Cam geçiş sıcaklığı veya Tg, poliamidlerin termal kırılma sistemlerinde farklı davranmaya başladığı önemli bir noktayı temsil eder. Geçici sürelerin, geçen yıl Journal of Polymer Science'te yayımlanan araştırmalara göre genellikle normal kalite malzemeler için 80 ila 120 derece Celsius arasında yer alan bu değerin üzerine çıkmasıyla polimer zincirleri daha hareketli hale gelir ve malzeme sertliğinin yaklaşık %60'ını kaybeder. Bina kabukları söz konusu olduğunda, sıcak hava dalgaları sırasında tipik olarak görülen sıcaklıklardan 30 ila 50 derece daha yüksek olan Tg değerine sahip malzemelerin seçilmesi, boyutsal stabilite açısından daha iyi sonuç sağlar. Dikkat edilmesi gereken olumlu işaretler şunlardır: Tg'nin %80'inde test edildiğinde en az orijinal çekme mukavemetinin %80'ini koruma, 50°C'den Tg'ye kadar olan sıcaklık aralığında 0,2%'den düşük minimum genleşme oranları ve başlangıç ölçümlerine kıyasla yaklaşık %10'luk bir sapma içinde kalan dielektrik özellikler.
Isı bariyeri için kullanılan poliamid malzemeler, tekrarlı ısınma ve soğuma döngülerine maruz kaldıkça kademeli şekil değişimleri yaşar. Laboratuvar testlerinde 5.000 saat boyunca test edildiğinde, yüksek akışkanlık gösteren versiyonlar yaklaşık 0,12 mm kalıcı deformasyona neden olur ancak ISO 899-1 standartlarına göre orijinal sıkma gücünün yaklaşık %89'unu korur. Karbon elyaf takviyeli seçenekler, standart malzemelere kıyasla soğuk akma sorunlarını neredeyse %92 oranında azaltır. Bazı yeni formüller, maksimum mukavemetlerinin %80'i kadar gerilme altında iken ASTM D2990 testlerine göre saatte %0,01'in altındaki sürünme oranları göstererek daha iyi performans sergiler. Bu gelişmelerin değerini artıran şey, poliamidlerin alüminyumun genleşme özellikleriyle çok daha yakın hale gelmesi ve sadece %5 fark içine girmesidir. Bu daha sıkı uyum, sıcaklık dalgalanmaları sırasında farklı genleşme oranlarından kaynaklanan ve katmanların birbirinden ayrılmaya başladığı sinir bozucu arayüz sorunlarını önlemeye yardımcı olur.
Bağlantı, mekanik kilitlenmeye ve kimyasal yapışmaya dayanır. Yüzeyin pürüzlendirilmesi (Ra ≥ 3,2 µm) poliamidin nüfuz etmesini sağlarken, amin içeriği yüksek formülasyonlar alüminyum oksitlerle kovalent bağ oluşumunu artırır. Plazma aktivasyonu ile yapıştırıcı promotörlerin birlikte kullanıldığı hibrit işlemler, işlenmemiş yüzeylere kıyasla ara yüzey bağ mukavemetini %18 artırarak uzun vadeli dayanıklılığı iyileştirir.
Termal çevrim (ΔT = 80°C), üç aşamalı bir hasar sürecini tetikler: Tg'de polimer yumuşaması, oksit tabakasında mikro çatlaklar ve nihayetinde hibrit adezif-kohesif hasar. Taramalı elektron mikroskobu, CTE uyumsuzluğunun 15 ppm/°C'yi aştığı gerilim yoğunlaşması bölgelerinde, özellikle zayıf bağlı ara yüzey bölgelerinde delaminasyonun başladığını göstermektedir.
2023 yılında on iki ticari yapıda yapılan bir denetim, poliamit ve alüminyumsan yapılan termal köprü elemanlarıyla ilgili bazı endişe verici bulgular ortaya çıkardı. Bu uygulamaların yaklaşık üçte ikisinde sadece beş yıl içinde erken kabuklanma sorunları yaşandı. Sorunun nedenleri incelendiğinde araştırmacılar arızalara yol açan birkaç ortak faktör tespit etti. Yüzeylerde yapıştırıcı kaplaması yetersizdi ve önerilen %85 kaplama eşiğinin altına düşüyordu. Diğerlerinde ise metre başına 0,15 mm'yi aşan aşırı genleşme döngüleri görüldü ve mühürlenmemiş eklem bölgelerinden nem sızması başka önemli bir neden oldu. Bilim insanları arızadan sonra örnekleri incelediğinde ilginç bir şey keşfettiler: sağlam olan bölgelere kıyasla arızalı noktalarda yaklaşık üçte bir daha az hidroksil grubu bulunduğu gözlemlendi. Bu durum, ısı maruziyetinin zamanla kimyasal bozunma süreçlerini hızlandırdığını göstermektedir.
