Pe Ve Pp Polimerlerine Ahsap Tozu Ilavesi Ile Olusturulan Karisimlarin Mekanik Termal Ve Morfolojik...

I

T.C.

MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

PE VE PP POLİMERLERİNE AHŞAP TOZU İLAVESİ İLE

OLUŞTURULAN KARIŞIMLARIN MEKANİK, TERMAL

VE MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Hasan BİLTEKİN

(Teknik Öğretmen)

YÜKSEK LİSANS TEZİ METAL EĞİTİMİ

DANIŞMAN Yrd. Doç. Dr. Münir TAŞDEMİR

İSTANBUL 2005

II

T.C.

MARMARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

PE VE PP POLİMERLERİNE AHŞAP TOZU İLAVESİ İLE

OLUŞTURULAN KARIŞIMLARIN MEKANİK, TERMAL

VE MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Hasan BİLTEKİN

(Teknik Öğretmen)

(141102220030060)

YÜKSEK LİSANS TEZİ METAL EĞİTİMİ

DANIŞMAN Yrd. Doç. Dr. Münir TAŞDEMİR

İSTANBUL 2005

III

TEŞEKKÜR

Lisans ve yüksek lisans öğrenimim ve tez çalışmalarım boyunca, maddi ve manevi her konuda desteğini esirgemeyen, her konudaki üstün bilgi ve tecrübesini bana aktaran, önerileriyle çalışmalarımı sürekli yönlendiren, değerli hocam, Sayın Yrd. Doç. Dr. Münir Taşdemir Bey’e tüm ilgi ve alakalarından dolayı teşekkür eder, meslek hayatında başarılarının devamını temenni ederim.

Mekanik testlerin yapımında yardımlarını esirgemeyen Metal Eğitimi Bölüm Başkanımız Prof. Dr. Serdar Salman Bey’e ve bölümdeki diğer hocalarımıza, SEM fotoğraflarının çekilmesinde yardımcı olan değerli hocalarımız Doç. Dr. Nihat Akkuş ve Arş. Gör. Dr. Öskan Gülsoy Bey’e teşekkür ederim.

Tez çalışmalarım boyunca maddi manevi her konuda yardımcı olan iş ve ev arkadaşım Yalçın Yıldız’a teşekkür eder hayatı boyunca başarılarının devamını dilerim.

Tezimde kullandığım hammadelerin ve makinelerin teminini sağlayan Sayın İ. Selçuk Aksoy Bey’e ve Aksoy Plastik çalışanlarına, çalışma arkadaşlarıma, Termal testlerin yapımında yardımlarını esirgemeyen Teknopolimer çalışanlarına ayrı ayrı teşekkür ederim.

Lisans ve yüksek lisans öğrenimim boyunca desteğini ve yardımlarını hiç esirgemeyen, varlığını hep yanımda hissettiğim yorulduğumda dayanabildiğim canımdan çok sevdiğim insana Figen Zırhlı’ya ve bu güzellikleri yaşamama sebep olan aileme, Anneme ve Babama sonsuz şükranlarımı sunarım. Kasım, 2005 Hasan Biltekin

IV

İÇİNDEKİLER

SAYFA TEŞEKKÜR ........................................................................................................ I

İÇİNDEKİLER .................................................................................................. II

ÖZET .................................................................................................………....... V

ABSTRACT ........................................................................................................ VII

YENİLİK BEYANI ......................................................................................... IX

SEMBOLLER LİSTESİ ................................................................................ X

KISALTMALAR .............................................................................................. XI

ŞEKİLLER LİSTESİ ...................................................................……........... XIII

TABLOLAR LİSTESİ .................................................………........................ XVIII

BÖLÜM I. GİRİŞ .............................................................................................. 1

I.1. TANIMLAR ……............................................................................................ 1 I.1.1 Kompozit Nedir? …....................................................................... 1

I.1.1.1. Kompozitlerde Matris Olarak Kullanılan Malzemeler ........ 1 I.1.1.2. Kompozit Malzemelerin Avantajları ................................... 2 I.1.1.3. Kompozit Malzemelerin Dezavantajları …......................... 2 I.1.1.4. Kompozit Malzeme Kullanım Alanları ............................... 2

I.1.2 Ahşap Nedir? …............................................................................ 3 I.1.2.1. Ahşabın Kimyasal Özellikleri ............................................. 3 I.1.2.2. Ahşabın Mekanik Özellikleri .............................................. 5

I.1.3 Uyumlaştırıcı Nedir? …................................................................ 5

I.2. AHŞAP POLİMER ÜRETİM YÖNTEMLERİ ........................................... 6 I.2.1 Direk Ekstrüzyon Üretim Yöntemi ............................................ 6 I.2.2 Kademeli Ekstrüzyon Üretim Yöntemi ...................................... 7

V

I.3. AHŞAP POLİMER KOMPOZİTLERİN KULLANIM ALANLARI ........ 9

BÖLÜM II. BAZI POLİMER AHŞAP TOZU KARIŞIMLARININ

LİTERATÜR İNCELENMESİ .................................................................... 11

II.1. POLİPROPİLEN KOMPOZİTLERİ ........................................................... 11 II.1.1 Modifiye Edilmiş PP Ahşap Tozu Kompozitlerinin

Kırılma, Deformasyon ve Mekanik Özellikleri ........................ 11 II.1.2 Ahşap Dolgulu Modifiye Edilmiş PP Kompozitlerin

Mekanik ve Deformasyon Özellikleri........................................ 16 II.1.3 Darbe Dayanımlı PP-Ahşap Tozu (PP-WF) Kompozitlerin

Mekanik Özellikleri ve Morfolojisi ........................................... 19

II.2. POLİETİLEN KOMPOZİTLERİ ............................................................... 21 II.2.1 Ahşap Tozu Takviyeli Polietilenin Mekanik Özellikleri

Üzerine Modifiye Edilmiş Ahşap Tozlarının Etkileri.............. 21 II.2.2 Ahşap Tozlu Polietilen Kompozitlerin Esneklik Özelliklerine

Yeni Uyumlaştırıcı Sistemin Etkisi ........................................... 28

BÖLÜM III. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ............................................ 33

III.1. KULLANILAN MALZEMELER................................................................ 33 III.1.1 Polietilen (PE)............................................................................. 33 III.1.2 Polipropilen (PP) ....................................................................... 33 III.1.3 Maleik Anhidrit (MA) .............................................................. 34 III.1.4 Andioksidant (AO)..................................................................... 34 III.1.5 Etilen Bis-Steramid (EBS) ........................................................ 35 III.1.6 Polimer Proses Katkısı (PPA) ................................................... 35

III.2. KULLANILAN CİHAZLAR ....................................................................... 36 III.2.1 MAKİNELER ............................................................................ 36

III.2.1.1. Mekanik Karıştırıcı ........................................................... 36 III.2.1.2. Ekstrüzyon Makinesi ........................................................ 37 III.2.1.3. Enjeksiyon Makinesi ........................................................ 38

III.2.2 TEST CİHAZLARI .................................................................. 39 III.2.2.1. Darbe Direnci Test Cihazı ................................................ 39 III.2.2.2. Akışkanlık Test Cihazı ..................................................... 40 III.2.2.3. Çekme Testi Cihazı .......................................................... 41 III.2.2.4. Kurutma Fırını .................................................................. 42 III.2.2.5. Sertlik Cihazı .................................................................... 43 III.2.2.6. HDT ( Yük Altında Deformasyon Sıcaklığı ) Cihazı ....... 44 III.2.2.7. DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetre) Cihazı ............ 44 III.2.2.8. SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) Cihazı ................. 45

III.3. DENEYSEL YÖNTEM ............................................................................... 46 III.3.1 KARIŞIMLARIN EKSTRÜDE EDİLMESİ ......................... 46

III.3.1.1. PE/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüde Edilmesi .............. 46

VI

III.3.1.2. PP/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüde Edilmesi .............. 47 III.3.2 TEST NUMUNELERİNİN ENJEKSİYONDA

KALIPLANMASI .................................................................... 48 III.3.2.1. PE/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplanması..48 III.3.2.2. PP/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplanması..48

BÖLÜM IV. DENEYSEL BULGULAR .................................................. 49

IV.1. MEKANİK ÖZELLİKLER ........................................................................ 49 IV.1.1 PE Polimerinin Mekanik Özellikleri ........................................ 49 IV.1.2 % 90 PE %10 Ahşap Tozu Karışımının

Mekanik Özellikleri .................................................................. 50 IV.1.3 % 80 PE % 20 Ahşap Tozu Karışımının



Mekanik Özellikleri .................................................................. 52 IV.1.6 PP Polimerinin Mekanik Özellikleri ........................................ 54 IV.1.7 % 90 PP % 10 Ahşap Tozu Karışımının

Mekanik Özellikleri .................................................................. 54 IV.1.8 % 80 PP % 20 Ahşap Tozu Karışımının

Mekanik Özellikleri .................................................................. 55 IV.1.9 % 70 PP % 30 Ahşap Tozu Karışımının

Mekanik Özellikleri ................................................................... 55 IV.1.10 % 60 PP % 40 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Özellikleri ................................................................ 56

IV.2. TERMAL ÖZELLİKLER ........................................................................... 58 IV.2.1 Erime Akış İndisi (MFI) ............................................................ 58

IV.2.1.1. PE/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değeri .................... 58 IV.2.1.2. PP/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değeri .................... 59

IV.2.2 Yük Altında Deformasyon Sıcaklığı (HDT) ............................. 60 IV.2.2.1. PE/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değeri ................... 60 IV.2.2.2. PP/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değeri ................... 61

IV.2.3 Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) .............................. 62 IV.2.3.1. PE/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değeri ................... 62 IV.2.3.2. PP/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değeri ................... 65

IV.3. MORFOLOJİK ÖZELLİKLER ................................................................. 68

BÖLÜM V. SONUÇLAR ............................................................................... 79

KAYNAKLAR .................................................................................................... 82 ÖZGEÇMİŞ

VII

ÖZET

PE VE PP POLİMERLERİNE AHŞAP TOZU İLAVESİ İLE OLUŞTURULAN KARIŞIMLARIN MEKANİK, TERMAL VE MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Ahşap plastik kompozitleri; ahşap plastik endüstrisinde hızla büyüyen bir sektör ve yeni bir materyal sınıfı olmuştur. Ahşap plastik kompozitler odun talaşı, termoplastik ve küçük miktarlarda proses katkılarının karışımı ile ekstrüzyon prosesinde gerçekleştirilir. Ahşap plastik kompozitleri dış kaplama materyalleri, oda içi paneller, cam çerçeve kaplaması, otomobil iç kısım parçaları ve diğer birçok değişik kaplamalı ürünlerde kullanılmaktadır. Ahşap plastik kompozitleri çoğunlukla polipropilen ve polietilen kullanılarak üretilir. Ahşap tozu olarak şeker kamışı, mısır koçanı, saman (buğday sapı) ve öğütülmüş fındık kabuğu gibi değişik türler plastiklerde dolgu olarak kullanılır. Bu dolgular ucuzluğu, kolay bulunabilirliği, makinede düşük aşınma ve proses ekipmanlarına daha az zarar vermesi nedeniyle cam elyaf, talk ve kalsiyum karbonat gibi diğer dolgu malzemeleri ile kıyaslandığında daha uygundur.

Ahşap plastik kompozitler ahşap paneller üzerinde düşük su absorbsuyonu, düşük kalınlık karakteristiği, biyo bozunmaya karşı daha dayanıklılık gibi özellikler kazandırır. Bununla birlikte odunun su çekici ve plastiğinde suyu sevmeyen özellikte olmalarından dolayı odun ile plastik yüzeyleri arası gerilme transferi zayıflar. Bu problemin bir çözümü plastik ile ahşap arasındaki gerilme transferini iyileştirmek ve yüzeyler arası köprü kurabilecek uyumlaştırıcılar kullanılır.

Odunun termal stabilitesi nedeniyle ahşap plastik kompozitler çoğunlukla 200 oC altındaki sıcaklıklarda işlenmesinden dolayı sadece termoplastiklerde kullanılır. Birçok dış uygulama olarak ahşap plastik kompozitler doğal ve geri dönüşümlü polietilen kullanılarak yapılır. Bunun yanında otomotiv uygulamalarında ve tüketici ürünlerinde polipropilenden yapılan ahşap plastik kompozitlerin yaygın olarak kullanılmasıyla beraber PVC ahşap plastik kompozitler de pencere üretiminde de kullanılmaktadır.

Ahşap plastik kompozitlerde kullanılan odun çoğunlukla toz veya çok kısa elyaf formunda kullanılır. Ahşap plastik kompozitler yaklaşık % 50 oranında odun içermesine rağmen bazı kompozitlerde daha az miktarda veya daha fazla miktarlarda ( max. % 70) kullanılabilir. Ahşap elyaflarla veya uzun doğal elyaflarla karşılaştırıldığında ucuzluğu, kolay bulunabilmesi ve bilinirliğinin yanında yüksek dökme yoğunluğu (Toz halindeki plastiklerin veya maddelerin birim hacminin kütlesidir. Kütle yoğunluğuda denilebilir.) ve serbest akış doğasından dolayı odun tozları ahşap plastik kompozit üreticileri için

VIII

daha caziptir. Çam, akçaağaç, meşe palamudu içeren türleri çoğunlukla kullanılanlardır. Partikül boyutları (çap) da çoğunlukla 0.2 ile 2 mm’dir

Ahşap plastik kompozitler sadece odun ve plastik değildir. Bu kompozitler aynı zamanda küçük miktarlarda proses ve performans etkileyici katkı maddeleri de içermektedir. Bununla birlikte bağlama ajanları, ısı stabilizatörleri, pigmentler, yağlayıcılar, mantar önleyiciler ve köpük ajanları da kullanılabilmektedir.

Doğal plastiğe ahşap eklenmesi plastiği oldukça sağlamlaştırmasına rağmen çoğu kez daha kırılgan yapar. Birçok ticari ahşap plastik kompozit ürünleri katı ahşaba göre önemli derecede daha az serttir. Mukavemet, uzama, çentiksiz darbe direnç enerjisi gibi mekanik özelliklerin artması için toz yerine elyaf katılması tercih edilir. Bununla birlikte elyafların düşük dökme yoğunluğu ve besleme gibi işleme zorluklarından dolayı elyafların ahşap plastik kompozitlerde kullanımı sınırlıdır. Kasım, 2005 Hasan Biltekin

IX

ABSTRACT

SYNTHESIS AND INVESTIGATION OF MECHANICAL, THERMAL AND MORFOLOGICAL PROPERTIES OF PE AND PP/WOOD FLOUR COMPOSITES Wood/plastic composites (WPC) are a relatively new class of materials and one of the fastest growing sectors in the wood composites industry. WPCs are normally made from a mixture of wood flour, thermoplastic, and small amounts of process and property modifiers through an extrusion process. WPCs are used as outdoor decking materials, interior door panels, window moldings, interior automobile parts, and a large variety of other molded products. The most commonly used plastics for WPC manufacture are polyethylene and polypropylene. Various wood fibers, and even cellulosic wastes such as ground wood waste, bagasse, corncobs, and cereal straw, have been used as fillers for plastics. Wood compares favorably with other available fillers such as glass fibers for plastics since it is inexpensive, readily available, and causes lower machine wear and damage of processing equipment.

WPCs could have many property advantages over wood panels, such as lower water absorbance, lower thickness swell, and more durable against biodeterioration. However, the interface between the wood and the plastic is typically weak and fails to transfer stress between the phases because wood is hydrophilic and thermoplastic is hydrophobic. Consequently, the full strength of the wood is unavailable to reinforce the plastic. One solution to this problem is a compatibilizer that bridges the interface and improves the stress transfer between wood and plastic.

Because of the limited thermal stability of wood, only thermoplastics that melt or can be processed at temperatures below 200 deg C are commonly used in WPCs. Currently, most WPCs are made with polyethylene, both recycled and virgin, for use in exterior building components. However, WPCs made with wood- polypropylene are typically used in automotive applications and consumer products, and these composites have recently been investigated for use in building profiles. Wood-PVC composites typically used in window manufacture are now being used in decking as well.

