20
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Ticari olarak üretilip satılan kauçukların karakterizasyon parametrelerin belirlenmesi
Ham kauçuk olarak elde edilen malzeme tropik bölgelerde yetişen süte benzer yapısı ile 'Lateks' olarak adlandırılan bitki veya ağaç öz suyundan elde edilmektedir. Bu malzeme doğal halde veya petrol ve alkolün bileşimlerinden elde edilir. Kauçuk terimi, Hevea Brasiliensis ağacından elde edilen malzemeyi adlandırmaktadır. Doğal kauçuk kendine özgü esneme, elastiklik, aşınma, darbe dayanımı, etkili ısı dağıtımı, iyi işlenebilirlik, düşük sıcaklıklarda yumuşaklık gibi üstün özellikler sayesinde birçok sentetik alternatifi olmasına rağmen bu üstün özelliklerin gerekli olduğu alanlarda uygulama bulmakta ve kauçuk sektöründeki önemini korumaktadır. Polimerik ve elastomerik malzemeler olarak bilinen ve bu yapıların yanında, günümüzde birçok endüstri bölgelerinde uygulama alanına sahip olan kauçuk malzemelerin mekanik fonksiyonel bileşimler alanında ve buna bağlı bir çok kauçuk üretim sistemlerinde geniş bir kullanım alanlarında sahip olunmuştur. Kauçuk malzemeler karmaşık mekanik ve reolojik davranışlar gösterirler. Yük altında meydana gelen küçük gerilme veya zorlanma değerleri ile beraber kırılmadan önce çok büyük deformasyonlar meydana gelir. İlaveten, gerilim ve zorlanma değerleri arasındaki kuvvetli doğrusal olmayan bir ilişki vardır. Buna ek olarak viskoz davranışlı malzemeler elastomerlerin tipik bir karakteristiğidir. Visko elastik modeller malzemenin statik olarak yapıya uygulanırlar. Kauçuk malzemeler; Endüstri uygulamalarında başta otomotiv olmak üzere, ayakkabı, giyim ve bir çok benzer sektörlerde geniş çapta kullanılmaktadır. Örnek olarak: Boru, hortum, taşıma bantları ve kayışlar vb. gibi kauçuk malzemeler daha çok tercih edilmektedir. Ayrca ağır sanayi fabrikalarda, araçlar, donanımlar, hareketli makineler, uçaklar, oyuncaklar bir çok mobilya malzemelerinde yoğun bir şekilde kalanılmaktadır. Kauçuk sektörü hızla ilerleyen bir sektör olduğu için teknolojiyi izlemek amaçlı sürekli yatırım yapılmasını gerektirmektedir. Türkiye'de en büyük sorun ise, hammadde alımında dışa bağımlı olunmasıdır. Ticari olarak alınan ve satılan kauçuk malzemelerin cinsi ve kompozisyonun tanımlanmasında sektörler büyük zorluk yaşamaktadır. Özellikle alım satım işlemlerinde teknik şartnamalerde yer alan kauçuk cinsi parametresinin analizinde büyük sorunlar oluşmaktadır. Bunun başlıca 2-sebebi vardır; bunlardan birincisi kauçuğun thermoset yapıda olması nedeliyle çözücülerde çözünmemesi, diğeri ise yüksek miktarda karbon siyahı içermesinden dolayı FTIR gibi tekniklerle analizinin zor olmasıdır. Her ne kadar polimer malzemelerin karekterizasyonunda kullanılan başlıca analiz cihazları FT-IR, NMR, SEM, DSC (diferansiyel taramalı kalorimetre), TGA ( Termogravimetrik Analiz Cihazı ) olsada, kauçuk cinsi analizinde en uygun cihazların DSC ve TGA olduğu görülmüştür. Diğer tekniklerden NMR tekniği, kauçuk ürünlerinin termoset olmasından dolayı çözünememesi nedeniyle katı NMR dışındaki analizlerin uygulamasının imkansız olmasıdır. FTIR tekniği ise kızılötesi ışınla çalışması ve karbon siyahının siyah cisim olarak ışını absorblama nedeniyle çözünürlüğü düşük spektrum oluşmasından dolayı uygulamasında sorunlar yaşanmaktadır. Termal analiz tekniklerinden olan DSC ve TGA analizlerinin ise kauçuk ürünlerin cinsinin belirlenmesinde en etkin teknikler olduğu görülmüştür. Bu tez kapsamında termal tekniklerin yanında elementel bazda analiz yapan XRF ve AAS gibi tekniklerinde uygulanması ile cins tayinindeki analiz sonuçlarının kesinliğini artabilir. Tez çalışması kapsamında kullanılan kauçuklar nihayi bitmiş ürün olan malzmeler olmadığından karbon siyahı içermemektedir. Bu nedenle FTIR spectrum analizleri yapılmıştır. Kauçuk hamuru cinsinin tayininde termal analizler yanında FTIR tekniğininde kullanılmasının analiz sonuçlarındaki kesinliği artırdığı görülmüştür.
El yatırma yöntemi ile lif takviyeli kompozit üreten bir işyerinde iş sağlığı ve güvenliği risklerinin değerlendirilmesi
Kompozitler, otomotiv, havacılık, gemi yapımı gibi endüstrilerde bunların yanında rüzgar türbini kanat üretiminde yenilenebilir enerji sektöründe, oltalar, beyzbol sopaları, yüzme havuzu panelleri ve depolama tankları dahil olmak üzere birçok endüstriyel uygulamada kullanılmıştır. Lif takviyeli kompozitler güçlü mukavemet ve rijitlik özellikleri nedeniyle çok değerlidir. Matris malzemesi olarak kullanılan vinilester, fenolik, epoksiler, polyester, metil etil keton peroksit, benzoil peroksit, sertleştiriciler ve çözücüler ile takviye malzemeleri olarak kullanılan Kevlar lifleri, cam ve karbon, petek ve köpükler insan vücudu için oldukça toksik olabilir. Lif takviyeli malzemeler kontrolsüz bir şekilde atıldığında çevre için çok toksik olabilir ve gelecekte büyük sağlık ve çevre sorunlarına neden olabilir. Üretim süresince çalışanlar havadaki sıvı matrisin, sertleştiricilerin ve çözücülerin / incelticilerin yanı sıra doğranmış lifler ve parçacıklar buharlarına maruz kalırlar. Kompozitlerin kesilmesi ve işlenmesi havadaki kompozit partiküllerin toksik inhalasyonlarını daha da artırarak büyük döküntüler, tahriş, cilt bozuklukları, öksürük, ciddi göz ve akciğer hasarı ve diğer ciddi hastalıklara neden olabilir. Bu tehlikeli maddelerin büyük kısmı, kompozit imalat ve işlemede kullanılan kimyasallar ve malzemeler için uygun kişisel koruyucu ekipman kullanılarak kontrol edilebilir. Kişisel koruyucu donanım kullanılmaması, el aletlerinin güvenlik donanımlarının kullanılmaması ve yönetimin yasal mevzuatlar çerçevesinde gerekli önlemleri almaması da ciddi bir risk oluşturmaktadır. Bu çalışma, el yatırma yöntemi ile lif takviyeli kompozit üreten bir işyerinde çalışanlar için iş sağlığı ve güvenliği önlemlerinin uygulanmasını sağlamak amacıyla yapılmıştır. Çalışma esnasında riskler tespit edilmiş ve bu risklere karşı hangi tür önlemlerin alınabileceğinin belirlenmiştir. Yapılan araştırmalardan sonra risklerin belirlenmesi için 5x5 Tipi (L Tipi) Karar Matrisi Metoduna başvurularak risk değerlendirme çalışması uygulanmıştır.
Polistiren ve polikaprolakton ile modifiye edilen ahşabın yapay dış ortam koşullarına ve mantar çürüklüğüne karşı dayanım özelliklerinin incelenmesi
Lignoselülozik malzemelerin mikrobiyolojik bozunması doğadaki en önemli proseslerden biridir. Lignoselülozik bir malzeme olan ahşapta gelişen mikroorganizmaların aktiviteleri, ahşabın yoğunluğunu, mekanik gücünü ve estetik kalitesini olumsuz yönde etkilediği için kullanım esnasında problemler çıkartmakta ve ekonomik değerini düşürmektedir. Diğer yandan dış ortamda kullanılan ahşapta UV ışınlarının kısa sürede yüzeydeki lignini bozduğu ve ahşabın rengini griye çevirerek istenmeyen bir durum oluşturduğu bilinmektedir. Odun koruma alanında uzun zamandır kullanılan geleneksel metotlar ve emprenye maddeleri biyodegredasyonu engellemede ve ahşabın korunmasında iş görüyor olsalar dahi, bu metal bazlı kimyasalların birçoğu toksik özellikte olup, ahşaptan zaman içinde yıkanabilmektedir. Gelişen dünyamızda daha etkili, çevreye dost ve yıkanma özelliği göstermeyen kalıcı/kararlı yöntemlerin geliştirilmesine her zaman ihtiyaç duyulmaktadır. Bahsedilen bazı geleneksel ahşap emprenye maddeleri, su ve yağ bazlı olmak üzere inorganik bakır, krom, arsenik tuzları, bor türevleri, klorlü fenolikler gibi kimyasalları içermektedir. Son yıllarda özellikle çevresel kaygılar ve yıkanma problemi gibi sebeplerle geleneksel emprenye maddelerinin kullanımlarında kısıtlamalara gidilmiştir. Kimyasal modifikasyon olarak tanımlanan ve ahşap malzeme içindeki polimerlerin hidroksil gruplarıyla reaksiyonu amaçlayan alternatif odun koruma yöntemleri de son yıllarda artan bir ivmeyle hem laboratuvar çalışmalarında hem de sanayi ölçeğinde uygulanmaktadırlar. Asetilleme, furfurilasyon ve dimetilol dihidroksil etilen üre (DMDHEU) gibi kimyasal modifikasyon yöntemleri kullanılarak üretilen ahşap malzemeler günümüzde ticari öneme sahiptir. Diğer yandan yeni, daha etkili ve daha ucuz yöntemlerin geliştirilmesi ve optimizasyon çalışmaları sürmektedir. Bu çalışmada, iki farklı yöntemle kimyasal modifiye edilmiş sarıçam odunu örneklerinin yapay dış ortam koşullarına ve mantar çürüklüğüne karşı performansını araştırmak amaçlanmaktadır. Bu iki kimyasal yöntem genel hatlarıyla ladin odun örneklerinin modifikasyonu olarak bildirilmiş olup, yöntemlerin temel pirensibi hidrofobik özellikte ki stiren ve ɛ-kaprolakton monomerlerinin ahşap içinde in-situ olarak polimerleşmesi ve ahşap polimerlerine aşılanmasına dayanmaktadır. Belirtilen iki modifikasyon yöntemi literatüre ilk defa aktarılmış olmakla birlikte, hücre çeperi içine ilk defa sistematik olarak hidrofobik polimerlerin yerleştirilmesini başaran, ispatlayan ve ahşabın su alımını azaltıp (%40-55), boyutsal stabilitesini %40'lara kadar artıran yöntemlerdir. Bununla birlikte iki metotla da modifiye edilmiş örneklerin mekanik özellikleri nanoindetasyon yöntemiyle belirlenmiş, modifikasyonların mekanik özellikleri düşürmediği, elastikiyet modülünün aynı kaldığı ya da bir miktar arttığı (%10), sertlik değerlerinin ise %15'lere kadar artış gösterdiği bildirilmiştir. Bu tezde, polistiren ve polikaprolakton ile modifiye edilmiş sarıçam odun örneklerinin: laboratuvar ortamında mantar çürüklük testlerine tabi tutularak biyolojik dayanımları, UV ve suyun değişken döngülerine maruz bırakılarak gerçekleştirilen yapay dış ortam testi sonrasında rengindeki değişimler, yüzey kimyasındaki (ATR-FTIR), hidrofobikliğindeki (temas açısı ölçümü) ve morfolojisindeki (SEM) değişimler, boyutsal kararlılıkları ve su alma oranları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.
