Selüloz esaslı lif takviyeli kompozit otomotiv parçası tasarımı ve geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SABİH OVALI
Danışman: Erhan Sancak
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Tez çalışmasında, kompozit üretiminde kullanılan cam ve karbon gibi liflere alternatif olabilecek selülozik esaslı lif takviyeli kompozit yapıların üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, selülozik esaslı lif takviyesi kullanılarak üretilen biyo kompozit yapıların diğer liflere kıyasla otomotiv sektöründe parçaların ağırlıklarını büyük oranda hafifletmekle beraber çevre ile uyumlu atıklar oluşturarak sağladığı avantajlar incelenmiştir. Aynı zamanda, üretilen kompozit yapılarda çevresel şartlar altında meydana gelebilecek değişimlerin etkisi de belirlenmiştir. Lif yapısında bulunan selüloz oranı, düşük maliyeti, işlenebilme kolaylığı, sürdürülebilirliği vb. avantajlarından dolayı kompozit yapı içerisinde takviye elemanı olarak jüt dokuma kumaş tercih edilmiştir. Kompozit yapıların ana bileşenlerinden birini oluşturan matris malzeme olarak ise düşük maliyeti, düşük sıcaklıkta işlem kolaylığı, kolay şekil verilebilme ve sürdürülebilme özelliklerinden dolayı düşük yoğunluklu polietilen (DYPE) kullanılmıştır. Çalışma kapsamında üretilen yapıların fiziksel özelliklerini belirlemek amacıyla bazı testler ve analizler gerçekleştirilmiştir. Çekme dayanımı, eğme dayanımı ve darbe dayanımı gibi mekanik testlerin yanı sıra kimyasal özelliklerini belirlemek amacıyla Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrofotometresi (FTIR) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) testleri uygulanmıştır. Odaklanmış bir elektron demeti ile numune yüzeyini tarayarak görüntü elde eden tarayıcı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop ile kompozit yapıların içyapı görüntüleri elde edilerek analizi yapılmıştır. Kompozit yapı üretimi, polimer matris malzemeye ve selülozik esaslı lif takviyesi olarak kullanılan jüt liflerine modifikasyonlar uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Matris malzemesi DYPE, ekstrüder de ara yüzey yapısını geliştirmek amacıyla maleikanhidrit ile karıştırılarak granül formunda üretilmiştir. Ultraviyole koruyucu katkı malzemeleri de matris malzemesi DYPE'ye aynı şekilde ilave edilerek granül formunda üretilmiştir. Toz formundaki saf DYPE ve granül formunda bulunan modifiye edilmiş DYPE sıcak press makinasında film haline getirilmiştir. Buradaki amaç, kompozit yapı üretimde polimerin yapı içeresinde liflerle birlikte homojen olarak dağılması ve yapı içerisinde hava boşluklarının meydana gelmemesidir. Kompozit yapı ana bileşeni ve takviye malzemesi olan jüt kumaşa ise lif/matris yüzey uyumunu artırmak amacıyla silan ve alkalin (NaOH) işlemleri uygulanmıştır. Önce silan ve alkalin yüzey işlemleri jüt kumaşa ayrı ayrı uygulanarak ideal uygulama şartları belirlenmiş ve sonra alkalin ve silan işlemleri jüt kumaşa beraber uygulanmıştır. Ara yüzey iyileştirme işlemlerinden sonra sıcak pres makinasında kompozit yapı üretimleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen yapılardan elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, yüzey iyileştirme işlemlerinin kompozit yapının mekanik özelliklerini artırdığı belirlenmiştir. Üretilen kompozit yapıların çevresel koşullara dayanımını ölçmek amacıyla hızlandırılmış yaşlandırma işlemi uygulanmıştır. Ultraviyole koruyucu katkı malzemesi ilavesi öncesinde ve sonrasında meydana gelen değişimler incelenmiştir. Söz konusu inceleme ile ultraviyole ışınlarının kompozit yapıların çekme, eğilme, darbe dayanımı ile birlikte kimyasal ve mikro yapısı üzerinde meydana getirdiği etkiler tespit edilmiştir. Kompozit yapılara yapılan testler sonucunda polimer matris malzemeye uygulanan modifiye işlemleri ile takviye lifine uygulanan yüzey iyileştirme işlemlerinin lif/matris arsındaki yüzey uyumunu artırdığı tespit edilmiştir. Bu şekilde kompozit yapıların mekanik özelliklerinin geliştiği belirlenmiştir. Aynı şekilde, UV koruyucu katkı malzemelerinin ideal oranlarda kullanılması ile kompozit yapıların dış olumsuzluklara karşı koruyucu özelliğinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Tez çalışması kapsamında elde edilen veriler ışığında, selülozik esaslı lif takviyeli yenilikçi kompozit yapıların otomotiv vb. alanlarda kullanımı ile daha ekonomik, uzun ömürlü ve çevre ile uyumlu ürünlerin elde edilmesinin yanı sıra yeni iş olanakları da sağlayabileceği öngörülmüştür.