve zamanı gibi farklı koşulların etkisi incelenmiştir. Nükleasyon adımı, basıncın düşme hızına bağlı olarak incelenmiştir. Ayrıca, kristal segmentlerine gaz etkisi farklı koşullarda incelenmiştir. İlk olarak, TPU örneklerinin termal gravimetrik analizi (TGA) yapılmıştır. Böylelikle malzemenin bozulmaya başladığı sıcaklık belirlenmiştir. Ayrıca diferansiyel taramalı kalorimetre analizi (DSC), malzemenin erime ve kristalizasyon davranışını incelemek amacıyla yapılmıştır. Sonuçlara göre çalışma sıcaklık aralığı belirlenmiştir. Reolojik özelliklerini incelemek için reometrede farklı osilasyonlarda, eriyik davranışı içinse eriyik akış indeksi analizi yapılmıştır. Tavlama sıcaklığının kristalizasyon üzerindeki etkisini incelemek amacıyla izotermal DSC analizi yapılıştır. Köpük deneyleri için sıcaklık aralığı yapılan termal analizler ile belirlenmiştir. 2000psi basınç altında ve 30 dakikada farklı sıcaklıklarda köpükler yapılmış ve en uygun üretim sıcaklığı bulunmuştur. Uygun proses sıcaklığı bulunduktan sonra, bu sıcaklıkta 1000, 1500 ve 2000psi basınç altında ve 30 dakikada köpükler üretilmiştir. Bu şekilde basıncın köpük üzerindeki etkileri incelenmiştir. Daha sonrasında 15, 30 ve 60 dakikada 2000psi basınç altında deneyler yapılıp böylelikle köpük üzerinde zamanın etkisi incelenmiştir. Ayrıca, bütün deneyler aynı parametrelerle tekrar edilip ama bu sefer basınç çok yavaş bir şekilde, köpük elde edilmeden düşürülmüştür. Bu şekilde gazın kristalizasyon üzerindeki etkileri ve kabarcık çekirdeklenmesi araştırılmıştır. Sert segmentlerin köpük üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Son olarak, TPU köpük örneklerinin analizleri yapılmıştır. İlk olarak Arşimet denklemi ile genişleme oranları bulunmuştur. Daha sonra, köpüklerin hücreli yapıları elektron taramalı mikroskop ile incelenmiştir. Morfoloji analizlerinden sonra, hücre yoğunluğu, boyutu ve duvar kalınlığı hesaplanmıştır. Sert segmentlerin hücre yoğunluğu ve boyutu üzerine etkileri incelenmiştir. Kristalizasyonun basınç altında gaz ile ve basınç düşürme hızından nasıl etkilendiğini anlamak amacıyla DSC analizleri yapılmıştır.