Proses parametreleri ve malzeme kompozisyonlarının PP bileşiklerin özelliklerine etkileri

Son yıllarda artan çevresel duyarlılık, gelecek için öngörülen düşük CO2 emisyon hedefleri ve yakıt tasarrufu gibi ekonomik kaygılar otomotiv imalatçılarını daha hafif araçlar üretmeye itmektedir. Bu kapsamda gerek metallere göre daha hafif olmaları gerekse ucuz olmaları sebebi ile otomotiv içerisinde polimer malzemelerin kullanım alanları gün geçtikçe artmaktadır. Polipropilen ve polietilen gibi polyolefinler, güçlü mekanik özellikleri, kolay proses edilebilirlikleri ve düşük yoğunluklu olmaları sebebi ile otomotivde kullanılan polimerler arasında önemli bir paya sahiptir. Polyolefinler genellikle katkısız olarak kullanıldıklarında düşük fiziksel, mekanik ve termal özelliklere sahip olurlar. Bununla birlikte göreceli ucuz da değillerdir. Bu yüzden polyolefinler fiziksel, mekanik ve termal özelliklerin iyileşmesi ve aynı zamanda ucuzlatma sağlamak için hammadde üreticilerince genellikle katkılı olarak üretilirler. Son zamanlarda polyolefin malzeme üreticileri arasında artan trend daha az katkı oranlarında aynı fiziksel, mekanik ve termal özelliklerin sağlanabildiği ve dolayısıyla daha az yoğunluklu malzemelerin üretimidir. Bu malzemelerin laboratuvar ortamından sanayiye taşınması için farklı proses parametrelerinin ya da farklı katkıların son ürüne etkisinin bilinmesi ciddi önem arz etmektedir. Bu sebeple bu çalışmada araç hafifletme ve ucuzlatma hedefi kapsamında tampon, rüzgarlık, bagaj paneli gibi yüksek hacimli araç dış trim parçalarında mevcutta yoğun kullanım alanı bulan yüksek talk katkılı polipropilen bazlı hammaddelerde daha düşük talk oranı ile ya da nonokil katkısı ile aynı özelliklerin elde edilip edilemeyeceği incelenmiştir. Bunun için öncelikle endüstriyel lotlarda üretimi yapılabilen ve uzun yıllardır çoğu otomotiv dış trim parçasında kullanım yeri bulan %30 talk oranına sahip bir polipropilen (PP) bileşikler referans hammadde olarak alınmıştır. Buna alternatif olarak, henüz laboratuvar ortamında geliştirilmesi devam eden yani endüstriyel olarak henüz herhangi bir otomotiv dış parçasında kullanımı olmamış &30 ve %20 talk dolgulu 2 farklı PP kompound seçilmiştir. Bu hammaddelerin granülleri üzerinden inorganic katkı oranlarını belirlemek üzere TGA testi, akışkanlıklarını karakterize etmek için MFI eriyik akış indeksi testi, özkütlelerini belirlemek için yoğunluk testi yapılmıştır. Daha sonra bu PP bileşikler enjeksiyon makinesinde sabit kalıp sıcaklığı ve silindir sıcaklığı ile kalıplanmıştır. Bu şekilde üretilen test çubukları üzerinden çekme, eğme, çentikli izod- charpy darbe testleri yapılarak mekanik dayanımları incelenmiştir. Isı iletim sıcaklıklarının tayini ve yumuşama sıcaklıklarının tayini için de ısıl eğilme sıcaklığı (HDT) ve vicat yumuşama sıcaklığı tayini (VST) testleri yapılmıştır. Bununla birlikte termal geçişler ve kimyasal reaksiyonlarla ilişkili entalpilerini ölçmek ve bu süreçlerin meydana geldiği sıcaklıkları belirlemek için DSC diferansiyel taramalı kalorimetri tekniği kullanılmıştır ve erime sıcaklığı (Tm), kristalizasyon sıcaklığı (Tc), erime entalpisi (ΔHm), kristalizasyon entalpisi (ΔHc) ve kristalizasyon (% Xm, % Xc) değerleri bulunmuştur Malzeme karakterizasyonları ile malzemelerin fiziksel, mekanik ve termal özellikleri belirlenerek karşılaştırıldıktan sonra farklı proses parametrelerinin yine malzemelerin fiziksel, kimyasal ve termal özelliklerine etkisinin incelenmesi için plastik enjeksiyon yöntemi ile farklı kalıp sıcaklıkları ve farklı enjeksiyon sıcaklıklarında numuneler üretilmiştir. Bu şekilde üretilen test çubukları üzerinden çekme, eğme, çentikli izod- charpy darbe testleri yapılarak mekanik dayanımları incelenmiştir. Isı iletim sıcaklıklarının tayini ve yumuşama sıcaklıklarının tayini için de ısıl eğilme sıcaklığı (HDT) ve vicat yumuşama sıcaklığı tayini (VST) testleri yapılmıştır. Bununla birlikte termal geçişler ve kimyasal reaksiyonlarla ilişkili entalpilerini ölçmek ve bu süreçlerin meydana geldiği sıcaklıkları belirlemek için DSC diferansiyel taramalı kalorimetri tekniği kullanılmıştır ve erime sıcaklığı (Tm), kristalizasyon sıcaklığı (Tc), erime entalpisi (ΔHm), kristalizasyon entalpisi (ΔHc) ve kristalizasyon (% Xm, % Xc) değerleri bulunmuştur Son olarak %20 talk katkılı malzemeye %1, %3 ve %5 oranlarında ve aynı formulasyonda nanokil katkılanarak farklı katkı oranlarının proses koşullarına ve son ürünün mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu PP bileşiklerin granülleri üzerinden akışkanlıklarını karakterize etmek için MFI eriyik akış indeksi testi, özkütlelerini belirlemek için yoğunluk testi yapılmıştır. Daha sonra bu PP bileşikler enjeksiyon makinesinde sabit kalıp sıcaklığı ve silindir sıcaklığı ile kalıplanmıştır. Bu şekilde üretilen test çubukları üzerinden çekme, eğme, çentikli izod- charpy darbe testleri yapılarak mekanik dayanımları incelenmiştir. Isı iletim sıcaklıklarının tayini ve yumuşama sıcaklıklarının tayini için de ısıl eğilme sıcaklığı (HDT) ve vicat yumuşama sıcaklığı tayini (VST) testleri yapılmıştır. Bununla birlikte termal geçişler ve kimyasal reaksiyonlarla ilişkili entalpilerini ölçmek ve bu süreçlerin meydana geldiği sıcaklıkları belirlemek için DSC diferansiyel taramalı kalorimetri tekniği kullanılmıştır ve erime sıcaklığı (Tm), kristalizasyon sıcaklığı (Tc), erime entalpisi (ΔHm), kristalizasyon entalpisi (ΔHc) ve kristalizasyon (% Xm, % Xc) değerleri bulunmuştur.