Polilaktik asit (PLA) matrisli bazalt-odun lifi takviyeli biyokompozitlerin üretilmesi ve izolasyon özellikleri dahil performans özelliklerinin incelenmesi
Geleneksel petrol/doğalgaz türevi polietilen/polipropilen gibi polimerler ile üretilen kompozitlerin sürdürülebilir olmayışı ve/veya doğada bozunmamaları yanında, günümüzde çevresel bilincin artması ve dünyamızın karşı karşıya kaldığı ekolojik riskler sebebiyle, alternatif olma potansiyeline sahip "biyokompozitler (biyomalzeme içeren kompozitler)" konusuna ilgi ve yürütülen araştırmalar son yıllarda yoğun bir şekilde artmaktadır. Bununla birlikte, özellikle çok yoğun kullanım alanları olan ambalaj ve izolasyon sektörlerinde, kullanım sonrası oluşan atık problemleri sebebiyle duyulan kaygılar birçok alanda sentetik polimerik malzemelerin kullanımının azaltılmasını gerekli kılmaktadır. Diğer yandan hafif olmaları, mükemmel mekanik özellikleri, proses kolaylığı, akustik özellikleri, vd. nedeniyle biyokompozitler havacılık ve otomotiv sektörlerinden ev gereçlerine kadar geniş bir alanda kullanılabilmekte ve cam lifi destekli sentetik plastiklere alternatif olabilmektedir. Bununla birlikte mekanik özelliklerinin iyi olması ve doğal kaynaklardan elde edilmesi, polilaktik asiti (PLA) petrol türevi polimerlere önemli bir alternatif yapmakta ve takviye ediciler ile birlikte üretilen biyokompozitlerin pek çok konvansiyonel mühendislik malzemesine alternatif olabilme kapasitesine sahip olduğu bilinmektedir. Bazalt lifi ise bazalt taşlarından elde edilen takviye malzemeleridir. Bazalt ülkemizde de yoğun olarak bulunan bir maden olan volkanik kaya kütlelerinden biridir. Bazalt lifi ısı yalıtımı, ses yalıtımı, akustik düzenleme ve yangın yalıtımı amacıyla kullanılmakta olup cam lifinden daha iyi mekanik özellikler gösterebilmektedir. Bu çalışmada PLA matrisli, bazalt ve izolasyon özellikleriyle öne çıkan kayın odun unu takviyeli biyokompozitler üretmiş ve izolasyon özellikleri dahil performans özellikleri incelenmiştir. Bu çift takviyeli kompozitleri üreterek izolasyon özellikleri iyileştirilmiş biyobozunur malzemelerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bazalt ve odun unu takviyeli kompozitler ayrı ayrı farklı oranlarda üretilmiş ve hem bazalt hem odun unu içeren çift takviyeli kompozitlerle karşılaştırılmıştır. Biyokompozitler 40 L/D çift vidalı ekstrüder yardımıyla üretilmiş, üretilen biyokompozitlere mekanik özelliklerini belirlemek için çekme ve eğilme testleri yapılmıştır. Kimyasal bağ gerilmelerini belirlemek için FTIR analizi, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi ve termomekanik özellikleri için ısıl sapma sıcaklığı testi (HDT) yapılmıştır. Biyokompozitlerin fiziksel özelliklerini belirlemek için yoğunluk, su alma oranı ve kalınlık artışı testleri yapılmıştır. Biyokompozitlerin izolasyon özellikleri için ısıl iletkenlik katsayısı testi ve ses iletim kaybı ölçümü testleri yapılmıştır. Biyokompozitlerin iç yapısını detaylı bir şekilde incelemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Sonuç olarak, %20'ye kadar hem bazalt hem odun unu kullanılan biyokompozitlerin eğilme dayanımlarının bir miktar arttığı, bu orandan sonra düştüğü, çekme dayanımlarının ise çapraz bağlayıcı kulanılmadığı için her oranda PLA'ya kıyasla düştüğü bulunmuştur. Çekme ve eğilme modüllerinin ise bazalt lifi içeren kompozisyonlarda kullanım oranıyla birlikte arttığı tespit edilmiştir. Isıl iletkenlik katsayısı ölçümü testinde odun onu içeren örneklerin PLA'ya kıyasla çok daha düşük iletkenlik katsayısı gösterdiği, ses iletim kaybı testindeyse bazalt lifi içeren örneklerin sesi daha az ilettiği bulunmuştur. Bununla birlikte odun unun içeren örneklerin selülozik malzemenin higroskopik kimyasal yapısı sebebiyle su alım ve şişme oranlarının daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda, ucuz takviye malzemeriyle desteklenmiş, geliştirilmiş izolasyon özelliklerine sahip çevreye duyarlı biyokompozitler üretilmiştir.
Otomotiv sektörüne yönelik bitki esaslı kompozit malzeme üretimi ve mekanik karakterizasyonu
Bu çalışmanın ana amacı, bitki esaslı polimer ve doğal liflere dayanan Otomotiv sektörüne yönelik biyokompozit bir malzeme üretmek, bunu daha önce üretilmiş petrol bazlı polimer matrise dayanan kompozitlerle, mekanik özellikler bakımından karşılaştırmak ve biyokompozitlerin otomotiv sektöründe nasıl kullanılabileceğini tespit etmektir. Ayrıca dünyada kullanım alanı hızla gelişmekte olan, bitkilerden elde edilen biyobozunur, tekrar kullanılabilir ve insan sağlığına zararlı olmayan polimerler ile yine bitkilerden elde edilen doğal liflerin kompozit olarak adlandırılan malzemede etkileşimi incelemek hedeflenmiştir. Dünyada gelişen teknolojiyle beraber aynı oranda var olan doğal kaynakların (Petrol,doğal gaz vb.) azalması bilim insanlarını, devletleri ve şirketleri yeni malzeme arayışlarına itmiştir. Bunun polimer ve polimer matrisli ya da takviyeli kompozit sektöründeki karşılığı geridönüştürülebilir polimerler olmuştur. Geridönüştürülebir polimerler ikiye ayrılır; tekrar kullanılabilir petrol bazlı termoplastikler ve bitki bazlı biyopolimerler. Birinci seçenek ekonomik olarak avantajlı olsa da sağlık ve insan populasyonunun artışı göz önüne alındığında kısa vadede geçerli olan bir çözümdür. İkinci seçenek ise bitkilerden elde edilen polimerlerin insan sağlığına zarar vermemesi ve her zaman bitki yetiştirilerek üretilebilmesi ve sekonder polimer olarak yine kullanılabilmesi sağlıklı yaşam, geridönüşüm ve kaynak kısıtlaması olmaması bakımından çok uzun vadeli bir çözüm olarak görünmektedir. Öte yandan, otomotiv sektöründe de hammadde sıkıntısı ve geridönüştürülebilirlik bakımından yeni nesil malzeme arayışı sürmektedir. Ayrıca bazı otomobil şirketleri yukarıda sayılan iki malzeme seçeneği ile ilgili Ar-ge çalışmaları yapmakta, çeşitli öneriler sunmakta ve uygulamaktadırlar. Türkiye'de ise otomotiv sektörü açısından biyopolimer ve biyokompozit malzemelerin kullanımı henüz tam gelişmemiştir. Dünyada literatüre bakıldığında, biyokompozit sadece petrol bazlı polimere takviye edilmiş biyoliflerle (Doğal lif) üretilmiştir. Örneğin, Mercedes ® firmasının ürettiği iç ve dış panel ya da iç ve dış trim parçası olarak kullanılmak üzere tasarlanmış keten takviyeli polipropilen (PP) matrisli kompozitler söz konusudur. Bu çalışmada %100 biyomalzemeden yapılmış, biyobozunur ve çevre dostu bir biyokompozit üzerinde çalışılmıştır. Mercedes® örneğindeki petrol bazlı polimere takviye edilmiş doğal lifli kompozitteki PP çıkararak yerine Polilaktik Asit (PLA) kullanılmıştır. Ayrıca keten lifine alternatif olarak ucuz olması nedeniyle Jüt lifi de çalışılmıştır. Keten/PLA, Jüt/PLA kompozit plakalar, granül halindeki katkısız PLA ve dokunmuş (woven) haldeki keten ve jüt kumaşlar kullanılarak sıcak presleme yöntemi ile elde edilmiştir. Ayrıca kıyaslama amacıyla aynı şekilde keten/PP ve Jüt/PP kompozit plakalar ve numuneler elde edilmiştir. Bu plakalardan lazer kesim yöntemiyle çekme ve üç noktalı eğme testleri için numuneler kesilmiştir. Bu numuneler, universal bir çekme cihazında uluslararası standartları yakalamaya özen gösterilerek test edilmiş ve kuvvet-deplasman verileri elde edilmiştir. Kompozit teorisini kullanarak, sonlu elemanlar simülasyonuna malzeme özellikleri girdisi elde edebilmek amacıyla tüm bileşenler ayrıca tekil olarak çekme testine tabii tutulmuştur. Örnek bir otomotiv parçası olarak torpido gözü seçilmiş ve bu parça için elde dilen malzeme özellikleri ve kompozit teorisine dayanarak sonlu elemanlar simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Hem kompozitin mekanik testleri hem de sonlu elemanlar simülasyonlarına bakarak, %100 bitkisel bazlı kompozitlerin, petrol bazlı kompozitlere alternatif olup olamayacağı tartışılmıştır.
