ÖZEL EGE LİSESİ PLASTİK VE SELÜLOZİK ATIKLARDAN GERİ DÖNÜŞÜM İLE ÇEVRE DOSTU KOMPOZİT MALZEME GELİŞTİRİLMESİ

Transkript

1 ÖZEL EGE LİSESİ PLASTİK VE SELÜLOZİK ATIKLARDAN GERİ DÖNÜŞÜM İLE ÇEVRE DOSTU KOMPOZİT MALZEME GELİŞTİRİLMESİ HAZIRLAYAN ÖĞRENCİLER: Pelin ÇAKIR Deniz SARMAN DANIŞMAN ÖĞRETMEN: Rüçhan ÖZDAMAR İZMİR 2017

2

3 İÇİNDEKİLER Sayfa 1. GİRİŞ Geri Dönüşümün Önemi Kompozit Polipropilen Selüloz Kaynaklı Atıklar Plastik + Selüloz atık kompoziti Projenin Amacı YÖNTEM Materyal Atık Polimere Uygulanan Ön İşlemler Dolgu Malzemelerine Uygulanan Ön İşlemler Kompozit Malzeme Oluşturulması Mekanik Test Su Tutma Kapasitesi Termal Analizler Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) Termal Gravimetrik Analiz (TGA) Renk Ölçümü BULGULAR Mekanik Testi Termal Analizler DSC TGA Renk Ölçümü Su Tutma Kapasitesi SONUÇLAR VE TARTIŞMA ÖNERİLER KAYNAKLAR

4 1. GİRİŞ 1.1 Geri Dönüşümün Önemi Endüstriyel ve evsel atıkların geri kazanımı gerek çevre koşulları gerek ekonomik nedenlerle günümüzde çok büyük önem teşkil etmektedir. Plastik, cam, metal, kâğıt vb. atıkların depolama sahalarına gömülmek yerine ikincil hammadde olarak kullanılması hem endüstrinin hammadde ihtiyacını daha ucuza karşılayabilmesi, hem de hammadde üretiminde kullanılan doğal kaynaklardan tasarruf sağlanabilmesi açısından önemlidir. Endüstride plastik malzemelerin kullanımının genişlemesiyle açığa çıkan plastik atıklar, kullanılmış plastik malzemelerin geri kazanımı konusunu gündeme getirmiştir. Özellikle tek kullanımlık plastik ürünlerin ve ambalajların doğada zor bozunur olmaları bu soruna ciddiyetle bir çözüm aramayı gerektirmektedir. Yeniden değerlendirilme imkânı olan atıkların çeşitli fiziksel veya kimyasal işlemlerden geçirilerek ikincil hammaddeye dönüştürülmesine ve tekrar üretim sürecine dâhil edilmesi olayına geri dönüşüm denir. Bu işlemin yapılmasının nedeni çevre, hava ve su kirliliği gibi problemlerin dünyayı artık yaşanılmaz hale getirmesidir. Geri dönüşüm sayesinde doğal kaynaklarımız korunur, enerji tasarrufu sağlanır, atık miktarı azalır, geleceğe ve ülke ekonomisine yatırım sağlanır. Kullanılan ürünlerin geri dönüşüm oranı yeterli olmadığı takdirde atık maddeler birikir ve büyük bir çevre kirliliği oluşturur. Özellikle de yenilenemeyen kaynaklardan elde edilen malzemelerin geri dönüştürülmemesi doğaya büyük oranlarda zarar vermektedir. Katı atıkların jenerasyonu ve endüstriyel atıklar tehdit edici oranda artmaktadır. Depolama alanlarındaki katı atıkların hacmi büyümekte ve bu durumu kontrol altına almak oldukça zorlaşmaktadır. Çoğu insan çevrelerindeki katı atıklara tolerans göstermemektedir. Bugün, katı atıklar insanlığın en büyük problemi haline gelmiştir.[1] Şekil 1 de, 2011 yılına ait dünyadaki evsel katı atık içerikleri verilmiştir. Görüldüğü üzere, kâğıt ve türevleri, atıklar arasında önemli bir orana sahiptir. Şekil 1. Evsel Katı Atık Oranları (Kaynak: EPA, Office of Solid Waste) Birçok ülke atık materyalleri geri dönüştürmeye çalışarak bu problemin çözülmesi için efor sarf etmektedir. Katı atıkların kompozit gelişiminde kullanılma olasılığı çok caziptir, özellikle bu günlerde, büyük miktarda atık plastik üretimi bu malzemelerin geri dönüşüme uğratılmasını ihtiyaç haline getirmiştir. 1