Poliamid ile alüminyum arasındaki diferansiyel genleşme, döngüsel ara yüzey gerilmelerine neden olur. 2023 yılına ait bir NIST çalışması, tekrarlayan termal çevrimlerin (ΔT ≥ 80°C) 5.000 çevrim sonrasında yorulma direncini %40 oranında azalttığını göstermiştir. Mikroçatlaklar, bağlantı elemanı delikleri gibi gerilme yoğunlaştıran bölgelerde başlar ve perde duvar ortamlarında yılda 0,3 mm'den fazla hızla ilerleyerek yapısal sürekliliği tehlikeye atar.
Nem emilimi, poliamidi plastikleştirerek Tg'yi %85 bağıl nemde 15–25°C düşürür ve ayrıca amit bağlarını koparan hidroliz ile bozar. EN 14037 koşullarında (70°C, %95 RH), 1.000 saat sonra mukavemet %30 oranında azalır ve arızalar, termal ve nem etkisinin birleştiği oksitlenmiş alüminyum-poliamid ara yüzeylerinde başlar.
Bu malzemeler laboratuvar testlerinde 120 MPa'nın üzerinde çekme mukavemeti gösterse de, sözde "yüksek performanslı" poliamidler kullanıldığında yine de her beş termal kırılmadan biri hâlâ başarısız olmaktadır. Sorun, mühendislerin statik yük kapasitesine fazla odaklanırken zaman içindeki sıcaklık değişimlerini, güneş ışığına ve kimyasallara maruz kalma durumlarını ve uygulama sırasında oluşan gerilmeleri göz ardı etmesinden kaynaklanıyor gibi görünüyor. Gerçek dünya uygulamalarına bakıldığında, sadece maksimum mukavemeti değil, sürünmeye karşı özel olarak tasarlanmış malzemelerin daha iyi performans gösterdiği görülür. Bu özel formülasyonlar, 10 MPa basınç altında 70 santigrat derecede %1'den az deformasyon gösterir ve bu yüzden Avrupa genelinde izlenen neredeyse onda dokuz cephe sisteminde çok iyi çalışmasını açıklar. Bu durum, tasarımcıların tek bir metriği değil, farklı performans faktörlerini dengede tutması gerektiği anlamına gelir.
Yapıların performansı, alüminyum profiller arasında poliamid çekirdek malzeme üzerinden kesme yüklerinin ne kadar iyi aktarıldığına gerçekten bağlıdır. Mühendisler bu sistemleri doğru şekilde tasarladığında, polimer zincirlerinin akıllıca hizalanması ve malzemenin kristalliğinin uygun düzeyde olması sayesinde genellikle yaklaşık %85 veya daha iyi yük aktarım verimliliğine ulaşabilirler. Testler, perde duvar uygulamalarında tekrarlayan ısınma ve soğuma döngülerine maruz kalan düşük viskoziteli poliamidler kullanıldığında, yaklaşık 70 derece Celsius sıcaklıklarda yük koruma oranlarında yaklaşık %18 ila %22 oranında bir iyileşme olduğunu göstermektedir. Bu, malzemelerin gerçek bina ortamlarındaki normal işletme koşulları karşısında zamanla çok daha iyi dayandığı anlamına gelir.
Laboratuvar ortamında, poliamid-alüminyum arayüzler kayma başlamadan önce 4–6 kN/mm² kesme gerilimine dayanır. Ancak, alan verileri, eşzamanlı termal çevrimlere (+80°C/–20°C) ve rüzgar kaynaklı mekanik yüklere maruz kaldıklarında %30–40 oranında bir düşüş gösterir. Bu performans farkı, gerçek dünya termal-mekanik etkileşimini simüle eden hızlandırılmış yaşlanma protokollerinin önemini ortaya koymaktadır.
ASTM E2129 standardı bize bazı iyi değerlendirme yöntemleri sunar, ancak gerçek koşullarda önemli olan birkaç yönü atlar. Örneğin, malzemeler genellikle 1000 saatlik dinamik testler sırasında yaklaşık %12 ila %15 oranında şekil değiştirdikleri uzun süreli sünme (creep) gibi bir durumla karşılaşır. Ayrıca, bağ mukavemetini yaklaşık %25 oranında düşürebilen hidrotermal maruziyet de vardır. Isıl ratcheting’i de unutmamak gerekir; bu durumda, 300'ün üzerindeki çevrimlerden sonra bozulma 2 ila 3 kat daha hızlı gerçekleşir. Mühendisler döngülü termal yükleme simülasyonlarını mevcut ASTM protokolleriyle birleştirdiklerinde, arızalar hakkında çok daha iyi tahminler elde ederler. Araştırmalar, bu yaklaşımın cephede mühendislik çalışmalarındaki doğruluğu %60 ile %75 arasında artırabildiğini göstermektedir. Bu da sistemleri kurulumdan önce uygun şekilde doğrulamaya çalışırken büyük fark yaratır.
Son Haberler
POLYWELL, PA66 ısı yalıtım şeridlerinde uzmanlaşmış, poliamid granülleri, ekstrüderler, kalıplar, sarma makineleri ve kapsamlı tek durak özelleştirme hizmetleri sunmaktadır.
Çin, Jiangsu Eyaleti, Suzhou Şehri, Zhangjiagang Şehri, Jinfeng Belediyesi
Telif Hakkı © 2024 Suzhou Polywell Engineering Plastics Co., Ltd Gizlilik Politikası
EN
