Enjeksiyon kalıplama yöntemiyle lignoselülozik dolgu maddesi katkılı polistiren esaslı kompozitlerin üretilmesi ve köpüklendirilmesi
The manufacture of lignocellulosic material filled polystyren based composites and their foams through injection molding
Yazar: BELGİN ŞEKER
Danışman: DOÇ. DR. FATİH MENGELOĞLU
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Bu çalışmada, lignoselülozik dolgu maddesi olarak odun unu, buğday sapı unu ve katkı maddesi olarak ise Polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)-block-polystyrene-graft-maleic anhydride (SEBS-MA) kullanılarak enjeksiyon kalıplama yöntemiyle polistiren esaslı kompozitler ve köpükleri üretilmiştir. Üretilen kompozitler üzerinde çekme direnci, çekmede elastikiyet modülü, kopmada uzama değeri, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü ve darbe direnci testleri gibi mekanik özellikleri belirleme çalışmaları yapılmıştır. Köpüklendirilmiş örnekler üzerinde ise yoğunluk ve bazı mekanik özelliklerin (eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü ve darbe direnci) belirlenmesi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla morfoloji çalışmaları yapılmıştır.Kompozitlerin mekanik özelliklerine bakıldığında dolgu maddesi ve katkı maddesi miktarlarının araştırılan tüm mekanik özellikleri istatistiksel olarak önemli düzeyde etkilediği tespit edilmiştir. Genel anlamda dolgu maddesi miktarındaki artışla çekme direnci, eğilme direnci ve kopmada uzama değerleri azalırken çekmede ve eğilmede elastikiyet modülü değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. Darbe direnci ise dolgu maddesi miktarında ki artıştan olumsuz olarak etkilenmemiştir. Katkı maddesi miktarının ise çekme direnci, çekmede elastikiyet modülü, eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerleri üzerinde istatistiksel olarak etkili olduğu ve bu değerleri azalttığı ve kopmada uzama değerini artırdığı tespit edilmiştir. Ancak katkı maddesi miktarındaki artışın darbe direnci değerleri üzerinde istatistiksel olarak önemli bir etkisinin olmadığı bulunmuştur. Kullanılan dolgu maddesi tipinin etkisine bakıldığında odun unu kullanılan örneklerde çekmede elastikiyet modülü ve eğilme direnci değerleri yüksek bulunurken buğday sapı unu kullanılarak üretilen örneklerin darbe direnci değerleri daha yüksek bulunmuştur. Kompozitlerin yoğunluk değerlerinin dolgu maddesi miktarının artması ile arttığı ve katkı maddesi miktarının artması ile azaldığı tespit edilmiştir. Kullanılan dolgu maddesi tipinin ise yoğunluk üzerinde istatistiksel olarak önemli düzeyde etkili olmadığı bulunmuştur.Köpüklendirilmiş kompozitlerin yoğunluklarının dolgu maddesi tipine bakılmaksızın dolgu maddesi miktarındaki artışla arttığı ancak katkı maddesi miktarından istatistiksel olarak önemli düzeyde etkilenmediği tespit edilmiştir. Köpüklendirilmiş örneklerin mekanik özellikleri incelendiğinde ise odun unu kullanılarak üretilmiş kompozitlerin eğilme direnci değerlerinin dolgu maddesi ve katkı maddesi miktarındaki artışla azaldığı tespit edilmiştir. Ancak yüksek dolgu maddesi kullanılan kompozitlerde katkı maddesi miktarının yüksek olmasının dolgu maddesinin olumsuz etkisini bir miktar azalttığı bulunmuştur. Buğday sapı unları kullanılarak üretilen kompozitlerde ise dolgu maddesi ve katkı maddesi miktarlarının eğilme direnci üzerinde istatistiksel olarak önemli bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Eğilmede elastikiyet modülü değerlerinin ise dolgu maddesi tipine bakılmaksızın dolgu maddesi miktarıyla arttığı tespit edilmiştir. Katkı maddesinin bir etkisinin olmadığı bulunmuştur. Darbe direnci değerlerinin ise odun unu kullanılarak yapılan kompozitlerde odun unu miktarı ile artış gösterdiği ve katkı maddesinden etkilenmediği tespit edilmiştir. Buğday sapı unu ile üretilen kompozitlerde ise dolgu maddesi miktarının etkisi olmazken katkı maddesinin bu değerleri azalttığı tespit edilmiştir. Oluşturulan kompozit köpükler üzerinde taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla görüntüler alınmıştır. Örneklerin homojen bir şekilde köpüklendirilemediği ve köpük hücrelerin büyüklüklerinin geniş bir aralıkta olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum mekanik özelliklerdeki farklılıkların bu yapıdan kaynaklanma olasılığını göstermektedir.Bu tez kapsamında polistiren esaslı lignoselülozik dolgu maddesi içeren kompozitler ve köpükleri enjeksiyon kalıplama yöntemiyle üretilmiştir. Bu sayede enjeksiyon kalıplama yöntemiyle köpüklendirme konusunda bilgi üretilmiş ve tecrübe kazanılmıştır. Daha sonra bu konuda yapılacak çalışmalar için alt yapı oluşturulmuştur.

Abstract:
In this study, lignocellulosic filler (wood flour or wheat straw flour) and polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)-block-polystyrene-graft-maleic anhydride (SEBS-MA) additive were used to manufacture polystyrene-based composites and foams through injection molding method. For regular composites, mechanical properties such as tensile strength, tensile modulus, elongation at break, flexural strength, flexural modulus and impact strength were determined. For foamed composites, densities and selected mechanical properties (flexural strength, flexural modulus and impact strength) were also evaluated and morphology was studied using using scanning electron microscopy (SEM).In the case of mechanical properties, filler loading and additive loading had a significant effect on all mechanical properties investigated. With the increase of filler loading tensile strength, flexural strength and elongation at break values were reduced while tensile and flexural modulus were increased. Filler loading did not have any significant effect on impact strength. In the case of additive loading, tensile strength, tensile modulus, flexural strength and flexural modulus values were reduced but elongation at break values were improved. Additive laoding did not affect the impact strength significantly. When filler types were compared, composites produced with wood flour provided better tensile modulus and flexural strength while composites produced with wheat straw flour provided better impact strength values. In addition density of the composites were increased with filler loading but reduced with additive loading. There were no significant difference between the densities of wood flour and wheat straw flour filled composites.Regardles of filler type, the density of foamed composites were increased by filler loading but not significantly affected by additive loadings. For wood flour filled foamed composites, flexural strength values were reduced with filler and additive loading. However, at high filler loading, this reduction was reduced by high additive loading. For wheat straw flour filled foamed composites, flexural strength values were not significantly affected by both filler and additive loaidngs. In the case of flexural modulus, regardles of filer type, it is increased with the increase of filler loading. However, additive loading had no significant affect on flexural modulus. For wood flour filled foamed composites, impact strength values were improved with filler loaidng but not affected by additive loading. For wheat straw flour filled foamed composites, impact strength values were not significantly affected filler loaidng. How ever it is reduced by additive loadings. Scanning electron microscopy (SEM) of the produced composites were taken. From this pictures, it can be concluded that homogenious fomaing was not established and there are foams with great diffenrences in size. It must be responsible for the variety in mechanical properties also.In this thesis, lignocellulosic materail (wood flour and wheat straw flour) filled plystyrene based composites and their foams were produced through injection molding method. The knowledge in this area were gained and backgournd for future studies were established.