Doğal lif ile güçlendirilmiş polilaktik asit/polipropilen kompozitlerin mekanik ve termal özellikleri
Günümüzde odun-plastik kompozit ürünler dış cephe kaplamaları, sandalye, masa, bank, mobilya, otomotiv, inşaat gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Odun-plastik kompozitlerin bu alanlarda kullanılabilmesi için kompozitlerin dayanıklı ve ekonomik olması gerekmektedir. Ülkemizde her yıl ciddi miktarda tarımsal atık oluşmaktadır. Bu atıklar odun plastik kompozitlerde kullanılarak ekonomiye geri kazandırılabilir. Bu tez çalışmasında polilaktik asit (PLA) /polipropilen (PP)/pirinç sapından oluşan biyokompozit malzemeler üretilmiştir. PLA özellikleri sayesinde petrol bazlı polimerlere alternatif olarak kullanılmaya başlanmıştır. Pirinç sapları Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü'nden temin edilmiştir. Maleik anhidrit aşılanmış polipropilen (MAPP) kullanılarak doğal lifler ile polipropilen arasındaki bağı güçlendirmek amaçlanmıştır. PLA/PP karışımı %4 MAPP ve %30 pirinç sapı ile takviye edilmiştir. PLA/PP aralarında % 75-25, 50-50 ve 25-75 oranlarında 3 farklı varyasyon hazırlanmıştır. Değişen PLA/PP oranlarının biyokompozit malzemenin termal ve mekanik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Kontrol numuneleri olarak takviyesiz PLA ve PP plakalar üretilmiştir. Malzemeler homojen karışım elde edilebilmesi için öğütücü kullanılarak toz haline getirilmiştir. Mekanik karıştırmanın ardından karışımlar çift vidalı ekstrüder ile granül haline getirilmiştir. Böylece ilk biyokompozit ara ürünler elde edilmiştir. Granül halindeki biyokompozit karışıma sıcak presle 200x200x3.5 mm kalıpla plaka şekli verilmiştir. Son olarak plakalardan lazer kesim cihazı ile test numuneleri elde edilmiştir. Hazırlanan test numuneleri mekanik özellikleri çekme-eğilme, termal özellikleri TGA ve kimyasal yapısı FTIR ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar katkısız PP ve PLA'nın özelliklerine karşı ve kendi aralarında değerlendirilmiştir. Termal testler sonucu biyokompozit malzemelerde kalıntı miktarının arttığı, ilk bozunma sıcaklıklarının düştüğü görülmüştür. Mekanik analizler ile birlikte kompozit malzemelerin kontrol örneklerine kıyasla daha düşük performans gösterdikleri görülmüştür. PLA25 çekme direnci 18,74 MPa ve eğilme direnci 42,92 MPa ile en yüksek mekanik özelliklere sahiptir. PLA75 en düşük performansı sergilemiştir. Çalışma göz önüne alındığında biyokompozit malzemeler maliyet ve performans açısından tercih edilebilir birer alternatif olabilirler.
Mermer tozu ve kestane meyve kabuğu takviyeli polilaktik asit (PLA) biyokompozitlere ait özelliklerin incelenmesi
Ekolojik sistemin dengesini bozmadan, insanoğlunun ihtiyacı olan hammadde talebini karşılamak oldukça önemlidir. Bunun yanında bu hammaddenin çevre üzerinde olumsuz etkisi olmadan temin edilebilmesi gerekmektedir. Bu konudaki sürekliliğin sağlanması, sürdürülebilir kaynaklardan elde edilen ve doğada kolaylıkla bozunabilen polimerlerin geliştirilmesi ve kullanılması ile mümkündür. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen ve biyobozunabilir özelliklte bir polimer olan polilaktik asit (PLA) bu çalışmada matris malzemesi olarak belirlenmiştir. Ülkemiz Bursa ilinde yaygın olarak kestane ağaçları bulunmaktadır. Bu ağaçların meyvesi olan kestane, ağırlıklı olarak kestane şekeri imalatında kullanılmaktadır. Üretim sonrasında kestane iç kabuğu, perikarp kısmı endüstriyel atık olarak açığa çıkmaktadır. Fenolik ekstraktifler bakımından zengin, lifli bir yapıya sahip olan kestane perikarpları bu çalışmada organik dolgu ve takviye malzemesi olarak değerlendirilmiştir. Diğer yandan ülkemiz Afyon ili mermer işletmelerinden açığa çıkan atık mermer tozları da çevresel yönden olumsuz etkilere sahip olmakla birlikte sanayinin çeşitli alanlarında değerlendirilmesi önemlidir. Atık olarak ortaya çıkan mermer tozuda PLA matrisine, kestane meyve kabuğu yanında anorganik takviye malzemesi olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada mermer tozu ve kestane meyvesi kabukları ile biyobozunur polimer olan PLA kullanılarak biyokompozit malzeme hazırlanması ve bu örneklere ilişkin bazı özelliklerin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla piyasadan granül halde temin edilen PLA ve kestane meyve kabuğu ayrı ayrı toz haline öğütülmüştür. Kestane meyve kabuğu unu, mermer tozu ve öğütülen PLA önceden belirlenen oranlarda karıştırılmıştır. Karışımlar ekstrüder cihazından PLA'ya uygun sıcaklık değerlerinde geçirilerek, sonrasında granül boyutlarına getirilmiştir. Granül haldeki kompozitlerden sıcak presleme işlemi ile biyokompozit levhalar elde edilmiştir. Biyokompozit levhalar özelliklerinin belirlenmesi amacıyla uygun test örneği boyutlarına lazer kesici yardımınyla kesilmiştir. Biyokompozit test örneklerinin fiziksel özelliklerinin belirlenmesi için yoğunluk, su alma oranı ve kalınlık artış oranı testleri yapılmıştır. Biyokompozitin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için eğilme ve çekme direnci testleri yapılmıştır. Örneklerin termal kararlılığının, bozunma sıcaklığının belirlenmesi amacıyla termogravimetrik analiz yapılmıştır. FTIR analizi ile ise biyokompozit örneklerin yapısındaki fonksiyonel grupları incelenmiştir. Biyokompozitte kestane meyve kabuğu oranının arttırılmasıyla yoğunluğun da arttığı görülmüştür. Mermer tozu ise biyokompozitin kalınlık artış oranını düşürmüştür. Mekanik özelliklerde ise çekme testinde % 9 kestane meyve kabuğu ile % 0,25 mermer tozu içeren biyokompozitte 1978,1 N'luk çekme yükü altında 120,7 mm uzama değeri elde edilmiştir. Termogravimetrik analiz sonuçlarına göre TGA eğrilerinin daha yüksek sıcaklıklara doğru kayması, kestane meyve kabuklarının PLA biyokompozitlerinin ısıl kararlılığını arttırdığını göstermiştir.
