ENR esaslı kuşingam hamuru geliştirilmesi
Developing epoxidized natural rubber based cushion gum compounds
Yazar: MURAT ÖTER
Danışman: DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Günümüzde lastik teknolojisinin gelişimi sonucu, lastik gövdelerinin başarılı bir kaplama işlemi ile birden fazla kez kullanılması mümkündür. Kaplama işleminin başarısını etkileyen en önemli etken, lastik gövdesi ile yeni sırt hamurunun birbirine yapıştırılmasında kullanılan kuşingam hamurudur. Kuşingam hamurları genellikle doğal kauçuktan (NR) üretilir; bileşiminde takviye edici dolgular, plastikleştiriciler, yapışkanlaştırıcı reçineler ve pişiriciler bulunur. Bu tez çalışmasında hazırlanan kuşingam hamurlarında, doğal kauçuk ile birlikte, reaktif zincir yapısına sahip epokside doğal kauçuk (ENR) kullanılarak ve hamur bileşiminde gerçekleştirilen modifikasyonlarla hamur yapışma performasının arttırılması hedeflenmiştir. Farklı oranlarda ENR içeren NR/ENR bazlı kuşingam hamurlarının reolojik, fiziksel ve mekanik özellikleri, ısıl yaşlanma özellikleri, ısıl kararlılıkları ve çaprazbağ yoğunlukları ölçülmüştür. Hamurların yüzey yapışma dirençleri ölçülmüş, temas açısı ölçümleri sonucu hesaplanan termodinamik yapışma işi büyüklükleri ile uyumlulukları değerlendirilmiştir. Yüzey yapışma testinden alınan ayrılma yüzeylerinin morfolojisi taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Hamurların vulkanizasyon kinetiği çalışılmış, reolojik özellikler ve yapışma performansı ile ilişkilendirilmeye çalışılmıştır. Hamur bileşiminde kullanılan katkıların ve ENR'nin vulkanizasyon mekanizması ve yapışma direnci üzerindeki etkileri, yapısal analiz bulguları ile açıklanmış, ENR için fenolik reçine ve HVA-2 varlığında çapraz bağlanma mekanizmaları önerilmiştir.
Tüm sonuçlar birlikte değerlendirilerek, ENR'nin kuşingam hamurlarının yapışma direncini ciddi ölçüde geliştirdiği, düşük seviyede kükürt kullanımının da bu gelişmeye katkıda bulunduğu görülmüştür. Hem HVA-2, hem de fenolik reçine varlığında ENR'nin reaktivitesinin arttığı sonucuna varılmıştır. Doğal kauçuk esaslı referans kuşingam hamurunun yüzey yapışma direnci 66,2 N/mm iken, bu hamurda doğal kauçuğun yarı yarıya epokside doğal kauçuk ile değiştirilmesi ile bu değer 136,5 N/mm'ye çıkmıştır. Bu grupta mekanik özellikler ve ısıl yaşlanma performansının yetersiz bulunması nedeniyle 80/20 (NR/ENR) bileşimindeki alternatif kuşingam hamurları üzerinde durulmuş, bu kauçuk matrisi için de uygun mekanik ve ısıl yaşlanma özellikler elde edilebilirken, reçineler yardımıyla 99,7 N/mm yapışma direncine kadar ulaşılabilmiştir.

Abstract:
Nowadays, by means of significant improvements in tyre technology, tyre carcass is available to be used many times after successful retreading process. The most important factor affecting retreading process is cushion gum compound, which is used for adhering new tread onto the used carcass. Cushion gum compounds are usually produced by natural rubber (NR); reinforcing fillers, plasticizers, tackifying resins and curatives are in the compound composition. In this thesis, it was aimed to improve adhesion performance of cushion gum compound by using epoxidized natural rubber, which has a reactive chain structure, within natural rubber and by some modifications in the recipe. Rheological, physical, mechanical and thermal aging properties of the NR/ENR cushion gum compounds prepared by various ENR ratios as well as their thermal stability and crosslink density. Surface adhesion strength of the compounds were measured and strength values were tried to be correlated with thermodynamic work of adhesion values. Morphology of adhesion test surfaces were investigated by using scanning electron microscopy. Vulcanization kinetics was also studied and results were used to relate rheological properties and adhesion strength. Effect of ENR and the additives used on vulcanization mechanism and adhesion strength has been explained by structural analysis, reaction mechanisms have been suggested for crosslinking of ENR in the presence of phenolic resin and bismaleimide.
ENR has been found to improve adhesion strength of cushion gum compounds, remarkably. Relatively low amount of sulphur has also contributed to improved adhesion. Both HVA-2 and phenolic resin improved reactivity of ENR during vulcanization. Replacing 50 phr of NR by ENR increased adhesion strength from 66.2 to 136.5 N/mm. Due to relatively low mechanical and aging properties of this group of compounds, alternative NR/ENR composition, which was 80/20, has been evaluated. 99.7 N/mm of adhesion strength could be obtained with this composition along with good overall properties after resin and cure system modifications.