Vulkanizasyon parametrelerinin doğal kauçukların çapraz bağ yoğunluğu ve malzeme ömrü üzerindeki etkisinin incelenmesi
Analysis of vulcanization parameters' impact on cross-link density and aging performance of natural rubber
- Tez No: 515891
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ECE ÜNÜR YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Bu tez çalışmasının amacı; doğal kauçuk (NR) esaslı parçalarda vulkanizasyon parametrelerinden özellikle kürlenme süresinin çapraz bağ yoğunluğuna ve dolayısı ile parçanın çalışma yerindeki performans ve ömrüne etkisini incelemektir. Bu çalışmada kullanılan tüm numuneler aynı kauçuk reçetesinden hazırlanmıştır. Kauçuk hamurların yarımamül aşamasında mooney viskozite ve rheometre testleri yapılmıştır. Bu kapsamda hazırlanan doğal kauçuk karışımı; optimizasyon sonucu belirlenen 160°C sabit sıcaklıkta farklı vulkanizasyon sürelerinde (3, 5, 10 ve 15 dk.) kükürt pişirici sistemi ile kürlenmiştir. Vulkanizasyon sonucu elde edilen numunelerde çapraz bağ oluşumu ve yoğunluğunun tespiti için şişme (swelling) deneyi, farklı sıcaklıklarda (70°C ve 100°C) kalıcı deformasyon testi ve katı C-NMR analizi kullanılmıştır. Swelling deneyi ile elde edilen veriler Flory Rehner denklemi kullanılarak, kauçukların çapraz bağ yoğunlukları hesaplanmıştır. Vulkanize numunelerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenebilmesi için; yoğunluk, sertlik, çekme mukavemeti & kopma uzaması, yırtılma mukavemeti, ısıl yaşlanma sonrası sertlik ve kopma uzaması değişimi, ozon ve termal gravimetrik analiz gibi metotlar kullanılmıştır. Deney ve test verileri incelendiğinde, çapraz bağ yoğunluğunun vulkanizasyon süresi ile artarak, 10 dk.'da maksimum değere ulaştığı, sonrasında ise negatif yönde değişim gösterdiği gözlenmiştir. Vulkanizasyon süresi 10 dk. olan numuneler mekanik testlerde en iyi performansı göstermiştir. Gerilim gevşemesi analizleri 3 farklı sıcaklıkta (85°C, 100°C ve 120°C) gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler ile Arrhenius eğrileri çizilmiş ve ekstrapolasyon ile 50°C-120°C arasında değişen sıcaklıklarda numuneler için tahmini çalışma süreleri/servis ömürleri hesaplanmıştır. Kürlenme süresi 10 dk. olan kauçuk numunelerin maksimum çalışma ömrü sergilediği gözlenmiştir. NR kauçuklarda optimum vulkanizasyon süresini aşan kürlemelerde malzemenin reversion (eski haline dönme) durumuna geçerek mekanik ve fiziksel özelliklerinde kayıplar yaşadığı ve sert, ebonit bir yapıya dönüştüğü gözlenmiştir. Bu çalışma ile; çapraz bağlanmanın tam olarak gerçekleştiği parçaların, gerçek çalışma şartlarında en iyi performans ve çalışma ömrü göstereceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
The purpose of this thesis is to investigate the effect of vulcanization parameters, vulcanization time specifically, on crosslink density and thus the performance and lifetime of natural rubber (NR) based auto parts. The natural rubber mixture prepared in this context was vulcanized with a sulfur curing system for different cure times (3, 5, 10 and 15 min.) at a constant temperature of 160°C. Mooney viscosity and rheometer tests were used for semi product assesment. Density, hardness, tensile stress-strain, thermal aging hardness & rupture change, ozone test and thermal gravimetric analysis were conducted for the final product to determine mechanical and physical properties. Compression set test (at 70°C and 100°C), swelling method and solid NMR analyses were used to examine cross-linking density in the vulcanized samples and the cross-link densities were calculated by the Flory Rehner equation. The ageing behavior of the samples were studied by stress relaxation tests. Stress relaxation tests are ideal for making lifetime estimations using an Arrhenius plot. Data showed that the cross-link density increases with vulcanization time reaching the maximum at 10 min. and then decreases. The samples vulcanized for 10 min. showed the best performance in mechanical tests. Stress relaxation analyses were performed at 3 different temperatures (85°C, 100°C and 120°C). The service lives of the samples in the range of 50°C and 120°C were estimated by extrapolation of Arrhenius plots. Natural rubber samples cured for 10 min. exhibited the maximum service life. It can be concluded that the parts that are fully cross-linked exhibit the best performance and service life under real operating conditions.
Benzer Tezler
- Sismik taban yalıtımlı bir binanın deprem yalıtım birimi ankrajlarının incelenmesi
Investigation of the seismic isolator anchors of a base-isolated building
İLKCAN CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR ÖZDEMİR ÇAĞLAYAN
- NR/BR (doğal kauçuk / butadien kauçuk) elastomer karışımlarının enjeksiyon kalıplama simülasyonu ile mekanik özelliklerinin eniyilenmesi
Optimisation of mechanical properties of NR/BR blend elastomers by using injection molding simulation
İSMAİL UTKU ALBAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVİM ALIŞIR
- Ligninin nitril kauçuk vulkanizasyonunda koajan olarak değerlendirilmesi
Evaluating lignin as a co-agent for nitrile rubber vulcanization
ARZU ORAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
- Kauçuk sektöründe vulkanizasyon parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of vulcanization's parameters for rubber industry
YAŞAR FARUK EKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOKANGÜL
- Otomotivde kullanılan aem (etilen akrilik monomer) kauçuk hava hortumlarının ekstrüzyon ve otoklav parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of extrusion and autoclave parameters of aem (ethylene acrylic monomer) rubber ai̇r hoses used in automotive
EMEL GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÜNAL