Otomotivde kullanılan aem (etilen akrilik monomer) kauçuk hava hortumlarının ekstrüzyon ve otoklav parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of extrusion and autoclave parameters of aem (ethylene acrylic monomer) rubber ai̇r hoses used in automotive
Yazar: EMEL GÜLER
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ÜNAL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Etilen akrilik monomer kauçuklar (AEM) özellikle sıcaklık ve ozon dayanımı 
gerektiren otomotiv parçalarında kullanılırlar. Bu çalışmada, Fiat firmasının turbo
şarj hava hortumu referans olarak alınmıştır. Öncelikle, AEM karışımı için dolgu 
maddesi, proses yağı, pişiriciler, antiozanatlar gibi katkı maddeleri kullanılarak
reçete hazırlanmıştır. Reçetede yer alan malzemeler belirlenen oranlarda 
ölçülmüştür. Daha sonrasında hazırlanan bu malzemeler banbury kapalı karıştırıcıda 
karıştırılmıştır. Çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada hazırlanan 
karışımların vulkanizasyon parametrelerinin belirlenmesi için reolojik özellikleri 
incelenmiştir. Daha sonrasında hazırlanan karışımlar ile laboratuvar ölçekli 
kompresyon preste 200x200x2 mm boyutunda test plakaları basılarak malzeme 
testleri yapılmıştır. Test sonrası pişirilmiş test plakaları üzerinden sertlik, çekme 
mukavemeti, kopma uzaması, yırtılma mukavemeti ve kalıcı deformasyon oranı 
değerleri belirlenmiştir. Test plakası üzerinden yapılan test sonuçlarına en uygun 
değerin 175 °C ve 25 dakika olduğu görülmüştür. Çalışmanın ilk aşamasında tespit 
edilen sıcaklık ve zamanı doğrulamak için çalışmanın ikinci aşamasında ekstrüzyon 
ve otoklav parametreleri optimizasyonu yapılmıştır. Ekstrüzyon hortum alt kat AEM, 
örgü ve üst kat AEM olacak şekilde üç katman olarak belirlenmiştir. Ekstrüzyon 
parametreleri optimize edebilmek için ilk olarak hat hızı 2,5 metre/dakika olacak 
şekilde sabit tutulmuştur. Hortumların hatvesi ise sırasıyla 2,5, 3,5 ve 4 mm olacak 
şekilde arttırılmıştır. Sonrasında hatve 3,5 mm de sabit tutulmuştur. Hat hızı sırasıyla 
2 ve 3,5 m/dakika olarak arttırılmıştır. Toplamda 5 farklı ekstrüzyon parametresinde 
deneme üretimleri yapılmıştır. Ekstrüzyon parametresinden sonra üretilen ürüne 
firmada eboş denilmektedir. Eboşun kat yapışmasının olması büyük önem taşır. 
Uygun parametrelerin belirlenmesi için kat yapışma testi yapılmıştır. En iyi 
yapışmanın sağlandığı parametreler 2,5 m/dakika hat hızında ve 3,5 mm hatvede 
olduğu belirlenmiştir. 7 bar 1300 saniye, 7 bar 1500 saniye, 10 bar 800 saniye, 10 bar 
950 saniye ve 10 bar 1100 saniye olmak üzere 5 farklı deneme üretimi yapılmıştır. 
Bu vulkanizasyon denemeleri otoklavda yapılmıştır. Toplamda 25 farklı deneme 
parametresi üzerinden AEM kauçuk hortumun iç kat ve dış kat ayrı ayrı olmak üzere 
sertlik, çekme mukavemeti, kopma uzaması ve yırtılma mukavemeti değerleri tespit 
edilmiştir. 2,5 m/dakika hat hızı ve 3,5 mm hatvede çekilen Eboşlar üzerinden 
pişirilen numenelere kalıcı deformasyon testi, patlatma testi ve çap genişleme testleri 
de yapılmıştır. Testler sonucunda en uygun parametrenin 7 bar da 1500 saniye ve 10 
bar da 800 saniye olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Ethylene acrylic monomer rubbers (AEM) are especially used in automotive parts 
that require temperature and ozone resistance. In this study, the turbocharger air hose 
of Fiat company was taken as a reference. Firstly, formulation of AEM compound 
was prepared with additives such as filler, process oil, curing agents and 
antiozanates. The materials in AEM compounds were measured according to the 
formulation. Then, these prepared materials were mixed in a Banbury mixer. This 
study consists of 2 stages. In the first stage, rheological properties of prepared 
compounds were examined for the determination of vulcanization parameters. Then, 
materials tests have been made by 200x200x2 mm test plate sample that is produced 
with laboratory-scale compression press. Some of the tests before curing, rheological 
properties of the mixture were examined by rheometer testing. Hardness, tensile 
strength, elongation at break, tear strength, and compression set ratio of the 
compounds was determined on test plates. According to the test results made on the
test plate, the most appropriate value was observed to be 175 °C and 25 minutes. In 
the second stage of the study, extrusion and autoclave parameters were optimized to 
confirm specified temperature and time in the first stage. The construction of the 
hose produced in extrusion has been determined as AEM/Aramid/AEM. To optimize 
the extrusion parameters, the line speed was kept constant at 2.5 meters/minute. The 
pitch has been increased to 2,5, 3,5, and 4, respectively. Afterward, the pitch was 
kept constant at 3.5 mm. The line speed was increased to 2 m/min and 3.5 m/min, 
respectively. A total of 5 different extrusion parameters were done for trial 
production. The product produced after the extrusion parameter is called ebos in the 
company. It is of great importance that Ebos has layer adhesion. The layer adhesion 
test was performed in order to determine the appropriate parameter. The parameters 
with the best layer adhesion were determined to be at a line speed of 2.5 m/min line 
speed and a pitch of 3.5 mm. 5 different trials were done 1300 seconds at 7 bar, 1500 
seconds at 7 bar, 800 seconds at 10 bar, 950 seconds at 10 bar, and 1100 seconds at 
10 bar. These vulcanization trials were made in autoclaves. Hardness test, tensile 
strength, elongation at break and tear tests of AEM rubber hose were done out 
separately as the inner layer and the outer layer over 25 different test parameters in 
total. Compression set test, burst test, and diameter expansion tests were done the 
samples curing on the Eboş production at 2.5m/min line speed and a pitch of 3,5mm. 
xvii
As a result of the tests, it was determined that the most suitable parameter was 1500 
seconds at 7 bar and 800 seconds at 10 bar.