Fındık kabuğu dolgulu polietilen kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of hazelnut shell filled polyethylene composites
Yazar: SİNAN FEVZİ DEMİRCAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HALİL DEMİRER
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Kompozit malzemeler = Composite materials ; Kompozit polimerler = Composite polymers ; Kompozitler = Composites ; Plastikler = Plastics ; Polietilen = Polyethylene ; Polietilen kompozitleri = Polyethylene composites ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Polimer malzemeler = Polymer materials

Özet:
Diğer konvansiyonel malzemelerle kıyaslandığında polimer esaslı malzemeler hafiflik, düşük maliyet ve kolay işlenebilirlik gibi üstün özelliklere sahiptir. Bununla birlikte bu malzemeler mekanik özellikler bakımından zayıftır. Bu problemi aşmak için kompozit malzemeler kullanılmaktadır.Kompozit malzemelerde genellikle kalsit, cam küre, cam lifi, wollastonit ve kaolen gibi inorganik esaslı dolgular kullanılmaktadır. Günümüzde çevreye olan duyarlılık günden güne artmakta ve dolayısıyla yenilenebilir kaynakların endüstride kullanımının önemi de artmaktadır. Bunun bir sonucu olarak öğütülmüş ahşap, sisal, bambu, mısır koçanı ve pirinç kabuğu gibi selülozik yapılı organik doğal maddeler plastik malzemelerde dolgu olarak kullanılmaya başlanmıştır.Göreceli sert bir madde olan fındık kabuğu da plastik matrisli kompozitlerde dolgu malzemesi olarak kullanılabilir. Bu doğal madde Türkiye'nin doğu Karadeniz bölgesinde bol miktarda bulunmakta fakat ne yazık ki genellikle evlerde ısıtma amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmada, öğütülmüş fındık kabuğu polietilen matrisli kompozitlerde bir dolgu maddesi olarak kullanıldı. Polietilen (PE) matrise ekstrüzyon yoluyla üç farklı boyutta ve ağırlıkça %5, 10, 15, 20, 25 oranlarında fındık kabuğu ilave edildi. Bu karışımdan enjeksiyon yöntemiyle test numuneleri hazırlandı. Bu numuneler üzerinde çekme, izod darbe, sertlik, yoğunluk, eriyik akış indis, ısı altında deformasyon ve üç noktadan eğme testleri yapıldı.Fındık kabuğu oranının artması ile elastiklik modülü, sertlik, yoğunluk ve ısı altında deformasyon değerleri arttı. Buna karşılık akma mukavemeti, akma uzaması, kopma uzaması, izod darbe, erime akış indisi değerleri azaldı.Fındık kabuğu tane boyutu artması ile akış, yoğunluk, izod darbe ve ısı altında deformasyon değerleri arttı. Bununla birlikte elastiklik modülü, sertlik, çekme mukavemeti, kopma uzaması, izod darbe ve akış değerleri azaldı.

Abstract:
Compared to the other conventional engineering materials, polymer based materials have some superior properties such as lightness, low cost and easy processing. However, these materials are waek in terms of mechanical properties.Composite materials are used to overcome this problem. In composite materials generally inorganic based fillers such as calcite, glass bead, glass fibre, wollastonite and kaolen are used.Nowadays the sensitivity towards the environment is increasing day by day and therefore the importance of the use of renewable resources in industry has also increased. Accordingly, natural organic materials with cellulosic structure such as ground wood, sisal, bamboo, rice shell and corncob have started to be used as fillers in plastic materials.Hazelnut shell, which is relatively a hard substance, can also be used as filler in plastic matrix composites. This natural material are present abundantly in Eastern Blacksea region of Turkey but unfortunately it is used generally for heating purposes in houses. In this study, ground hazelnut shell was used in polyethylene matrix composites as a filler.Ground hazelnut shell with three different sizes were added to polyethylene matrix with five different weight ratios i.e. 5% 10%, 15%, 20% and 25% via extrusion method. Test samples were prepared out of those mixtures by injection molding. Tensile, izod impact, hardness, density, melt flow index, heat deflection and three point bending tests were performed on the samples.Elastic modulus, hardness, density and heat deflection temperature values increased with the increasing hazelnut shell content. However, yield strength, elongation at yield, elongation at break, izod impact strength and melt flow index values decreased.Melt flow index, izod impact strength and heat deflection temperature values increased with the increasing size of hazelnut shell flour. However, modulus of elasticity, hardness, tensile strength, elongation at break and izod impact strength values decreased.