Lastiklerde yorulma direncinin geliştirilmesi
Improving fatigue resistance in tires
Yazar: ÇAĞRI AGİN
Danışman: DOÇ. DR. TUBA GÜRKAYNAK ALTINÇEKİÇ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Otomobillerin yapısal yükünün büyük bir kısmını lastik takviye elemanları taşımaktadır. Bir lastiğin daha iyi hizmet ömrü için, lastik takviye elemanları mükemmel yorulma direnci, düşük ısı üretimi, iyi tokluk ve mukavemet özellikleri sergilemelidir. Çelik dışında, poliamid (naylon) 6, poliamid 6.6 ve polyester gibi teknik tekstil kordlar en yaygın kullanılan lastik takviye malzemeleridir. Farklı yapıdaki kordlar farklı mekanik özelliklere sahiptir. Bir lastik üreticisi, lastiğin performansına ve üretim avantajlarına/kısıtlamalarına bağlı olarak bir kord seçmelidir. Günümüzde lastik üreticileri sahip oldukları dezavantajları ortadan kaldırmak veya maliyet avantajı sağlamak için modifiyeli NY6, NY6.6, PET gibi yeni kord tiplerini kullanmak istemektedir. Binek araç lastiklerinin karkas bölgesinde genellikle PET kullanılmaktadır. Karkas bölgesinde, lastiklerde erken bozulmayı önlemek için genleşme-sıkıştırma (disk) yorulma performansı iyi olmalıdır.

Bu tez çalışmasının amacı, özellikle karkas uygulamaları için yüksek yorulma performanslı PET kord bezi geliştirmek adına ham iplikten, nihai daldırılmış (dip edilmiş) kord ve/veya kord bezi ürününe kadar yorulma performansına etki eden parametreleri anlamaktır. Bu bağlamda öncelikle literatür araştırmaları yapılmış, yorulma performansına etki eden parametreler matrisi oluşturulmuştur. Deney ve veri setleri tanımlamak için 6Sigma yaklaşımından yararlanılarak mevcut durum analizi ve geliştirme fazları ile bir seri deneysel çalışma gerçekleştirilip, veriler istatistiksel olarak Minitab programı aracılığıyla analiz edilerek nihai bulgular yorumlanmıştır. Deney setlerinde ortaya konulan nihai dip edilmiş kordların kopma mukavemeti, kopmada uzama gibi mekanik özellikleri ASTM D885 standartlarına uyumlu olarak instron test cihazı ile analiz edilmiştir. Dirilik, katı madde miktarı ve yapışma özellikleri de ASTM D885 standartlarına göre tayin edilmiştir. Yorulma performansı analizi için ise disk yorulma test metodundan yararlanılmış olup test parametrelerini uluslararası standartlara uyumlu olarak tanımlamak adına ASTM D6588 standardından yararlanılmıştır. Deney setleri sonucu iplik polimer tipi, üretim teknolojisi farklılıklarına göre nihai iplik tipi, iplik bitim yağı tipi, dip çözeltisi tipleri belirlenerek deneysel tasarım (DOE) çalışması ile sıcaklık, zaman, tansiyon (3T proses parametrelerinin de belirlenmesi ile yorulma performansı arttırılmış bir kord tasarımı ortaya konmuştur. Deneysel çalışmaların başlangıcında ele alınan referans kordun yorulma performansı %58 iken; deneysel tasarım ve optimizasyon çalışmaları sonucu kopmada uzaması yüksek yani amorf yönlendirmesi kristalin yönlendirmeye göre daha yüksek ayarlanmış üretim parametreleri ile üretilen polyester (PET) iplik olan 2.iplik, aktifleştirici ajan içermeyen ve ham karışım şeklinde uygulanan C tipi bitim yağı, alifatik epoksi + lineer izosiyanat + su + köpük giderici formülasyonuna sahip X 1. dip çözeltisi sonucu 5 farklı sıcaklık, zaman, tansiyon optimizasyon modeli ile minimum %85 yorulma performansına sahip kord tasarımları bu doktora tezi sonucunda tanımlanmıştır.

Abstract:
Tire reinforcing elements carry the major share of the structural load of automobiles. For the better service life of a tire, tire-reinforcing elements should exhibit excellent fatigue resistance, low heat generation, good toughness, and strength properties. Apart from steel, textile cords like nylon 6, nylon 66 and polyester are the most widely used tire reinforcing materials. Different cords have different mechanical characteristics. A tire producer must select a cord depending on the performance of tire and manufacturing advantages/constraints. Nowadays tire producers want to use new cord types such as modificated NY6, NY66, PET to eliminate the disadvantages they have or to provide cost advantage. PET is generally used in carcass area of passanger tires. In carcass area compression fatigue performance should be good to prevent early failure in tires.

The aim of this thesis is to understand the parameters that affect fatigue performance from raw yarn to the final dipped cord and/or cord fabric product in order to develop PET cord fabric with high fatigue performance especially for carcass applications. In this context, first of all, literature research was conducted and a matrix of parameters affecting fatigue performance was created. In order to define experiments and data sets, a series of experimental studies were carried out with the current situation analysis and development phases by using the 6Sigma approach, the data were analyzed statistically through the Minitab program and the final findings were interpreted. The mechanical properties such as tensile strength and elongation at break of the final dipped cords in the test sets were analyzed with an instron test device in accordance with ASTM D885 standards. The firmness, solids content and adhesion properties were also determined according to ASTM D885 standards. For the fatigue performance analysis, the disk fatigue test method was used, and the ASTM D6588 standard was used to define the test parameters in accordance with international standards. As a result of the test sets, the yarn polymer type, the final yarn type, the yarn finishing oil type, the bottom solution types were determined according to the differences in production technology, and a cord design with increased fatigue performance was revealed by determining the temperature, time and tension (3T process parameters) with the experimental design (DOE) study. While the fatigue performance of the reference cord, which was considered at the beginning of the experimental studies, was 58%, as a result of the experimental design and optimization studies, the second yarn, which is polyester (PET) yarn produced with higher elongation at break, that is, with production parameters adjusted higher than the crystalline orientation, is the second yarn, which does not contain activating agent. and C type finishing oil applied in the form of a crude mixture, aliphatic epoxy + linear isocyanate + water + defoamer formulation X 1st dip solution result in 5 different temperature, time, tension optimization models and cord designs with a minimum 85% fatigue performance as a result of this doctoral thesis has been defined.