The wood used in WPCs is most often in particulate form (e.g., wood flour) or very short fibers, rather than longer individual wood fibers. Products typically contain approximately 50 percent wood, although some composites contain very little wood and others as much as 70 percent. The relatively high bulk density and free-flowing nature of wood flour compared with wood fibers or other longer natural fibers, as well as its low

X

cost, familiarity, and availability, is attractive to WPC manufacturers and users. Common species used include pine, and maple. Typical particle sizes are 0.2 to 2 mm.

Adding wood to unfilled plastic can greatly stiffen the plastic but often makes it more brittle. Most commercial WPC products are considerably less stiff than solid wood. Adding fibers rather than flour increases mechanical properties such as strength, elongation, and unnotched Izod impact energy. However, processing difficulties, such as feeding and metering low bulk density fibers, have limited the use of fibers in WPCs.

Wood and plastic are not the only components in WPCs. These composites also contain materials that are added in small amounts to affect processing and performance. Although formulations are highly proprietary, additives such as coupling agents, light stabilizers, pigments, lubricants, fungicides, and foaming agents are all used to some extent.

November, 2005 Hasan Biltekin

XI

YENİLİK BEYANI

PE VE PP POLİMERLERİNE AHŞAP TOZU İLAVESİ İLE OLUŞTURULAN KARIŞIMLARIN MEKANİK, TERMAL VE MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Polimerik malzemelerin içerisine, polimer özelliği olmayan farklı maddelerin katılması ile daha üstün özelliklere sahip yeni ürünler elde etmek mümkündür. Karıştırma işlemi daha çok fiziksel yöntemlerle yapılır. Karışım içerisindeki polimer ve polimer olmayan maddeler kendi özelliklerini ayrı ayrı göstermektedir.

Bu tez çalışmasında polimer içerisine farklı oranlarda ahşap tozu ilave edilerek yeni özelliklere sahip ürün elde edilmeye çalışıldı. Burada önemli olan ahşap tozunun polimer matriksi içerisinde homojen bir şekilde dağılımını sağlamaktı. Bunun içinde çift vidalı bir ekstrüder makinesi kullanıldı. İki farklı yapıyı birbiriyle bağlayabilmek için uyumlaştırıcı ilave edildi. Böylece oluşturulan karışımın mekanik, termal ve morfolojik özelliklerinin nasıl değiştiği belirlenerek rapor edildi. Kasım, 2005 Yrd. Doç. Dr. Münir Taşdemir Hasan Biltekin

XII

SEMBOLLER LİSTESİ E : Elastiklik Modülü

Ǻ : Angstron

Tg : Camsı Geçiş Sıcaklığı

Tm : Erime Sıcaklığı

L/D : Boy/Çap Oranı

ε : Uzama Oranı

σ : Uygulanan Gerilme

XIII

KISALTMALAR PE : Polietilen

PP : Polipropilen

MA : Maleik Anhidrit

MAPP : Maleik Anhidritlendirilmiş Polipropilen

PP-g-MA : MA ile Aşılandırılmış PP

LDPE : Düşük Yoğunluklu Polietilen

SEBS : Stiren-Etilen-Bütadien-Stiren Kauçuğu

SEBS-g-MA : MA ile Aşılandırılmış SEBS Kauçuğu

WF : Ahşap Tozu

MPa : Mega Paskal

SEM : Taramalı Elektron Mikroskobu

SBR : Stiren-Bütadien Kauçuğu

EPDM : Etilen-Propilen-Dien Monomeri

EPM : Etilen-Propilen Kauçuğu

SBS : Stiren-Bütadien-Stiren Kauçuğu

NBR : Akrilonitril Bütadien Kauçuğu

EVA : Etilen Vinil Asetat

CPE : Klorlanmış Polietilen

PIB : Poliizobutilen

TPO : Termoplastik olefin

CACO3 : Kalsiyum Karbonat

LLDPE : Lineer Düşük Yoğunluklu Polietilen

HDPE : Yüksek Yoğunluklu Polietilen

TC-PBT : Titanat Bağlı Polibutilen Tereftalat Ajanı

TC-POT : Titanat Bağlı Polioksi Tereftalat Ajanı

MFI : Erime Akış İndeksi

XIV

ISO : Uluslararası Standartlar Ofisi

HDT : Yük Altında Deformasyon Sıcaklığı

N : Newton

DIN : Alman Sanayi Standartları

ASTM : Amerikan Test Materyalleri

EBS : Etilen Bis-Steramid

PPA : Polimer Proses Katkısı

DSC : Diferansiyel Taramalı Kalorimetre

SA : Stearik Asit

SAN : Stearik Anhidrit

WPC : Ahşap Plastik Kompozit

XV

ŞEKİLLER LİSTESİ SAYFA

Şekil I.1 Ağacın Yapısı ..…...................................................................................... 3

Şekil I.2 Selüloz’un Kimyasal Yapısı ..…............................................................... 4

Şekil I.3 Hemiselüloz’un Kimyasal Yapısı ..…....................................................... 4

Şekil I.4 Rignin’nin Kimyasal Yapısı ..…............................................................... 4

Şekil I.5 Direk Ekstrüzyon Yönteminin Şematik Gösterimi ..…............................. 6

Şekil 1.6 Ahşap Plastik Kompozit Profil Üretim Hattı ..…...................................... 7

Şekil I.7 Kademeli Ekstrüzyon Yönteminin Şematik Gösterimi ..…........................ 7

Şekil I.8 Çift Vidalı Kafadan Kesmeli Ekstrüder ..................................................... 8

Şekil I.9 Granül ve Son Ürün ................................................................................... 8

Şekil I.10 İnşaat Sektöründe Kullanılan Parçalar ..................................................... 9

Şekil I.11 Günlük Hayatta Kullanılan Bazı Ahşap Polimer Kompozitler ...............10

Şekil II.1 PP/Ahşap Tozu Kompozitinin Çekme Gerilmesi ...................................13

Şekil II.2 PP/Ahşap Tozu Kompozitinin Kopma Uzaması .....................................13

Şekil II.3 PP/Ahşap Tozu Kompozitinin Charpy Çentikli Darbe Gerilimi .............14

Şekil II.4 PPWF1 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü ...........................14

Şekil II.5 PPWF110 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü .......................15



Şekil II.8 PP/Ahşap Dolgu Kompozitin Gerilme-Uzama Grafiği ............................17

Şekil II.9 PPWFb1 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü .........................18

Şekil II.10 PPWFb2 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü .......................18

XVI



Şekil II.13 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Gerilmelerine

Ahşap Dolgu Yüzdelerinin Etkisi ..........................................................23

Şekil II.14 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin % Uzamasına


Şekil II.15 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Modülüne


Şekil II.16 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Gerilmesine

Bağlama Ajanların Yüzdelerinin Etkisi ..................................................24


Bağlama Ajanların Yüzdelerinin Etkisi ..................................................25

Şekil II.18 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Gerilmesine

Aşılı Ahşap Dolguların Yüzdelerinin Etkisi ...........................................25



Şekil II.20 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Modülüne


Şekil II.21 LLDPE–Modifiye Edilmiş Ahşap Dolgulu Kompozitin

Yüzey Görüntüsü ( % 20 Dolgu) ............................................................27

Şekil II.22 LLDPE–Aşılanmış Ahşap Dolgulu Kompozitin

Yüzey Görüntüsü ( % 20 Dolgu) ..….................................................... 27

Şekil II.23 Kymene’nin Kimyasal Yapısı ..…......................................................... 28

Şekil II.24 Kymene ile Ağaç Talaşının Bağlanma Reaksiyonu ............................... 29

Şekil II.25 Ağaç Talaşı – Kymene – PE Kompozitininin Kırılma Modülüne,

Karışım Prosüdürlerinin Etkisi .............................................................. 30

Şekil II.26 Ağaç Talaşı – Kymene – PE Kompozitininin Elastiklik Modülüne,

Karışım Prosüdürlerinin Etkisi ...............................................................31

Şekil II.27 Stearik Asit ve Stearik Asit – Kymene Kombinasyonunun

Kırılma Modülü Üzerine Etkisi ..............................................................31

Şekil II.28 Stearik Asit ve Stearik Asit – Kymene Kombinasyonunun

XVII

Elastiklik Modülü Üzerine Etkisi ........................................................... 31

Şekil II.29 Stearik Anhidrit, Stearik Ansit – Kymene Kombinasyonu ve

MAPP’nin Kırılma Modülü Üzerine Etkisi ........................................... 32

Şekil II.30 Stearik Anhidrit, Stearik Ansit – Kymene Kombinasyonu ve

MAPP’nin Elastiklik Modülü Üzerine Etkisi ........................................ 32

Şekil III.1 PPA Kullanılmasının Ekstrüzyona Etkisi ............................................... 35

Şekil III.2 Mekanik Karıştırıcı .................................................................................36

Şekil III.3 Çift Vidalı Ekstrüzyon Makinesi .............................................................37

Şekil III.4 Enjeksiyon Makinesi .............................................................................. 38

Şekil III.5 Darbe Testi Cihazı ...................................................................................39

Şekil III.6 Akışkanlık Test Cihazı ........................................................................... 40

Şekil III.7 Çekme Testi Cihazı ................................................................................. 41

Şekil III.8 Kurutma Fırını ........................................................................................ 42

Şekil III.9 Sertlik Cihazı .......................................................................................... 43

Şekil III.10 HDT Cihazı ............................................................................................44

Şekil III.11 DSC Cihazı ............................................................................................44

Şekil III.12 Altın Kaplama Cihazı ............................................................................45

Şekil III.13 SEM Cihazı ............................................................................................45

Şekil IV.1 PE’nin Çekme Deneyi Grafiği ................................................................ 49

Şekil IV.2 % 90 PE % 10 Ahşap Tozu Karışımının Çekme Deneyi Grafiği .......... 50




Şekil IV.6 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının Mekanik Değerlerinin

Grafiksel Gösterimi ................................................................................ 53

Şekil IV.7 PP’nin Çekme Deneyi Grafiği ................................................................ 54

Şekil IV.8 % 90 PP % 10 Ahşap Tozu Karışımının Çekme Deneyi Grafiği ...........55

Şekil IV.9 % 80 PP % 20 Ahşap Tozu Karışımının Çekme Deneyi Grafiği ...........55

Şekil IV.10 % 70 PP % 30 Ahşap Tozu Karışımının Çekme Deneyi Grafiği .........56

Şekil IV.11 % 60 PP % 40 Ahşap Tozu Karışımının Çekme Deneyi Grafiği .........56

Şekil IV.12 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının Mekanik Değerlerinin

XVIII


Şekil IV.13 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerlerinin


Şekil IV.14 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerlerinin


Şekil IV.15 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değerlerinin


Şekil IV.16 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değerlerinin

Grafiksel Gösterimi ................................................................................61

Şekil IV.17 PE Polimerinin DSC Grafiği .................................................................62

Şekil IV.18 % 90 PE - % 10 Ahşap Tozu Karışımının DSC Grafiği .......................63




Şekil IV.22 PP Polimerinin DSC Grafiği .................................................................65

Şekil IV.23 % 90 PP - % 10 Ahşap Tozu Karışımının DSC Grafiği .......................66




Şekil IV.27 PE Polimerinin (a) 250,(b) 500,(c) 750 Büyütme SEM Fotoğrafları ...69

Şekil IV.28 PP Polimerinin (a) 250,(b) 500,(c) 750 Büyütme SEM Fotoğrafları ...70

Şekil IV.29 PE/Ahşap Tozu ( 90/10 ) Karışımının (a) 101, (b) 250, (c) 500

Büyütme SEM Fotoğrafları .................................................................. 71


Büyütme SEM Fotoğrafları ...................................................................72





Şekil IV.33 PP/Ahşap Tozu ( 90/10 ) Karışımının (a) 102, (b) 250, (c) 500


XIX







Şekil V.1 Polietilen/Ahşap Tozu ve Polipropilen/Ahşap Tozu Karışımlarının

Mekanik Değerlerinin Karşılaştırılması ................................................80

Şekil V.2 PE/Ahşap Tozu ve PP/Ahşap Tozu Karışımlarının Termal

Değerlerinin Karşılaştırılması ................................................................81

XX

TABLOLAR LİSTESİ SAYFA

Tablo II.1 Katkısız PP ve Maleikleştirilmiş PP’lerin Temel Karakteristlikleri ....... 12

Tablo II.2 Kompozitinin Karışım Oranları ..…....................................................... 12

Tablo II.3 PP/Ahşap Dolgu Kompozitinin Karışım Oranları ..…........................... 17

Tablo II.4 PP/Ahşap Dolgu Kompozitinin Mekanik Özellikleri ............................ 17

Tablo II.5 PP/Ahşap Tozu Kompoziti Üzerine Katkıların Etkisi ..…..................... 21

Tablo II.6 Model No ve Ahşap Talaşı Aşı Oranı ..….............................................. 22

Tablo II.7 Ağaç Talaşı – PE Kompozitindeki Bileşenler ve Oranları .................... 29

Tablo III.1 PE’in Fiziksel, Mekanik ve Termal Özellikleri ..…............................. 33

Tablo III.2 PP’in Fiziksel, Mekanik ve Termal Özellikleri ..….............................. 34

Tablo III.3 MA’nın Fiziksel ve Termal Özellikleri .…............................................ 34

Tablo III.4 AO’nun Özellikleri ..…......................................................................... 34

Tablo III.5 EBS’nin Özellikleri ..…........................................................................ 35

Tablo III.6 PPA’nın Özellikleri ..…......................................................................... 35

Tablo III.7 PE/Ahşap Tozu ve Katkıların Karışım Oranları ..…............................ 46

Tablo III.8 PE/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüzyon Şartları ..….......................... 46

Tablo III.9 PP/Ahşap Tozu ve Katkıların Karışım Oranları ..…............................ 47

Tablo III.10 PP/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüzyon Şartları ..…........................ 47

Tablo III.11 PE/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplama Şartları ......... 48

Tablo III.12 PP/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplama Şartları ..…... 48

Tablo IV.1 PE’nin Mekanik Değerleri ..….............................................................. 49

XXI

Tablo IV.2 % 90 PE % 10 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Değerleri ............... 50




Tablo IV.6 PP’nin Mekanik Değerleri .................................................................... 54

Tablo IV.7 % 90 PP % 10 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Değerleri ............... 54



Tablo IV.10 % 60 PP % 40 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Değerleri ............. 56

Tablo IV.11 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerleri ................................... 58

Tablo IV.12 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerleri ................................... 59

Tablo IV.13 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değrleri .................................... 60

Tablo IV.14 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değerleri .................................. 61

Tablo IV.15 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değerleri ................................... 62

Tablo IV.16 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değerleri ................................... 65

1

BÖLÜM I

POLİMER KOMPOZİTLERİ İlk modern sentetik plastiklerin 1900'lerin başında geliştirilmesinin ardından, 1930'ların sonunda plastik malzemelerin özellikleri diğer malzeme çeşitleri ile boy ölçüşür düzeyde gelişmeye başlamıştır. Kolay biçim verilebilir olması, metallere oranla düşük yoğunlukta olması, üstün yüzey kalitesi ve korozyona karşı dayanımı plastiğin yükselmesindeki en önemli özelliklerdir. Bir çok üstün özelliğinin yanısıra sertlik ve dayanıklılık özelliklerinin düşük olması plastik malzemelerin güçlendirilmesi için çalışmalar yapılmasına neden olmuştur. Bu eksikliğin giderilmesi amacıyla 1950'lilerde polimer esaslı kompozit malzemeler geliştirilmiştir. Kompozitler, özellikle polimer kompozitler yüksek mukavemet, boyut ve termal kararlılık, sertlik, aşınmaya karşı dayanıklılık gibi özellikleriyle pek çok avantajlar sunarlar. Ayrıca kompozit malzemeler dayanıklılık ve sertlik yönünden metallerle yarışabilecek durumdadırlar ve çok daha hafiftirler [1].

