Giriş: Plastik sektörünün gelişmesiyle birlikte artık her alanda karşımıza çıkan kompozit malzemelerin kullanım alanları oldukça yaygınlaşmıştır. Farklı sektörler için malzeme özelliklerinin farklılaştırılması kaçınılmaz hale gelmiştir. Bu farklılaşma akma gerilmesi, akma uzaması ve akma enerjisi gibi malzemelerin iç özelliklerinin eniyilenmesi yoluyla sağlanmaktadır. Özellikle otomotiv ve beyaz eşya sektöründe rijitliği artırılmış malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Üretimde kullanılan malzemelerin iç özelliklerinden beklenen performans alınmadığı takdirde üretim verimsizliği, kalite problemleri ve buna bağlı olarak müşteri memnuniyetsizliği gibi durumlarla karşılaşmak kaçınılmazdır. Bu doğrultuda talk/kolemanit dolgu malzemeleri ile üretim parametrelerinin yüksek akışkanlıklı polipropilen malzemenin eğilme mukavemetine etkisi incelenmiştir. Amaç: Bu çalışmayla nihai ürün performansını artırmaya yönelik talk/kolemanit hibrit dolgu oranının etkisiyle üretim parametrelerinin etkileri birlikte değerlendirilerek en etkili hibrit dolgu oranının ve üretim parametrelerinin saptanması ve böylece eğilme mukavemetini artırarak rijitliği yüksek kompozit malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Kapsam: Özellikle otomotiv ve beyaz eşya sektörlerinde yaygın kullanım alanı bulan yüksek akışkanlıklı polipropilen malzeme ile çalışılmış, talk/kolemanit dolgusunun farklı oranlarının eğilme mukavemeti üzerine etkisi incelenmiştir. Sınırlıklar: Araştırma kapsamında zaman ve maliyetten tasarruf edebilmek için deneysel çalışma tam faktöriyel düzeneği yerine Taguchi deneysel tasarım yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Yöntem: Bu çalışmada malzemenin 3 nokta eğme testindeki eğme mukavemetine etki edecek talk/kolemanit hibrit dolgu oranı, meme sıcaklığı, enjeksiyon hızı ve kalıp sıcaklığı deneysel parametreler olarak tespit edilmiş ve her biri için 3 farklı seviye ile sonuç üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Öncelikle Talk ve kolemanitin ağırlıkça toplam %15 dolgu olacak şekilde (%10 Talk - %5 Kolemanit, %7,5 Talk - %7,5 kolemanit ve %5 Talk - %10 kolemanit) hibrit kompozit malzemelerin granülleri üretilmiştir. Sonrasında kontrol edilebilir faktörler olarak belirlenmiş 3 seviyeli meme sıcaklığı; 180oC, 220oC, 260oC, enjeksiyon hızı; 5 mm/s, 10 mm/s, 15 mm/s ve kalıp sıcaklığı 10oC, 30oC, 50oC olarak belirlenen enjeksiyon parametrelerine göre oluşturulan deney düzeneğine uygun rastgele bir sıralama izlenerek numune üretimi gerçekleştirilmiştir. Her bir kombinasyon için 5 tekrarlı numune üretimi yapılarak tesadüfilikten kaynaklanan hataların en aza indirilmesi hedeflenmiştir. Deney numuneleri üretilen çok amaçlı deney parçalarının orta bölgesinden disk testere ile kesilerek elde edilmiştir. Daha sonra 80 mm x 10 mm x 4 mm ölçülerindeki eğme numunelerinin 10 mm genişliğindeki kısmına 2 mm derinliğinde 45o açılı V çentiği açılmıştır. Üç nokta eğme testi ISO 527-1 standardı dikkate alınarak 5 kN kapasiteli çekme cihazında (INSTRON 4411H4240) ve Bluehill-2 yazılım programında gerçekleştirilmiştir. Eğme deneyleri, eğme numunelerinin ISO 178’e göre LN pozisyonunda, 64 mm’lik destekler arası mesafede 2 mm/dak eğme hızında ve 12 mm yerdeğiştirme miktarında yapılmıştır. Deneysel sonuçların analizinde Minitab 17 programı kullanılmıştır. Bulgular: ISO 178 standardına göre malzemelere üç nokta eğme testleri uygulanan toplam 45 deneyden elde edilen veriler Taguchi deney tasarımı yöntemi yardımıyla incelenmiş talk/kolemanit dolgu oranı ve belirlenen enjeksiyon üretim parametrelerinin yüksek akışkanlıklı polipropilenin eğilme mukavemetine etkileri tespit edilmiştir. Eğilme mukavemeti değerinin yüksek olması istendiğinden ‘En büyük en iyi’ seçimi yapılarak S/N oranı incelenmiştir. Belirlenen faktörlerin eğilme mukavemeti değeri üzerindeki etkileri saptanmıştır. Sonuç: Yüksek akışkanlıklı polipropilen malzemenin eğilme mukavemetinin eniyilenmesi amacıyla gerçekleştirilen araştırma kapsamında tespit edilen parametre ve seviyelerinin sonuç üzerindeki etkileri incelendiğinde en etkili parametrenin enjeksiyon hızı olduğu, kalıp sıcaklığı, meme sıcaklığı ve talk/kolemanit miktarının da sırasıyla onu takip ettiği görülmüştür. Her bir parametre için eğilme mukavemetini en çok arttıran seviyelerin de meme sıcaklığı 180oC, enjeksiyon hızı 5 mm/s, kalıp sıcaklığı 50oC ve talk/kolemanit dolgu oranının ise %10 talk-%5 kolemanit ve %7,5 talk-%7,5 kolemanit olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler : Polipropilen, Üç Nokta Eğme Deneyi, Eğme Özellikleri, Hibrit Dolgu, Kolemanit, Deney Tasarımı, Taguchi.
Yazar Notu: Bu çalışma, tamamlanan ‘Polipropilen Talk/Kolemanit Hibrit Kompozit Malzemelerin Mekanik Özelliklerinin Deneysel Tasarım Yöntemi İle Eniyilenmesi/ Yapay Sinir Ağı İle Kestirimi‘ başlıklı 2017/056 numaralı Kocaeli Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi kapsamında üretilen ancak proje sonuçlanınca (tamamlanınca) arta kalan numunelerin değerlendirilmesi amacıyla yapılmış ve hazırlanmıştır.
Yazarlar PP/TC/KOL hibrit kompozit hammaddelerinin hazırlanmasında yardımcı olan EMAŞ Plastik Sanayii ve Ticaret A.Ş.‘ ye ve çok amaçlı deney parçalarının enjeksiyon kalıplama yöntemi ile basılmasındaki katkılarından dolayı AKSU Tost Makinaları SAN. TİC. L.T.D. Ş.T.İ.‘ye teşekkür eder.
Anahtar Kelimeler: Polipropilen, Üç Nokta Eğme Deneyi, Eğme Özellikleri, Hibrit Dolgu, Kolemanit, Deney Tasarımı, Taguchi.
|
