Otomotiv sektöründe kullanılan poliamid 6.6/cam elyaf kompozitlerinin mekaniksel geri dönüştürülebilirliğinin araştırılması ve geri dönüştürülmüş kompozitlerin özelliklerinin incelenmesi
Investigation of recyclability of polyamide 6.6/glass fiber composites used in automotive industry and analysis of recyled composite properties
Yazar: CANSU GÜLTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. HALE BERBER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Cam elyafı = Fiberglass ; Deformasyon = Deformation ; Otomotiv sektörü = Automotive sector ; Poliamid = Polyamide ; Yeniden kazanma = Recycling

Özet:
Otomobilin kaput altı bölgesinde soğutma sistemi bağlantı elemanı olarak kullanılan ve ağırlıkça %30 cam elyaf takviyeli Poliamid 6.6 termoplastik malzemesinden üretilen parçaların enjeksiyon kalıplama yöntemi ile üretilmesi sırasında açığa çıkan ve kullanıma uygun olmayan atık parçaları, tekrar üretimde malzeme olarak kullanılması hedefi ile mekanik geri dönüşüm işlemine tabii tutularak granül haline getirilmiştir. Granüller, ağırlıkça %15, %20, %25 ve %30 oranlarında işlem görmemiş ağırlıkça %30 cam elyaf takviyeli Poliamid 6.6 malzemesine fiziksel karıştırma işlemi yapılarak katkılandırılmıştır. Dört farklı geri dönüştürülmüş malzeme oranına sahip kompozit malzemelerden enjeksiyon kalıplama işlemi ile parça üretimi gerçekleştirilip bu parçalara tekrar mekanik geri dönüşüm işlemi uygulanmıştır. Geri dönüşüm döngüsü işlemi toplam üç kez tekrarlanmıştır. Burdan yola çıkarak, geri dönüştürülmüş malzeme oranının ve geri dönüştürülebilirlik sayısının işlem görmemiş kompozit malzemenin mekanik özelliklerindeki etkisini görmek için çekme testi, darbe testi ve sertlik testi; termal özelliklerindeki değişimi görmek için TGA analizi ve DSC analizi; morfolojik özeliiklerindeki etkiyi gözlemlemek için SEM analizi ile reolojik özelliklerindeki değişimi görmek için elde edilen kompozit numunelerde MFI analizi gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen malzeme karakterizasyonları sonucunda, birinci geri dönüşüm döngüsüne tabii tutulmuş kompozit numunelerin özelliklerinin hem geri dönüştürülmüş malzeme oranından hem de geri dönüşüm işleminden etkilenmediği görülmüştür. İkinci geri dönüşüm döngüsüne girmiş kompozit numunelerin özelliklerinde optimum iyileştirmelerin olduğu görülürken ağırlıkça %25 ve üzeri oranda geri dönüştürülmüş malzeme kullanıldığında malzemenin ısıl bozunma hızının yavaşlayarak ısıl kararlılığının arttığı gözlemlenmiştir. Bununla birlikte çekme mukavemet değerinin azaldığı gözlemlenerek malzeme özelliklerinde önemli değişimlerin olduğu tespit edilmiştir. Üçüncü geri dönüşüm döngüsüne giren kompozit malzemelerde ise polimer matis içinde elyaf dispersiyonunda homojen olmayan dağılımların olduğu, matris fazında çatlakların ve boşlukların oldukça arttığı buna bağlı olarak kopma anındaki uzama miktarında ve eriyik akışkanlığında önemli arttışların olduğu saptanmıştır.

Abstract:
In this study, the waste parts are not suitable for using, which are occured during the injection molding process of cooling system fasteners parts used in the under-hood of the automobile and which are produced from 30% glass fiber reinforced Polyamide 6.6 thermoplastic material, were granulated with mechanical recycling in order to ensure its reuse. The granules was blended physically to the unprocessed material separately at the weight ratio of 15%, 20%, 25% and 30%. The parts were produced by injection molding process from composite materials with four different recycled material ratios and the mechanical recycling process was applied them again. The recycling cycle process was repeated a total of three times. Accordingly, the tensile strenght test, the impact test and the hardness analysis to see the effect of recycled material ratio and recyclability number on the mechanical properties of the unprocessed composite material; TGA analysis and DSC analysis to see the change in thermal properties; SEM analysis to observe the effect on their morphological properties and MFI analysis to see the change in their rheological properties were performed on the obtained composite samples. As a result of the material characterizations, it was seen that the properties of the composite samples subjected to the first recycling cycle were not affected by both the recycled material ratio and recyclability cycle number. While it was observed that there were optimum improvements in the properties of the composite samples that sunjected the second recycling cycle, it was observed that the thermal decomposition rate of the material slowed down and the thermal stability increased with using of the  rate of 25% or more by weight recycled material. However, it was observed that the tensile strength value decreased and there were significant changes in the material properties. In the composite materials subjected the third recycling cycle, it was determined that there were non-homogeneous distributions in the fiber dispersion in the polymer matrix, cracks and voids increased considerably in the matrix phase, and  the amount of elongation at break, the melt fluidity significantly increased.