I.1. TANIMLAR

I.1.1. KOMPOZİT NEDİR?

Kompozit malzeme tanımı, temel olarak iki veya daha fazla malzemenin bir arada kullanılmasıyla oluşturulan ve meydana geldiği malzemelerden farklı özelliklere sahip yeni tür malzemeleri belirtmek için kullanılmaktadır. Genel olarak ise kompozit malzeme denildiğinde elyaf ile güçlendirilmiş plastik malzemeler anlaşılmaktadır.

Kompozit malzemeler reçine (Matrix) ve takviye (Reinforcement) bileşenlerinden oluşur. Kompozitler temel olarak kalıp görevi gören reçine içine gömülmüş sürekli veya kırpılmış elyaflardan oluşmaktadır. Bu bileşenler birbirleri içinde çözülmezler veya karışmazlar. Kompozit malzemelerde elyafın sertlik, sağlamlık gibi yapısal özellikleri, plastik reçine malzemesi ise elyafın yapısal bütünlüğünü oluşturması için birbirine bağlanması, yükün elyaf arasında dağılmasını ve elyafın kimyasal etkilerden ve atmosfer şartlarından korunmasını sağlar.

I.1.1.1. Kompozitlerde matris olarak kullanılan malzemeler;

Kompozit malzemelerde kullanılan matrisler, polimerlerden (termosetler ve termoplastikler) metal ve seramiklere kadar değişmektedir. Polimerler düşük yoğunluklu ve düşük dayanıklılıktadır.

2

Çeşitli plastik malzemelerin seramik, metal bazen de sert polimerlerin elyafları ile güçlendirilerek değişik özelliklere sahip malzemeler üretmek mümkündür. İçindeki plastik sayesinde kolaylıkla şekil verilebilen ve takviye elyaflar sayesinde son derece sağlam, sert ve hafif olan bu malzeme kombinasyonlari, kompozitler hergün yepyeni uygulama alanlarında karşımıza çıkmaktadırlar. Ayrıca metallere kıyasla malzeme yorulması, malzeme üzerinde hasarların tolere edilmesi ve korozyona dayanıklılık özellikleri bakımından avantaj sağlamaktadır. Tüm bu faydalarına rağmen kompozitlerin tamamıyla metalin yerine geçmemesinin dört ana sebebi vardır;

1. Titanyum ve çelik gibi metallerin bazi uygulamalarda ihtiyaç duyulan kritik düzeyde ısı, mekanik özellikleri günümüz kompozitleri karşılamamaktadır.

2. Yeni geliştirilen matris malzemelerle, elyaflarin tüm karakteristik özellikleri metaller kadar bilinememektedir.

3. Bazi karmaşık biçimler düşük maliyetler çerçevesinde üretilememektedir. 4. Kompozitler kg başına düşen üretim maliyeti rakamları metallerden, özellikle

alüminyumdan daha yüksektir

I.1.1.2. Kompozit malzemelerin avantajları;

1. Farklı mekanik özellikler elde etmek için farklı katmanlardan ve farklı kombinasyonlarla kompozit malzeme üretilebilir.

2. Kompozit malzemeler kimyasallara ve korozyona karşı dayanıklıdır. 3. Karmaşık parçaların tek olarak üretilebilmesi ile parça sayısı azalır, böylece ara

birleştirme parçalarının azalmasıyla üretim süresi kısalmaktadır. 4. Yüksek dayanıklılık/ yoğunluk oranı. 5. Yüksek modül/ağırlık oranı.

I.1.1.3. Kompozit malzemelerin dezavantajları;

1. Hammaddenin pahalı olması; Uçaklarda kullanılabilecek kalitede karbon elyafının bir m2 kumaşının maliyeti yaklaşık 50 $ olması

2. Malzemenin kalitesi üretim yöntemlerinin kalitesine bağlıdır, standartlaşmış bir kalite yoktur.

3. Kompozitler kırılgan (gevrek) malzeme olmalarından dolayı kolaylıkla zarar görürler, onarılmaları yeni problemler yaratabilir.

4. Malzemelerin sınırlı raf ömürleri vardır. Bazı tür kompozitlerin soğutularak saklanmaları gerekmektedir.

5. Kompozitler onarılmadan önce çok iyi olarak temizlenmeli ve kurutulmalıdır. Bazı durumlarda bu zor olabilir.

I.1.1.4 Kompozit Malzeme Kullanım Alanları;

Kompozit malzemeler artık gittikçe artan oranlarda ve yeni sektörlerde kullanılmaya başlanmıştır. Uzun zaman uçak sanayisindeki ihtiyaçların yönlendirdiği kompozit malzeme gelişimleri son dönemde yeni bir çok sektörde birçok farklı amaç için kullanılmaktadır.

3

Korozyona Dayanıklı Ürünler

• Su tankı, • Mazgal Olukları, • Yeraltı Boruları, • Rasathane Kubbesi, • Açık Saha Dolapları,

Yapı sektörü

• Köprü Tabanı, • Trabzan, Kapı ve Çit, • Yürüme Yolları, • Bina Balkon Korkuluğu, • Taşıyıcı Konstruksiyon, Kapı Saçağı ve Yer Karoları, • Bina Kaplama Panelleri, • Küvet, Lavabo vs [1].

I.1.2. AHŞAP NEDİR?

Ahşap, canlı bir organizma olan ağaçtan elde edilen lifli, heterojen ve anizotrop bir dokuya sahip organik esaslı bir yapı malzemesidir [2].

I.1.2.1. Ahşabın Kimyasal Özellikleri

Hücre duvarının kimyasal bileşiminde;

Selüloz % 40 – 50, Hemiselüloz % 20 – 35, Lignin % 20, Yabancı madde % 0 –5 bulunur. Şekil I.1’de ağacın yapısı bulunmaktadır.

Şekil I.1 Ağacın Yapısı [3]

4

Selüloz : Hücre duvarının ana katkı maddesidir. Ahşabın fiziksel özelliklerinden eğilme ve çekmeye karşı mukavemet veren maddedir. Şekil I.2’de selüloz’un kimyasal yapısı verilmiştir.

Şekil I.2 Selüloz’un Kimyasal Yapısı

Hemiselüloz: Pentoz ve heksos şekerlerinin kısa polimerleridir. Hücre duvarını güçlendirir, depo madde görevi yapar, geçit zarlarını ayarlar. Su emicidir. Şekil I.3’de hemiselüloz’un kimyasal yapısı verilmiştir.

Şekil I.3 Hemiselüloz’un Kimyasal Yapısı

Lignin: Selüloz fibrilleri içinde yer alır. Ahşabın basınca karşı mukavemetini sağlar. Bir fenol halkasının ana yapısına sahip amorf bir maddedir. Düşük oranda su emicidir. Rengi kahverengimsi beyazdır. Şekil I.4’de rignin’nin kimyasal yapısı verilmiştir [2].

5

Şekil I.4 Rignin’nin Kimyasal Yapısı

I.1.2.1. Ahşabın Mekanik Özellikleri

Ahşap, heterojen ve anizotrop bir malzeme olması nedeniyle mekanik özelliklerini incelemek zordur. Lif yönündeki tüm özellikler, basınç, çekme dayanımları, enine yöndeki dayanımlarından yüksektir.

Ahşap su içeriğinin fonksiyonu olarak şişen ve büzülen bir malzeme olduğundan mekanik özellikleri de buna bağlı olarak değişir.

Ahşaptan üretilmiş suni ahşap malzemelerin özellikleri ahşabın özelliklerine benzer. Ancak üretim amaçlarına uygun olarak geliştirilen bu tür homojen ve izotrop malzemeler, doğal ahşapta görüldüğü gibi lif yönlerine bağlı olarak değişen değerler gösteremezler.

Elastisite modülleri : Çamlarda liflere paralel 10000 N/mm2, liflere dik 300 N/mm2 Meşe, kayın liflere paralel 12500 N/mm2, liflere dik 600 N/mm2. Tabii olarak kurutulmuş %10-15 nemli meşenin yoğunluğu 800 gr/dm3, çamın 550-600 800 gr/dm3’tür. Liflere paralel durumda 1. sınıf çamın çekme direnci 100-105 kg/cm3, basınç direnci 85-100 100-105 kg/cm3’dır. Değişik hava etkilerinde çabuk yıpranırlar [2].

I.1.3. UYUMLAŞTIRICI NEDİR?

Kimyasal veya fiziksel yöntemlerin herhangi birisiyle karışım oluşturan bileşenlerin morfolojisini veya fazlar arası modifikasyonu değiştirme işlemidir. Ahşap tozu ile polimer zinciri arasında bağlantı oluşturan, düşük molekül ağırlıklı organik maddedir. Uyumlaştırıcılar düşük moleküler ağırlıklı olmalı, birden fazla işlevsel grup içermeli, polimer ile aynı çözücüde çözünebilmeli, oda sıcaklığında katı halde bulunmalıdır [4].

6

I.2. AHŞAP POLİMER ÜRETİM YÖNTEMLERİ

Ahşap polimer üretiminde en çok kullanılan termoplastikler PE ( % 70), PP, PVC dir. Ahşap ile polimerin arasındaki uyuşmazlıktan dolayı zayıf ara yüzey yapışması olur, bunu engellemek için de çeşitli uyumlaştırıcı katkılar kullanılır.

Kompozitin oluşumunu etkileyen temel özellikler; Ağaç tipi, partikül yapısı ve biçimi partikül boyutu ( toz L/D: 3, elyaf L/D>10), arayüzey davranışı ve ahşap tozunun dispersiyonudur. Dispersiyonu sağlamak için en iyi çözüm çift vidalı ekstrüder kullanımıdır.

I.2.1. DİREK EKSTRÜZYON ÜRETİM YÖNTEMİ

Direk Ekstrüzyon ahşap plastik kompozitinin granül haline getirilmeden, fiziksel karışımın sağlandığı gibi ekstürüde edilip son ürünün elde edildiği üretim yöntemidir. Bu yöntemin avantajları;

1. Mekanik özellikler, sertlik ve mukavemette artış, 2. Düşük ürün ve üretim maliyeti, 3. Değişebilir hammadde, 4. Kısa sürelerde dönüşüm, 5. Düşük üretim sıcaklıkları, 6. Daha az çekme, 7. % 80’nin üzerinde ahşap içeriği ile çalışabilme, pahalı olmayan talaş ve geri

dönüşüm plastiklerle çalışma imkanı sağlar [5].

Direk Ekstrüzyonun şematik gösterimi Şekil I.5’de verilmiştir. Şekil I.6’da ise Direk Ekstrüzyon ile üretilen profilin üretim hattı verilmiştir.

Şekil I.5 Direk Ekstrüzyon Yönteminin Şematik Gösterimi [3]

7

Şekil 2.6 Ahşap Plastik Kompozit Profil Üretim Hattı

I.2.1. KADEMELİ EKSTRÜZYON ÜRETİM YÖNTEMİ

Kademeli ekstrüzyonda ahşap ve plastik ilk önce ekstrüder makinesinde granül haline getirilir. Sonra enjeksiyon veya ekstrüzyon makinesinden geçirilerek son ürün elde edilir. Kadameli ekstrüzyonun şematik gösterimi Şekil I.7’de verilmiştir. Şekil I.8’de ise Ahşap plastik kompozitinin granül haline getirilmesinde kullanılan ekstrüder makinesinin resmi verilmiştir [5].

Şekil I.7 Kademeli Ekstrüzyon Yönteminin Şematik Gösterimi [3]

8

Şekil I.8 Çift Vidalı Kafadan Kesmeli Ekstrüder

Boyar maddelerin kullanılması ile farklı renklerde granül elde edilebilir. Bu sayede nihai ürünün çeşitliliği ve göze hitap eden bir görünüm sağlanmış olur. Şekil I.9’da farklı renkte elde edilmiş granül ve son ürün verilmiştir.

Şekil I.9 Granül ve Son Ürün [5]

9

I.3. AHŞAP POLİMER KOMPOZİTLERİN KULLANIM ALANLARI

Ahşap Polimer kompozit pazarının geçmiş yıllara bakıldığında sürekli gelişmekte olduğunu görmekteyiz. Sektörün büyümesi her yıl ortalama % 15 artmaktadır. Ahşap polimer kompozitlerine ilginin büyümesinin sebebi temel anlamda çevresel ihtiyaçlar ve farklı arayışlardır. Plastik ve ahşap atıkları birleştirilerek yeni kompozitler ve kullanışlı ürünler elde edilir. Ahşap Kompozitlerin Kullanım Alanları;

1. Çatı ve dış cepe kaplaması, 2. Çit veya parmaklık malzemeleri, 3. Pencere ve kapı kasası, 4. Kaplama, sandal, balkon, veya merdiven alt yüzü, araba kontrol paneli, 5. Oyun alanı ekipmanları, 6. Mutfak tezgahı, masa ve sandalye, 7. Yer döşemesi, raf ve kablo kanalı 8. Kepenk, korkuluk, prefabrik evler, kilitli geçitler ve marinalar, 9. Çatı kiremitleri, izolasyon panelleri ve beton kalıbı sıkıştırıcısı, 10. Otomotiv endüstrisi, 11. İzolasyon malzemesi, 12. İnşaat malzemeleri ve profiller.

Şekil I.10 İnşaat Sektöründe Kullanılan Parçalar

10

Şekil I.11 Günlük Hayatta Kullanılan Bazı Ahşap Polimer Kompozitler [5]

11

BÖLÜM II

BAZI POLİMER AHŞAP TOZU KOMPOZİTLERİNİN LİTERATÜR İNCELENMESİ

II.1. POLİPROPİLEN KOMPOZİTLERİ

II.1.1. MODİFİYE EDİLMİŞ PP AHŞAP TOZU KOMPOZİTLERİNİN KIRILMA, DEFORMASYON VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Son yıllarda çeşitli doğal dolgularla güçlendirilmiş termoplastikler birçok avantajlarından dolayı önem kazanmaktadır. Bu kompozitler hafiflik çok uygun gerilme, sertlik ve düşük maliyet özelliğine sahip ayrıca ekstürüzyon ve enjeksiyon kalıplama gibi geleneksel plastik proses teknikleriyle kolaylıkla işlenebilmektedir. Non polar Polipropilen (PP) suyu sevmeyen ahşap tozu ile uyuşabilirliği bir problem oluşturmaktadır. Bu konuda polimer matrisi ve ahşap tozunun yüzeyler arasındaki etkileşimini iyileştirmek için literatürde birçok çalışmalar rapor edilmiştir. Gerilim transferi etkinliği kompozitin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde ana rolü oynamaktadır. Birçok durumda işlenmemiş dolgular içeren kompozitlerin çekme gerilmesi ve kopma uzaması birçok dolgusuz polimerden daha düşüktür. Polimerlerin ve ahşap tozunun modifiye edilmesinde ençok kullanılan ürün Maleik Anhidrittir (MA).

MA ile graft edilmiş PP ve PE sentetik polimerde selüloz yüzeyinde hidroksil grupları ile kovalent ester veya hidrojen bağları olduğu görülmüştür. Maleik Anhidritlendirilmiş polipropilen (MAPP) kopolimerleri ahşap yüzeyiyle aşılandığında iki yüzey arasında iyi bir yapışma ve uygun mekanik özelliklere sahip kompozit üretimi sağlamaktadır. MAPP için birçok açıklamalar ve ispatlar yapılmış olmasına rağmen yüzeyler arası etkileşimin yapısal detayları tam olarak anlaşılamamaktadır. Buna ek olarak ağaç dolgulu PP kompozitlerin mekanik özelliklerinin deformasyon, morfolojik değişimler ve kırılma mekanizmalarının geliştirilmelerini araştırmak için birkaç çalışma yapılmıştır [6].

Wu ve arkadaşları [7] ahşap tozu PP kompozitlerinin mekanik özelliklerini yüzeyler arası gerilime ağaç dolgu yüzeyinde ön işlemler yapılmasının etkisini geniş oranda inceleyen gruptur ve dolgu matriksinin yüzeyleri arasındaki bağ gerilimi ve mekanik

12

özelliklerini önemli derecede etkilediğini ispat etmişlerdir. Maleik asit konsantrasyonu MAPP için önemli bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. MA içeriğindeki değişikler ve polimer zincirleri üzerindeki dağılımları matriks ve ahşap tozu arasında karmaşık bir fiziksel ve kimyasal bağlanmanın formasyonuna neden olmaktadır.

