Kristalizatörler

Kristalizasyon işlemi hammaddenin belirli bir sıcaklığa kadar yavaş yavaş ısıtılması ve soğutulması anlamına gelir. Genel olarak kristalizatörler PET ve PLAS hammaddelerinin kristalizasyonu için kullanılır.

Kristalizatör cihazının ne olduğu ve ne için kullanılması gerektiğini daha iyi anlayabilmek için amorf ve kristalin terimlerinin bilinmesinde fayda vardır.

AMORF VE KRİSTALİN PLASTİK NE DEMEKTİR?

Plastikler moleküler seviyede düzenlenmeye bağlı olarak belirli oranlarda kristalin ve amorf yapıda bulunabilir. Kristalin bölgeler yapısal olarak %10 ile %30 arasında değişebilir olup, geri kalan bölümleri amorf yapıdadır. Ancak kristalin yapı özel tekniklerle %90’lara kadar çıkarılabilir.

Kristalin oranının artması plastiğin mekanik, optik ,termal ve kimyasal özelliklerini etkiler. Amorf yapı daha gevşek, kristalin yapı daha sıkı moleküler yerleşime sahiptir. Bu sebeple, amorf yapı oranı yüksek olan plastiğin yoğunluğu daha düşüktür, zira kristalin yapı oranı arttıkça yoğunluk artar. Kristalin oranı artarsa daha çok kimyasal direnç oluşur, sıcaklık değişimlerinden daha az etkilenir, daha opak yapıdadır. Ancak, kimyasal bağları sıklaştığı için çözülmesi ve kimyasalın içeriye girmesi daha zordur. Öte yandan, darbe dirençleri düşük olup kırılganlıkları daha fazladır.

Amorf plastikler kristalin plastiklere göre daha yumuşak, daha düşük erime noktalarına sahip ve çözücü kimyasal dirençleri daha azdır. Amorf plastiklerin keskin bir erime noktası yoktur, geniş bir sıcaklık aralığında erirler. Kristalin plastik ise düzenli atomik ve moleküler yapıdadır. Sıcaklığın artması ile yavaş yavaş yumuşamazlar. Camsu geçiş sıcaklığının geçilmesi ile amorf bölgelerde hareketlilik başlar ve ancak belli bir sıcaklıkta ısıyı emdiklerinde kristalin bölgelere dağılması ile çok hızlı bir şekilde düşük viskoziteli sıvıya dönüşürler ve böylece düzenli olarak işlenebilirler.

Amorf plastikler yavaş şekilde ısıtılıp soğutulurlarsa kristalleşirler. Amorf hammaddelere örnek olarak ABS,PC,PS kristalin yapıdaki hammaddelere örnek olarak Naylon ve PET gösterilebilir.

Kristalizatör Nedir, Neden Kullanılmalıdır?

Plastik hammaddenin cinsine ve kullanma amacına göre amorf veya kristalin olarak kullanılması gerektiği belirlenir. Eğer yüksek oranda amorf yapıya sahip ise kristalize edilip işlenmesi gerekir.

Kristalizasyon işlemi hammaddenin belirli bir sıcaklığa kadar yavaş yavaş ısıtılması ve soğutulması anlamına gelir.

Bunun için farklı yöntemler bulunur. Ancak bu yöntemlerin hepsinde plastik hammaddesi ısıtılırken hareket ettirilmesi gerekir. Zira amorf hammaddeler ısıtıldıkları zaman belirli bir sıcaklıktan sonra genleşir ve yapışmaya başlar. Yapışma akışkanlığı engeller ve topaklanma oluşur. Bunun için dikey yapıdaki kristalizatörler içinde dikey karıştırma helezonları, yatay yapıdakilerde ise titreşim veya dairesel döner hareket yöntemleri kullanılır.

Genel olarak kristalizatörler PET ve PLAS hammaddelerinin kristalizasyonu için kullanılır. Granül yapıdaki amorf PET genelde tekstil sektöründe iplik üretiminde kullanılır. Pul şeklinde geri kırılmış PET (şişe kırığı, preform kırığı, levha firesi gibi) ise genellikle levha üretiminde kullanılır.

Granül formundaki hammaddeler üreticilerden amorf ve kristalin yapıda temin edilebilir. Eğer amorf yapıda temin edilirlerse kurutma öncesi kristalize edilmesi gerekir. Kırma formundaki PET malzeme ise üretim makinesinin özelliklerine bağlı olarak kristalize edilmeden de kullanılabilir.

Örneğin PET, daha yüksek sıcaklıklarda 160-180°C kurutulmadan önce 80°C olan camsı geçiş sıcaklığının üzerinde ısıtılarak kristalize edilmelidir. Aksi taktirde; amorf PET moleküler yapısı sebebi ile ısıyla genleşecek ve en kötü durumda kurutma silosunun duvarlarına yapışarak sıkıntı yaratacaktır. Amorf PET’i kristalize etme işlemi hammaddenin özelliğine bağlı olarak 1 saat ile 2 saat aralığında sürebilir.

KRİSTALİZATÖR ÇEŞİTLERİ

DİKEY TİP KRİSTALİZATÖR

Üstten motor tahrikli bir redüktöre bağlı geniş çaplı bir karıştırıcının dikine yerleştirildiği izolasyonlu bir silodur. Kurutma silosu şeklinde olan bu silindirik hazne aynı zamanda ısıtılarak kristalizasyon işlemi gerçekleştirilir. Karıştırıcının kullanılmasının sebebi ısıya maruz kalan hammaddenin genleşerek yapışmasını ve dolayısı ile topaklanmasını önlemektir. karıştırma işlemi aynı zamanda her hammaddenin homojen kristalize edilmesini de sağlar. Amorf malzeme silonun üzerinden emici ile beslenir. Kristalizatörün altında bulunan hücre tekeri (hava kapanı) ile kristalize edilen hammaddenin boşaltılması sağlanır. Hücre tekerinin altında bulunan hazne ise hammadde kurutucusuna besleme öncesi rezerv hammaddenin biriktirilmesini sağlar.

INFRARED KRİSTALİZATÖR

Dairesel bir yatay tambur iç çeperine yerleştirilmiş sonsuz vida şeklinde hammadde taşıma raylarından oluşan bu tip kristalizatörler infrared ısıtıcı kullanarak bir taraftan girip diğer taraftan çıkan hammaddenin ısıtılarak hem kristalize edilmesini ve hem de kurutulmasını sağlar. Aynı cihaz içinde hem kristalizasyon hem de kurutma özelliği ile enerji tasarrufu sağlayan bu cihazlar aynı zamanda yer tasarrufu sağlarlar. Ancak, ihtiyaç duyulan nihai nem oranının çok düşük seviyelerde olması istenildiğinde infrared kristalizatörlerin çıkışına ekstra nem alıcılı kurutucu da bağlanabilir. Genel olarak yüksek bir yatırım maliyeti olan bu tip infrared sistemlerinin en önemli dezavantajı kullanım şartlarına bağlı olarak infrared led ekipmanlarının bozulma sebebi ile yenilenme maliyetlerinin yüksek olmasıdır.