Polimero materialak oso erabiliak dira gaur egun goi-mailako fabrikazioan, informazio elektronikoan, garraioan, eraikinen energia aurreztean, aeroespazialean, defentsa nazionalean eta beste hainbat arlotan, dituzten propietate bikainak direla eta, hala nola arintasuna, erresistentzia handia, tenperaturarekiko erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia. Horrek ez dio merkatu-espazio zabala eskaintzen polimero materialen industria berriarentzat bakarrik, baizik eta eskakizun handiagoak ere ezartzen ditu bere kalitate-errendimenduari, fidagarritasun-mailari eta berme-gaitasunari dagokionez.
Beraz, gero eta arreta handiagoa jasotzen ari da polimero materialen produktuen funtzioa nola maximizatu energia aurrezteko, karbono gutxiko eta garapen ekologikoaren printzipioekin bat etorriz. Eta zahartzea polimero materialen fidagarritasunean eta iraunkortasunean eragina duen faktore garrantzitsua da.
Ondoren, polimero materialen zahartzea zer den, zahartze motak, zahartzea eragiten duten faktoreak, zahartzearen aurkako metodo nagusiak eta bost plastiko orokorren zahartzearen aurkakoa aztertuko dugu.
A. Plastikoen zahartzea
Polimero materialen egitura-ezaugarriek eta egoera fisikoak, eta erabilera-prozesuan dauden kanpoko faktoreek (hala nola beroak, argiak, oxigeno termikoak, ozonoak, urak, azidoak, alkaliak, bakterioek eta entzimek) errendimendua degradatu edo galdu dezakete aplikazio-prozesuan.
Horrek ez ditu baliabideen xahuketa eragiten bakarrik, eta istripu handiagoak ere sor ditzake bere funtzionamendu-akatsengatik, baizik eta materialaren zahartzeak eragindako deskonposizioak ingurumena kutsa dezake.
Polimero materialen zahartzeak erabilera-prozesuan hondamendi handiak eta konponezinak diren galerak eragiteko aukera gehiago dago.
Beraz, polimero materialen zahartzearen aurkako erresistentzia polimero industriak konpondu beharreko arazo bihurtu da.
B. Polimero materialen zahartze motak
Polimero espezie desberdinen eta erabilera baldintza desberdinen ondorioz zahartze fenomeno eta ezaugarri desberdinak daude. Oro har, polimero materialen zahartzea lau aldaketa mota hauetan sailka daiteke.
01 Itxura aldaketak
Orbanak, orbanak, zilarrezko lerroak, pitzadurak, izozteak, klarionizazioa, itsaskortasuna, deformazioak, arrain-begiak, zimurrak, uzkurtzea, erredura, distortsio optikoa eta kolore-aldaketa optikoak.
02 Ezaugarri fisikoen aldaketak
Disolbagarritasuna, hantura, propietate erreologikoak eta hotzarekiko erresistentziaren, beroarekiko erresistentziaren, urarekiko iragazkortasunaren, airearekiko iragazkortasunaren eta beste propietate batzuen aldaketak barne.
03 Ezaugarri mekanikoen aldaketak
Trakzio-erresistentzian, tolestura-erresistentzian, zizailadura-erresistentzian, inpaktu-erresistentzian, luzapen erlaxatiboan, tentsio-erlaxazioan eta beste propietate batzuetan izandako aldaketak.
04 Ezaugarri elektrikoen aldaketak
Hala nola, gainazaleko erresistentzia, bolumen-erresistentzia, konstante dielektrikoa, haustura elektrikoaren indarra eta beste aldaketa batzuk.
C. Polimero materialen zahartzearen analisi mikroskopikoa
Polimeroek molekulen egoera kitzikatuak eratzen dituzte beroaren edo argiaren aurrean, eta energia nahikoa altua denean, kate molekularrak hausten dira erradikal askeak sortzeko, eta hauek polimeroaren barruan kate-erreakzioak sor ditzakete eta degradazioa abiarazten jarraitu eta lotura gurutzatuak ere eragin ditzakete.
Ingurunean oxigenoa edo ozonoa badago, oxidazio-erreakzio sorta bat ere eragiten da, hidroperoxidoak (ROOH) eratuz eta karbonilo taldeetan deskonposatuz.
Polimeroan hondar katalizatzaile metal ioiak badaude, edo prozesamenduan edo erabileran kobrea, burdina, manganesoa eta kobaltoa bezalako metal ioiak ekartzen badira, polimeroaren oxidazio-degradazio erreakzioa bizkortu egingo da.
D. Zahartzearen aurkako errendimendua hobetzeko metodo nagusia
Gaur egun, polimero materialen zahartzearen aurkako errendimendua hobetzeko eta areagotzeko lau metodo nagusi daude, honako hauek direlarik.
01 Babes fisikoa (loditzea, margotzea, kanpoko geruza konposatua, etab.)
Polimero materialen zahartzea, batez ere zahartze fotooxidatiboa, materialen edo produktuen gainazaletik hasten da, koloreztapena, klarionizazioa, pitzadurak, distira gutxitzea eta abar bezala agertzen dena, eta gero pixkanaka barrualdera iristen da. Produktu meheek produktu lodiek baino lehenago hondatzeko aukera gehiago dute, beraz, produktuen bizitza erabilgarria luzatu daiteke produktuak lodituz.
Zahartze joera duten produktuen kasuan, eguraldiarekiko erresistentea den estaldura-geruza bat aplikatu edo estali daiteke gainazalean, edo eguraldiarekiko erresistentea den material-geruza bat konposatu daiteke produktuen kanpoko geruzan, produktuen gainazalari babes-geruza bat itsatsi ahal izateko zahartze-prozesua moteltzeko.
02 Prozesatzeko teknologiaren hobekuntza
Sintesi edo prestaketa prozesuan dauden material askotan zahartzearen arazoa ere badago. Adibidez, beroaren eragina polimerizazioan, zahartze termikoa eta oxigenoa prozesatzean, etab. Horren arabera, oxigenoaren eragina moteldu daiteke desaireatze gailua edo hutsune gailua gehituz polimerizazioan edo prozesatzean.
Hala ere, metodo honek materialaren errendimendua fabrikan bakarrik berma dezake, eta metodo hau materialaren prestaketaren iturritik bakarrik ezar daiteke, eta ezin du zahartze arazoa konpondu birprozesatzen eta erabiltzen den bitartean.
03 Materialen egitura-diseinua edo aldaketa
Makromolekula-material askok zahartze-taldeak dituzte egitura molekularrean, beraz, materialaren egitura molekularraren diseinuaren bidez, zahartze-taldeak zahartzen ez diren taldeekin ordezkatzeak eragin ona izan dezake askotan.
04 Zahartzearen aurkako gehigarriak gehitzea
Gaur egun, polimero materialen zahartzearekiko erresistentzia hobetzeko modu eraginkorrena eta metodo ohikoena zahartzearen aurkako gehigarriak gehitzea da, eta oso erabiliak dira kostu txikia dutelako eta ez dagoelako ekoizpen prozesua aldatzeko beharrik. Zahartzearen aurkako gehigarri hauek gehitzeko bi modu nagusi daude.
Zahartzearen aurkako gehigarriak (hautsa edo likidoa) eta erretxina eta beste lehengai batzuk zuzenean nahastu eta nahasten dira estrusio, granulazio edo injekzio bidezko moldeoaren ondoren, etab. Hau gehitzeko modu sinple eta erraza da, eta pelletizazio eta injekzio bidezko moldeo planta gehienek asko erabiltzen dute.
Argitaratze data: 2022ko urriaren 26a