Le Thi ve Gauther [8] MA aşılandırılmış PP (PP-g-MA), aşı içindeki MA konsantrasyonu ve PP/sisal dolgu (kenevire benzeyen ve elyafı bol olan bir bitki) kompozitindeki PP-g-MA içeriğine reaktif ekstrüzyon sırasında değişik parametrelerin etkilerini incelemişlerdir. PP-g-MA oranı PP-g-MA içindeki MA içeriğini darbe gerilmesi ve kopmadaki gerilmenin artmasına neden olduğunu rapor etmişlerdir.

Bledzki ve arkadaşları [9] sert ve yumuşak ahşap tozuyla takviye edilmiş PP’nin fizikomekanik özellliklerine MAPP içeriğinin etkisini incelemişler ve MAPP’nin düşük konsantrasyonda çok daha etkili olduğu sonucuna varmışlardır.

Oksman ve Lindberg [10] geri dönüşümlü LDPE ahşap tozu kompozitlerinin mekanik özelliklerini incelemişler ve kompozit içinde MA ile aşılandırılmış SEBS (SEBS-g-MA) uyumlaştırıcı ekleyerek optimize etmişlerdir. SEBS-g-MA içeriğinin max. Ağırlıkça % 4 seviyesinde tutularak kompozitlerin çekme gerilmesi, kopmadaki uzama ve darbe geriliminde iyileşme sağlamışlardır. Daha fazla uyumlaştırıcı eklenmesi çekme gerilmesini iyileştirmemektedir. Çünkü aşırı derecede elastomerik uyumlaştırıcı yüklemesi matriks özelliklerinin değişmesine neden olmaktadır.

Xie ve çalışma arkadaşları [11] PP/sisal dolgu kompozitlerinin darbe ile kırılma enerjisi, toplam darbe süresi, çatlak başlaması ve ilerleme zamanının SEBS-g-MA içeriğinin artması ile arttığını rapor etmişlerdir.

Karnani ve arkadaşları [12] PP/kenaf dolgu (lifli bitki) kompozitinde MAPP içeriğinin %2’den %5’e arttırılması ile bazı özelliklerde modifiye edilmemiş polipropilene MAPP katılması ile sağlanan iyileşmelere daha fazla iyileşme sağlamışlardır. Başlangıç uyumlaştırıcının maleikleşme derecesi ahşap tozu dolgulu PP kompozitlerinin yapısında ve özelliklerinde etkili olan diğer önemli bir faktördür.

Tablo II.1 Katkısız PP ve Maleikleştirilmiş PP’lerin Temel Karakteristlikleri

Özellikler PP PPMA05 PPMA10 PPMA15 Yoğunluk ( g/cm3 ) 0,91 0,90 0,89 0,88 MFI ( g/10dak ) 6,0 10,0 12,4 16,6 MA konsantrasyonu (% kg ) - 0,5 1,0 1,5

Tablo II.2 Kompozitinin Karışım Oranları

Karışım Kodu PP WF1 PPMA05 PPMA10 PPMA15 PP 100 - - - - PPWF1 95 5 - - - PPWF105 80 5 15 - - PPWF110 80 5 - 15 - PPWF115 80 5 - - 15

13

Şekil II.1 PP/Ahşap Tozu Kompozitinin Çekme Gerilmesi

Şekil II.2 PP/Ahşap Tozu Kompozitinin Kopma Uzaması [6]

14

Şekil II.3 PP/Ahşap Tozu Kompozitinin Charpy Çentikli Darbe Gerilimi

Şekil II.4 PPWF1 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü

15



Şekil II.7 PPWF115 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü [6]

16

II.1.2. AHŞAP DOLGULU MODİFİYE EDİLMİŞ POLİPROPİLEN KOMPOZİTLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ VE DEFORMASYON ÖZELLİKLERİ

Doğal elyaflar diğer katkı maddelerine göre daha ucuz, daha düşük yoğunluğa yüksek spesifik özellikleri sahip olmaları nedeniyle son yıllarda bilim ve teknoloji dünyasının ilgisini çekmektedir. Ayrıca ahlap dolguları, diğer elyaf katkılarının aksine biyolojik olarak bozunabilirler ve aşındırıcı özelliğe sahip değildirler. Hidrofilik (suyu seven) ahşap dolguları ile polar olmayan termoplastik özellikteki polimerler (Ör: PP) den oluşan bir kompozit elde etmek için iki komponent arasında iyi bir etkileşim oluşturmak gereklidir. Bu etkileşim genellikle elyafın yüzey modifikasyonu, ara yüzey veya bağlama ajanları ile sağlanan matriks modifikasyonu ile sağlanır [13].

Termoplastiklerin selüloz dolguları ile güçlendirilmeleri plastiklerin sertlik ve dayanıklılık özellikleri iyileştirilirken kompozit malzemenin tokluğu azalır. Kauçuk takviyeli polimer gibi tok malzemelerin kompozit oluşumunda kullanımı, PP/ahşap dolgu kompozitlerinin tokluğunu arttırmak için kullanılan bir metoddur. Sonuç olarak elastomer katkı ilavesi darbe dayanımını arttırırken sertliğini azaltır.

Malzemelerin tokluk özelliği, çok sayıda mikroskobik oluşumlar başlatarak plastik deformasyon kabiliyetinin arttırılması ile iyileştirilebilir. Bu olay, inorganik tanecikler veya kısa liflerin, çok sayıda mikro çatlakların oluşmaya başlaması, zayıf tanecikler üzerinde gerilim yüklerinin neden olduğu küçük plastik noktaların (çatlaklar veya kayma bantları) oluşumu, ve nihayi mikro delikler arasındaki polimer bağlarının sonradan gerilmesi ile taneciklerin yüzeyinde veya içerisinde çukurlaşma meydana gelmesini kapsar. Delikler büyük taneciklerden veya aglomerlerden (topak) oluştuklarında, bunlar muhtemelen kritik uzunluktaki çatlaklar oluştururlar. Bu çatlaklar, içerisinde zayıf bağlı tanecikler içeren kompozitte hassas kırıklar başlatırlar. Küçük, iyi dispers olmuş ve zayıf bağlı tanecikler çok sayıda küçük ve stabil delikler oluştururlar. Bunlar, tanecikler arasındaki matriks bağlarının daha ileri boyutta deformasyonuna izin verir. İyi yapışmış dolgular içeren kompozitlerde arayüzeylerde deliklerin oluşumu için büyük gerilimler oluşması gereklidir. Elyaf takviyeli termoplastiklerde deformasyon mekanizmaları şu şekilde gruplandırılabilir. Matriks ilişkili; (çizik oluşumu, delik oluşumu, stabil ve stabil olmayan çatlak büyümesi) Elyaf ilişkili; (kopması ,ayrılma; ve liflerin kırılması)

MAPP’nin, ahşap dolguları ve PP arasındaki arayüzey yapışmasını sağlamak ve kompozitin mekanik özelliklerini iyileştirmek için en uygun malzeme olduğu kanıtlanmıştır. MAPP’nin kanıtlanmış olan birçok pozitif etkisine rağmen PP/ahşap dolgu kompozitlerinde meydana gelen arayüzey etkileşimlerinin yapısal detayları ve deformasyon mekanizmaları üzerine daha detaylı çalışmalar yapılması gerekmektedir.

Bununla birlikte, incelemeler enjeksiyon yöntemi ile elde edilen numuneler üzerinde yapıldığından, proses nedeniyle oluşan oryantasyon etkisi ve çekirdek - kabuk yapı etkisi deformasyon mekanizmasını ve kompozitin mekanik davranışını etkilemektedir.

17

Bu çalışmanın amacı, darbe mukavemetini arttırmak için eklenen Stiren-Butadien Kauçuk ve uyumlaştırıcı olarak eklenen MAPP katkılı, PP/ahşap dolgu kompozitlerinin mekanik özelliklerini ve deformasyon mekanizmalarını incelemektir.

Tablo II.3 PP/Ahşap Dolgu Kompozitinin Karışım Oranları

Kompozit Kodu % PP % Ahşap Tozu % PPMA05 % SBR PP 100 - - - PPWFb1 90 10 - - PPWFb2 80 10 10 - PPWFb3 80 10 - 10 PPWFb4 70 10 10 10

Şekil II.8 PP/Ahşap Dolgu Kompozitin Gerilme-Uzama Grafiği

Tablo II.4 PP/Ahşap Dolgu Kompozitinin Mekanik Özellikleri

Kompozit Kodu

Kırılma Gerilimi MPa

Kırılmadaki Uzama

Kopmadaki Uzama

E-Modül MPa

Darbe Gerilimi KJ/m2

PP 24,2 8 200 900 12,0 PPWFb1 17,4 4 5 950 12,6 PPWFb2 23,5 5 10 1220 14,2 PPWFb3 15,7 4 5 960 16,0 PPWFb4 17,3 6 18 850 14,9

18

Şekil II.9 PPWFb1 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü



19

Şekil II.12 PPWFb4 Kompozitin Kırık Yüzeyinin SEM Görüntüsü [13]

II.1.3. DARBE DAYANIMLI POLİPROPİLEN-AHŞAP TOZU (PP-WF)

KOMPOZİTİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ VE MORFOLOJİSİ

Termoplastiklere selüloz bazlı dolguların katılmasının temel amacı sertliği arttırmak ve maliyeti düşürmektir. Başlıca ucuz selüloz bazlı dolgular ağaç tozu, ağaç elyafı ve selüloz elyaftır. Bunlar yüksek sertlik, düşük yoğunluğa sahip ve geri kazanımlıdır. Bununla birlikte suyu sevmeyen matriks ile suyu seven dolgu arasında çok zayıf yüzeysel yapışma olduğundan bunun sonucunda dayanıklılık azalır. Dolgulu polimerlerin dayanıklılığı birkaç yöntemle arttırılabilir;

1. Matriksin dayanıklılığını arttırmak, 2. Dolgu ve matriks arasındaki ara yüzeyi bağlayıcı ajanlarla optimize etmek, 3. Dolgu içeriği, partikül boyutu ve dispersiyon gibi özellikleri optimize etmek ile.

Dolgulu polimer sistemlerinde matriks materyali çok önemli bir rol oynamaktadır. Eğer polimer matriksi çok yüksek çekilebilirliğe ( yüksek yumuşaklık) sahipse kompozitin dayanıklılığı arttırılabilir. PP tek başına özellikle düşük sıcaklıklarda zayıf darbe özelliklerine sahiptir. Elastomer ilavesi veya etilen kopolimeri ile veya PP blok kopolimerleri kullanılarak PP darbe özellikleri arttırılabilir. PP için ticari olarak en çok kullanılan ve en etkili olan darbe modifiye edici etilen/Propilen kopolimeri (EPM) veya etilen/Propilen/dien terpolimeri (EPDM)’dir. %10 - % 40 elastomer karışımları darbe dayanımlı PP olarak adlandırılır; elastomerik yüzey polimer matriks içinde dispers haldedir. Elastomer birimlerinin (domain) boyutu ve dağılımıda PP darbe özelliklerinde çok etkilidir. Uniform dağılım ve küçük birimler ( < 1 µ) PP darbe özelliklerini arttırmakta etkilidir [14].

Jang ve arkadaşları [15] kauçuk partikül boyutuna bağlı olarak PP’nin darbe özelliklerini incelemişler ve küçük partiküllerin büyük partiküllere oranla PP’nin dayanımında daha etkili olduğunu bulmuşlardır.

20

Dao [16] PP matriks içinde 0,1 ile 1 m arasında EPDM kauçuğu kullanılmasının darbe iyileştirmek için optimum partikül boyutu olduğunu rapor etmiştir.

Dolgulu polimerlerin dayanımı birçok elastomer dolgulu/takviyeli PP sistemlerinde darbe modifiyeci olarak kullanılmaktadır. Elastomerik yüzey darbe gerilimini iyileştirirken E modülünü düşürmektedir. Kompozit sistemlerde tek yüzey sistemlerine göre dayanıklık mekanizması çok daha karmaşıktır. Darbe modifiye dolgulu PP morfolojisinde 3 farklı yolla etkili olmaktadır.

1. Elastomer yüzeyi polipropilen matriksinde 3. ayırıcı yüzey olarak bulunur, 2. Elastomer kısmen veya tamamıyla dolgunun içine hapsedilebilir, 3. 1 ve 2’nin karışımı olarak olabilir.

Stamhuis [17] SBS, SEBS, NBR, EVA ve EPDM’i dolgulu PP kompozit içinde darbe modifiyeci olarak kullanılmıştır. Bütün bu katkılar katıldığında darbe özelliklerinde bir iyileşme olduğu fakat en iyi sonucun katkının dolgu yüzeyi ile kaplanması durumunda olduğunu rapor etmiştir. Eski çalışmalar PP ile selülüoz bazlı dolgular arasında etkileşimin MAPP ilavesi ile iyileştirildiğini göstermiştir.

Dalvag ve arkadaşları [18] PP/Ahşap Tozu kompozitte MAPP’nin birleştirici olarak kullanıldığında çekme gerilimi, kopmada uzama ve carpy darbe özelliklerinde iyileşmeler olduğunu göstermiştir.

Felix ve Gatenholn, Gatenholn ve arkadaşları [19] MAPP’yi PP/Selüloz Dolgu sistemlerinde kullanmışlar çekme gerilmesi ve darbe geriliminde artma olduğunu rapor etmişlerdir. Selüloz dolgu ve PP matriks ile MAPP arasındaki bu iyi yapışma SEM kullanılarak gözlenebilir.

Myers ve arkadaşları [20] PP/Ahşap Tozu kompozit üzerine ekstrüzyon sıcaklığı ve MAPP’nin etkisini çalışmışlardır. MAPP kompozitin çekme geriliminde ve yumuşaklığında pozitif etki gösterirken, çentikli darbe geriliminde negatif etki yapmaktadır. Kompozitin içindeki takviye miktarın artması ve aynı zamanda yüksek ekstrüzyon sıcaklıklarında ahşap tozu dolgularının kırılganlıklarının artmasının darbe geriliminde bir azalmaya neden olacağına inanmışlardır.

Han ve arkadaşları [21] MAPP’yi farklı PP/Selüloz dolgu kompozit sistemlerinde uyumlaştırıcı olarak kullanmışlardır ve dolgu yüzeyindeki reaktif hidroksil grupların etkisi ile mekanik özelliklerin arttığını rapor ettiler.

Dalvag ve arkadaşları [18] Selüloz dolgu ve termoplastik kompozit sistemlerinde darbe özelliklerini iyileştirmek için birçok elastomer katkılarını test etmişlerdir. Bunlar EVA, CPE, PIB, TPO, (Syrlyn) ve NBR’dir. PP/WF (%30) kompozitinde darbe geriliminin %10 NBR ilavesi ile 27 kJ/m2 ‘den 41 kJ/m2 ‘ye, %10 PIB ilavesi ile 30 kJ/m2 ‘ye, %10 TPO ilavesi ile 29 kJ/m2 ‘ye arttığını diğer katkıların ilavesi ile darbe geriliminin değişmediğini rapor etmişlerdir.

21

Scott ve arkadaşları [22] CaCO3 ve okside silikon toz dolgulu PE kompozit sistemlerinde modifiye edilmemiş EPDM ve Maleik Anhidritlenmiş EPDM ilavesi ile izod darbe gerilimi özelliklerinde çok iyi sonuçlar elde etmişlerdir.

