Plastik enjeksiyonda geri dönüşümlü malzeme katkısı ile işlem parametrelerinin kalıntı gerilmeler üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of recycled material concentration with process parameters on residual stresses in injection molding
Yazar: MİRİGÜL ALTAN
Danışman: PROF. MEHMET EMİN YURCİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Kalıntı gerilmeleri = Residual stresses ; Polistiren = Polystyrene

Özet:
Plastik enjeksiyon ile imalatta kalıntı gerilmeler kaçınılmazdır. Bunların olumsuz etkileriniazaltmak için uygun proses şartlarını seçmek önemli bir konudur. Bu çalışmada, polistiren(PS) ve yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) olmak üzere iki polimerik malzeme ve geridönüşümleri kullanılmıştır. Enjeksiyon parametrelerinden ergiyik sıcaklığı, kalıp sıcaklığı vesoğutma zamanı sırayla değiştirilerek kalıntı gerilmeler üzerindeki etkileri incelenmiştirTezin esas amacı, plastik enjeksiyonda geri dönüşümlü malzemelerin kalıntı gerilmelerüzerindeki etkisini incelemektir ve yapılan literatür taramalarında bu konu ile ilgili herhangibir çalışmaya rastlanmamıştır. Çalışmada polistirenin ve yüksek yoğunluklu polietilenin geridönüşümlü karışımları, her iki orijinal malzemeye kendi geri dönüşümlerinin ağırlıkça %30,%50, %70 ve %100 oranlarında katılmasıyla elde edilmiştir. Karışımlara ergiyik akıcılıkindeksi ve diferansiyel sıcaklık tarama testleri uygulanmış, elektron mikroskobundakarışımların morfolojileri incelenmiştir. Değişen enjeksiyon şartlarında basılan standartnumunelerde mekanik testler gerçekleştirilerek geri dönüşümlü malzemelerin elastiklikmodülü, akma dayanımı ve çentik darbe dayanımı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kalıntıgerilmelerin belirlenmesi için tabaka kaldırma tekniği kullanılmıştır. Yapılan bu ısıl, akışmorfolojik ve mekanik testlere göre polistiren karışımlarda yüksek oranlarda geri dönüşümlümalzeme daha düşük kalıntı gerilmelere neden olurken, yüksek yoğunluklu polietilende tamtersi söz konusu olmuştur. Polistiren karışımlardan % 30 geri dönüşümlü, orijinalpolistirenden daha yüksek elastiklik modülü ve akma dayanımı verirken kalıntı gerilmeleri dekarışımlar içinde en yüksek çıkmıştır. % 50 geri dönüşümlü polistiren karışımda ise en düşükkalıntı gerilmeler elde edilmiş ve mekanik özellikler yönünden bu karışım orijinal polistireneyakın değerler vermiştir. Yüksek yoğunluklu polietilen karışımlardan % 30 geri dönüşümlü endüşük kalıntı gerilmeleri vermiştir. Bu karışımın elastiklik modülünde az da olsa düşüşgörülmesine rağmen kalıntı gerilmeleri çok artmadığı ve yüksek darbe dayanımı verdiği içinideal karışım karakteristiğini göstermiştir. HDPE karışımlarda geri dönüşümlü oranı % 30' unüzerine çıktığında ise elastiklik modülü ve akma dayanımı yükselirken çentik darbe dayanımıdüşmüş ve kalıntı gerilmeler artmıştır.Anahtar Kelimeler: Kalıntı gerilmeler, plastik enjeksiyon, geri dönüşümlü malzeme

Abstract:
Residual stresses are inevitable in injection molding. Selection of proper process conditionsfor the reduction of the negative effects of these is an important case. In this study, twopolymeric materials as polystyrene (PS) and high density polyethylene (HDPE) with theirrecycles were used. The effects of injection conditions such as melt temperature, moldtemperature and cooling time on residual stresses were investigated by changing themsuccessively.The main aim of this thesis is to investigate the effects of recycled polymeric materials onresidual stresses in plastic injection and there has not been seen any study on this subject inthe literature review. In this study, after the recycled of polystyrene and high densitypolyethylene were obtained, blends were prepared by adding recycled materials to theirvirgins by weight of 30 %, 50 %, 70% and 100%. Melt flow index and differentialtemperature scanning tests were applied and morphologies of the blends were investigatedwith electron scanning microscope. The effects of the recycled materials on the elasticmodulus, yield strength and notched impact strength of the injected standard specimens wereinvestigated under various process conditions. For determining the residual stresses, layerremoval method was applied. According to these thermal, rheological, morphological andmechanical tests, while the increase of recycled concentration reduced residual stresses forpolystyrene blends, just the opposite was seen for the high density polyethylene blends. Of thepolystyrene blends, the blend with 30 % recycled material gave higher elastic modulus andyield strength than that of virgin polystyrene but at the same time residual stresses of thisblend was the highest. Lowest residual stresses were seen especially in the blend of 50 %concentration and it gave close values of mechanical properties to the virgin polystyrene?s.Among the blends of the high density polyethylene, the blend of 30% concentration gave thelowest residual stresses. Although a little reduction of elastic modulus was seen in this blend,because the residual stresses did not rise so much, it showed an ideal blend characteristicswith its higher notched impact strength. For the HDPE blends over the recycled concentrationof 30 %, while elastic modulus and yield strength increased, notched impact strengthdecreased and residual stresses increased.Keywords: Residual stresses, plastic injection, recycled material