Effect of filler level on mechanical and thermal properties of PVC profile compounds in extrusion process
Ekstrüzyon prosesinde PVC profil kompound dolgu miktarının mekanik ve termal özelliklere etkisi
- Tez No: 595596
- Danışmanlar: PROF. DR. SERAP CESUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Kimya Mühendisliği, Polymer Science and Technology, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Polivinil klorür (PVC) profil kompoundunun içerdiği kalsit dolgu miktarının, profilin termal ve mekanik özelliklerine etkisi üzerine çalışılmıştır. Kalsit dolgu miktarının artması ile kompound maliyetinin azalacağı öngörülmüştür. Bu avantaja karşın, dolgu miktarındaki artışın profilin termal ve mekanik özelliklere olacak negative ve pozitif etkileri incelenmiştir. Çalışmada yer alan profiller, ekstrüzyon ile üretilmiştir. Üretilen profillerin termal ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması için, profil üretiminin ana standardı olan TS EN 12608-1 standardında yer alan testler gerçekleştirilmiştir. Bu testler, çift V çentik testi, çekme-darbe dayananımı, köşe kaynak mukavemeti, soğukta bekletme sonrası darbe testi, sıcakta bekletme sonrası ölçü değişimi, Vicat yumuşama sıcaklığı, renk ve parlaklık ölçümleri, eğilme-esneklik modülü, termal kararlılık testleridir. Ek olarak, profillerin termal özellikleri DSC ve TGA ile incelenmiştir. FTIR analizi ile üretilen profillerde yeni fonksiyonel grup oluşup oluşmadığı araştırılmıştır. FTIR spektrumlarına göre üretilen profiller uniform yapıda olup, yeni fonksiyonel grup oluşumu gözlenmemiştir. Kompound maliyetini azaltmak ve PVC profillerin mukavemetini artırmak için kalsit gibi dolgu malzemeleri kullanılmaktadır. Kalsit dolgu miktarları 10 phr (per hundred resin), 15phr, 25 phr, 35 phr ve 50 phr olarak çalışılmıştır (PVC_K10, PVC_K15, PVC_K25, PVC_K35, PVC_K50). Dolgu miktarının artması ile profil L* (beyazlık) değerinin düştüğü, b* (sarılık) renginin yükseldiği görülmüştür. Artan dolgu miktarı ile, profillerin üç nokta eğme (e-modul) değerlerinin yükseldiği gözlemlenmiştir. Çift V çentik, çekme darbe dayanımı test sonuçları PVC_K10, PVC_K15 ve PVC_25 profillerinde standart aralığnda iken, PVC_K35 ve PVC_K50 profillerinde test sonuçları önerilen değerlerin dışında çıkmıştır. Köşe kaynak testinde üretilen profillerin test sonuçları da standartların dışında çıkmıştır. Bunun sebebinin profillerin jelleşmelerinin %95'ten yüksek olduğu düşünülmektedir. Soğukta darbe testinde PVC_K10, PVC_K15, PVC_K25, PVC_K35 profillerinde kırılma gözlenmezken, dolgu miktarının artması ile özellikle düşük sıcaklıklarda kırılgan hale gelen PVC_K50 profilinde %20 kırılma gözlenmiştir. Profillerin ısınma ve soğuma sırasındaki davranışları DSC analizi ile incelenmiştir. Analizde ısıtma hızı 25°C/dak olarak sabit tutulurken, dört farklı soğutma hızı (5°C/dak, 10°C/dak, 15°C/dak ve 25°C/dak) ve etkileri incelenmiştir. Soğutma hızının erime sıcaklığı, erime entalpisi, kristallenme sıcaklığı ve kristallenme entalpisi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Isıtma hızları aynı olmasına rağmen DSC grafiklerinde ısıtmaya karşılık gelen bölgelerde farklılaşma gözlenmiştir. Bunun sebebinin kompoundda yeterli dispersiyon sağlanmamış olabileceği düşünülmektedir. DSC grafiklerine göre PVC kolaylıkla erirken, kristallenmesi için daha fazla ısı gerekmektedir. Soğutma hızları 5°C/dak, 10°C/dak ve 15°C/dak iken kristal yapının ortaya çıkmadığı, daha hızlı soğutma ile (25°C/dak) kristal pikinin ortaya çıktığı gözlenmiştir. Profillerin termal bozunma davranışı TGA termogramları ile analiz edilmiştir. Dolgu miktarının artması ile kül değerlerinde artış gözlenmiştir. PVC_K10, PVC_K15, PVC_K25, PVC_K35 ve PVC_K50 profillerinin bozunma sıcaklıkları sırası ile 268,19°C, 222,5°C, 186,4°C, 200,7°C ve 187,4°C'dir. Bu çalışma ile PVC_K35 ve PVC_K50 profillerinin çalışmadaki stabilizan ve mukavemet artıcı miktarı ile test sonuçlarının yeterli düzeyde olmadığı görülmüştür. PVC_K10, PVC_K15 ve PVC_K25 profilinin köşe kaynak testi dışındaki tüm mekanik test sonuçları uygundur. Termal test sonuçları da istenilen değerlerin üstünde gelmektedir. 10 phr dolgu miktarı oranı ile karşılaştırıldığında PVC_K15 kompoudunun maliyet kazancı %3,75 iken PVC_K25 kompoudunun maliyet kazancı %10,10 civarındadır.