Oksman‘da [23] SEBS-MA‘yı PE/Ahşap Tozu kompozit sistemlerinde kullanmış ve darbe özelliklerinde iyileşmeler sağlandığını göstermiştir ve aynı zamanda PE/Ahşap Tozu ağaç dolgu arasında çok iyi birleştirici olduğunu göstermiştir. Matriks içindeki dolgu partiküllerinin boyutu ve dağılımı kompozit özelliklerinde etkilidir. Küçük çok iyi dispers olmuş partiküller genellikle en iyi özellikleri sağlarlar. Küçük partiküller darbe sağlamlığı sonucu olarak çatlak genişlemesini önlerler bununla birlikte topaklanma eğiliminden dolayı çok iyi partikül dispersiyonunu sağlamak zordur. Darbe modifiyicilerin kompozitlerde PP’nin darbe gerilimi ve kopma uzamasında iyileşme sağlanmasına rağmen E modülünde düşme yaptığı bilinmektedir. Maleik Anhidritlenmiş darbe modifiyeciler çok iyi birleştiricilerdir. Darbe modifiyeciler ve MAPP kombinasyonu ile ahşap tozu partikülleri ve PP matriksinin dayanıklılığının artması yönünde çok iyi sonuçlar elde edilmektedir.

Tablo II.5 PP/Ahşap Tozu Kompoziti Üzerine Katkıların Etkisi

Kompozit Kodu σ max E ε İzod Çentikli

İzod Çentiksiz

MAPP + O - - O EPDM - - + + O EPDM+MAPP O - O + + EPDM-MA - - + + + EPDM-MA+MAPP - - + + + SEBS-MA + - + + + SEBS-MA+MAPP + - + + +

“-“ negatif, “+”pozitif ve “o” etkisiz veya çok az etkili [14]

II.2. POLİETİLEN KOMPOZİTLERİ

II.2.1. AHŞAP TOZU TAKVİYELİ POLİETİLENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE MODİFİYE EDİLMİŞ AHŞAP TALAŞLARININ ETKİLERİ

LLDPE de takviye edici dolgu malzemesi olarak kavak ağacı tozu kullanılır. Ahşap tozu LLDPE matriksi arasındaki uyuşabilirliği arttırmak için ahşap tozu titanat bağlayıcı ajanları ( TC-PBT, TC-POT ) ile muamele edilir ya da akrilonitril ile aşılanır. Her iki muamele sonucunda da modifiye edilmemiş ahşap tozu ile elde edilmiş kompozitlerle karşılaştırıldığında bu kompozitlerin mekanik özelliklerinde belirgin bir iyileşme vardır. Bununla birlikte aşılama metodu mekanik özelliklerin iyileşmesinde titanat bağlama metoduna göre daha avantajlıdır. Akrilonitril aşılanması ile ahşap tozunun kristalin yapısı bozuluyor ve amorf hale gelmiş dolgunun LLDPE matriksine yapışması daha da kolaydır. Mineral veya cam elyaf takviye edicilerle karşılaştırıldığında ahşap tozu gibi doğal organik dolguların termoplastiklerdeki kullanım yüzdesi düşüktür. Fakat ağaç talaşı birçok avantajlar sağlamaktadır.

22

1. Düşük yoğunluk 2. Yüksek spesifik gerilim ve modül 3. Yenilenebilir tabiat 4. Karışım sırasında dolguda düşük kırılma [24,25]

Fakat ahşap dolgulu termoplastik kompozitlerdeki en önemli problem suyu sevmeyen polimer matriksi ile suyu seven ahşap talaşı yüzeyleri arasındaki zayıf yapışma özelliğidir. Ahşap tozunun yüzeyi kimyasal olarak modifiye edilerek bu sorun giderilebilir [26,27], örneğin stearik asit ve MA propilen wax [28,29] gibi değişik bağlayıcı ajanlar kullanılarak ahşap tozu yüzeyine kısa zincirli moleküller [30] aşılanabilir. Ayrıca kompozit hazırlama metoduda kompozitin özelliklerine etkilidir. B. LIAO, Y. HUANG, G. CONG [31] ahşap tozu ile LLDPE matriksi arasındaki yüzeysel yapışmayı iyileştirmek için, iki farklı titanat bağlayıcı ajan ve akrilonitril aşılama metodu kullanmışlardır. Ahşap tozu konsantrasyonu ve ahşap dolgu modifiyesinin kompozitlerin mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini incelemişlerdir. Bu amaçla MFI değeri 5 g/10 dak, yoğunluğu 0,933 g/cm3 olan LLDPE kullanmışlardır. Titanat bağlayıcı ajanı olarakta yapıları verilen a) TC-POT, b) TC-PBT kullanılmıştır.

R: (a) C8 – C10 zincirli alkil (TC-POT) (b) C4 zincirli alkil (TC-PBT) Ahşap Dolgu Hazırlaması

Titanatla muamele; Ahşap talaşı içine titanatın hekzandaki % 3 lük çözeltisi 24 saat süresince iyice emdirilir ve daha sonra hekzan uçurulur. Hava dolaşımlı fırında 80 0C de 24 saat kurutulur.

Akrilonitril aşılaması; Ağaç talaşının akrilo nitril aşılaması literatürde belirtildiği gibi yapılmıştır [32]. Aşılama oranı nitrojen (azod) yüzdesinden ( % N ) belirlenmiştir. Kullanmadan önce aşılanmış ahşap dolgusunun boyutu (çapı) 0.25 mm olarak ayarlanmıştır. Akrilonitril aşılanmış ahşap talaşı örnek numaraları ve aşılanma dereceleri tabloda verilmiştir.

Tablo II.6 Model No ve Ahşap Talaşı Aşı Oranı

Model No A – 1 A – 2 A – 3 Aşı Oranı ( % N ) 5,34 9,70 13,74

Kompozit Hazırlama

Modifiye edilmiş ahşap dolgusu ve LLDPE 160 0C de 10 dakika iki silindir arasında karıştırıldı. Sonra oda sıcaklığına kadar soğutuldu ve boyutu yeniden 0.80 mm olarak ayarlandı. Kompozitteki ahşap dolgu konsantrasyonu ağırlıkça % 0-40 arasında değişmektedir. Karışımlar örneklendirme kalıplarında kalıplandı. Kalıplama sıcaklığı 170 0C, kalıplama basıncı 4 MPa, ısıtma zamnı 10 dakika ve soğutma zamanı 15 dakikadır [31].

23

Şekil II.13 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Gerilmelerine Ahşap Dolgu Yüzdelerinin

Etkisi

Şekil II.14 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin % Uzamasına Ahşap Dolgu Yüzdelerinin Etkisi

24

Şekil II.15 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Modülüne Ahşap Dolgu Yüzdelerinin

Etkisi

Şekil II.16 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Gerilmesine Bağlama Ajanların

Yüzdelerinin Etkisi

25

Şekil II.17 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin % Uzamasına Bağlama Ajanların Yüzdelerinin

Etkisi

Şekil II.18 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Gerilmesine Aşılı Ahşap Dolguların


26

Şekil II.19 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin % Uzamasına Aşılı Ahşap Dolguların


Şekil II.20 LLDPE–Ahşap Dolgulu Kompozitlerin Çekme Modülüne Aşılı Ahşap Dolguların

Yüzdelerinin Etkisi [31]

27

Şekil II.21 LLDPE–Modifiye Edilmiş Ahşap Dolgulu Kompozitin Yüzey Görüntüsü ( % 20 Dolgu)

Şekil II.22 LLDPE–Aşılanmış Ahşap Dolgulu Kompozitin Yüzey Görüntüsü ( % 20 Dolgu) [31]

28

II.2.2. AHŞAP TOZLU POLİETİLEN KOMPOZİTLERİN ESNEKLİK ÖZELLİKLERİNE YENİ UYUMLAŞTIRICI SİSTEMİN ETKİSİ

Son ürünün dayanıklılığını, sertliğini arttırmak ve maliyetini düşürmek için plastiklere dolgular katılmaktadır [33]. Plastik endüstrisinde ağaç talaşı termoplastikler için ucuz bir dolgu malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bu ağaç dolgulu termoplastikler çoğunlukla WPC olarak adlandırılır ve bütün bu kompozitler ağaç talaşı veya plastiklerin naturel hallerinden daha avantajlıdır. Bununla birlikte WPC’ler naturel plastik ile kıyaslandırıldıklarında su absorblamaları ve kalınlıkta artış gibi bir dezavantajları vardır. Ağaç talaşı ile termoplastik matriksi arasındaki bağ oldukça sınırlı ve zayıftır. Bir darbe uygulandığı zaman ağaç talaşı termoplastikten kayar ve sıyrılır [34,35].

Ağaç talaşı ile termoplastik arasında etkili bir bağın oluşmaması, WPC’lerin gelişmesindeki ilerlemeyi engelleyen en büyük etkendir. Ağaç talaşı ve partikülleri termoplastiklerle uyuşmamaktadır. Ağaç suyu seven, plastik suyu sevmeyen özelliktedir. Bu problemin üstesinden gelebilmek için uyumlaştırıcı olarak adlandırılan ve plastik ile ağaç talaşı yüzeyleri arasındaki yapışmayı arttıran bu sayede de WPC gerilme özelliklerinin artmasını sağlayan bağlayıcı ajanlar kullanılmaktadır.

PE, WPC’lerde kullanılan en yaygın termoplastiktir. Ağaç talaşı PE kompozitleri için seçilebilecek etkili uyumlaştırıcılar sınırlıdır. Bu çalışmada Y. Geng, K. Li, J. Simonsen [36] ağaç talaşı bağlayıcısı olarak kymene 557-H (paper wet-strength) ve PE bağlayıcı olarakta stearik anhidrit içeren yeni bir uyumlaştırıcı sistemi kullanmışlardır.

Kymene ve Kymene ile ağaç talaşı arasındaki bağlanma reaksiyonuna ait şekiller Şekil II. 23 ve Şekil II. 24 ‘de verildi.

Şekil II.23 Kymene’nin Kimyasal Yapısı

29

Şekil II.24 Kymene ile Ağaç Talaşının Bağlanma Reaksiyonu

Deneysel Kısım

Ağaç talaşı ( boyutu 0,425 mm, nem oranı % 2,04 olan çam ağacı talaşı), HDPE tozu (MFI: 0,55 g/10 min) ile uyumlaştırıcıyı mikser ile iyice karıştırmışlardır. Tablo II. ‘de bileşenlerin ağırlıkça oranları ve kullanılan karışım prosedürleri verilmiştir.

Tablo II.7 Ağaç Talaşı – PE Kompozitindeki Bileşenler ve Oranları

Sınıf Ağaç Talaşı – PE Kompozitinin Bileşenleri Ağırlıkça Oran

Karışım Prosedürü

Kontrol Ağaç Talaşı/HDPE 40/60 A MAPP Ağaç Talaşı/MAPP/HDPE 40/2/58 B SA Ağaç Talaşı/Stearik Asit/HDPE 40/1/59 B SAN Ağaç Talaşı/Stearik Anhidrit/HDPE 40/1/59 B K – 1 Ağaç Talaşı/Kymene/HDPE 40/2/58 C K – 2 Ağaç Talaşı/Kymene/HDPE 40/2/58 D K – 3 Ağaç Talaşı/Kymene/HDPE 40/2/58 E K + SA Ağaç Talaşı/Kymene/ Stearik Asit /HDPE 40/2/1/57 F K + SAN Ağaç Talaşı/Kymene/Stearik Anhidrit/HDPE 40/2/1/57 F

Ağaç Talaşı – PE Kompozitlerinin Karışım Prosedürleri

Prosedür A: Brabender marke mikser, devri 100 dev/dak.’ya ayarlandı ve 120 0C’ye ısıtıldı. 17,96 g ağaç talaşı katılarak 10 dak. karıştırıldı. Daha sonra mikser sıcaklığı 170 0C’ye arttırıldı ve HDPE tozu eklenerek 5 dak. daha karıştırıldı. Son olarak bu karışım sıkıştırma kalıplama ile kalıplandı.

Prosedür B: Mikser, devri 100 dev/dak.’ya ayarlandı ve 120 0C’ye ısıtıldı. 17,96 g ağaç talaşı katılarak 10 dak. karıştırıldı. Daha sonra 0,44 g stearik asit, 0,44 g stearik anhidrit ve 0,88 g MAPP ayrı ayrı aynı sisteme katılarak üç farklı karışım elde edildi. Mikser sıcaklığı 170 0C’ye arttırıldı, stearik asit ve stearik anhidrit için 25,96 g MAPP için ise 25,52 g HDPE ilave edilerek 5 dak. mikserleme yapıldı. Son olarak bu karışımlar sıkıştırma kalıplama ile kalıplandı.

30

Prosedür C: Mikser, devri 100 dev/dak.’ya ayarlandı ve 120 0C’ye ısıtıldı. 17,96 g ağaç talaşı katılarak 10 dak. karıştırıldı. Daha sonra 7,04 g Kymene ( 0,88 sulu çözelti) ilave edilerek 10 dak. mikserlendi. Sıcaklık 170 0C’ye arttırıldı ve 25,52 g HDPE konularak 5 dak. daha karıştırıldı. Son olarak bu karışım sıkıştırma kalıplama ile kalıplandı.

Prosedür D: 7,04 g Kymene’nin deiyonize su ile % 2’lik sulu çözeltisi hazırlandı ve mekanik karıştırıcıda 17,96 g ağaç talaşı ile Kymene çözeltisi iyice karıştırıldı. Daha sonra bu karışım 104 0C’de yaklaşık 2 saat kurutuldu. Kurutulmuş bu karışım devri 100 dev/dak. 120 0C ısıtılmış mikser ile 10 dak. karıştırıldı. Sıcaklık 170 0C’ye çıkartılıp 25,52 g HDPE katılarak 5 dak. daha karıştırıldı. Son olarak bu karışım sıkıştırma kalıplama ile kalıplandı.

Prosedür E: 7,04 g Kymene 400 ml’lik beher içindeki 17,96 g ağaç talaşına damla damla eklendi. Karışım devri 100 dev/dak. 120 0C ısıtılmış mekanik karıştırıcıda 10 dak. karıştırıldı. Sıcaklık 170 0C’ye çıkartılıp 25,52 g HDPE katılarak 5 dak. daha karıştırıldı. Son olarak bu karışım sıkıştırma kalıplama ile kalıplandı.

Prosedür F: Mikser, devri 100 dev/dak.’ya ayarlandı ve 120 0C’ye ısıtıldı. Prosüdür D’deki gibi hazırlanmış ve kurutulmuş ağaç talaşına 18,48 g Kymene eklendi. 0,44 g stearik asit ve stearik anhidrit eklenerek 10 dak. mikserlendi ve iki ayrı karışım elde edildi. Sıcaklık 170 0C’ye çıkartılıp 25,08 g HDPE katılarak 5 dak. daha karıştırıldı. Son olarak bu karışım sıkıştırma kalıplama ile kalıplandı.

Farklı şekilde hazırlanan bu numunelerin kırılma ve elastiklik modüllerine karışım prosedürlerinin etkisi incelendi.

Şekil II.25 Ağaç Talaşı – Kymene – PE Kompozitininin Kırılma Modülüne, Karışım

Prosedürlerinin Etkisi

31

Şekil II.26 Ağaç Talaşı – Kymene – PE Kompozitininin Elastiklik Modülüne, Karışım

Prosedürlerinin Etkisi

Şekil II.27 Stearik Asit ve Stearik Asit – Kymene Kombinasyonunun Kırılma Modülü Üzerine

Etkisi

Şekil II.28 Stearik Asit ve Stearik Asit – Kymene Kombinasyonunun Elastiklik Modülü Üzerine

Etkisi

32

Şekil II.29 Stearik Anhidrit, Stearik Ansit – Kymene Kombinasyonu ve MAPP’nin Kırılma Modülü

Üzerine Etkisi

Şekil II.30 Stearik Anhidrit, Stearik Ansit – Kymene Kombinasyonu ve MAPP’nin Elastiklik

Modülü Üzerine Etkisi

Sonuç

Ağaç talaşının kymene ile muamelesi sonucu ağaç talaşı – PE kompozitinin kırılma ve elastiklik modülü artmıştır. Stearik asit ve ağaç talaşı karışımının kymene ile muamele edilmesi durumunda, stearik asit veya kymene’nin tek başına kullanılmasına göre daha yüksek kırılma modülü ve elastiklik modülü elde edilir. Mekanik özellikler açısından bakıldığında Stearik anhidrit – Kymene – Ağaç talaşı kombinasyonu, Stearik asit – Kymene – Ağaç talaşı kombinasyonu ile karşılaştırıldığında anhidrit içeren karışımda uyuşabilirlik etkisinin daha iyi olduğu gözlenmiştir. Kymene, Ağaç talaşı – Plastik – Uyumlaştırıcı sisteminde etkili bir ağaç talaşı bağlayıcısıdır. WPC’ler için kymene ve karboksilik anhidrit kombinasyonları çok iyi uyumlaştırıcı sistemdir. Bu sistem özellikle WPC’lerin reaktif ekstrüzyon için çok etkilidir [36].

