Kayısı çekirdeği kabuğu katkılı kompozit PLA filament üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of apricot seed peel added composite PLA filament and investigation of its mechanical properties
Yazar: YAKUP YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ALTUĞ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uygulamalı Bilimler ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Filament = Filament ; Kayısı çekirdeği kabuğu = Apricot stone shell ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Bu çalışmada, kayısı çekirdeği kabuğu tozu (KÇKT) kullanılarak Polilaktik asit (PLA) matrisli filament üretilmiştir. Bu filament yapıları içerisindeki kayısı çekirdeği kabuğu oranı değiştirilerek farklı yapı ve özelliklerde 6 farklı numune hazırlanmıştır. Elde edilen filament yapılarının termal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Öncelikle bu filamentlerin Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (Fourier Transform Infrared Spectroscopy-FTIR) ile kimyasal yapıları doğrulandı. Elde edilen bu yapıların yüzey morfolojilerini ve analizlerini detaylı olarak taramalı elektron mikroskobu (Scanning electron microscope-SEM) ile incelediğimizde numune 1'de (N1) %1 kayısı çekirdeği kabuğu tozu katkılı numunede ince filim şeridi bir yapıda olduğu görülmüştür. Yapı içerisindeki kayısı çekirdeği kabuğun miktarı arttıkça düz yüzeylerin yapısının azaldığını ve fraktal yapının arttığı görülmüştür. Özellikle çalışma hedefi 3D yazıcılarda üretilecek bir filament olduğu için DSC analizi yapılarak camsı geçiş sıcaklığı ve yumuşama parametreleri belirlendi. %1 katkılı numunelerin erime sıcaklığı 153°C, %3 katkılı numunelerin erime sıcaklığı 149°C ve %5 katkılı numunelerin erime sıcaklığı 147°C görüldü. Saf PLA'nın erime sıcaklı 170°C olduğundan kayısı çekirdeği kabuğu katkısı arttıkça Polilaktik asitin Tg değerlerinin düştüğünü ve daha kolay kristalizasyon ve işlenebilir bir hal aldığı net bir biçimde ortaya konulmuştur. Filamentlerin çekme mukavemet değerleri saf PLA'ya göre nispeten düşük çıksa da %1 ve %3 katkılı numunelerde kayda değer bir kayıp olmamıştır. Filamentlerin mekanik değerlerini incelediğimizde elastisite modülü (ε) değerleri saf PLA oranla %5 iyileşme gösteren N1'de % 6.29 olarak elde edilmiştir. Eğme test sonuçlarına baktığımızda elastisite modülünde %20 katkılı N6'da %33 bir iyileşme bir sağlanmıştır. Bu bağlamda üretilen KÇKT katkılı filamentlerin bazı mekanik özelliklerinin iyileştiği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, polylactic acid (PLA) matrix filaments were produced by using apricot kernel shell powder (AKSP). Six different samples with different structures and properties were prepared by changing the apricot kernel shell ratio in these filament structures. Thermal and mechanical properties of the obtained filament structures were investigated. Firstly, the chemical structures of these filaments were confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). When we examined the surface morphology and analyses of these structures obtained by scanning electron microscope (SEM) in detail, it was observed that the sample with 1% apricot kernel shell powder additive in sample 1 (N1) had a thin filament strip structure. It was observed that as the amount of apricot kernel shell in the structure increased, the structure of flat surfaces decreased and the fractal structure increased. Especially since the target of the study is a filament to be produced in 3D printers, the glass transition temperature and softening parameters were determined by DSC analysis. The melting temperature of 1% doped samples was 153°C, the melting temperature of 3% doped samples was 149°C and the melting temperature of 5% doped samples was 147°C. Since the melting temperature of pure PLA is 170°C, it was clearly demonstrated that the Tg values of polylactic acid decreased as the apricot kernel shell additive increased and became easier to crystallise and process. Although the tensile strength values of the filaments were relatively lower than pure PLA, there was no significant loss in the samples with 1% and 3% additives. When we examine the mechanical values of the filaments, the modulus of elasticity (ε) values were obtained as 6.29% in N1, which showed a 5% improvement compared to pure PLA. When we look at the bending test results, an improvement of 33% was achieved in N6 with 20% doping in the modulus of elasticity. In this context, it has been revealed that some mechanical properties of the filaments doped with AKSP have improved.