Özet (Çeviri)
The effect of filler level on the thermal and mechanical properties of the polyvinyl chloride (PVC) profile compound has been studied. It may predicted that compound cost would decrease with increasing filler amount. With this advantage, the effect of increase in filler level on thermal and mechanical properties was investigated. In this study, PVC profiles were produced by extrusion. In order to compare the thermal and mechanical properties of the produced PVC profiles, the TS EN 12608-1 standard was applied. Double V notch test, tensile-impact strength, strength of welded corner, resistance to impact at -10°C, heat reversion, Vicat softening temperature, color measurements, flexural modulus of elasticity and thermal stability tests were performed. In addition, thermal properties of PVC profiles have been characterized. Fourier Transform Infra-Red (FTIR) analysis was used to determine the profiles functional groups. The produced profiles were uniform and no formation of a new functional group is observed. In the compound, calcium carbonate filler was added to reduce cost of compound and to give stiffness to the PVC profiles. Filler levels were studied as 10 phr (per hundred resin), 15phr, 25 phr, 35 phr and 50 phr with corresponding notations, PVC_K10, PVC_K15, PVC_K25, PVC_K35, PVC_K50, respectively. With the increasing of filler level, L* (whiteness) values decreased and b* (yellowness) values increased. Flexural modulus of elasticity results increased with increasing filler level. Charpy double V notch and tensile impact test results of PVC_K10, PVC_K15 and PVC_K25 were above the standard but for PVC_K35 and PVC_K50, the results did not meet the requirements. For the low strength of welded corner test results, the reason might be the higher gelation level. PVC_K10, PVC_K15, PVC_K25, PVC_K35 profiles not show any fracture at resistance at low temperature (-10°C) test. However with the increasing filler level, profiles became brittle and PVC_K50 had 20% fracture. Heating and cooling behavior of profiles were analyzed by DSC analysis. While the heating rate were kept constant as 25 °C/min, four different cooling rates (5 °C/min, 10 °C/min, 15 °C/min and 25 °C/min) and their effect on n melting temperature, melting enthalpy, crystallization temperature and crystallization enthalpy was studied. Despite, the same heating rate, heating sections of curves were different. The main cause might be dispersion problems. According to the DSC curves, PVC can melt easily but for crystallization higher heat was required. When cooling rates are 5°C/min, 10°C/min and 15°C/min, crystal structure was not observed. With the rapid cooling (25°C/min) a crystal peak was obtained. The thermal degradation behavior of the profiles was analyzed by TGA thermograms. It is observed that, ash content was increased with increasing amount of filler. Degradation temperatures of PVC_K10, PVC_K15, PVC_K25, PVC_K35 and PVC_K50 were 268.19°C, 222.5°C, 186.4°C. 200.7°C and 187.4°C respectively. In this study, it was shown that, the results of PVC_K50 and PVC_K35 profiles were not satisfying due to the fact of stabilizer and impact modifier amount in the study. Expect strength of welded test, the other mechanical tests of PVC_K10, PVC_K15 and PVC_K25 profiles were sufficient. Thermal test results were above the limits. Compared to the 10 phr filler level, the gain of PVC_K15 compound is 3.75% and the gain of the PVC_K25 is 10.10% economical.
Benzer Tezler
- Gazaltı (MIG) kaynak yöntemiyle birleştirilen 6061 serisi alüminyum plakalarına yapılan kaynak tamirinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi
Effect of weld repair on the microstructural and mechanical properties of 6061 series aluminum plates joined by gas (MIG) welding method
MUSTAFA ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİL TOPLAN
- Multi scalable design and performance characterization of glass fiber reinforced epoxy composites by incorporation of hexagonal boron nitride in resin and on interfaces
Cam elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin reçine ve arayüzeylere hegzagonal bor nitrür dahil edilmesi ile çok ölçeklenebilir tasarımı ve performans karakterizasyonu
SAMET ÖZYİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Savunma ve Savunma TeknolojileriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Mechanical and thermal properties of poly (Acrylic acid) coated perlite filled polypropylene composites
Poli (Akrilik Asit) kaplı perlit dolgulu polipropilen kompozitlerin mekanik ve ısıl özellikleri
SİNEM GEÇİN
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEOMAN DİNÇ
- Halloysit içeren PVC kompozitlerin üretimi: Isıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of PVC composites containing halloysite: Investigation of thermal and mechanical properties
SEMİH ŞENGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN ŞEN
- Amorf yapılı polimerlerin nano parçacık katkılarla mekanik özelliklerinin ve çevresel gerilme çatlaması dirençlerinin iyileştirilmesi
Improvement of the mechanical properties and environmental stress cracking resistance of amorphous polymers by nanoparticle additives
DENİZ AKTAŞ
Doktora
Türkçe
2026
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI ABDULLAH TAŞDEMİR