33

BÖLÜM III

DENEYSEL ÇALIŞMALAR

III.1. KULLANILAN MALZEMELER

III.1.1. Polietilen (PE) PE/Ahşap tozu karışımının hazırlanmasında matris polimeri olarak kullanılan PE, Sabic PE ticari ismi ile bilinir. Sabic LDPE 1922T koduyla satılan bu polimerin çeşitli mekanik, fiziksel ve termal özellikleri Tablo III.1’de verildi.

Tablo III.1 PE’in Fiziksel, Mekanik ve Termal Özellikleri [37]

PE DEĞER BİRİM STANDART Yoğunluk 0,919 Kg/cm3 ISO 1183 MFI (190 0C, 2,16 Kg’de) 22 g/10 min ISO 1133 Sertlik 45 Shore D ISO 868 İzod Çentiksiz Darbe (23 0C’de) 42 kJ/m2 ISO 180/A Çekme Modülü 175 MPa ISO 527-2 Akma Gerilimi 8 MPa ISO 527-2 Kopma Gerilimi 7 MPa ISO 527-2 Kopma Uzaması 400 % ISO 527-2 Bükülme Sıcaklığı (0,45 MPa HDT/B) 39 0C ISO 75-2 Vicat Yumuşama Sıcaklığı (10 N VST/A) 152 0C ISO 306 Erime Noktası 105 0C DIN 53765 III.1.2. Polipropilen (PP)

PP/Ahşap tozu karışımının hazırlanmasında matris polimeri olarak kullanılan PP, Sabic PP ticari ismi ile bilinir. Sabic 579S koduyla satılan bu polimerin çeşitli mekanik, fiziksel ve termal özellikleri Tablo III.2’de verildi.

34

Tablo III.2 PP’in Fiziksel, Mekanik ve Termal Özellikleri [37]

PP DEĞER BİRİM STANDART Yoğunluk 0,905 Kg/cm3 ISO 1183 MFI (230 0C, 2,16 Kg’de) 47 g/10 min ISO 1133 Sertlik 72 Shore D ISO 868 İzod Çentiksiz Darbe (23 0C’de) 2 kJ/m2 ISO 180/4A Charpy Çentiksiz Darbe (23 0C’de) 2 kJ/m2 ISO 179 Esneklik Modülü 2000 MPa ASTM D 790 Akma Gerilimi 41 MPa ISO 527 Kopma Gerilimi 22 MPa ISO 527 Kopma Uzaması 500 % ISO 527 Bükülme Sıcaklığı (0,45 MPa HDT/B) 108 0C ISO 75/B Vicat Yumuşama Sıcaklığı (10 N VST/A) 152 0C ISO 306/A III.1.3. Maleik Anhidrit (MA)

Polimer/Ahşap tozu karışımlarının ara yüzeylerinde bağlayıcı etkiyi sağlamak amacıyla katılan bu katkı, Yparex ticari ismi ile DSM firması üretmektedir. Piyasada Yparex 8125 diye bilinen bu katkının fiziksel ve termal özellikleri Tablo III.3’de verildi.

Tablo III.3 MA’nın Fiziksel ve Termal Özellikleri [38]

MA DEĞER BİRİM STANDART Yoğunluk 0,929 Kg/cm3 ISO 1183 MFI (190 0C, 2,16 Kg’de) 24 g/10 min ISO 1133 Erime Noktası (10 0C/min) 124 0C ISO 11357-1/-3 Vicat Yumuşama Sıcaklığı (50 0C/h 10N) 103 0C ISO 306 III.1.4. Antioksidant (AO)

Polimer/Ahşap tozu karışımlarının ekstrüzyon prosesinde ısıl degredasyonunu (bozunmasını) engellemek amacıyla katılan bu katkı, Anox 20 ticari ismi ile Great Lakes polimer katkıları firmasına aittir. Bu katkının bazı özellikleri Tablo III.4’de verildi.

Tablo III.4 AO’nun Özellikleri [39]

Antioksidant DEĞER BİRİM Yoğunluk (20 oC) 1,045 Kg/cm3 Dökme Yoğunluğu 0,55 Kg/L Erime Noktası 110-125 0C Mol Ağırlığı 1178 Görünüm Toz Renk Beyaz

35

III.1.5. Etilen Bis-Steramid (EBS)

Polimer/Ahşap tozu karışımlarının proses esnasında homejen bir şekilde dispersiyonunu sağlamak amacıyla katılan bu katkı, Crodamide EBS ticari ismi ile CRODA firmasına aittir. Bu katkının bazı özellikleri Tablo III.5’de verildi.

Tablo III.5 EBS’nin Özellikleri [40]

EBS DEĞER BİRİM Amin Değeri 5 % Erime Noktası 140-145 0C Nem 0,2 % Asit Değeri 5 %

III.1.6. Polimer Proses Katkısı (PPA)

Polimer/Ahşap tozu karışımlarının proses esnasında metal yüzeyle arasındaki sürtünmeyi azaltmak için katılan bu katkı, Dynamar PPA FX 5911 ticari ismi ile dyneon firmasına aittir. Bu katkının bazı özellikleri Tablo III.6’da verildi.

Tablo III.6 PPA’nın Özellikleri [40]

PPA DEĞER BİRİM Yoğunluk 0,193 Kg/cm3 MFI ( 265 0C, 5Kg’de) 5-14 g/10 min Erime Noktası 110-126 0C Biçim Toz Renk Beyaz Partikül Boyutu 2400 Mikron

PPA Kullanılmadığı zaman PPA Kullanıldığı zaman

Şekil III.1 PPA Kullanılmasının Ekstrüzyona Etkisi

36

III.2. KULLANILAN CİHAZLAR

III.2.1. Makineler

III.2.1.1. Mekanik Karıştırıcı

Kullanılan bütün katkıların ve ahşap tozunun fiziksel homojenliğinin sağlanması için Aksoy Plastik firmasına ait Dersan marka, üç bıçaklı, 700 dev/dak’lık mekanik karıştıcıda 15 dakika karıştırılarak hazırlandı. Bu karıştırıcının resmi Şekil III.2’de verildi.

Şekil III.2 Mekanik Karıştırıcı

37

III.2.1.2. Ekstrüzyon Makinesi

Numunelerin hepsi Aksoy Plastik firmasına ait Coperion WERNER&PFLEIDERER marka, çift vidalı ekstrüderde yapıldı. (L/D boy/çap oranı = 40 ). Şekil III.3’de kullanılan çift vidalı ekstrüzyon resmi verildi.

Şekil III.3 Çift Vidalı Ekstrüzyon Makinesi

38

III.2.1.3. Enjeksiyon Makinesi

Ekstrüderde hazırlanmış granüle edilmiş numunelerin test plaka baskıları Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Laboratuvarında bulunan YONCA MAKİNA marka 80 ton kapama kuvvetli enjeksiyon makinesinde yapıldı. Şekil III.4’de enjeksiyon makinesinin resmi verildi.

Şekil III.4 Enjeksiyon Makinesi

39

III.2.2. Test Cihazları

III.2.2.1. Darbe Direnci Test Cihazı

Numunelerin kırılganlık dayanımlarının tespiti için kullanılan izod darbe testi ASTM D256 standardına göre kalıplanmış parçalar üzerine 5,4 kj’lik sarkacın düşürülmesiyle yapıldı. Testler Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Laboratuvarında bulunan ZWICK B5113 marka darbe test cihazı kullanıldı. Bu cihazın resmi Şekil III.5’de verildi.

Şekil III.5 Darbe Testi Cihazı

40

III.2.2.2. Akışkanlık Test Cihazı

Granül hale getirilmiş numunelerin akışkanlık testleri ISO 1133 standartlarında belirtilen şartlarda Aksoy Plastik firmasında bulunan Şekil III.6’da verilen ZWICK 4100 marka MFI cihazı ile yapıldı.

Şekil III.6 Akışkanlık Test Cihazı

41

III.2.2.3. Çekme Testi Cihazı

Tüm numunelere çekme testi ASTM D 412 standardına uygun Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Laboratuvarında bulunan Şekil III.7’de verilen ZWICK Z010 marka çekme cihazı kullanılarak yapıldı. Tüm numunelerin çekme testlerinde aşağıdaki parametreler sabit tutulmuştur. Ön yükleme zamanı 50 sn, ön yük:1 N/mm2, ön yükleme zamanı: 3 m/dak, test hızı: 50 mm/dak

Şekil III.7 Çekme Testi Cihazı

42

III.2.2.4. Kurutma Fırını

Tüm numunelerin kurutma işlemi Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Laboratuvarında bulunan Şekil III.8’de verilen HASMAK markalı kurutma cihazında 100 0C’ de 2 saatlik kurutma işlemi yapılmıştır.

Şekil III.8 Kurutma Fırını

43

III.2.2.5. Sertlik Cihazı

Enjeksiyonda kalıplanmış numunelerin sertlik testleri ASTM D 2240 test sdandardına göre Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Laboratuvarında bulunan Şekil III.9’da verilen ZWICK marka Shore D durometresi ile yapılmıştır.

Şekil III.9 Sertlik Cihazı

44

III.2.2.6. HDT ( Yük Altında Deformasyon Sıcaklığı ) Cihazı

Enjeksiyonda kalıplanmış numunelere ısı altında deformasyona uğradığı sıcaklığın tayini için yapılan HDT testi, Teknopolimer firmasının laboratuvarında bulunan CEAST marka tip 6521 HDT test cihazı ile oda sıcaklığında ISO 307 test standardına göre 305 gr ağırlık kullanılarak yapıldı. HDT cihazının temsili resmi şekil III.10’da verildi.

Şekil III.10 HDT Cihazı

III.2.2.7. DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetre) Cihazı

Numunelerin termal (Tg veTm) değerlerinin tayini için, Teknopolimer firmasının laboratuvarında bulunan TA instruments DSC cell (DSC 2920) test cihazı kullanıldı. Cihazın temsili resmi şekil III.11’de verildi.

Şekil III.11 DSC Cihazı

45

III.2.2.8. SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) Cihazı

Numunelerin morfolojik özelliklerinin incelenmesi için, Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Laboratuvarında bulunan SEM cihazı ile farklı büyütmelerde mikro yapı fotoğrafları çekildi. Numuneler ilk önce inert ve geçirgen bir yüzey elde etmek için vakum altında 40 Ǻ kalınlıkta altınla kaplandı. Mikro yapı resimleri 5 Kv’lık gerilim altında çekildi. Altın kaplama cihazına ait resim Şekil III.12’de, SEM cihazının resmi ise Şekil III.13’de verildi.

Şekil III.12 Altın Kaplama Cihazı

Şekil III.13 SEM Cihazı

46

III.3. DENEYSEL YÖNTEM

III.3.1. Karışımların Ekstürüde Edilmesi

III.3.1.1. PE/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüde Edilmesi

PE-Ahşap Tozu, Coperion WERNER&PFLEIDERER marka, çift vidalı, L/D oranı 40 olan ekstrüderde yapıldı. İlk olarak Tablo III.7’de belirtilen karışımlar uygun oranlarda hassas terazide tartıldı. Birinci proseste tartılan ahşap tozu ve katkılar dersan marka üç bıçaklı dikey karıştırıcıda mikserle 700 dev/dak. hızla 15 dak. karıştırıldı.

Tablo III.7 PE/Ahşap Tozu ve Katkıların Karışım Oranları

Birim 1. Grup 2. Grup 3. Grup 4. Grup 5. Grup PE % 100 88,1250 78,3333 68,5416 58,7500 Ahşap Tozu % - 9,5057 19,0114 28,5171 38,0228 Yparex % - 1,8750 1,6666 1,4583 1,2500 EBS % - 0,3802 0,7604 1,1406 1,5209 Anox 20 % - 0,1062 0,2124 0,3187 0,4249 PPA % - 0,0078 0,0156 0,0234 0,0313

İlk proseste tartılan ahşap tozu ve katkı maddeleri mikserlendi. 2. proseste toz karışım ekstüder makinesinin toz dozajına (yan beslemeye ) döküldü, plastik beslemeye ise PE konularak dozajlama değerleri makineye girildi. Ağırlıkça, saatte 9 kg plastik ve 1 kg toz karışım vermek üzere ayarlandı ve 5 kg ürün elde edilene kadar yapıldı. Aynı işlemler diğer gruplara 8 kg - 2 kg, 7 kg – 3 kg, 6 kg – 4 kg oranlarında uygulandı.

Numuneler 90-120 0C sıcaklık altında, kafa basıncı 12 bar ve 250 dev/dak.’lık vida devri ile dönen çift vidalı ekstrüderde granül haline getirildi. Tablo III.8’de PE ve ahşap tozu karışımının ekstrüzyon şartları verildi.

Tablo III.8 PE/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüzyon Şartları

Parametreler 2. Grup 3. Grup 4. Grup 5. Grup 1. Kovan 0C 120 120 120 120 2. Kovan 0C 120 120 120 120 3. Kovan 0C 90 90 90 90 4. Kovan 0C 90 90 90 90 5. Kovan 0C 90 90 90 90 6. Kovan 0C 90 90 90 90 Kafa Sıcaklığı 0C 120 120 120 120 Vida devri dev/dak. 250 250 250 250 Yan Besleme Vida Devri dev/dak. 320 340 360 380

Tork %A 40 42 46 50 Kapasite kg/h 20 20 20 20 Basınç bar 11 12 12 13

47

III.3.1.2. PP/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüde Edilmesi

PP-Ahşap Tozu, Coperion WERNER&PFLEIDERER marka, çift vidalı, L/D oranı 40 olan ekstrüderde yapıldı. İlk olarak Tablo III.9’da belirtilen karışımlar uygun oranlarda hassas terazide tartıldı. Birinci proseste tartılan ahşap tozu ve katkılar dersan marka üç bıçaklı dikey karıştırıcıda mikserle 700 dev/dak. hızla 15 dak. karıştırıldı.

Tablo III.9 PP/Ahşap Tozu ve Katkıların Karışım Oranları

Birim 1. Grup 2. Grup 3. Grup 4. Grup 5. Grup PP % 100 88,1250 78,3333 68,5416 58,7500 Ahşap Tozu % - 9,5057 19,0114 28,5171 38,0228 Yparex % - 1,8750 1,6666 1,4583 1,2500 EBS % - 0,3802 0,7604 1,1406 1,5209 Anox 20 % - 0,1062 0,2124 0,3187 0,4249 PPA % - 0,0078 0,0156 0,0234 0,0313

İlk proseste tartılan ahşap tozu ve katkı maddeleri mikserlendi. 2. proseste toz karışım ekstüder makinesinin toz dozajına (yan beslemeye) döküldü, plastik beslemeye ise PP konularak dozajlama değerleri makineye girildi. Ağırlıkça, saatte 9 kg plastik ve 1 kg toz karışım vermek üzere ayarlandı ve 5 kg ürün elde edilene kadar yapıldı. Aynı işlemler diğer gruplara 8 kg - 2 kg, 7 kg – 3 kg, 6 kg – 4 kg oranlarında uygulandı.

Numuneler 150-220 0C sıcaklık altında, kafa basıncı 12 bar ve 250 dev/dak.’lık vida devri ile dönen çift vidalı ekstrüderde granül haline getirildi. Tablo III.10’da PP ve ahşap tozu karışımının ekstrüzyon şartları verildi.