Reaktif ekstrüzyon ile mobilya atığı ahşap unu/polipropilen kompozitlerin silan bazlı uyumlaştırıcılar kullanılarak üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Petrol kaynaklarının hızla tükenmekte oluşu ve sentetik ürün eldesine yönelik endüstriyel etkinliklerin yarattığı çevresel sorunların küresel boyutlara ulaşması biyoürün (biyobazlı malzeme/ürün) çalışmalarının önemini arttırmıştır. Bugün bilgi teknolojilerinde, biyokimya ve mühendislik alanlarında gerçekleşen gelişmeler ile tarımsal ve diğer sürdürülebilir kaynaklardan, çevresel değerler ile uyumlu yeni ürünler elde edilebilmektedir. Türkiye'de 50-65 Mton/yıl (milyonton) bitkisel atık ortaya çıkmaktadır. Bunların çok büyük bir kısmıdeğerlendirilemediğinden toplanma ve imha edilme gibi ek maliyetler yaratmakta ve ekonomik bir değere dönüştürülememektedirler. Her ne kadar lignoselulozik yapılı biyokütleler olan bitkisel atıklar (tarımsal atıklar, orman atıkları, vb.) ile çalışmanın zorlukları bulunsa da, bu kompleks yapıyı oluşturan selüloz ve lignin maddeleri önemli birer polimer kaynağı olmaktadır ve kimyasal yapılarında bulundurdukları aromatik bileşikler ve birçok fonksiyonel grup sayesinde çeşitli kimyasalların ve ürünlerin üretimine olanak tanımaktadırlar. Geleneksel petrol türevi kompozitlerin sürdürülebilir olmayışı ve/veya doğada bozunmamaları yanında, günümüzde çevresel bilincin artması ve dünyamızın karşı karşıya kaldığı ekolojik riskler sebebiyle, alternatif olma potansiyeline sahip "biyokompozitler" konusuna ilgi ve yürütülen araştırmalar son yıllarda yoğun bir şekilde artmıştır. Bununla birlikte kullanım sonrası oluşabilecek atık sebebiyle duyulan kaygılar birçok alanda polimerik malzemelerin kullanımını kısıtlamaktadır. Hafif olmaları, iyi mekanik özellikleri, proses kolaylığı, akustik özellikleri, vb. nedeniyle biyokompozitler havacılık, otomotiv ve yapı sektörlerinden ev gereçlerine kadar geniş bir alanda kullanılabilmektedir. Bu çalışmada polipropilen (PP) matrisli,endüstriyel atığı odun unu (AAU)takviyeli biyokompozitler üretilmiş ve performans özellikleri incelenmiştir. Bu çalışmayla, ülkemizde çokça bulunan endüstriyel atığı odun unları değerlendirilerek oluşturulacak biyokompozitlerin araştırılması amaçlanmıştır. Endüstriyel atığı olarak ülkemizde bolca bulunan ahşap unu kullanılarak üretilen biyokompozitlerde,ilk defa uyumlaştırıcı olarak kullanılan silanlı bileşiği aktifleştirmek için reaktif ekstrüzyon yöntemini kullanılmış, diğer yandan PP için uyumlaştırıcı olan maleik anhidrit aşılanmış polipropilen (MAPP) katkılı kompozitlerle silan katkılı kompozitler karşılaştırılmıştır. Biyokompozit malzemelerde PP ve atık ahşap unu farklı oranlarda katılarak değişik kompozisyonlarda numuneler elde edilmiş ve katılan malzemelerin oranlarının etkileri karşılaştırılmıştır. Biyokompozitler çift vidalı ekstruder yardımıyla üretilmiş ve üretilen biyokompozitlere mekanik özelliklerini belirlemek için çekme, eğilme ve darbe testleri yapılmıştır. Mekanik testler dışında, kimyasal bağ gerilmelerini belirlemek için FTIR analizi, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi yapılmıştır. Fiziksel özelliklerini belirlemek adına yoğunluk, su alma oranı ve kalınlık artışı testleri yapılmıştır. Yapılan üretim çalışmalarının ardından iç yapısını detaylı bir şekilde incelemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Sonuçta, PP/AAU ve silan katkısı ile üretilen kompozitlerin, MAPP katkısına göre daha düşük çekme ve eğilme dayanımı gösterdiği,çekme ve eğilme modülünün isesaf PP'ye göre daha yüksek değerler gösterdiği bulunmuştur. Odun unu içeren örneklerin kimyasal yapısı sebebiyle su alım ve şişme oranlarının daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Uyumlaştırıcılar karşılaştırıldığında PP'nin silanlı uyumlaştırıcı ile değil maleik anhidrit aşılanmış polipropilen ile daha iyi çalıştığı anlaşılmıştır. Bu tezde mevcutta atık olarak fabrikalar tarafından yakacak olarak değerlendirilen ahşap ununun, katma değerli bir ürüne içinde takviye malzemesi olarak, geliştirilmiş mekanik ve fiziksel özelliklere sahip çevreye duyarlı biyokompozitler üretilmiştir.
Kağıt hamuru ve sisal elyaf takviyeli pla biyokompozitlerinin özelliklerinin incelenmesi
Biyokompozitler, doğal elyaflarla, petrol türevi PP (poli propilen), PE (Poli etilen), epoksitler gibi biyobozunmayan polimerlerin, ya da PLA (Polilaktik asit) ve PHAlar gibi biyopolimerlerin kompozitleridir. Karbon, cam elyaf ve aramid liflerinin dezavantajları, fazla enerji tüketimi, çevresel etkisinin fazla olması, maliyeti ve ömür sonunda atık bırakmaları sebebiyle doğal fiberler (NFC) ile güçlendirilmiş polimerlerin, geniş bir alanda endüstriyel olarak da kullanılmaya başlanmasına sebep olmuştur. Petrol türevleri polimerleri güçlendirmek için doğal elyafların kullanılması özellikle otomotiv ve inşaat sektörlerinde yaygındır. Yeşil kompozitler, biyolojik esaslı bir polimer matrisinin doğal elyaflarla takviye edildiği kompozitlerdir. Yeşil kompozit sınıfı bu yeşil kompozitlerin polimer biliminde ortaya çıkan bir alanı temsil ettiği belirli bir biyokompozit sınıfıdır. Günümüzde çevre konusunda kamuoyunun endişesi ve sınırlı fosil yakıt kaynaklarının bulunması hükümetleri, şirketleri ve bilim adamlarını ham petrole alternatifler bulmaya ve yenilenebilir kaynaklardan sürdürülebilir materyaller geliştirmeye zorlamıştır. Böylelikle biyokompozit alanındaki en yeni yenilik, petrol türevi polimerlerin, yenilenebilir kaynaklardan (biyo-esaslı polimerler) elde edilen polimerler ile matris bileşeni ikame edilmesidir. Bu çalışma da doğal elyaf takviyeli PLA yeşil kompozitlerin mekanik özellikleri incelenmiş, PLA'nın saf hali ile karşılaştırılmıştır. Doğal lif olarak sisal ve kağıt hamuru seçilmiştir. Sunulan tez 2017 BAP projesi olarak yürütülmüş ve sonuçlandırılmıştır. Gerçekleştirilen projede literatür araştırması ve numune oluşturma programlarının hazırlanması, numunelerin hazırlanması, testlerin yapılması, sonuçların analizi, raporlanması ve hazırlanacak bildirinin konferans ve seminerlere sunulması faaliyetleri gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan bildiri Karadeniz Teknik üniversitesi 2019 Düşünden Gerçeğine Proje Pazarında Bursa Teknik Üniversitesi ve Berteks Tekstil işbirliğinde poster olarak sunulmuştur. 190 °C de 260 gr PLA cipsleri preslenerek ara yüzeyine 100 gr/ m² kağıt takviyesinde % 0, %10, %20, %30, sisal elyafları yerleştirilerek PLA yeşil kompozitleri elde edilmiştir. % 0, %10, %20, %30 sisal bulunduran kağıt takviyeli PLA yeşil kompozit malzemelerden elde edilen plakaların mekanik özellikleri PLA hammaddeli plakanın mekanik özelliği ile karşılaştırılmıştır. Mekanik özelliklerin karşılaştırılmasında çekme direnci, eğilme direnci değerleri dikkate alınmıştır. Yeşil kompozitler özellikle ülkemizde üzerinde çalışılan yeni bir alandır. Ülkemizin ekonomisinin gelişmesi için katma değeri yüksek ürünlerin üretilmesi zarureti özellikle kompozit malzemeler alanındaki çalışmalara ivme kazandırmıştır. Gerçekleştirilmiş BAP projesi ve yüksek lisans tezi başta ülkemiz olmak üzere literatüre katkı sağlayıp, tez ile yapılan malzeme analizleri çevreci polimer PLA ve doğal elyaf sisalin kullanım alan ve sektörlerini çeşitlendirebilecektir.
Kaz tüyü ve odun lifi takviyeli polipropilen biyokompozitlerin fiziksel, mekanik, ısı transfer ve morfolojik özelliklerinin karşılaştırmalı incelenmesi
Polipropilen/polietilen gibi petrol türevi polimer malzemeler ve bu polimerler ile üretilen kompozitler günümüz endüstrisinde geniş bir kullanım alanına sahiptir ancak petrol türevi polimerler ve doğal olmayan katkıların zararlı etkileri, sürdürülebilir olmayışı gibi etkenlerden ve çevresel bilincin arttığı son dönemde "biyokompozitler (biyomalzeme içeren kompozitler)" konusunda yürütülen bilimsel çalışmalar ve araştırmalar artmaktadır. Otomotiv endüstrisi, ambalaj ve izolasyon endüstrilerinde yoğun bir şekilde kullanılan bu polimerlerin kullanım sonrası oluşan atık problemleri gibi sebeplerden, malzeme kullanımının azaltılması ya da kullanım verimliliğinin artırılması günümüzde gerekli görülmektedir. Bir diğer yönden düşük ağırlıklı olmaları, iyi mekanik özellikleri, proses kolaylığı, yalıtım özellikleri, akustik özellikleri gibi nedenlerle biyokompozitler ev aletleri, otomotiv ve havacılık endüstrileri gibi bir çok alanda kullanılmakta ve doğal olmayan malzeme takviyeli kompozit malzemeler veya polimerler yerine tercih edilebilmektedirler. Bunların yanında iyi mekanik özellikler göstermeleri ve yaygın kullanım alanları sebebiyle, polipropilen (PP) ve doğal takviye malzemeleri ile üretilen biyokompozitler pek çok yaygın mühendislik malzemesine ve endüstride kullanılan bir çok polimer ürünlere alternatif olabilme kapasitesine sahiptir. Kaz tüyü yüksek doluluk ve iyi yalıtım özelliği sebebiyle tekstilde kullanım alanına sahip doğal bir malzemedir. Bu çalışmada PP matrisli, yüksek izolasyon özelliklerine sahip kaz tüyü ve karaçam odunu ile takviyelenmiş biyokompozitler üretilmiş ve mekanik özellikleri ile birlikte izolasyon özellikleri de incelenmiştir. Bu iki takviye edici ürünle oluşturulmuş biyokompozit malzemelerin üretimi ile daha iyi izolasyon özelliklerine sahip, kütle performansı geliştirilmiş ve endüstriyel alanda saf polimerlere alternatif bir malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Karaçam odunu ve kaz tüyü ile takviyelenmiş biyokompozitler farklı oranlarda işlenmiş ve birbirleri ile kıyaslanmıştır. Biyokompozit malzemeler 40 L/D çift vidalı ekstrüder ile üretilmiş, enjeksiyon ile test örnekleri hazırlanmıştır. Üretilen biyokompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin tespiti için çekme ve eğilme testleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen biyokompozit malzemelerin fiziksel özelliklerini tespit etmek için yoğunluk, kalınlık artışı ve su alma oranı testleri, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi, kimyasal karakterizasyon için FTIR analizi, izolasyon özellikleri için ses yutum katsayısı ölçümü ve ısıl iletkenlik katsayısı testleri yapılmıştır. Sonuç olarak, %5 odun unu ile takviye edilmiş kompozitin çekme direnci dışında, %15'e kadar hem kaz tüyü hem de odun unu kullanılan biyokompozitlerin eğilme ve çekme dayanımlarının kayda değer oranda arttığı bulunmuştur. Çekme modüllerinin ise hem odun unu hem de kaz tüyü içeren varyasyonlarda takviyenin kullanımı ile birlikte arttığı tespit edilmiştir. Isıl iletkenlik katsayısı ölçümü sonucunda odun onu içeren örnekler PP ile karşılaştırıldığında benzer, kaz tüyü içeren örnekler ise PP ile karşılaştırıldığında düşük iletkenlik katsayısı gösterdiği, ses yutum katsayısı testindeyse hem odun unu hem de kaz tüyü içeren örneklerin yüksek frekansta daha yüksek ses yutum katsayısına sahip olduğu bulunmuştur. Bu bilgiler ile birlikte içeriğinde odun unu yer alan örnekler selülozik malzemenin higroskopik kimyasal yapısı nedeniyle su alma ve şişme oranlarının daha fazla olduğu gözlenmiştir. Bu yapılan çalışma ile birlikte nispeten daha ucuz takviye edici malzemeler ile desteklenmiş , nispeten iyi izolasyon özellikleri gösteren çevreye duyarlı biyokompozit malzemeler üretilmiştir.
