Bitkisel yağların ve selüloz dolgu maddelerinin lastik sırtının kalite özelliklerine etkisi
The effect of vegetable oils and cellulose fillers on the quality properties of tyre tread
Yazar: ANIL ALKAN
Danışman: DOÇ. DR. ALEV AKPINAR BORAZAN
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ticari lastik sırtlarının selülozik lif ve bitki bazlı yağ kullanılarak modifiye edilmesi sonucu ekonomik ve çevreye duyarlı lastiklerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada selülozik yapısı nedeniyle dolgu maddesi yerine tercih edilen atık kestane kabuğu, atık şam fıstık kabuğu ve çam kozalağı, 11-17 phr aralığında değişen oranlarda kullanılmıştır. Yumuşatıcı kimyasal olarak kanola yağı, mısır yağı ve ayçiçek yağı 10 phr ile 21 phr aralığında takviye edilmiştir. Karışım reçetelerinde hızlandırıcı ve yumuşatıcı takviyesi olarak stearik asit, lastik sırtının esnekliğini arttırarak aşınma ve yırtılma direnci sağlamak amacıyla çinko oksit, yüksek sıcaklık ve basınç altında akışkanlık sağlaması amacıyla 40 MS kullanılmıştır. Lastik sırtı karışımında, yaşlanmaya karşı direnç göstermesi amacıyla TMQ, lastiğin ömrünün uzaması amacıyla Ozon Wax ve yüksek sıcaklık ve basınç altında esneklik sağlaması amacıyla IPPD tercih edilmiştir. Pişirici olarak toz kükürt kullanılmıştır. Pişirme süresini hızlandırıcı kimyasal olarak DPG, CBS ve TMTD olmak üzere 3 tip hızlandırıcı seçilmiştir. Lastik sırtı karışımları 20 farklı reçete ile hazırlanmıştır. Bunlarda birisi kontrol reçetesi, diğerleri ise test karışım reçeteleridir. Hazırlanan tüm karışımlara vulkanizasyon öncesi reolojik testler ve vulkanizasyon sonrası fizikomekanik testler (çekme mukavemeti, kopma uzaması, yırtılma mukavemeti, modülüs %300, sertlik, aşınma, yoğunluk) uygulanmıştır. Tüm testler ilgili ASTM D standart test prosedürüne uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Test sonuçlarına göre, reolojik ve fizikomekanik özellikler doğal dolgu maddelerine bağlı olarak önemli değişimler göstermiştir. Çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada en iyi sonuçlara sahip karışım reçetesi elde edilmiş, bu reçete ikinci aşamada geliştirilerek en uygun oranda bitkisel yağ ve selülozik lif yapılı dolgu maddesi ilavesiyle hazırlanan lastik sırt karışımı test sonuçlarının standart değerlere uygunluğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, we aimed to develop economical and environmentally sensitive tyres by modifying commercial tyre tread with the usage of cellulosic fiber and vegetable oil. In this study, waste chestnut shell, waste peanut shell and pine cone, which were preferred instead of filler due to their cellulosic structure, were used in varying ratios in the range of 11-17 phr. The softener was chemically supplemented by canola oil, corn oil, and sunflower oil in the range of 10 - 21 phr. Stearic acid was used as an accelerator and a softener supplement in the mix recipes, zinc oxide was used to provide wear and tyre resistance by increasing the flexibility and 40 MS was used to provide fluidity under high temperature and pressure. In the tyre tread mixture, TMQ was preferred for the resistance to aging, Ozone Wax for extended tyre life and IPPD for the flexibility under high temperature and pressure. Powder sulfur was used as a curing agent. 3 types of accelerators, DPG, GIS, and TMTD, were selected as chemical accelerators for curing time. Tyre tread blends were prepared with 20 different prescriptions. One of these was a control recipe and the others were designed as test mixture recipes. Rheological tests before vulcanization and physico-mechanical tests after vulcanization (tensile strength, elongation of rupture, tear strength, 300% modulus, hardness, wear, density) were applied to all prepared mixtures.  All tests were carried out in accordance with the relevant ASTM D standard test procedure. According to the test results, rheological and physico-mechanical properties showed significant changes due to natural fillers. The study was carried out in two stages. In the first stage, a mix recipe with the best results is obtained. In the second stage, by developing this recipe, the tire tread mixture prepared by adding the most appropriate amount of vegetable oil and cellulosic fiber filler was created and the conformity of the test results to the standard values was determined.