Tablo III.10 PP/Ahşap Tozu Karışımının Ekstrüzyon Şartları

Parametreler 2. Grup 3. Grup 4. Grup 5. Grup 1. Kovan 0C 200 200 200 200 2. Kovan 0C 200 200 200 200 3. Kovan 0C 150 150 150 150 4. Kovan 0C 150 150 150 150 5. Kovan 0C 150 150 150 150 6. Kovan 0C 160 160 160 160 Kafa Sıcaklığı 0C 220 220 220 220 Vida devri dev/dak. 250 250 250 250 Yan Besleme Vida Devri dev/dak. 320 340 360 380

Tork %A 48 54 55 57 Kapasite kg/h 20 20 20 20 Basınç bar 11 11 13 13

48

III.3.2. Test Numunelerinin Enjeksiyonda Kalıplanması

III.3.2.1. PE/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplanması

Yonca marka enjeksiyon makinasında ISO 294’e uygun olarak çekme, darbe ve sertlik deneylerini yapabilmek için test plakaları basıldı. Test plakaları 10’ar adet basılıp dış görünüş açısından bakılarak çapaklı veya eksik çıkan numuneler alınmadı, en iyi 5 tanesi seçilerek testler bu numunelere yapıldı. Tablo III.11’de enjeksiyonda kalıplama şartları verildi.

Tablo III.11 PE/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplama Şartları

Parametreler Değer Enjeksiyon Sıcaklığı 0C 140-160 Enjeksiyon Basıncı (bar) 1400-1500 Kalıpta Bekeleme Süresi (sn) 15

III.3.2.2. PP/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplanması

Yonca marka enjeksiyon makinasında ISO 294’e uygun olarak çekme, darbe ve sertlik deneylerini yapabilmek için test plakaları basıldı. Test plakaları 10’ar adet basılıp dış görünüş açısından bakılarak çapaklı veya eksik çıkan numuneler alınmadı, en iyi 5 tanesi seçilerek testler bu numunelere yapıldı. Tablo III.12’de enjeksiyonda kalıplama şartları verildi.

Tablo III.12 PP/Ahşap Tozu Karışımının Enjeksiyonda Kalıplama Şartları

Parametreler Değer Enjeksiyon Sıcaklığı 0C 190-210 Enjeksiyon Basıncı (bar) 1400-1500 Kalıpta Bekeleme Süresi (sn) 15

49

BÖLÜM IV

DENEYSEL BULGULAR

IV.1. MEKANİK ÖZELLİKLER

IV.1.1. PE Polimerinin Mekanik Özellikleri

Granül haldeki PE test numuneleri, enjeksiyon makinesinde kalıplanarak elde edildi. 10’ar adet basılan bu numunelerin beş tanesi teste tabi tutuldu. PE’ nin mekanik değerleri Tablo IV.1’de ve çekme grafiği eğriside Şekil IV.1’de verildi.

Tablo IV.1 PE’nin Mekanik Değerleri

Mekanik Özellikler Birim 1.Num 2.Num 3.Num 4.Num 5.Num Ort. Elastiklik Modülü MPa 29,10 29,15 30,08 28,29 34,52 30,22Çekme Mukavemeti MPa 9,85 9,74 9,86 9,72 9,74 9,78% Uzama % 116,75 121,40 115,25 121,06 122,73 119,44Sertlik (5kg/15s) Shore D 39,00 40,00 39,00 39,00 38,00 39,00İzod Darbe Muk.(çentikli) Kj/m2 41,00 43,00 42,00 41,00 43,00 42,00

Şekil IV.1 PE’nin Çekme Deneyi Grafiği (1. Numune)

50

IV.1.2. % 90 PE % 10 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Özellikleri

Granül haldeki karışımın test numuneleri, enjeksiyon makinesinde kalıplanarak elde edildi. 10’ar adet basılan bu numunelerin beş tanesi teste tabi tutuldu. Karışımın mekanik değerleri Tablo IV.2’de ve çekme grafiği eğriside Şekil IV.2’de verildi.

Tablo IV.2 % 90 PE % 10 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Değerleri

Mekanik Özellikler Birim 1.Num 2.Num 3.Num 4.Num 5.Num Ort. Elastiklik Modülü MPa 76,73 72,93 80,59 78,59 75,27 76,82Çekme Mukavemeti MPa 10,65 10,55 10,69 10,65 10,65 10,63% Uzama % 42,60 26,73 23,92 47,68 37,73 35,73Sertlik (5kg/15s) Shore D 42,73 43,26 42,50 43,10 43,16 42,95İzod Darbe Muk.(çentikli) kJ/m2 10,60 10,80 11,40 11,30 10,10 10,84

Şekil IV.2 % 90 PE % 10 Ahşap Tozu Karışımının Çekme Deneyi Grafiği ( 5. Numune)




Mekanik Özellikler Birim 1.Num 2.Num 3.Num 4.Num 5.Num Ort. Elastiklik Modülü MPa 168,05 156,45 163,25 170,97 172,32 166,20Çekme Mukavemeti MPa 10,46 10,38 10,63 10,59 10,52 10,51% Uzama % 18,94 15,53 15,39 12,79 15,20 15,57Sertlik (5kg/15s) Shore D 44,83 45,70 45,83 45,73 46,30 45,67İzod Darbe Muk.(çentikli) kJ/m2 5,80 5,90 5,90 5,90 5,90 5,88

51





Mekanik Özellikler Birim 1.Num 2.Num 3.Num 4.Num 5.Num Ort. Elastiklik Modülü MPa 227,48 228,91 222,03 217,41 229,61 225,08Çekme Mukavemeti MPa 9,30 9,12 10,15 9,32 9,27 9,43% Uzama % 5,96 5,66 8,76 6,43 7,16 6,79 Sertlik (5kg/15s) Shore D 47,80 48,06 47,83 48,63 47,23 47,91 İzod Darbe Muk.(çentikli) kJ/m2 4,30 4,60 4,50 4,10 4,30 4,36


52



Tablo IV.5 % 60 PE % 40 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Değerleri Mekanik Özellikler Birim 1.Num 2.Num 3.Num 4.Num 5.Num Ort. Elastiklik Modülü MPa 200,76 206,47 253,20 255,71 233,78 229,98Çekme Mukavemeti MPa 7,83 7,59 8,54 8,59 8,21 8,15% Uzama % 4,63 4,06 4,21 4,56 4,94 4,48Sertlik (5kg/15s) Shore D 47,70 47,30 49,86 48,10 49,26 48,45İzod Darbe Muk.(çentikli) kJ/m2 2,90 3,30 3,00 3,00 3,00 2,98


PE/Ahşap Tozu karışımlarının mekanik değerlerinin grafiksel gösterimi Şekil IV.6’da verildi.

0 10 20 30 400

50

100

150

200

250

229,98225,08

166,20

76,82

30,22

Ela

stik

mod

ül (M

Pa)

0 10 20 30 400

20

40

60

80

100

120 119,44

35,73

10,576,79 4,48

% U

zam

a

% Ahşap İçeriği % Ahşap İçeriği

Şekil IV.6 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının Mekanik Değerlerinin Grafiksel Gösterimi

53

0 10 20 30 407

8

9

10

11

8,15

9,43

10,5110,63

9,78

Çek

me

muk

avem

eti (

MP

a)

0 10 20 30 40

36

38

40

42

44

46

48

50

48,4547,91

45,67

42,95

39,00

Ser

tlik

(Sho

re D

)


0 10 20 30 400

10

20

30

40

50

2,984,365,88

10,84

42,00

Izod

dar

be d

irenc

i (kJ

/m2 )

% Ahşap İçeriği

Şekil IV.6 (Devamı)

54

IV.1.6. PP Polimerinin Mekanik Özellikleri Granül haldeki PP test numuneleri, enjeksiyon makinesinde kalıplanarak elde edildi. 10’ar adet basılan numunelerin beş tanesi teste tabi tutuldu. PP’nin mekanik değerleri Tablo IV.6’da ve çekme grafik eğriside Şekil IV.7’de verildi.

Tablo IV.6 PP’nin Mekanik Değerleri

Mekanik Özellikleri Birim 1.Num 2.Num 3.Num 4.Num 5.Num Ort. Elastiklik Modülü MPa 401,77 592,16 442,29 452,70 465,89 440,66Çekme Mukavemeti MPa 38,16 39,62 40,48 38,78 39,33 39,27% Uzama % 15,96 22,53 25,74 12,31 21,58 19,62Sertlik (5kg/15s) Shore D 60,63 58,93 60,43 61,66 62,80 60,89İzod Darbe Direnci Kj/m2 2,40 3,20 2,90 3,50 2,50 2,90

Şekil IV.7 PP’nin Çekme Deneyi Grafiği ( 3. Numune)

IV.1.7. % 90 PP % 10 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Özellikleri


Tablo IV.7 % 90 PP % 10 Ahşap Tozu Karışımının Mekanik Değerleri

Mekanik Özellikleri Birim 1.Num 2.Num 3.Num 4.Num 5.Num Ort. Elastiklik Modülü MPa 677,53 669,81 659,65 664,37 664,51 667,17Çekme Mukavemeti MPa 26,59 29,90 28,79 30,28 28,03 29,25% Uzama % 6,01 8,14 7,81 8,24 8,55 7,75Sertlik (5kg/15s) Shore D 66,83 64,96 67,03 67,03 66,83 66,54İzod Darbe Direnci kJ/m2 2,50 2,10 2,50 2,40 2,50 2,40

55

Şekil IV.8 % 90 PP % 10 Ahşap Tozu Karışımının Çekme Deneyi Grafiği ( 1. Numune)


Granül haldeki karışımın test numuneleri, enjeksiyon makinesinde kalıplanarak elde edildi. 10’ar adet basılan bu numunelerin beş tanesi teste tabi tutuldu. Karışımın mekanik değerleri Tablo IV.8’de ve çekme grafiği eğriside Şekil IV.9’da verildi.





Granül haldeki karışımın test numuneleri, enjeksiyon makinesinde kalıplanarak elde edildi. 10’ar adet basılan bu numunelerin beş tanesi teste tabi tutuldu. Karışımın mekanik değerleri Tablo IV.9’da ve çekme grafiği eğriside Şekil IV.10’da verildi.

56





Granül haldeki karışımın test numuneleri, enjeksiyon makinesinde kalıplanarak elde edildi. 10’ar adet basılan bu numunelerin beş tanesi teste tabi tutuldu. Karışımın mekanik değerleri Tablo IV.10’da ve çekme grafiği eğriside Şekil IV.11’de verildi.




57

PP/Ahşap Tozu karışımlarının mekanik değerlerinin grafiksel gösterimi Şekil IV.12’de verildi.

0 10 20 30 40400

450

500

550

600

650

700

750748,52

726,26709,40

667,17

440,66

Elas

tik m

odül

(MP

a)

0 10 20 30 400

4

8

12

16

20

7,75

19,62

4,964,21

6,76% U

zam

a


0 10 20 30 4020

25

30

35

40

45

23,8425,73

27,60

29,25

39,27

Çek

me

muk

avem

eti (

MP

a)

0 10 20 30 4060

64

68

72

71,3670,50

69,20

66,54

60,89

Ser

tlik

(Sho

re D

)


0 10 20 30 401,0

1,5

2,0

2,5

3,0

2,162,202,24

2,40

2,90

Izod

dar

be d

irenç

i (kJ

/m2 )

% Ahşap İçeriği

Şekil IV.12 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının Mekanik Değerlerinin Grafiksel Gösterimi

58

IV.2. TERMAL ÖZELLİKLER

IV.2.1. Erime Akış İndisi ( MFI )

IV.2.1.1. PE/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değeri

Dört farklı oranda karıştırılarak yapılan numunelerin ve saf haldeki PE ‘nin MFI değerleri Tablo IV.11’ de verildi. Deney oda koşullarında 190 0C’de ve 2.16 kg ağırlık ile yapıldı.

Tablo IV.11 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerleri

Gruplar 1.Num 2.Num 3.Num Ort. Saf PE 18,54 17,84 22,00 18,20 %90 PE %10 Ahşap Tozu 15,66 15,49 15,04 15,40 %80 PE %20 Ahşap Tozu 13,32 12,90 11,93 12,75 %70 PE %30 Ahşap Tozu 11,47 10,96 9,91 10,78 %60 PE %40 Ahşap Tozu 9,07 8,91 7,98 8,66

PE/Ahşap Tozu karışımlarının MFI değerleri yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi saf PE 18,20 g/10 dak. iken karışım içerisindeki Ahşap Tozu ilavesi ile MFI değerinin azaldığı görülmektedir. Karışımların MFI değerlerinin grafiksel gösterimi Şekil IV.13’de verildi.

0 10 20 30 406

8

10

12

14

16

18 18,20

15,40

12,75

10,78

8,66

MFI

(g/1

0 da

k)

% Ahşap İçeriği

Şekil IV.13 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerlerinin Grafiksel Gösterimi

59

IV.2.1.2. PP/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değeri

Dört farklı oranda karıştırılarak yapılan numunelerin ve saf haldeki PP ’nin MFI değerleri Tablo IV.12’ de verildi. Deney oda koşullarında 210 0C’de ve 2.16 kg ağırlık ile yapıldı.

Tablo IV.12 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerleri

Gruplar 1.Num 2.Num 3.Num Ort. Saf PP 42,45 43,48 42,03 42,65 %90 PP %10 Ahşap Tozu 24,02 23,36 20,52 22,63 %80 PP %20 Ahşap Tozu 18,95 18,65 18,31 18,64 %70 PP %30 Ahşap Tozu 17,65 16,68 15,79 16,71 %60 PP %40 Ahşap Tozu 14,14 14,20 14,65 14,33

PP/Ahşap Tozu karışımlarının MFI değerleri yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi saf PP 42,65 g/10 dak. iken karışım içerisindeki Ahşap Tozu ilavesi ile MFI değerinin azaldığı görülmektedir. Karışımların MFI değerlerinin grafiksel gösterimi Şekil IV.14’de verildi.

0 10 20 30 4010

15

20

25

30

35

40

4542,65

22,63

18,6416,71

14,33

MFI

(g/1

0 da

k.)

% Ahşap İçeriği

Şekil IV.14 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının MFI Değerlerinin Grafiksel Gösterimi

60

IV.2.2. Yük Altında Deformasyon Sıcaklığı ( HDT )

IV.2.2.1. PE/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değeri

PE/Ahşap Tozu karışımlarının HDT değerleri Tablo IV.13’de verildi.

Tablo IV.13 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değrleri

Gruplar HDT (MPa 1.80) ( 0C ) Saf PE 31,50 %90 PE %10 Ahşap Tozu 36,70 %80 PE %20 Ahşap Tozu 37,50 %70 PE %30 Ahşap Tozu 39,40 %60 PE %40 Ahşap Tozu 40,90

PE/Ahşap Tozu karışımlarının HDT değerleri yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi saf PE 31,50 MPa iken karışım içerisindeki Ahşap Tozu ilavesi ile HDT değerinin arttığı görülmektedir. Karışımların HDT değerlerinin grafiksel gösterimi Şekil IV.15’de verildi.

0 10 20 30 4030

32

34

36

38

40

42

40,90

39,40

37,50

36,70

31,50

HD

T ( 0 C

)

% Ahşap İçeriği

Şekil IV.15 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değerlerinin Grafiksel Gösterimi

61

IV.2.2.2. PP/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değeri

PP/Ahşap Tozu karışımlarının HDT değerleri Tablo IV.14’de verildi.

Tablo IV.14 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değerleri

Gruplar HDT (MPa 1.80) ( 0C ) Saf PP 52,40 %90 PP %10 Ahşap Tozu 59,30 %80 PP %20 Ahşap Tozu 61,30 %70 PP %30 Ahşap Tozu 62,50 %60 PP %40 Ahşap Tozu 66,10

PP/Ahşap Tozu karışımlarının HDT değerleri yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi saf PP 52,40 MPa iken karışım içerisindeki Ahşap Tozu ilavesi ile HDT değerinin arttığı görülmektedir. Karışımların HDT değerlerinin grafiksel gösterimi Şekil IV.16’da verildi.