Alçak yoğunluklu polietilen matrisli kaz tüyü ve odun lifi takviyeli hibrit biyokompozitlerin fiziksel, mekanik ve izolasyon özelliklerinin incelenmesi
Gelişen teknolojik yenilikler, sürekli iyileştirilen materyal nitelikleriyle beraber günümüz endüstrisinde polietilen, polipropilen, polivinil klorür gibi geleneksel petrol türevi polimerler ve bunlar ile oluşturulan kompozitler oldukça yaygın kullanılan materyaller haline gelmiştir. Ancak bu polimerlerin doğaya verdiği zararlar ile beraber sürdürülebilir bir materyal olamayışı, çevresel bilincin arttığı bilim dünyasında yerine koyulabilecek alternatif malzemelere ilgiyi arttırmıştır. Bu açıdan biyokompozitler konusunda yürütülen çalışmaların sayısı günden güne çoğalmıştır. Özellikle otomotiv endüstrisi, izolasyon, kaplama ve ambalaj endüstrilerinde sıkça kullanılan bu polimerlerin uygulama sonrasında oluşan atık problemi büyük sorun teşkil etmektedir ve çözümü mecburi kılınmıştır. Öte yandan alternatif olma arzusuyla ortaya çıkarılan biyokompozit malzemelerin saf polimer malzemelerden daha hafif olması, mekanik özelliklerinin iyileştirilmiş olması, kolay işlenebilir ve uygulanabilir olması, izolasyon nitelikleri ve akustik özelliklerinin istenilen düzeylere ulaşması gibi önemli bulgular bu malzemere olan ilgiyi daha da arttırmış ve günümüzde başta otomotiv, havacılık, izolasyon olmak üzere sayısız endüstride kullanımı had safhalara ulaşmıştır. Ayrıca mekanik niteliklerinin iyileştirilmiş olması ve yaygın kullanım alanları sebebiyle, polietilen (PE) ve doğal diğer katkılar ile bir arada ortaya çıkarılan yeni biyokompozitler birçok bağımlı mühendislik materyallerine ve endüstride kullanılan bir çok polimer ürünlere alternatif olabilme kapasitesine sahiptir. Yüksek sıkılık performansı ve verimli derecede izolasyon nitelikleri nedeniyle kaz tüyü, tekstilde kullanım alanına sahip doğal bir malzemedir. Bu çalışmada PE matrisli, yüksek izolasyon özelliklerine sahip kaz tüyü ve karaçam odun unu katkılı biyokompozit malzemeler üretilmiş ve yalıtım nitelikleri dahil olmak üzere mekanik başarım özellikleri araştırılmıştır. Bu iki katkılı biyokompozit malzemelerin üretimi ile daha iyi izolasyon özelliklerine sahip ve performansı geliştirilmiş, endüstriyel alanda saf polimerlere alternatif bir malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Kaz tüyü lifi ve karaçam odun unu katkılı biyokompozitler her biri ayrı olmak üzere farklı oranlarda numuneler haline getirilmiş ve birbirleri arasında kıyaslanmıştır. Üretilen numuneler ekstrüder (40 L/D) kullanılarak üretilmiş ve ortaya çıkarılan numunelerin mekanik niteliklerini belirlemek amacıyla çekme ve eğilme testleri uygulanmıştır.Üretilen biyokompozit malzemelerin fiziki niteliklerini incelemek için yoğunluk testi, kalınlık artışı ve su absorbe oranı testi, termal özelliklerini belirlemek için TGA analizi, kimyasal bağlarında oluşan gerilmeleri gözlemlemek için FTIR analizi, izolasyon özellikleri için ses yutum katsayısı ölçüm testleri ve ısıl iletkenlik katsayısı testleri yapılmıştır. Sonuç olarak takviye elemanlarının polimere kıyasla eğilme özelliklerini kaydadeğer anlamda iyileştirdiği görülmüştür. Isıl iletkenlik testlerinde ulaşılan sonuçlara göre takviye elemanı arttırıldığında verimli bir malzeme ortaya çıkarılacağı öngörülmüştür. Ses yutum katsayısı testlerinde ise bütün takviye elemanlarının AYPE matrisi için iyileştirici özelliklere sahip olduğu kanıtlanmıştır. Özellikle %7,5 hem odun unu hem kaz tüyü lifi karışımlı biyokompozit ve %2,5 hem odun unu hem kaz tüyü lifi karışımlı biyokompozitlerin ses yutum katsayısını ciddi biçimde arttırdığı gözlemlenmiştir. Bununla beraber takviye elemanları sebebiyle su emme testlerinde beklenen düzeyde su almanın arttığı kaydedilmiştir. Özellikle odun unu ilaveli selülozik malzemeli biyokompozitlerin higroskopik yapısı nedeniyle su alım ve şişme oranlarında daha yüksek değerlere ulaşılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen verilere göre, üretilen biyokompozitler içerisinde yer alan ucuz doğal takviyeler sayesinde saf polimere göre daha iyi mekanik özellikler ve nispeten kabul edilebilir oranda iyi fiziksel özelliklere sahip çevreye duyarlı yeni endüstriyel seçenekler ortaya çıkarılmıştır.
Kestane kabuğu takviyeli polipropilen(PP) matrisli biyokompozit yapıların üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Gerek bilimsel çalışmalarda gerekse ticari uygulamalarda görülmektedir ki enerji kullanımını ve gün geçtikçe azalmakta olan hammadde/ kaynak kullanımını minimize etmek için, çevreye duyarlı süreçlere yönelim artmaktadır. Bu da malzeme seçiminin önemini artırmaktadır. Dolayısı ile, bileşenlerden en az birinin doğal kökenli olduğu kısmi çevre dostu biyokompozit malzemeler, petrol türevli malzemelerin özelliklerini karşılayabilecek, geliştirebilecek ve hatta yerine tercih edilebilecek alternatifi oluşturmaktadır. Bu doğrultuda kullanılan doğal lifler, sentetik liflere göre yenilenebilir kaynaklardan elde edildikleri, sürdürülebilir olduğu, genellikle düşük maliyetli oluşu ve kabul edilebilir seviyedeki mekanik özellikleri nedeniyle tercih sebebidir. Tez çalışması kapsamında, düşük maliyet, işlenebilirlik, farklı üretim tekniklerine uygunluk gibi nedenlerden dolayı endüstride geniş kullanım alanına sahip (ambalaj, otomotiv, tekstil vb.) polipropilen polimeri matris malzeme olarak seçilmiş ve tedarikçi firmadan toz formunda temin edilmiştir. Anadolu Kestanesi, ülkemizde Karadeniz, Marmara ve Ege bölgelerinde doğal yayılım göstermektedir. Bursa ili gıda sanayisindeki bir firmada işlenmiş ürün olarak kullanılan kestane meyvesinin, endüstriyel atık konumundaki kabukları ise takviye edici malzeme olarak belirlenmiştir. Bu doğrultuda, öğütülüp elenerek belirli boyutlarda toz formuna getirilen kestane meyvesi kabukları, olası nem içeriği uzaklaştırıldıktan sonra, toz formunda bulunmakta olan polipropilen polimer ile önceden belirlenmiş oranlarda karıştırılmıştır. Bu bağlamda, biri polipropilenin saf hali ile kontrol numunesi olmak üzere, 8 farklı içerik oluşturulmuştur (%0, %3, %6, %9, %12, %15, %20, %25). Farklı içeriklerde hazırlanan bu toz formundaki karışımlar ekstrüzyon işlemi ile proses edilmiştir. Şerit formunda elde edilen biyokompozit yapılar, kırıcıdan geçirilerek granül forma dönüştürülmüştür. Sıcak presleme prosesi kullanılarak granül formdan levha forma dönüştürülen biyokompozit yapıların, mekanik özelliklerini incelemek üzere çekme ve eğilme testlerine yönelik gerekli boyutlarda test örnekleri kesilmiştir. İlgili testleri gerçekleştirilen biyokompozit numunelerin, mekanik özellikleri değerlendirildiğinde; çekme testinde %3'lük kestane meyve kabuğu içeriğine sahip örnekte 1076,595 N'luk çekme yükü altında 118,746 mm'lik uzama elde edildiği görülmüştür. Bu tez çalışması neticesinde, endüstriyel atıkların yeniden değerlendirilebilme potansiyelinin olduğu görülmüştür.
