Malzemenin sahip oldukları özelliklerinden farklı ve hatta daha iyi özelliklere sahip olan yeni bir malzeme oluşturmak için iki veya daha fazla malzemenin bir araya getirilmesine kompozit malzemeler denir. Odunun herhangi bir formu ile plastiğin birleştirilmesiyle sonuçlanan kompozite Ahşap Plastik Kompozit (WPC) denir. Plastik terimi hem termoset hemde termoplastik polimeri ifade eder ve bu iki polimer de son birkaç yıldır kompozit olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte bu makalede plastik terimi çoğu kez polietilen, polipropilen ve polivinil kloridi gibi termoplastikleri ifade eder.
Ahşap plastik kompozitleri 1920 yıllarınd İtalyada patent almıştır. Bu işlemde, otomotivin iç parçalarını imal etmek için talaş ve polipropilen kalıptan çekilmiştir. Bir Amerikan şirketinin bu İtalyan kalıptan basma teknolojisini otomotiv iç alt tabaka üretiminde uygulayana kadar bu işleme fazla ilgi duyulmamıştı. Bu üretimden sonra diğer şirketler de polipopilen ve odun unu karışımının kalıptan basılmasıyla çeşitli şekillerde otomotiv parçaları üreterek devam ettiler. Son zamanlarda otomotiv sanayisinin dışında, dış cephe kaplamasında, çit malzemesinde, pencere çerçevesi ve döşemesi gibi alanlarda uygulamasına rastlanmıştır. Özellikle zemin kaplama uygulamalarında kullanıldıktan sonra Amerika Birleşik Devletlerinde ahşap plastik kompozit üetiminde olağanüstü büyüme görülmüştür. 2000 yılında Amerikanın 18,5 milyon m3 Pazar payı olduğu bilinir. Yakın zamanda, WPC zemin kaplamada %20 değer kazanmıştır ve yakın zamanda daha fazla değer kazanması beklenmektedir.
Plastik sanayisinde plastiğin performansını değiştirmek ve doldurmak için geleneksel olarak; pudra, kalsiyum karbonat, mika taşı, cam veya karbon fiber kullanılır. İnorganik dolgu maddeleri sertlik ve sıcağa karşı dayanıklılık sağlar fakat çok pahalıdır ve işlem malzemelerini aşındırır. Plastik sanayisinde bir yılda
çoğu inorganik dolduruculardan oluşan, 2,5 milyar kg dolgu ve takviye malzemesi kullanıldığı kaydedilmiştir. Yakın zamanda, bazı şirketler plastikte dolgu maddesi olarak odun lifi ve/veya odun unu (talaş) kullanmaya başlamışlardır. Plastikte odun lifi veya odun unu kullanmanın başlıca avantajları; düşük yoğunluıkları, düşük maliyet, doğasını koruma, yüksek dolgu seviyelerinin mümkün olması, düşük enerji tüketimi, dünya çapında geniş lif çeşitliliğini sağlaması, geri dönüşümlü olması ve tarım tabanlı ekonomiyi geliştirmesidir.
DENEYSEL YÖNTEMLER
Bu çalışmada kullanılan yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) ve Polipropilen (PP) ExxonMobil Kimyasal Şirketi tarafından temin edilmiştir. HDPE, endüstride yaygın olarak kullanılan, dar molekül ağırlıklı hekzen kopolimerdir. Eriyik akış indisi ve yoğunluğu sırasıyla 5g/10dk (2 kg ve 190 C, ASTM 1238) ve 0,948 g/cm3 ‘tür. PP olarak, endüstriyel sanayide yaygın olarak kullanılan ve genel amacı sıkıştırma ile kalıplama olan polimerin eriyik akış indisi 2 g/10dk (2,16 kg ve 230 C, ASTM 1238) ve özkütlesi 092 g/cm3 ‘tür.
PP ve HDPE’nin üreticileri tarafından sağlanan mekanik özellikler Tablo 1’de gösterilmiştir.
(1) HDPE örnekleri enjeksiyon kalıplama ile üretilmiştir.
(2) PP numuneleri sıkıştırma ile kalıplama ile üretilmiştir.
(a) ASTM D638’e göre belirlenmiştir.
(b) ASTM D790’a göre belirlenmiştir.
(c ) ASTM D256’ya göre belirlenmiştir.
