Esnek poliüretan köpük üretiminden kaynaklanan atıklardan elde edilen poliolün esnek poliüretan köpük üretiminde kullanılması

Abstract

Poliüretan köpükler dünyada en çok kullanılan polimerlerden biridir. Poliol ve izosiyanat olmak üzere iki ana hammaddeden oluşmaktadır. Diğer hammaddeler ise su, katalizörler ve yüzey aktif maddelerdir. Poliol yumuşak segment, izosiyanat ise sert segmenttir. Sert ve yumuşak segmentlerin oranları poliüretanın özelliklerini etkilemektedir. Poliüretan sentezinde polimerleşme ve şişme reaksiyonu temel reaksiyonlardır. Polimerleşmede poliol ve izosiyanat reaksiyonu sonucu üretan veya poliüretan oluşmaktadır. Şişme ise izosiyanatın suyla reaksiyonu sonucu oluşan gaz çıkışı ile köpüğün yükselmesini sağlamaktadır. Polioller petrol türevlidir ve yapısında hidroksil grupları bulunmaktadır. Endüstride yaygın olarak eter ve ester bazlı polioller kullanılmaktadır. İzoisyanatlar da petrol türevlidir ve yapısında NCO grupları bulunmaktadır. İzosiyanatların birçok çeşidi vardır. Toluen diizosiyanat, difenil metan diizosayanat, izoforon diizosiyanat yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer hammaddelerden su reaksiyonda gaz çıkışını sağlamaktadır. Yüzey aktif maddeler, poliüretan köpüklerin hücre duvarlarının dayanıklı hale getirmektedir. Katalizörler ise şişme polimerleşme reaksiyonlarında kullanılmaktadır. Kullanılan izosiyanat ve poliole göre farklı türde birçok poliüretan çeşidi vardır. Termoplastik poliüretan, esnek poliüretan, sert poliüretan, kaplama, elastomerler yaygın olarak kullanılan çeşitleridir. 2021 yılında küresel poliüretan pazarının büyüklüğü 79 milyar ABD dolarıdır. Yapılan araştırmalara göre ilerleyen yıllarda poliüretan pazarının artış göstereceği öngörülmektedir. Pazar araştırmalarına göre en çok kullanılan ise esnek poliüretan köpüktür. Esnek poliüretan köpükler, mobilya, yatak, otomotiv, tekstil, tıp, paketleme gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Esnek poliüretan köpük pazarının artması sebebiyle birçok atık oluşmaktadır. Bu atıklar üretim, kesim ve ömrünü tamamlamış esnek poliüretan köpüklerdir. Esnek poliüretan köpük genellikle büyük bloklar halinde üretilmektedir. Bu nedenle üretim kaynaklı atıklar oluşmaktadır. Üretim sırasında blokların fiziksel ve mekanik özelliklerini korumak için blokların ön ve arka kısımları kesilerek atılmaktadır. Aynı zamanda blokların üst ve alt kısımlarında reaksiyon kaynaklı bazı yığılmalar oluşmakta ve bu kısımlar kesilerek atılmaktadır. Kullanım alanına göre bloklar kesilmektedir, kesimi sırasında da atıklar oluşmaktadır. Esnek poliüretan köpüklerin kullanım ömürleri sektöre göre değişmektedir. Mobilya, yatak sektöründe genellikle 15-20 yıldır. Kullanım ömrünü tamamlamış esnek poliüretan köpükler de atılmaktadır. Esnek poliüretan köpük atıkları çevreye zarar vermektedir. Esnek poliüretan köpük atıkları doğada 1000 yılda çözünmektedir. Toprağın ve suyun kirlenmesine sebep olmaktadır. Bunun sonucunda da ekolojik denge bozulmaktadır. Ekolojik bozunmanın en büyük etkisi ise küresel ısınmadır. Esnek poliüretan köpük atıklarının çevreye zararlarını önlemek amacıyla geri dönüşüm yöntemleri uygulanmaktadır. Geçmişte esnek poliüretan köpük atıklarına yakma, gömülme ve depolama gibi yöntemler uygulanmıştır. Bu yöntemler çevreye verilen zararı telafi etmemekte ve zarar miktarını arttırmaktadır. Günümüzde kimyasal, mekanik ve termokimyasal geri dönüşüm yöntemleri mevcuttur. Mekanik geri dönüşüm yöntemlerinde esnek poliüretan köpük atıkları fiziksel olarak değiştirilmektedir. Esnek poliüretan köpük atıkları parçalanır ve belirli boyutlara getirilmektedir. Ekonomik ve kolay bir yöntemdir. Ancak elde edilen ürün açısından sınırlıdır. Termokimyasal geri dönüşüm yöntemleri ise endüstriyel olarak kullanılmamaktadır. Kimyasal geri dönüşüm yöntemlerinde esnek poliüretan köpük atıkları uygun reaksiyon koşulları ile ana hammaddelere dönüştürülmektedir. Kimyasal geri dönüşüm yöntemi, hammaddeye dönüşümü sağladığı için endüstriyel olarak ilgi çekici olmaktadır. Kimyasal geri dönüşümde ise hidroliz, glikoliz, asidoliz, aminoliz gibi birçok yöntem bulunmaktadır. Bu çalışmada kimyasal geri dönüşüm yöntemi kullanılmıştır. Kimyasal yöntemin seçilmesinin sebebi esnek poliüretan köpük üretiminde ana hammaddelerden biri olan poliolün geri kazanmaktır. Bu sayede hem esnek poliüretan atıkları değerlendirilmiş hem de hammadde kullanımı azaltılmıştır. Kimyasal yöntemlerden asidoliz seçilmiştir.