Alkali yüzey modifiye ahşap talaşı ile güçlendirilmiş polilaktik asit biyokompozitin özellikleri
Son yıllarda çevre bilincindeki artış sebebiyle biyobozunur polimerlerin kullanımında ciddi bir artış olmuştur. Ayrıca polimer kompozitlerin geliştirilmesi amacıyla uğraşan araştırmacılar, bu malzemelerin çevreye verdikleri zararlı etkileri aza indirmek için halihazırdaki hammaddelerin daha bilinçli kullanılmasını sağlamak, ya da kullanılan hammadelerin geri dönüştürülmesi ve yeni madde kaynaklarının bulunmasını sağlamak açısından oldukça önemlidirler. Ülkemizde imalat üretimleri sonrasında odun talaşı endüstriyel atık olarak açığa çıkmaktadır. Odun lignoselülozik bir yapıya sahiptir ve bünyesinde fazlaca selüloz, hemiselüloz, lignin ve biraz da ekstraktif ve mineral maddeleri barındırmaktadır. İşletmelerden açığa çıkan bu atık odun talaşları da çevresel açıdan negatif aksiyonlu olmasının yanında, sanayi bakımından çeşit çeşit alanlarda değerlendirilmektedir ve bu durum önemlidir. Polilaktik asit (PLA), termoplastik özelliğe sahip olan biyobozunur bir polimerdir. Sentetik polimerlere benzemesine rağmen mekanik ve ısıl özelliklere sahip olan PLA, kırılgan olması ve düşük darbe dayanımına sahip olması kullanımında sınırlandırılmaya sebep olmaktadır. Tezin içeriğinde endüstriyel atık olan karaçam talaşı ile gürgen talaşı, sodyum hidroksit kimyasalı ile modifiye edilerek, yenilenebilir kaynaklardan meydana getirilen ve biyobozunur özellikteki PLA biyopolimerine takviye edilmesi sonucunda elde edilen özellikler incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonrasında biyokompozit numunelerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi amacıyla yoğunluk, su alma oranı ve kalınlık artış oranları saat, hafta ve ay periyotlarında ölçülmüştür. Mekanik özelliklerinin incelenmesi amacıyla numuneler çekme ve eğilme direnci testlerine tabi tutulmuştur. Termal özelliklerine bakılması için termogravimetrik analiz ve harmanlanan malzemelerin birbiri arasındaki kimyasal etkileşimlerin özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla FTIR analizleri yapılmıştır. Fiziksel ve mekanik özellik açısından modifiye edilen çam (MÇ15), TGA analizine göre modifiye gürgen (MG15) ve çam odunu (Ç15) en iyi özellikleri sergilemişlerdir. Yapılan analizlerin hepsinde %15'lik muamele edilen çam numunesi anlamlı sonuçlar vermiştir. Genel anlamda çam odununun gürgen odunundan daha iyi performans gösterdiği bulunmuştur. PLA ve ahşap örnekleri FTIR spektrumu ile biyokompozit örnekleri FTIR spektrum piklerinde farklılıklar görülmüştür, bu durumun kompozit üretiminde, bileşenler arasında istenen etkileşim oluştuğunu göstermektedir.
Atık şardon havlarının biyokompozit olarak tekstilde tekrar kullanımı
Günümüzde sanayileşmenin hız kazanmasıyla birlikte kaynakların tüketimi ve atık üretimi hızla artmaktadır ve bu doğrultuda 'sürdürülebilirlik' ve 'sıfır atık' kavramları önem kazanmaktadır . Bu kavramlar çerçevesinde, doğal kaynakların tükenmesi ve iklim değişikliğini etkileyen tüm unsurlara karşı gerekli önlemleri almak için çalışmalar hız kazanmıştır. Biyokompozit malzemeler geri dönüşüm ve sürdürülebilirlik çalışmalarının öne çıkmasıyla ön planda olmakta ve doğal liflerin kullanımı için alternatif bir malzeme olarak değerlendirilmektedir. Tez çalışmasında, sürdürülebilir bir yaklaşım ile tekstil sektöründe kullanılan şardon prosesi sonrasında atık olarak kalan renkli %100 pamuk ve %100 poliester havların biyokompozit malzeme olarak değerlendirilip, pigment baskı patı içinde renklendirici bir boyar madde olarak sentetik boyar maddeye alternatif olup olamayacağının araştırılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında sentetik boyar madde ve renkli pamuk/poliester atık havları pigment baskı patı içinde renklendirici olarak kullanılmıştır. Renkli atık pamuk ve poliester havları, tekstil sektöründe yaygın olarak kullanılan şardon prosesi sonrasında vakumlu hava yardımı ile torbalara toplanılmaktadır. Renklendirici olarak kullanılan sentetik boyar madde, boyalı atık pamuk/poliester havları pigment baskı patı olarak hazırlandıktan sonra kumaşlara palaska yardımıyla uygulanmıştır. Kullanılan patların uygulandığı nihai ürünlerin haslık ve fiziksel test sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca çalışmada, farklı renklendiricilerle oluşturulan pigment baskı patının uygulandığı %100 pamuk ve %100 poliester alt zeminli kumaşlardaki test sonuçları da karşılaştırılmış ve alt zemin cinsinin etkileri incelenmiştir. Tez kapsamında yapılan denemeler için kullanılan pamuk ve poliester baskı altı kumaşı benzer prosesler ile işleme alınmış ve buradaki belirsizlikler yorumlanmıştır. Elde edilen baskı altı kumaşları alt zemin kumaşı olarak değerlendirilmiştir. Deneme çalışmalarındaki reçeteler, renklendirici boyar madde cinsi ve miktarına bağlı olarak doğrusal bir şekilde artış ile planlanmıştır. Alt zemin kumaşlara ilgili reçeteler palaska yöntemiyle uygulanmıştır. Farklı renklendiriciler ile renklendirilen pigment baskı patının uygulandığı kumaşlar belirli şartlarda fikse edilmiş ve bu fiksaj işlemi ile sabitleştirilmiştir. Çalışma sonucunda her bir renklendirici ile oluşturulan nihai ürünlerin birbirine alternatif olup olmayacağı yapılan fiziksel ve haslık test sonuçlarının analizleri ile ortaya konulmuştur. Fiziksel ve haslık testleri için AATCC 8, AATCC 135, AATCC 179, ISO 105-C06, ISO 105-E01, ISO 105 E-04, ISO 13938-1, ISO 3801, ASTM D-1777, ASTM D-3512 metotları uygulanmıştır. Yapılan tez kapsamında amaçlanan hedef gerçekleştirilmiş ve sentetik boyar maddelere alternatif boyalı atı havların kullanılabileceği test sonuçları verileri ile gösterilmiştir. Haslık test sonucu verileri her bir renklendirici için 4,0/4,5 arasında sonuçlar vermiştir ve bu sonuçlar arasındaki yarım puanlık fark ISO 105-A03 metotuna göre benzer sonuçları ifade etmektedir. Fiziksel test sonuçlarında her bir renklendirici için bakıldığında et kalınlığı testi ve gramaj testinin renklendiriciye bağlı olarak değiştiği gözlemlenmektedir. İşlem sonrası gramaj testi verilerine göre sentetik boyar madde ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların gramajları 205,0-250,0 g/m² aralığında değişirken atık havlar ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların gramajları 220,0-300,0 g/m² aralığında değerler gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca et kalınlığı testi sonuçlarında da sentetik boyar madde ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların et kalınlığı 0,4292-0,5412 mm aralığında değişirken atık havlar ile renklendirilmiş baskı patının uygulandığı kumaşların et kalınlığı 0,4472-0,6316 mm aralığında değerler gösterdiği gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmalarda atık havlar palaska yöntemi ile uygulanmış ve sentetik boyar maddeye alternatifi tespit edilmiştir. Bu kapsamda alternatif olarak sunulan atık pamuk ve atık poliester havlarının üretime uygunluğu için baskı prosesinde kullanılan şablonlardan geçecek kadar küçük boyutlara sahip tozlar elde edilmesi ve uygun fiziksel parçalayıcılar bulunması alternatif çalışma önerileri olarak değerlendirilebilir.