%1 ağırlık seviyesindeki melaik anhidritiyle tuzlanan PP birleştirici madde olarak kullanılmıştır. Eriyik akış indisi ve özkğtlesi sırasıyla 115 g/10dk (2,16 kg ve 190 C, ASTM 1238) ve 091 g/cm3 ‘tür. Modifiye edilmiş yağ asidi esterlerinden oluşan Struktol TPW113 yağlama maddesi olarak kullanılmıştır. 40 mesh boyutundaki çam ağacından elde edilen ve ticari amaçla kullanılan odun unu dolgu maddesi olarak kullanılmıştır.
Tablo 2 de tüm malzemeler ve sağlayıcıları listelenmiştir.
HDPE-WFC ve PP-WFC zemin levhalarında, maleik asitli polipropilen (MAPP) birleştirici maddesi kullanılarak ve kullanılmadan üretim yapılmıştır. Formülasyona bağlı olarak 1,9x12,7x244 cm (3/4”x5”x8”) boyutlarındaki katkı maddeleri Davis-Standart- WT-94 WoodtruderTM kullanarak levhalar şeklinde kalıptan çekilmiştir. Bu sistem zıt yönlerde dönen paralel çift burgulu ekstrüderi ve Mark VTM 75 mm tek burgulu ekstrüderi birlikte kullanır. Three Colortronics ağırlığa bağlı besleyiciler 75 mm tek burgulu ekstrüder ve 94 mm çift burgulu ektrüderde sırayla hızlı besleme ve yavaş besleme yapılır. Bu işlem parametreleri Tablo 3 de raporlanmıştır.
ÖZELLİK TESTLERİ
HDPE-WFC ve PP-WFC zemin levhaları MAPP bağlayıcı maddesi kullanarak ve kullanmayarak üretim yapılmıştır ve iklim kontrollü test labaratuvarlarında test edilmiştir. Levhaların eğilme, çekme ve darbe özellikleri belirlenmiştir.
Eğilme testleri ASTM D 790’a göre yürütülmüştür.
Darbe testleri ASTM D 256’ya göre yürütülmüştür.
Çekme testleri ASTM D 683’E göre yürütülmüştür.
Dataları analiz etmek için iki kollu ANOVA testi kullanılmıştır. Bağlayıcı maddenin etkileri ve plastik çeşidi araştırılmıştır. Altı adet madde özellikleri incelenmiştir. Bunlar; Eğilme direnci, eğilme modülü, darbe direnci, darbe modülü, çekme direnci ve çekme modülüdür.
TARAMALI ELEKTRON MİKROSKOBU
Örneğin kırılmış yüzeyinde JEOL taramalı elektron mikroskobu (JSM 6400 MODEL) kullanılarak çalışılmıştır. Örnek ilk olarak, nitrojen sıvısına daldırılıp çıkarılır ve kırık yüzeyler elde etmek için ikiye bölünür. Daha sonra kırılan numuneler monte edilir ve altın püskürtülerek kaplanır.
SONUÇ
Bu çalışmada, mekanik özellikleri belirlenen yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) ve polipropilen (PP) odun unu kompoziti (WFC) ile yapılmış zemin kaplama levhalarında bağlama maddesi olarak polipropileni uyumlaştırıcının (MAPP) etkileri araştırılmıştır. Zemin kaplama levhaları Davis-Standard WT-94 Woodtuder kullanarak üretilerek; eğilme, çekme ve darbe değerleri belirlenmiştir. Bunun yanı sıra örneklerin kırılan yüzeylerinde taramalı elektron mikroskobu kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Bunun sonucunda, Polipropilen kullanarak yapılan odun unu kompoziti (PP-WFC) zemin levharının, yüksek yoğunluklu polietilen kullanarak yapılan odun onu kompoziti (HDPE-WFC) zemin levharınına göre daha yüksek çekme ve eğilme değerleri olduğu belirlenmiştir. Polipropileni uyumlaştırıcının (MAPP) kullanılmak ise her iki zemin levhasında da darbe direnci ve darbe modülü değerlerinde artış göstermesini sağlamıştır. Eğilme özelliklerinden dolayı bağlama maddesi olarak MAPP kullanmak HDPE-WFC ve PP-WFC zemin levhalarının da eğilme direnci ve eğilme modülünde bir etki sağlamazken, HDPE-WFC zemin levhalarının eğilme direncini artırmıştır. Bu çalışmada HDPE bazlı reçine maddesi için bağlayıcı madde olarak MAPP’in kullanmanın etkili olduğunu görülmüştür. Reçine maddesi olarak dar molekül ağırlıklı heksen kopolimer HDPE kullanılmıştır.
Zeynep Sahra