Lif ve mineral takviyeli melamin matrisli kompozit malzemelerin ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigating thermal and mechanical properties of fiber and mineral reinforced melamine composites
Yazar: HAYRİYE HALE SOLAK
Danışman: YRD. DOÇ. REMZİ GEMCİ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Hafifliği ile ön planda olan melamin malzemenin, çekme ve darbe dayanımlarının düşük olması aynı özelliklere sahip ancak daha ağır olan diğer malzemelerin tercih edilebilirliğini artırmaktadır. Öyleyse bu malzemenin mukavemetlendirilmesi ile kullanım alanlarına yenileri eklenebilir ve tercih edilebilirliği artırılabilir. Bu noktada kompozit malzeme üretiminin önemi ortaya çıkmaktadır. Kompozit malzeme üretimindeki asıl amaç, farklı özelliklere sahip olan iki ya da daha fazla malzemenin uygun şartlarda gerekli işlemlere tabi tutulması ile mükemmel özelliklere sahip olan tek bir ürün elde edilmesidir. Buna göre melamin malzemenin dayanıklılığı, bu malzemenin mukavemeti ve yanmazlığı ile ön planda olan cam elyafı ile takviyelendirilmesiyle artırılabilir. Fakat matris malzeme ile takviyelendirici malzemenin bağlanabilirliğinin optimum düzeyde olması zorunludur.Bu çalışmada endüstriyel alanda geniş kullanım alanlarına sahip olan melamin malzeme, kompozit malzeme üretiminde yaygın şekilde adı geçen ve bir tekstil ürünü olan cam elyafının üretimi ya da cam elyaf demetlerinin kırpılması esnasında açığa çıkan ve işletmelerce atık malzeme olarak adlandırılan cam elyaf tozu ile takviyelendirilmiştir. Bu iki farklı malzemenin bağlanabilirliği artırabilmek için kaolen kili ilave edilmiştir. Takviyelendirici ve bağlayıcı malzemelerin olabildiğince açık renkte ya da renksiz olmalarına dikkat edilmiştir.Üretilmek istenen son ürün hacmi göz önüne alınarak, hacimsel olarak %3, %5, %7 ve %10 oranında cam elyaf tozu ve kaolen kil kullanarak cam elyaf tozu/melamin ve cam elyaf tozu/kaolen kil/melamin içeren numuneler elde edilmiştir. Hazırlanan numuneler 168 ± 2 oC üst kalıp ve 136 ± 2 oC alt kalıp sıcaklığında ve 210 bar (21 MPa) basınç altında sıcak presleme yöntemi ile kalıplanmışlardır. Elde edilen ürünlerin eğilme dayanımları, ısıl iletkenlikleri, darbe dayanımları, özgül ağırlıkları ve kopma dayanımları test edilmiş ve bulunan değerler %100 melamin malzemeden yapılmış referans numune ile kıyaslanmıştır.Hazırlanan numunelerden %3 oranında hacimsel takviye ile cam elyaf tozu kullanılarak üretilen melamin kompozit yapının iyi mekanik özellikler sergilediği, dolgu malzemesi olarak kullanılan kaolen kilinin ise daha sıkı bir melamin kompozit yapı etmekte etkili olmadığı görülmüştür.

Abstract:
Melamine does not compete with other materials having same properties, although it has low specific weight than those of others. The main reason of this phenomen can be expressed as its low impact and tensile resistance. It could be possible to improve its usage areas and increase its preferrability by reinforcing this material. At this point, the importance of composite material production appears. Fundamental of composite material production is based on obtaining a unique product from different materials under appropriate conditions. Strength of melamine products can be developed by reinforcing it with glass fiber which is famous for its strength and unflammability. But correlation between matrix and reinforcing material must be stronger to get optimum efficiency from this novel product.In this study, melamine having wide industrial usage areas, was reinforced with glass fiber powder. Glass fiber powder is a kind of waste products existing during glass fiber production and chopping of glass fiber bundles. To increase correlation between melamine and glass fiber, kaolin clay was added as filling agent. It was considered to choose colorless reinforcing materials in order to improve visual properties of end product.Different samples, such as glass fiber powder/melamine and glass fiber powder/kaolin clay/melamine and kaolin/melamine, were prepared by adding reinforcing materials onto melamine at the ratio of 3%, 5%, 7% and 10% by volume. These mixtures were individually molded under the pressure of 210 bar (21 MPa) and at the independent temperatures of upper and lower molds, 168 ± 2 oC and 136 ± 2 oC respectively. Flexure resistance, heat conductivity, impact resistance, specific gravity and tensile strength of each sample was measured. These results were compared with reference sample produced from 100% melamine.It was clearified that melamine composite structures containing 3% glass fiber powder by volume exhibited satisfactory mechanical properties. On the other hand, there was no improving effect of kaolin clay on firmer structure manufacturing whereas it was used as filling agent.