POLİPROPİLEN TALK/KOLEMANİT HİBRİT KOMPOZİT MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN DENEYSEL TASARIM YÖNTEMİ İLE ENİYİLENMESİ / YAPAY SİNİR AĞI İLE KESTİRİMİ


Şahin Ş. (Executive) , Şahin Y. , İnal M. M. , Şahin E., Yüksek B.

Project Supported by Higher Education Institutions, 2017 - 2018

  • Project Type: Project Supported by Higher Education Institutions
  • Begin Date: May 2017
  • End Date: May 2018

Project Abstract

Önsöz

Plastik hammaddeler çeşitli yöntemlerle ürünlere dönüştürülürken, nihai ürünün gerek maliyetlerini azaltmak, gerekse kalitesini iyileştirmek için, şekillendirme öncesinde ana plastik hammaddesine, birtakım mikronize pudra ve/veya toz katkı/dolgu maddeleri ilave edilirler. Polipropilen (PP) esaslı plastiklerinden olan polipropilen homopolimer (PPH) hammaddelerinden, alışılagelmiş olarak büyük basma kuvveti uygulayabilen yöntemlerle, üretilen ürünlerde de mikronize pudra talk (TC) maddesinin kullanılabileceği konusunda yapılmış çok sayıda araştırma, çalışma ve uygulama sonuçları yayımlanmıştır. Buna karşın, mikronize toz (öğütülmüş) kolemanit (KOL) maddesinin, büyük basma kuvveti uygulayabilen yöntemlerle üretilen ürünlerde de kullanılabileceği konusunda yapılmış araştırma ve çalışma sayısı halihazırda az ve/veya yok denebilecek düzeydedir.

Bu kapsamda, Taguchi deney tasarım yöntemine yararlanılarak, tasarımlanan TCve KOL dolgulu PP hibrit kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin, farklı imalat (180oC, 220oC ve 260oC meme sıcaklığı, 5 mm/s, 15 mm/s ve 25 mm/s enjeksiyın hızı ve 10oC, 30oC ve 50oC kalıp sıcaklığı) parametrelerine bağlı optimum mekanik değerlerini sağlayan doğrusal modeler Yapay Sinir Ağı ile oluşturulmuş ve süreç parametrelerinin değiştirilmesi sonucu elde edilecek mekanik özelliklerin tespiti için deney yapılmadan öngörü üreten bir sistem geliştirilmiştir.

Başta, KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ve Bilimsel Araştırma Projeleri Komiyonu yetkilileri ile çalışanlarına teşekkür ederiz.  Ayrıca, talk ve kolemanit dolgulu polipropilen hibrit kompozit hammaddelerin üretilmesini gerçekleştirmesinden dolayı EMAŞ Plastik Sanayi ve Ticaret A. Ş.’ye (Bursa) ve yetkilileri ile çalışanlarına, talk ve kolemanit dolgulu polipropilen hibrit malzemelerin imal edilmesini gerçekleştirmesinden dolayı da AKSU Tost Makinaları San. Tic. Ltd. Sti.’ye (İstanbul) ve yetkilileri ile çalışanlarına teşekkür ederiz. İ.D.E.A.L – İleri Malzeme Teknolojileri Laboratuvarı imkanlarını sağlamalarından dolayı, Kocaeli Üniveristesi Rektörlüğü’ne teşekkür ederiz. Ayrıca, proje kapsamında İleri Malzeme Laboratuvarı bünyesinde bulunan ve kalibrasyon yapılması mümkün olan tüm cihaz, alet ve ekipmanların kalibrasyonlarını gerçekleştirmelerinden dolayı da SİMKAL Kalibrasyon ve Danışmanlık San. Tic. Ltd. Şti.’ye (İstanbul) ve yetkilileri ile çalışanlarına teşekkür ederiz. Deneysel çalışmalara yardımlarından ve desteklerinden dolayı yüksek lisans öğrencilerimiz Mak. Müh. Talha Tunahan KESEMENLİ ve Mak. Müh. Ayşegül BODUR ve lisans öğrencilerimiz Eliz OĞUZ ve Bedirhan ÇUBUK’a da teşekkür ederiz.

2017/056 nolu BAP proje çıktılarının, faydalı ve yararlı olması dileklerimizle, saygılar sunarız.

Proje Özeti

Bu projede, nihai ürüne farklı özellikler kazandırmak üzere polipropilen homopolimer (PPH) malzemelerine katılacak olan mineral katkı/dolgu maddelerinin polipropilen (ve/veya hibrit kompozit) malzemelerin mekanik özelliklerine etkilerinin, farklı üretim, tasarım ve imalat parametreleriyle eniyilenmesi ve kestirimi araştırıldı. Çalışmada farklı partikül büyüklüğüne veya şekline sahip talk (TC) ve öğütülmüş kolemanit (KOL) gibi iki temel tip mineral katkı/dolgu maddesi düşük akışkanlı (DPPH), orta akışkanlı (OPPH) ve yüksek akışkanlı (YPPH) gibi üç temel tip polipropilen (PP) esaslı hammaddesi kullanıldı.

Farklı yüzde ağırlık ( 10 TC / 5 KOL, 7,5 TC / 7,5 KOL ve 5 TC / 10 KOL ) hibrit oranında katkı/dolgu DPPH, OPPH ve YPPH hibrit hammaddeler, çift vidalı ekstrüzyonda, sabit üretim (ektrüzyon) parametrelerinde, granül halde yarı mamul hammaddesi olarak üretildi. Bu şekilde üretilen katkılı/dolgulu PP hibrit hammaddesinden, Taguchi deney tasarım yönteminde uygun deney tasarım planına göre farklı imalat (180oC, 220oC ve 260oC meme sıcaklığı, 5 mm/s, 15 mm/s ve 25 mm/s enjeksiyın hızı ve 10oC, 30oC ve 50oC kalıp sıcaklığı) parametrelerinde ilgili standartlarda beliritilen çok amaçlı deney parçaları enjeksiyon kalıplama yöntemi ile imal edildi. TC/KOL katkılı/dolgulu DPPH, OPPH ve YPPH hibrit kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine, tasarım ve imalat parametrelerinin etkileri araştırıldı.

İmal edilen çok amaçlı deney parçalarına; tek eksenli çekme, üç nokta eğme, İzod darbe testleri uygulandı. DPPH, OPPH ve YPPH (ve hibrit kompozit) malzemelerin çekmedeki Young’s modülü, akma gerilmesi, akma uzaması, kopma gerilmesi, kopma uzaması, eğme akma enerjisi, eğme akma gerilmesi, İzod darbe enerjisi ve İzod darbe dayanımı verileri belirlendi. Elde edilen tüm deneysel verilerin istatistisel analizleri yapıldı. Yapay sinir ağı yöntemiyle mekanik özelliklere ait modeler oluşturuldu.

 Proje sonunda, hem TC/KOL katkılı/dolgulu PP hibrit kompozit malzemelerin mekanik performans özelliklerine, hibrit oranı etkisi ile bu etkilerin imalat parametrelerine bağlı değişimleri hem de TC/KOL katkılı/dolgulu PP hibrit kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine ait modelleri tespit edildi.

 Anahtar Sözcükler : Polipropilen, PP, kompozit, talk, kolemanit, mekanik özellikler, Taguchi, yapay sinir ağı