Katkılı polimerlerin ekstrüzyonu ve koekstrüzyon kalıbı tasarım metodolojisinin geliştirilmesi
Extrusion of filled polymers and development of coextrusion die design methodology
- Tez No: 335799
- Danışmanlar: PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Kimya Mühendisliği, Mechanical Engineering, Engineering Sciences, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kompozit polimerler, Sayısal akışkanlar dinamiği, Composite polymers, Computational fluids dynamic
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı-Akışkan Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması kapsamında proses edilen malzeme reolojik özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesiyle istenen üretim hızında ve proses sıcaklığında plastik boru imalatında kullanılacak koekstrüzyon kalıbı tasarım metodolojisi geliştirilmiştir. Birinci bölümde; grafit, kalsit ve nanokil katkılarının polipropilen (PP) matris ile karıştırılması ile kompozit numuneler elde edilmiştir. Bu malzemelerin ve katkısız PP?nin kayma viskozitesi; elastik ve viskoz kayma modülleri ile kompleks viskozite gibi özellikleri rotasyonel ve kapiler reometre ile ölçülmüştür. Derişikliğin, sıcaklığın ve katkı tipinin malzeme reolojisine etkileri incelenmiştir. Kalsit-PP ve grafit-PP kompozitlerinde derişikliğin artmasıyla reolojik değişkenlerin değerleri artarken, nanokil-PP kompozitlerinde derişikliğin artmasıyla azalma gözlenmiştir. İkinci bölümde; askı-tipi dağıtıcılarla beslenen konik spiral kalıplardan oluşan üç katmanlı koekstrüzyon kafası tasarımı metodolojisi geliştirilmiştir. Konik spiral kalıbın içerisindeki akışın analizi için literatürde yer alan bir analitik yöntem uyarlanarak geliştirilmiştir. Spiral kalıp için gerçekleştirilen Sayısal Akışkanlar Dinamiği (SAD) analizi sonuçları incelendiğinde analitik yöntemin başarılı olduğu görülmüştür. Konik askı-tipi dağıtıcının ön tasarımı analitik yöntemle gerçekleştirilmiştir. Dağıtıcının geometrik parametrelerinin optimizasyonunda konik geometriler için geliştirilen elektrik şebekesi benzeşimi yöntemi kullanılmıştır. SAD analizi sonuçlarına göre dağıtıcı performansının oldukça iyi olduğu anlaşılmıştır. Konik spiral kalıp ve katmanlı akış bölgesi için gerçekleştirilen SAD analizleri yardımıyla akış değişkenleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Tasarlanan konik koekstrüzyon kafa imal edilerek üretim deneyleri gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, design methodology of coextrusion dies has been developed for the production of multi-layered plastic pipes under the desired production rate and process temperature considering experimentally measured rheological properties of process materials. In the first part; graphite, calsite and nanoclay fillers have been mixed with polypropylene (PP) by use of twin screw extruder. Shear viscosities, elastic modules, viscous modules and complex viscosities of these composites and neat PP have been measured by rotational and capillary rheometers. The effects of filler concentration, temperature and filler type on materials' rheology have been investigated. Though the values of rheological variables of calsite-PP and graphite-PP composites increase with the addition of filler into the polymer matrix, the values of rheological variables of nanoclay-PP composites decrease with increasing the filler concentration. In the second part; three-layer coextrusion die which consists of conical spiral dies fed by coat-hanger type distributors has been designed and manufactured. An analytical method is developed adapting a method from literature for flow analysis of conical spiral dies. Computational Fluid Dynamics (CFD) results have shown that the analytical method is successful. Preliminary design of conical coat-hanger die is carried out analytically. Electrical network method developed for conical geometries is employed for the optimization of coat-hanger die. The CFD results show that conical coat-hanger die performs well. Flow variables through the conical spiral mandrel die and stratified flow region are investigated by CFD analyses in detail. The designed conical coextrusion head is manufactured and production experiments are carried out with it.
Benzer Tezler
- Biyobozunur poliester liflerine uygulanan modifikasyonların ürün özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigating the effect of modifications applied to bio-degradable polyester fibers on the properties of product
FİGEN SELLİ
Doktora
Türkçe
2020
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiTekstil Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT HALİS ERDOĞAN
- Development of high barrier pet foils and investigation of thermal, mechanical and oxygen barrier properties
Yüksek bariyerli pet folyoların geliştirilmesi ve termal, mekanik ve oksijen bariyer özelliklerinin incelenmesi
MURAT TERGİP
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER ŞEVKİ KONUKMAN
- Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships
Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi
HANDAN PALAK
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU
- Production and characterization of fiber reinforced polymer composites by additive manufacturing method
Fiber takviyeli polimer kompozitlerin eklemeli imalat yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
ALPEREN DOĞRU
Doktora
İngilizce
2022
Mühendislik Bilimleriİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU
- Fabrication and characterization of ultra high performance cnts/pei nanocomposite filaments for additive manufacturing
Eklemeli imalat için ultra yüksek performanslı iletken nanokompozit filamanların üretimi ve karakterizasyonu
ÖZGE KAYNAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF ÖZDEN YENİGÜN