5 Günümüzde sağladıkları sayısız avantajdan dolayı plastik tüketiminde artış görülmektedir. Paketlemede kullanılan plastikler genellikle tek kullanımda atılırlar. Bu da polimerik materyallerin boşa harcanmasına sebep olur. Tüketim sonrası plastik malzemelerin taşıma çantaları, ambalaj filmleri, kutuları vb. şeklinde burada ve dışında bertaraf edilmesi de çevre kirliliğine neden olur. Atık plastik malzemelerin büyük kısmı önemli miktarda polietilen, polipropilen ve daha az miktarda polivinilklorür, polistiren, polietilen tereftalat vb. içerir. Plastik malzemelerin kullanımı zayıf mekanik özelliklerinden ötürü kısıtlanmıştır. Atık plastikler selülozik malzemelerle birleştirilirse özellikleri iyileştirilebilir. Polimerik malzemenin rijitliği ve mukavemetinin doğada bol miktarda bulunan lignoslülozik liflerin eklenmesiyle geliştiği bilinmektedir. Doğal lifler yenilenebilir kaynaklardan gelir ve ucuzdur. Bu elyafların, artık kompozitlerle iyi bir takviye kabiliyeti kazandıracağı iyi bilinmektedir. Çekme mukavemetleri ve modülleri genellikle polimerik elyaflarınkinden daha düşük iken, genellikle onlara daha iyi bir hasar toleransı veren daha fazla uzama sergiler. [11] Polimer teknolojisindeki ilerlemeler insanoğlunun yaşam standartlarının iyileşmesinde etkin bir rol oynamaktadır. Günümüzde küresel bazda polimer kullanımı 300 milyon tondan fazladır ve yaklaşık olarak yılda %5 oranında da artış olması öngörülmektedir. Her ne kadar polimerler bugünkü yaşantımızda vazgeçilmez konuma gelseler de polimer sektörü petrole bağımlıdır ve petrol fiyatı artışlarının polimer sektörüne olan etkisi yadsınamayacak derecededir. Özellikle paketleme sektöründe, polimer kaynaklı ürünler (gıda endüstrisinde kullanılan kaplar, ambalaj ve poşetler) bir defa kullanıldıktan sonra çöpe atılmaktadır. Önemli miktarda poliolefinler, özellikle plastik şişeler ve katı kaplar öncelikle toplanıp geri dönüşüm ile tekrar endüstriye kazandırılmalıdır. [1] Şekil 2 de Almanya da artan ambalaj atığının miktarı ve geri dönüştürülen malzeme miktarının yıllara göre değişimi gösterilmiştir. Görüldüğü üzere Almanya da ciddi oranda kullanılan ambalaj atığı geri dönüştürülmektedir. Şekil 2. Almanya da yılları arasında kullanılan ambalaj ve geri dönüştürülen ambalaj atığı miktarlarının yıllara göre değişimi. (Resch, 2009) Buna karşılık, Dünyadaki ortalama plastik geri kazanımı ise %5.7 dir. Özellikle ambalaj atıklarında yaygın olarak kullanılan polipropilen polimerinin geri kazanımına baktığımızda yaklaşık %0.25 civarındadır. Yani nerdeyse üretilen tüm polipropilen çevreye atılmaktadır. Üretilen ürünlerin sürdürebilirliği olmamaktadır. Polimerlerin petrole olan bağımlılığının yanı sıra, endüstride yaygın olarak kullanılan polimerlerin çoğunluğu doğada bozunmamasından dolayı ekolojik sisteme önemli ölçüde zarar vermektedir. Polimer 2