0 10 20 30 40

52

56

60

64

68

66,10

62,5061,30

59,30

52,40

HD

T ( 0 C

)

% Ahşap İçeriği

Şekil IV.16 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının HDT Değerlerinin Grafiksel Gösterimi

62

IV.2.3. Diferansiyel Taramalı Kalorimetre ( DSC )

IV.2.3.1. PE/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değeri

DSC çalışması sonucu PE/Ahşap Tozu karışımlarına ait termal değerler Tablo IV.15’de verildi.

Tablo IV.15 PE/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değerleri

Gruplar Tm ( 0C ) Saf PE 112,83 %90 PE %10 Ahşap Tozu 108,43 %80 PE %20 Ahşap Tozu 115,56 %70 PE %30 Ahşap Tozu 116,03 %60 PE %40 Ahşap Tozu 116,86

PE/Ahşap Tozu karışımlarının ısıtma esnasında PE’in 112,83 0C’de Tm değeri verdiği belirlendi. Ahşap Tozu ilavesi ile Tm değerlerinde önemli olmayan bir yükselmenin olduğu tepit edildi.

Gruplara uygulanan DSC testlerinin grafikleri Şekil IV.17, Şekil IV.18, Şekil IV.19, Şekil IV.20, Şekil IV.21’de verildi.

Şekil IV.17 PE Polimerinin DSC Grafiği

63

Şekil IV.18 % 90 PE - % 10 Ahşap Tozu Karışımının DSC Grafiği


64



65

IV.2.3.2. PP/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değeri

DSC çalışması sonucu PP/Ahşap Tozu karışımlarına ait termal değerler Tablo IV.16’da verildi.

Tablo IV.16 PP/Ahşap Tozu Karışımlarının DSC Değerleri

Gruplar Tm ( 0C ) Saf PP 177,49 %90 PP %10 Ahşap Tozu 172,48 %80 PP %20 Ahşap Tozu 173,48 %70 PP %30 Ahşap Tozu 172,47 %60 PP %40 Ahşap Tozu 171,86

PP/Ahşap Tozu karışımlarının ısıtma esnasında PP’in 177,49 0C’de Tm değeri verdiği belirlendi. Ahşap Tozu ilavesi ile Tm değerlerinde önemli olmayan bir düşmenin olduğu tepit edildi.

Gruplara uygulanan DSC testlerinin grafikleri ise Şekil IV.22, Şekil IV.23, Şekil IV.24, Şekil IV.25, Şekil IV.26’da verildi.

Şekil IV.22 PP Polimerinin DSC Grafiği

66

Şekil IV.23 % 90 PP - % 10 Ahşap Tozu Karışımının DSC Grafiği


67



68

IV.3. MORFOLOJİK ÖZELLİKLER

PE, PP Polimerleri ve PE/Ahşap Tozu, PP/Ahşap Tozu karışımlarının mikro yapıları SEM yardımıyla incelendi. Bu amaçla numune yüzeylerine vakum altında, 40 0A kalınlığında altın kaplandı. 500.000 X büyütmeye sahip, 5 Kv’lık gerilim altında çalışan mikroskop kullanıldı. Bu cihaz yardımıyla çekilen fotoğraflardan yapı ve özellikleri arasındaki ilişkiler belirlendi.

Şekil IV.27’de PE, Şekil IV.28’de PP, Şekil IV.29’da % 90 PE / % 10 Ahşap Tozu karışımının, Şekil IV.30’da % 80 PE / % 20 Ahşap Tozu karışımının, Şekil IV.31’de % 70 PE / % 30 Ahşap Tozu karışımının, Şekil IV.32’de % 60 PE / % 40 Ahşap Tozu karışımının, Şekil IV.33’de % 90 PP / % 10 Ahşap Tozu karışımının, Şekil IV.34’de % 80 PP / % 20 Ahşap Tozu karışımının, Şekil IV.35’de % 70 PP / % 30 Ahşap Tozu karışımının, Şekil IV.36’da % 60 PP / % 40 Ahşap Tozu karışımının, mikro yapı fotoğrafları görülmektedir.

69

( a )

( b )

( c )

Şekil IV.27 PE Polimerinin (a) 250, (b) 500, (c) 750 Büyütme SEM Fotoğrafları

70

( a )

( b )

( c )

Şekil IV.28 PP Polimerinin (a) 250, (b) 500, (c) 750 Büyütme SEM Fotoğrafları

71

( a )

( b )

( c )

Şekil IV.29 PE/Ahşap Tozu ( 90/10 )Karışımının (a) 101, (b) 250, (c) 500 Büyütme SEM Fotoğrafları

72

( a )

( b )

( c )


73

( a )

( b )

( c )


74

( a )

( b )

( c )


75

( a )

( b )

( c )

Şekil IV.33 PP/Ahşap Tozu ( 90/10 )Karışımının (a) 102, (b) 250, (c) 500 Büyütme SEM Fotoğrafları

76

( a )

( b )

( c )


77

( a )

( b )

( c )


78

( a )

( b )

(c )


79

BÖLÜM V

SONUÇLAR Bu deneysel çalışmadan anlaşıldığı gibi matris olarak iki çeşit plastik ( PE ve PP ) kullanılmıştır. PE ile ahşap tozunun farklı oranlardaki karışımlarının mekanik özellikleri incelendiğinde ahşap tozu oranının artmasıyla Elastik Modülü ve Shore D sertlik değerleri artmıştır. Buna karşılık Izod Darbe Mukavemeti ve % Uzama değerleri düşmüştür. Ayrıca Çekme Mukavemeti değeri grafikte de görüldüğü gibi % 10 ahşap tozu içeriğinde en yüksek seviyeye ulaşmış sonra düşmeye başlamıştır.

Matris olarak PP kullanıldığında da Elastik Modülü ve Shore D sertlik değerleri yükselmiştir. Buna karşılık Izod Darbe Mukavemeti, % Uzama ve Çekme Mukavemeti değerleri ahşap tozu oranının artmasıyla düşmüştür. Bu değerlerinin karşılaştırılması Şekil V.1’de verilmiştir.

0 10 20 30 400

100

200

300

400

500

600

700 748,52726,26709,40

667,17

440,66

229,98225,08166,20

76,8230,22

Elas

tik m

odül

(MP

a) PE PP

0 10 20 30 40

0

20

40

60

80

100

120

19,627,75 6,76 4,96 4,21

4,486,7910,57

35,73

119,44

% U

zam

a

PE PP

% Ahşap İçeriği % Ahşap İçeriği Şekil V.1 Polietilen/Ahşap Tozu ve Polipropilen/Ahşap Tozu Karışımlarının Mekanik Değerlerinin

Karşılaştırılması

80

0 10 20 30 405

10

15

20

25

30

35

40

23,8425,73

27,6029,25

39,27

8,159,4310,63 10,519,78

Çek

me

muk

avem

eti (

MPa

)

PE PP

0 10 20 30 4032

40

48

56

64

7271,3670,5069,20

66,54

60,89

48,4547,9145,67

42,9539,00

Sertl

ik (S

hore

D) PE

PP


0 10 20 30 40

0

10

20

30

40

50

2,162,202,242,402,90

2,984,365,88

10,84

42,00

Izod

dar

be d

irenc

i (kJ

/m2 )

PE PP

% Ahşap İçeriği Şekil V.1 (Devamı)

PE/Ahşap tozu ve PP/Ahşap tozu karışımlarının Erime Akış İndisi değerlerini incelediğimizde ahşap tozu oranının artmasıyla karışımların MFI değerlerinin azaldığı görüldü. Burada MFI değerinin azalma sebebi ahşap tozunun akışkanlık özelliğinin olmamasından kaynaklanmaktadır.

PE/Ahşap tozu karışımlarının Yük Altında Deformasyon Sıcaklığı ( HDT ) değerleri incelendiğinde ahşap tozu oranının artmasıyla, değerlerde artış tespit edildi. Bununla beraber PP/Ahşap tozu karışımlarının HDT değerinde de benzer sonuçlar görüldü.

Bu iki tip karışımın termal değerlerinin karşılaştırılması Şekil V.2’de verildi.

81

0 10 20 30 40

8

16

24

32

40

14,3316,71

18,64

22,63

42,65

8,6610,78

12,7515,4018,20

MFI

(g /1

0 da

k.)

PE PP

0 10 20 30 4030

36

42

48

54

60

6666,10

62,5061,30

59,30

52,40

40,9039,4037,5036,70

31,50

HD

T ( 0 C

) PP PE

% Ahşap İçeriği % Ahşap İçeriği Şekil V.2 PE/Ahşap Tozu ve PP/Ahşap Tozu Karışımlarının Termal Değerlerinin Karşılaştırılması

Mikroyapı fotoğraflarının incelenmesi sonucu, hem polietilen hemde polipropilene katılan ahşap tozu, matris polimerine çok iyi tutunduğu görülmektedir. Sisteme Maleik anhidrit katılması sonucu bu adhezyon gerçekleşmiştir.

82

KAYNAKLAR

[1] Enşici, A.: “Polimer Esaslı Kompozit Malzemeler ve Ürün Tasarımında

Kullanımları”, TürkCADCAM.net.,1 (2004) 1-18.

[2] www.e-egitim.teknolojikarastirmalar.com (Erişim tarihi: Ekim 2005)

[3] Kind, T.: “New Technology for Polypropylene Crystallization Enhancement”, Head

of Technology, (2001) 6-9.

[4] Zengin, H. B, Boztuğ, A, Saraydın, D.: “Bazı maleik anhidrid kopolimerlerinde

uranil iyonu adsorpsiyonu”, XVIII. Ulusal Kimya Kongresi, Kafkas Üniversitesi,

Kars, 5–9 Temmuz, (2004).

[5] Bonato, A..: Ağaç Tozu / Polimer Kompozitleri, İstanbul, 8 Eylül, (2005).

[6] Hristov, V. N.; Krumova, M.; Vasileva, St.; Michler, G. H.: “Modified

Polypropylene Wood Flour Composites. II. Fracture, Deformation and

Mechanical Properties”, J Appl Polym Sci., (2003) 1286-1292.

[7] Wu, J.; Yu, D.; Chan, C.-M.; Kim, J.;Mai, Y.-W.: Appl Polym Sci, 76 (2000)

1000.

[8] Le, Thi, T. T.; Gauthier, H.: J Macromol Sci. A33 (1996) 1997.

[9] Bledzki, A. K.; Faruk, O.; Huque, M.: Polym Plast Technol Eng, 41 (2002) 435.

[10] Oksman, K.; Lindberg, H.: J Appl Polym Sci, 68 (1998) 1845.

[11] Xie, X. L.; Fung, K. L.; Li, R.; Tjong, S. C.; Mai, Y.-W.: j Polym Sci, Part

B:Polym Phys, 40 (1997) 1214

[12] Karnani, R.; Krishan, M.; Marayan, R.: Polym Eng Sci, 37 (1997) 476.

[13] Hristov, V. N.; Vasileva, ST.; Krumova, M.; Lach, R.; Michler G. H.: “

Deformation Mechanisms and Mechanical Properties of Modified

Polypropylene/Wood Fiber Composites”, Polymer Composites, 5 (2004) 25

[14] Oksman, K.; Clemons, C.: “Mechanical Properties and Morphology of Impact

Modified Polypropylene/Wood Flour Composites”, Inc. J Appl Polym Sci.

67 (1998) 1503-1513.

83

[15] B. Z. Jang, D. R. Uhlmann, and J. B. Vander Sande.: Polym. Eng. Sci,

25 (1985) 643.

[16] K. C. Dao.: J. Elastomers Plastics, 15 (1983) 227.

[17] J. E. Stamhuis.: Polym. Compos., 9 (1988) 72.

[18] H. Dalvag, C. Klason, and H. E. Stromvall.: Intern. J. Polym. Mater.,

11 (1985) 9.

[19] P. Gatenholm, J. Felix, C. Klason, and J. Kubat.: “Contemporary Topics in

Polymer Science”, J. C. Salamone and J. Riffle, Eds., Plenum Press, New York, (1992).

[20] G. E. Myers, I. S. Chahyadi, C. Gonzalez, C. A. Coberly, and D. S. Ermer.: Int. J.

Polym. Mater., 15 (1991) 171.

[21] G.-S. Han, H. Ichinose, S. Takase, and N. Shiraishi.: Mokuzai Gakkaishi (Journal

of the Japan Wood Research Society), 35 (1989) 1100.

[22] C. Scott, H. Ishida, and F. H. J. Maurer.: J. Mater. Sci., 22 (1987) 3963.

[23] K. Oksman.: Wood Sci. Technol., 30 (1996) 197.

[24] G. R. Lightsey.: Polym. Sci. Technol., 17 (1981) 193.

[25] R. G. Raj, B. V. Kokta, and C. Oaneault.: Int. J. Polym. Mater., 14 (1990) 223.

[26] T. Avella and B. Delhomeuex.: J. Appl. Polym. Sci. (Polym. Symp.),

40 (1984) 203.

[27] S. Dong, S. Sapieha, and H.P. Schreiber.: Polym. Eng. Sci., 33 (1993) 343.

[28] R. G. Raj, B. V. Kokta, D. Maldas, and C. Daneault.: J. Appl. Polym. Sci.,

35 (1988) 878.

[29] M. Kodama and Z. Karino.: J. Appl. Polym. Sci., 32 (1986) 5057.

[30] D. Maldas and B. V. Kokta.: Int. J. Polym. Mater., 14 (1990) 165.

[31] Liao, B.; Huang, Y.; Cong, G.: “Influence of Modified Wood Fibers on the

Mechanical Properties of Wood Fiber-Reinforced Polyethylene”, J. Appl. Polym.

Sci., 66 (1997) 1561-1568.

[32] B. Liao, Y. H. Huang, S. L. Zhao, and G. M. Cong.: Chin. J. Appl. Chem.,

13 (1986) 64.

[33] Wolcott, M. P.: ”Proceedings of the 30th Washington State University

International Particleboard/Composites Materials Symposium”, J. Appl. Polym.

Sci., Pullman, WA; (1996) 37.

84

[34] Wolcott, M. P.; Englund, K.: “Proceedings of the 33rd Washington State

University International Particleboard/Composites Materials Symposium”, J. Appl.

Polym. Sci., Pullman, WA; (1999) 103.

[35] Gauthier, R.; Joly, C.; Coupas, A. C.; Gauthier, H.; Escoubes, M.: Polym

Compos, 19 (1998) 287.

[36] Geng, Y.; Li, K.; Simonsen, J.: “Effects of a Compatibilizer System on the

Flexural Properties of Wood-Polyethylene Composites”, J. Appl. Polym. Sci., 91

(2004) 3667-3672.

[37] www.Sabic-europe.com (Erişim tarihi: Ekim 2005)

[38] www.MatWeb.com (Erişim tarihi: Ekim 2005)

[39] www.pa.greatlakes.com (Erişim tarihi: Ekim 2005)

[40] www.specialchem4polymers.com (Erişim tarihi: Ekim 2005)

85

ÖZGEŞMİŞ 1981 yılında Manisa Akhisarda doğdu. 1992’de Akhisar Zeytinliova İlkokulundan, 1995’de Zeytinliova Orta okulundan ve 1999’da Akhisar Teknik Lisesi Makine Bölümünde mezun oldu. 1999 yılında girdiği Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Öğretmenliği Bölümünde iki yıl Metal Eğitimi aldıktan sonra Polimer İşleme Teknolojisi programını seçerek iki yılda polimer eğitimi aldı. 2003 yılında bu bölümden mezun olduktan sonra, aynı yıl Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metal Eğitimi Yüksek Lisans eğitimine başladı. Temmuz 2003 yılından bu yana özel bir şirkette çalışmaktadır. HASAN BİLTEKİN

Pe Ve Pp Polimerlerine Ahsap Tozu Ilavesi Ile Olusturulan Karisimlarin Mekanik Termal Ve Morfolojik...

Documents

Transcript of Pe Ve Pp Polimerlerine Ahsap Tozu Ilavesi Ile Olusturulan Karisimlarin Mekanik Termal Ve Morfolojik...