Kullanılmış kahve tozu dolgulu polipropilen biyokompozitlerin fiziksel, mekanik ve termal özelliklerinin araştırılması
Petrol bazlı polimerler üretim esnasında yoğun karbon emisyonlarına neden olurken kullanımları sonrasında ise uzun sürede doğada bozunmaktadır. Petrol bazlı kompozitlere alternatif olarak kullanımı artan biyokompozitler ile atık haline gelmiş malzemelerin kullanımı artmaktadır. Biyokompozitlerde atık malzemelerin kullanımı ile atık değerlendirilmesi sağlanırken, çevre kirliliği azalmakta ve kaynakların daha verimli kullanımı sağlanmaktadır. Son yıllarda yoğun tüketim sonucu atık miktarı artan kullanılmış kahve tozunun (KKT), biyokompozit üretiminde alternatif bir takviye elemanı olarak kullanımı alanında yapılan çalışmalar artmaktadır. Kahve atığı, kahve çekirdeklerinin işlenmesi sırasında ortaya çıkan kabuk, lif, zar ve yağ kalıntılarından oluşur ve genellikle atık olarak değerlendirilir. Ancak, kahve atığı biyokompozitlerin üretiminde kullanıldığında değerli bir malzeme haline gelmektedir. Bu tez çalışmasında kullanılmış kahve tozu (KKT) doğal dolgulu polipropilen (PP) biyokompozit malzeme (PPKKT) üretilmiştir. Biyokompozitlerin üretiminde maleik anhidrit aşılı polipropilen (MAPP) kullanılarak doğal takviye ile matris arasında arayüzeyinin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Ağırlıkça %10, %20 ve %30 KKT içeren PPKKT biyokompozit örneklerine %2 oranında MAPP ilave edilmiştir. KKT'ler bir kahve zincirinden temin edildikten sonra nemi uzaklaştırılarak belirlenen oranlarda PP ile mekanik karıştırıcıda homojen bir karışım elde edilene kadar karıştırılmıştır. PP ve PPKKT grupları çift vidalı ekstrüderde işlem gördükten sonra granül haline getirilmiştir. Granül biyokompozitler hidrolik preste işlem görerek plakalar elde edilmiştir. Elde edilen plakalardan lazer kesim ile mekanik testler ve termal analizler için standartlara uygun numuneler elde edilmiştir. Numuneler ile yapılan deneylerle ağırlıkça değişen KKT oranına bağlı fiziksel, mekanik, termal ve morfolojik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Yapılan test sonuçları, kontrol amacıyla üretilen takviyesiz PP numuneleri ile karşılaştırılmıştır. PPKKT biyokompozitlerin fiziksel özellikleri; yoğunluk, su alma, kalınlık artışı ile mekanik değerleri çekme ve eğme testi ile, termal özellikleri ise diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz (TGA), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FTIR), ısıl sapma sıcaklığı (HDT), termal iletkenlik analizleriyle araştırılmıştır. Üretilen biyokompozit gruplarında kahve dolgu maddesinin artmasıyla biyokompozitteki yoğunluk azalmıştır. Yapılan periyodik ölçümler sonucunda en fazla su alma ve kalınlık artışı PPKKT30 grubunda olmuştur. %30 KKT içeren grupta %22,4 su alma artışı ve buna bağlı olarak %2,5 kalınlık artışı olmuştur. Mekanik sonuçlar incelendiğinde artan dolgu oranıyla orantılı bir şekilde çekme-eğilme kuvveti düşerken, çekme-eğilme modülü artmıştır. Yapılan DSC analizi sonucunda artan KKT dolgusuna bağlı olarak kristalizasyon sıcaklığında (Tc) belirgin bir değişiklik olmazken, kristalinite dereceleri (Xc) azalmıştır. FTIR analizi sonucunda 3300 cm-1 'deki pik ile hemiselüloz ve / veya selülozdaki O-H gerilme titreşimi tespit edilmiştir. TGA eğrileri incelendiğinde KKT ilavesi ile önemli bir değişikliğe uğramamış olup artan KKT dolgu oranına göre bozunma sıcaklıkları küçük düşüşler göstermiştir. Biyokompozitlere KKT ilavesiyle birlikte ısıl iletkenlik katsayısında ve ısıl sapma sıcaklığı değerlerinde düşüş olmuştur. Sonuç olarak, kahve atığı biyokompozitlerin üretimi için değerli bir malzeme kaynağıdır. Kahve atığından elde edilen biyokompozitler, sürdürülebilir bir malzeme kaynağıdır ve doğal kaynaklı malzemelerin kullanımını düşük maliyetler teşvik etmektedir.
Titanat bağlayıcı ajanının odun tozu katkılı sert poliüretan köpük kompozitlerin özelliklerine etkisinin araştırılması
Poliüretan, kauçuğa alternatif bir malzeme olarak keşfedilmiş olup, iki ana madde olan poliol ve izosiyanatın reaksiyonuyla oluşmaktadır. Zaman içerisinde poliüretan malzemeler çeşitlenmiş ve özellikle yalıtım amacıyla sert poliüretan köpük sistemleri (PU) üretilmiştir. Genel yapılarında köpük hücreleri kapalıdır. Kimyasal yapılarından dolayı yanma dirençleri düşük ve termal bozunma eğilimleri yüksek olduğundan uygulama alanları sınırlıdır. Soğutucular, iç ve dış yalıtım gibi amaçlarla kullanılabilirler. Bu çalışmada PU köpük kompozit yapı içerisinde en az bir biyomalzeme kullanarak biyokompozit malzeme üretilmesi amaçlanmaktadır. Bu anlamda, odun tozu katkılı sert poliüretan köpük kompozit elde edilmesi planlanmaktadır. Bu amaçla, odun tozu olarak ıhlamur, kayın ve orta yoğunluklu lifli levha (MDF) tozlarının kullanılması hedeflenmiştir. Ayrıca, elde edilen köpük kompozit yapıların özellikle daha yüksek mekanik özelliklere sahip olabilmesi açısından titanat (Ti) bağlayıcı ajan ile odun tozları kaplanacaktır ve böylece çift aşamalı üretim gerçekleştirilecektir. Titanat bazlı bağlayıcı maddeler, titanyum içeren organometalik ara yüzey kimyasallarıdır ve polimerik kompozitleri güçlendirmek için kullanılırlar. Kompozitlerin mekanik özelliklerini geliştirirler ve kompozitlerin nem direncini arttırabilirler. Elde edilen ürünlerin kimyasal yapıları, mikroyapıları, ısıl özellikleri ve mekanik özellikleri incelenecektir. Elde edilen numunelerin test sonuçları değerlendirildiğinde FTIR sonuçlarında titanat ile kaplanmış ıhlamur, kayın ve MDF tozu katkılı PU köpük kompozitlerin spektrumları katkısız sert PU köpük ile benzer pikler sergilediği görülmektedir. PU köpüğe eklenen katkıların köpük ile etkileşime girmediği anlaşılmaktadır. Ayrıca, kaplama yapılmadan eklenen ıhlamur ve kayın tozları PU köpük yapısını daha iletken hale getirirken, titanat kaplı ıhlamur ve kayın tozlarının PU köpük yapısını daha yalıtkan hale getirmiştir. Buna karşın, MDF katkısı PU köpük yapısını daha iletken hale getirmiştir. İlaveten, ıhlamur katkılı PU köpük numunelerin çekme değerleri incelendiğinde yapıya katkı eklendiğinde değerlerde düşüş olduğu, kopma uzaması değerinde ise ağırlıkça %20 ve %30 numunelerde artış gözlenmiştir. Özellikle, titanat kaplı ıhlamur katkılı PU köpük numunelerde kopma uzaması değerindeki artış ağırlıkça %20 ve %30 numunelerde önemli ölçüde yükselmiştir. Kayın katkılı PU köpük numunelerin çekme değerleri incelendiğinde yapıya kaplamasız katkı eklendiğinde değerlerde %5-%20 bandında artış olduğu gözlenmiştir. Kopma uzaması değerinde ise kaplamasız ve Ti kaplı kayın katkılı numunelerde özellikle ağırlıkça %20 ve %30 numunelerde belirgin oranda artış gözlenmiştir. MDF katkılı SPK numunelerde yapıya kaplamasız katkı eklendiğinde değerlerde ağırlıkça %5 katkı oranında artış olduğu ancak katkı miktarı arttıkça düşüş yaşandığı, Ti kaplamada kaplamasız numunelere göre çekme değerlerinde artış olduğu gözlenmiştir. Katkılar genel olarak katkısız PU köpüğe kıyasla hücre çapının düşmesine sebep olmuştur ancak Ti kaplamalı numunelerde kaplamasız numunelere oranla çapının daha stabil kaldığı görülmüştür. Köpük içerisine eklenen katkılar çekirdeklenme noktası olarak görev almış ve bu nedenle oluşan gözenek sayısının artmasına sebep olmuştur.
Bitkisel atık/grafen/mineral takviyeli polilaktik asit biyokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Polimerler üstün mekanik ve termal özelliklere sahip olmasından dolayı hayatımızda geniş bir kullanım alanına sahiptir. Fakat kullanılmakta olan çoğu polimer petrol bazlı olup uzun süre doğada bozunmadan kalmaktadır. Çevre bilincinin artmasıyla atık halindeki malzemeler kullanılarak üretilen biyokompozitlere yönelim artmıştır. Bu yönelimle hem atık malzemeler değerlendirilmiş olup hemde çevre kirliliği azalmaktadır. Bu tez çalışmasında, petrol bazlı polimerlere alternatif olarak doğal kaynaklardan elde edilen poli(laktik asit) (PLA), katkı malzemesi olarak grafen, tarımsal atık olarak şeftali çekirdeği kabuğu ve mineral takviyesi olarak da huntit-hidromanyezit kullanılarak biyokompozit malzemeler çift vidalı extrüder ve sıcak pres yöntemleriyle üretilmiştir. Üretilen biyokompozit malzemelerin fiziksel, mekanik, termal ve morfolojik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Karakterizasyon sonuçları kontrol numunesi olan saf PLA ile karşılaştırılmalı olarak değerlendirilmiştir. SEM analizi sonucunda, biyokompozit numunelerinde şeftali çekirdeği ve huntit-hidromanyezitin varlığı tespit edilmiştir. FTIR analizi sonucunda şeftali çekirdeğinin karbonil grubuna ait bağlarda absorbans seviyesindeki artış gözlenmiştir. Şeftali çekirdeği takviyesi ve takviye oranının artırılması ile PLA'nın yoğunluk değerlerinin azaldığı belirlenmiştir. Ancak huntit-hidromanyezit takviyesi ile bu yoğunluk değerlerinde artış gözlenmiştir. Mekanik test sonuçları incelendiğinde şeftali çekirdeği ve huntit-hidromanyezit içeren mekanik dayanımları saf PLA ile kıyaslandığında düşmektedir. Yapılan DSC analizi sonucu üretilen biyokompozit numuneler saf PLA ile karşılaştırıldığında şeftali çekirdeğinin eklenmesi kristalizasyon sıcaklığını düşürmüş ve kristalizasyon derecesini arttırmıştır. Şeftali çekirdeği oranının arttırılmasıyla kristalizasyon sıcaklığı artarken kristalizasyon derecesi düşmüştür. Huntit-hidromanyezit minerallerinin ilavesiyle kristalizasyon sıcaklıklarında ciddi bir düşüş yaşanırken kristalizasyon derecesinde ise önemli bir artış yaşanmıştır. Isıl sapma sıcaklık değerleri incelendiğinde şeftali çekirdeği takviyesi ile ısıl sapma sıcaklıkları düşerken huntit-hidromanyezit takviyesi artmaktadır.
