Kuzeyboru Polestra™ Teknolojisi Nedir?

Polimer Kompozit Sistemler İçin Yenilikçi Hibrit Dolgu Malzemesi: Kuzeyboru Polestra™ Teknolojisi

Polestra™ Nedir?
Altyapı projelerinde boru seçimi genellikle maliyet odaklı yapılır. Ancak toprak altında onlarca yıl kalacak bir borunun gerçek maliyeti, sadece satın alma fiyatıyla değil, dayanıklılığıyla belirlenir. Polestra™'yı tam da bu yüzden geliştirdik.
Polestra™, polimer kompozit sistemler için Kuzey Boru ARGE Merkezi tarafından geliştirilen yenilikçi bir hibrit dolgu teknolojisidir. Termoplastik matrisli kompozit sistemlerin mekanik ve termal özelliklerini optimize etmek amacıyla geliştirilen Polestra™, geleneksel tek bileşenli dolgu yaklaşımlarını aşan yenilikçi bir hibrit formülasyondur.
Temel olarak polimer esaslı ürün gruplarında kullanılmak üzere tasarlanan bu yapı; hedef üründe aranan yüksek mekanik dayanım (rijitlik, darbe sönümleme), üstün kimyasal direnç, yapısal hafiflik ve endüstriyel ölçekte maliyet etkinliği parametrelerini eşzamanlı olarak maksimize eden ileri teknoloji bir mühendislik çözümüdür.

Granül formundaki hibrit dolgu sistemi: Polestra™

Polestra™ 'nın termodinamik ve morfolojik başarısı, yapısındaki fazların birbirleriyle olan sinerjik etkileşimine dayanır. Malzemenin mekanik performansını ve yapısal kararlılığını artırmak amacıyla seçilmiş inorganik partiküllerle takviye edilmiş, rijit inorganik yapıların matris içerisinde yaratabileceği potansiyel kırılganlık (brittleness) riskini ve arayüzey gerilimlerini ortadan kaldırmak için elastomerik faz ile modifiye edilmiş hibrit bir dolgu sistemidir. Sistem, elastomerik faz sayesinde inorganik dolgular ile polimer matris arasında mükemmel bir köprü kurarak darbe mukavemetini (impact strength) artıran bir yapı oluşturur. Nihai aşamada Polestra™, ekstrüzyon proseslerinde ergiyik akışını bozmayan, bünyesindeki organik ve inorganik bileşenlerin yüksek dispersiyon kabiliyetiyle homojen olarak dağıldığı katı granül morfolojisinde formüle edilmiştir.

Malzeme Karakterizasyonu-Mikroyapı Analizleri

Polestra™ hibrit dolgu sisteminin termoplastik matris içerisindeki etkinliği, bileşenlerin oluşturduğu morfolojik yapı ve arayüzey etkileşimleri üzerinden değerlendirilmelidir. Bu kapsamda, hibrit dolgu malzemesinin mikroyapısal homojenliğini, partikül dispersiyonunu (dağılımını) ve fazlar arası bağlanma kalitesi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM-Scanning Electron Microscopy) görüntüleri ile incelenmiştir.

İnorganik hibrit dolgu sistemi Polestra™ ’nın SEM mikroyapı görüntüsü

Hibrit dolgu malzemesi Polestra™'nın elementel sinyal haritası görüntüsü

HDPE Çift Cidarlı Koruge Borularda Performans Artışı

Polestra™ hibrit dolgu malzemesi katkılı HDPE borular üzerinde gerçekleştirilen mekanik analizlerde, boruların halka rijitliği (ring stiffness) değerlerinin 9.43 ile 12.20 kN/m² (ortalama ≈10.7 kN/m²) aralığında seyrettiği tespit edilmiştir. Buna karşın, standart dolgu formülasyonlarıyla üretilen referans borularda bu değerlerin 6.12 ile 9.06 kN/m² (ortalama ≈7.45 kN/m²) seviyelerinde kaldığı gözlemlenmiştir.

Polestra™ dolgu teknolojisi ile üretilen SN8, Ø200 HDPE çift cidarlı koruge borular (Solda), Hibrit Polestra™ dolgu teknolojisi ile üretilen ve Geleneksel dolgu ile üretilen çift cidarlı koruge borularda halka rijitliği özelliğinin kıyaslanması (Sağda)

Yaklaşık %43 oranına tekabül eden bu anlamlı mekanik artış, çift cidarlı koruge boru sistemlerinin yapısal bütünlüğü açısından kritik bir değerdir. Zira halka rijitliği, toprak altı altyapı uygulamalarında borunun zemin dolgusu ve dinamik trafik yükleri altında maruz kalacağı dikey deformasyona (vertical deflection) karşı koyabilme kapasitesinin en temel göstergesidir. Polestra™'nın hibrit yapısındaki elastomerik modifikasyon, yük transferini optimize ederek malzemenin bu dış stresleri sönümleme yeteneğini ciddi ölçüde artırmaktadır.

Polestra™ dolgu teknolojisi ile üretilen SN8, Ø200 HDPE çift cidarlı koruge boruların halka esnekliği testi sonucundaki yapısal değişimi (ID: iç çap)

Halka esneklik testi sonuçları, değerlendirilen tüm boruların belirlenen deformasyon altında yapısal bütünlüklerini koruduğunu ve görünür herhangi bir çatlak, tabakalar arası ayrılma (delaminasyon) veya duvar çökmesi oluşmadığını göstermiştir.

Ekstrüzyon Sürecine Etkileri ve Sürdürülebilirlik

Polestra™ hibrid dolgu malzemesi, ekstrüzyon sistemlerinde ergiyik akışkanlığını iyileştirerek proses kolaylığı sağlar ve birim üretim maliyetlerini minimize eder. Özellikle koruge boru ekstrüzyon hatlarında orijinal polietilen hammadde ile gösterdiği yüksek uyum, fire (ıskarta) oranlarını önemli ölçüde azaltarak sürdürülebilir ve operasyonel açıdan esnek bir üretim modeli sunar.

Sisteme entegre edilen elastomerik faz, ergiyiğe kattığı esneklik sayesinde üstün bir işlenebilirlik (processability) sunar; kalıp içi kayma gerilmelerini (shear stress) sönümleyerek ekstrüzyon verimliliğini ve kalıp ömrünü artırır.

Patent ve Bilimsel Ekosisteme Katkı

Polestra™ hibrid dolgu teknolojisi, uzun soluklu ve sistematik bir ARGE vizyonu sonucunda somutlaşmıştır. Geliştirilen bu özgün formülasyonun fikri mülkiyet hakları, patent başvurusu ile koruma altına alınma sürecine girmiştir.

Polestra™'nın HDPE çift cidarlı koruge boru üretimindeki performans artışını ve elastomerik faz modifiyeli hibrit inorganik dolgu sisteminin morfolojik etkilerini tüm bilimsel şeffaflığıyla ortaya koyan araştırma makalemiz, polimer bilimi alanında dünyanın saygın (Q1 sınıfı) akademik yayınlarından biri olan MDPI-Polymers dergisinde yayımlanmıştır.

(Makale için doi: https://doi.org/10.3390/polym18030385).

Kuzey Boru A.Ş. ARGE Merkezi'nin laboratuvarlarından çıkarak küresel literatüre entegre olan bu nitelikli yayın ve patent ekosistemi, plastik boru endüstrisinde katma değerli, inovatif ve bilimsel temellere dayanan sürdürülebilir teknolojiler üretme misyonumuzun en somut göstergesidir.