MODELLING OF THE SINK MARK RATIO OF CALCIUM CARBONATE FILLED POLYPROPYLENE COMPOSITE MATERIALS WITH TAGUCHI EXPERIMENTAL DESIGN

Şahin Ş., Cindi Ş., Yeşilbağ N. N., Gündoğdu A.

INTERNATIONAL YILDIRIM BAYEZID SCIENTIFIC RESEARCH AND INNOVATION SYMPOSIUM-I , Bursa, Turkey, 9 - 10 May 2025, pp.413-414, (Summary Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Bursa
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.413-414
  • Kocaeli University Affiliated: Yes

Abstract

In this study, the optimization of the depth of the sink mark on the surface of calcium carbonate (CC) filled polypropylene homopolymer (PPH) composite depending on the injection parameters was investigated using the Taguchi Experimental Design Method. It was investigated using the Taguchi Experimental Design Method. The load/volume/performance ratio is much better than other conventional thermoplastic materials. However, for reasons such as cost and/or stiffness and thermal performance, talc, calcium carbonate, micro-particle filled and glass fiber reinforced PPH composite raw materials are more preferred in the production of semi-finished and finished products. In the literature, the effect of the amount of CC filler for the mechanical properties of polypropylene (PP) material has been reported by many studies. In this study, the effect of the injection parameters on the depth of the dent on the surface of PPH/CC composite material specimens was investigated using the Taguchi experimental design method. Injection pressure, melt temperature and mold temperature application conditions were used to study the effect of injection parameters. CC-filled composite specimens were produced at different injection parameters by injection molding based on Taguchi experimental design method. The surface sink mark depth ratio measurements of the samples were performed according to ISO 294-1 standard. With this experimental study, the parameter optimizations related to the surface sink mark depth properties of PPH/CC composite materials were revealed. The parameter levels that optimize the depth of the dent on the surface of the PPH/CC composite material were determined as 20% for the amount of CC filler/additive, 230oC for nozzle temperature, 115 bar for injection pressure and 50oC for mold temperature. The model obtained by Taguchi Experimental Design method has an R2 value of 96.23%, which successfully predicts the experimental datas.

Bu çalışmada, kalsiyum karbonat (CC) dolgulu polipropilen homopolimer (PPH) kompozitinin enjeksiyon parametrelerine bağlı olarak yüzeyindeki çökme izi (çukur) derinliğinin optimizasyonu Taguchi Deneysel Tasarım Yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Yük/hacim/performans oranı diğer konvansiyonel termoplastik malzemelere göre çok daha iyidir. Ancak, maliyet ve/veya rijitlik ve termal performans gibi nedenlerle talk, kalsiyum karbonat, mikropartikül dolgulu ve cam elyaf takviyeli PPH kompozit hammaddeleri yarı mamul ve mamul ürünlerin üretiminde daha çok tercih edilmektedir. Literatürde, polipropilen (PP) malzemenin mekanik özellikleri için, CC dolgu maddesi miktarının etkisi birçok çalışma tarafından belirtilmiştir. Ayrıca, birçok farklı çalışmada enjeksiyon parametrelerinin PP / CC kompozit malzemelerin mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu çalışmalar ayrıca, test uygulandıktan sonra tek eksenli ve kısa süreli üretim test numuneleri ile karşılaştırılmıştır.  Bu çalışmada, enjeksiyon parametrelerinin PPH/CC kompozit malzeme numunelerinin yüzeyindeki çökme izi (çukur) derinliğine etkisi Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Enjeksiyon parametrelerinin etkisini incelemek için enjeksiyon basıncı, eriyik sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı uygulama koşulları kullanılmıştır. CC dolgulu kompozit numuneler, Taguchi deneysel tasarım yöntemine dayalı enjeksiyon kalıplama ile farklı enjeksiyon parametrelerinde üretilmiştir. Numuneler gün ışığı konfor koşulları olmaksızın 24 ay boyunca depolanmıştır. Numunelerin yüzeyindeki çökme izi (çukur) derinliği oranı ölçümleri ISO 294-1 standardına göre yapılmıştır. Bu deneysel çalışma ile PPH/CC kompozit malzemelerin yüzeyindeki çökme izi (çukur) derinliği özelliklerine ilişkin parametre optimizasyonları ortaya çıkarılmıştır. PPH/CC kompozit malzemenin yüzeyindeki çökme izi (çukur) derinliğini optimize eden parametre seviyeleri CC dolgu/katkı miktarı için %20, nozul sıcaklığı için 230oC, enjeksiyon basıncı için 115 bar ve kalıp sıcaklığı için 50oC olarak belirlenmiştir. Taguchi Deneysel Tasarım yöntemi ile elde edilen model, deneysel verileri başarılı bir şekilde tahmin eden %96,23 R2 değerine sahiptir.