Geri dönüşüm filament ipliklerden üretilmiş, farklı doku yapılarındaki örme kumaşların dijital baskı haslıklarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Dünyamızın doğal kaynakları gün geçtikçe azalmakta olup, çevre kirliliği hızla artmıştır. Özellikle toprak, su ve hava kirliliği kritik seviyelere ulaşmıştır. Bu durumu engellemek adına bazı gelişmiş ülkelerde geri dönüşüm ve geri kazanım çalışmaları yoğun bir şekilde yürütülmektedir. Geri dönüşümün önemini vurgulayan pek çok çalışma yapılmıştır. Bu araştırmada, dijital baskı tekniği ile renklendirilmiş geri dönüşüm poliester ipliklerden ve katyonik poliester ipliklerden üretilmiş örme kumaşların haslık özellikleri karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. Çalışmamızda, dijital baskı teknolojisinin daha az mürekkep tüketimi ve üstün baskı kalitesi gibi avantajlarını kullanarak geri dönüşümlü poliester iplik ve katyonik poliester ipliklerin tekstil sektöründeki haslık performansları incelenmiştir. Bu bağlamda, Kyocera KJ4B ve Epson I3200 dijital baskı kafaları ile üç farklı çözünürlükte (600 DPI, 1200 DPI ve 2400 DPI) dijital baskı çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sun Chemical ve Papijet markalı iki farklı süblime dispers mürekkep reggiani ve saitu baskı makineleri kullanılarak kumaşa uygulanmıştır. Reggiani makinesinde Sun Chemical kullanılarak direkt kumaş üzerine desen basılmıştır. Saitu makinesi kullanılarak Papijet mürekkep ile desen transfer baskı kağıdına basılmıştır. Bu transfer baskı kağıdı kullanılarak Lemaire marka transfer makinesi ile kumaşlar desenlendirirmiştir. Her iki iplikle triko satin doku yapısında çözgülü örme ve peluşlu ve kapitone kumaş tipinde atkılı örme kumaş yapıları oluşturulurmuştur. Kumaşlar standart terbiye işlemi uygulandıktan sonra dijital baskı ile renklendirilmiştir. Üretilen kumaşlara hava şartlarına karşı renk haslığı, ışığa karşı renk haslığı, yıkamaya karşı renk haslığı, tere karşı renk haslığı, kuru ve yaş sürtmeye karşı renk haslığı ve görünüm değişimi değerlendirmesi metodu bazında martindale aşınma testleri ve de uygulanmıştır. Makine ve mürekkep markaları bazında farklı haslık sonuçları elde edilmiştir. Saitu baskı makinesi ile yapılan dijital baskı renklendirmesinde hava şartlarına karşı ve ışığa karşı renk haslıklarının geri dönüşüm poliester ipliklerde daha yüksek olduğu, buna karşın reggiani baskı makinesinde yapılan renklendirmede katyonik poliester ipliklerde bu haslık değerlerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Aşınma sonrası görünüm farklılığı bazında geri dönüşüm ve katyonik iplikler arasında belirgin bir farkın oluşmadığı görülmüştür. Hem saitu hem de reggiani baskı makineleriyle yapılan renklendirmelerde tere ve sürtmeye karşı renk haslıklarının geri dönüşüm poliesterde daha iyi olduğu görülmüştür.
3 Boyutlu (3D) yazıcıda üretilen polilaktik asit (PLA) numunelerinin mekanik özelliklerine dolgu maddesi yoğunluğunun etkisi
Bu çalışmada, 3D yazıcı ile üretilen PLA (Polilaktik Asit) numunelerinin mekanik, termal ve maliyet analizleri gerçekleştirilmiş ve poliüretan köpük ile epoksi reçine dolgu malzemelerinin bu özelliklere etkileri incelenmiştir. ASTM D638 ve D5023 standartlarına uygun olarak hazırlanan %10 ve %20 doluluk oranlarına sahip PLA numuneleri, dolgu malzemeleri ile desteklenmiş ve çekme, eğme testleri gibi mekanik testlere tabi tutulmuştur. Ayrıca, dolgu malzemelerinin dağılımı ve termal davranışlarını incelemek için SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve TGA (Termal Gravimetrik Analiz) yöntemleri kullanılmıştır. Çekme testi sonuçlarına göre, poliüretan köpük dolgu, PLA'nın rijitliğini %16-22 oranında artırmış, ancak maksimum gerilme ve uzama değerlerinde yalnızca %10-15 düzeyinde sınırlı bir iyileşme sağlamıştır. Buna karşılık, epoksi reçine dolgu, PLA'nın mekanik dayanımını artırarak maksimum gerilme değerlerinde %20, uzama değerlerinde ise %15'e kadar bir artış sağlamıştır. Eğme testi sonuçlarında, kontrol grubu (dolgu malzemesi içermeyen PLA), en yüksek elastisite modülü (3177 N/mm²) ve maksimum gerilme değerlerine (91,59 N/mm²) sahip olurken, dolgu malzemeleri ile desteklenmiş PLA numunelerinde bu değerlerde %10-30 arasında bir düşüş gözlemlenmiştir. Ancak, epoksi reçine dolgulu PLA, poliüretan dolgulu PLA'ya kıyasla %15 daha iyi mekanik performans sergilemiştir. Termal analizler, poliüretan dolgunun PLA'nın termal kararlılığını %5-7 arasında bir miktar düşürdüğünü, epoksi reçinenin ise termal kararlılığı %8-10 artırdığını göstermiştir. SEM görüntüleri, poliüretan dolgunun matriks içinde düzensiz bir şekilde dağıldığını ve kümelenmelere yol açtığını ortaya koyarken, epoksi reçinenin PLA ile daha homojen bir dağılım ve güçlü bir ara yüzey bağı oluşturduğunu göstermiştir. Maliyet analizi sonuçları, poliüretan dolgulu PLA'nın düşük maliyetli uygulamalar için uygun olduğunu, epoksi reçine dolgulu PLA'nın ise maliyetinin %19 daha yüksek olmasına rağmen, yüksek performans gerektiren uygulamalar için avantajlı olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma, dolgu malzemelerinin PLA'nın mekanik ve termal özelliklerini geliştirme potansiyelini ortaya koymuş, dolgu türü ve doluluk oranının optimize edilmesi gerektiği vurgulanmıştır. Bu çalışma, PLA'nın özelleştirilerek farklı endüstriyel alanlara uyarlanabileceğini göstermektedir.
%100 pamuklu kumaşlarda biyobazlı ile konvansiyonel ağartma ve boyama prosesleri karşılaştırılması
Bu çalışmada, tekstil sektöründe önemli bir yere sahip olan %100 pamuklu örme kumaşlarda, konvansiyonel kimyasallar ile gerçekleştirilen ağartma ve boyama proseslerinin, biyobazlı kimyasallar kullanılarak yürütülen alternatif proseslerle karşılaştırılması amaçlanmıştır. Geleneksel tekstil üretiminde yaygın olarak kullanılan hidrojen peroksit, sodyum hidroksit gibi kimyasallar yüksek etkinlik göstermelerine rağmen, atık su yükü, toksisite ve enerji tüketimi gibi çevresel olumsuzlukları beraberinde getirmektedir. Buna karşılık, sürdürülebilir üretim anlayışının benimsenmesi ile, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen ve doğada kolayca parçalanabilen biyobazlı kimyasallar tekstil proseslerinde alternatif olarak değerlendirilmeye başlanmıştır. Bu tez kapsamında, farklı tedarikçilerden sağlanan biyobazlı kimyasallar ile beş farklı ağartma ve üç farklı boyama prosesi gerçekleştirilmiş; aynı kumaş kalitesinde uygulanarak karşılaştırmalı testler yürütülmüştür. Denemelerde konvansiyonel ve biyobazlı proseslerden elde edilen kumaş numuneleri üzerinde beyazlık (BERGER), hidrofilite, yıkama, su, ter, ışık haslığı gibi toplam 64 farklı test yapılmıştır. Ayrıca patlama mukavemeti, gramaj, en-boy çekmesi, dönme ve pilling testleriyle fiziksel performans analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, biyobazlı kimyasallar ile gerçekleştirilen ağartma proseslerinde iki firmanın ürünlerinin beyazlık ve hidrofilite açısından olumlu sonuç verdiği; boyama proseslerinde ise biyobazlı kimyasalların konvansiyonel kimyasallar kadar başarılı olduğu gözlenmiştir. Tüm haslık ve fiziksel test sonuçları incelendiğinde, biyobazlı kimyasalların kullanıldığı proseslerin, geleneksel kimyasallar ile elde edilen sonuçlara oldukça yakın değerler sunduğu belirlenmiştir. Özellikle su ve enerji tüketimindeki azalma ile daha düşük kimyasal atık üretimi, biyobazlı kimyasalların çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli bir avantaj sunduğunu göstermektedir. Bu çalışmanın bulguları, tekstil sanayinde biyobazlı kimyasalların konvansiyonel kimyasallara alternatif olarak kullanılabileceğini ve sürdürülebilir üretim hedeflerine katkı sağlayabileceğini ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, proses sürelerinin ve kimyasal miktarlarının dikkatle kontrol edilmesi gerektiği, üretimde sürekliliğin sağlanabilmesi için standartların geliştirilmesine ihtiyaç duyulduğu sonucuna ulaşılmıştır.