6 atıklarının geri dönüşümü pratikte zordur. Polimer atıklarının geri dönüşümü ve yok edilmesindeki yöntemlerin de kısıtlı olması, doğada kalan bu plastik atıkların çevre etkileri nedeni ile giderek artan çevre kaygılarına yol açmaktadır. Polimer atıkların yakılarak yok edilmesinden çıkan karbon dioksit miktarı küresel ısınmayı tetiklerken, bazen de ortaya çıkan toksik gazlar da küresel kirliliğe katkıda bulunmaktadır. Bu nedenle, petrol türevi olan plastik malzemelerin geri dönüşümü çok büyük önem teşkil etmektedir. Üretilen polimerlerin yaklaşık %65 i termoplastik malzeme olması nedeni ile geri dönüşümü mümkündür. Şekil 3.Dünya plastik üretimdeki plastik ürünlerinin dağılımı Bu yüzden verimli koleksiyon ayrımı ve geri dönüşüm sistemi, bir köşeye atılmış plastikleri, sadece enerji eklenmesiyle yeni bir ürüne dönüştürebilir. [1] Bu dönüşüm, dünyaya ekolojik olarak yardımının yanında ekonomik olarak da büyük fayda sağlayacaktır. Şekil 4 de de plastik malzemelerin geri dönüşümün ülkemizin ekonomisine yıllar içerisinde sağladığı kazancı görmekteyiz. Şekil 4. Ülkemizin geri dönüşüm ile sağladığı kazanç. (Kaynak: Geri dönüşümü mümkün olan termoplastik polimerlerin dağılımına baktığımızda, kullanımı en yaygın olan plastikler yüksek ve düşük yoğunluklu polietilen (LDPE ve HDPE), polipropilen (PP), polietilen teraftalat (PET), polistirendir (PS) (Şekil 5). 3

7 Şekil 5.Termoplastik polimer kullanım oranları(european-bioplastics.org) Bu malzemelerden PP geri dönüşüme en uygun olanıdır, çünkü polipropilen, otomotiv sanayinde kullanılan parçalardan, tekstil ve yiyecek paketlemesine kadar çok geniş kullanım alanı ile en yüksek oranda kullanılan termoplastik bir polimerdir. Plastik atıkların artışının tehlikesi ve geri dönüştürülmesi ihtiyacı ne kadar fazlaysa günümüzde organik ve kâğıt atıkların da geri dönüştürülmeye ihtiyacı fazladır. Şekil 6 te de organik ve kâğıt atıkların, dünyadaki diğer atıklara karşı, miktar olarak üstünlüğünü gözlemleyebiliriz. Şekil 6.Atık tipleri ve oranları Dünya gelişmekte, geliştikçe tüketmekte ve tükettikçe yok olmaktadır. Biz bu yok oluşun önüne geçmek adına geri dönüşümü arttırmalıyız. Dünyada, organik ve polimer malzemeler de diğer atıkların arasında en yüksek orana sahip olan malzemelerdir. Dolayısıyla, geri dönüşüme en büyük aday olan malzemelerdir. Bu problemi çözmenin en çarpıcı, kolay ve etkili yolu da iki atık tipini bir arada kullanarak yeni bir malzeme üretmek, böylece etkili bir şekilde geri dönüşümü sağlamaktır. Bu sorunu ele aldığımız zaman ortaya en belirgin çözüm olarak polimer + selüloz atık malzemeleri kullanılarak çevre dostu yeni kompozit malzemelerin geliştirilmesi konusu gelecek vaat eden bir konu olarak ortaya çıkmaktadır. Polimer ve selüloz kaynaklı atıkların geri dönüşümü ile Atıkların yeni ürünlere dönüştürülmesi ile çevrenin korunması, Maliyeti düşük ürünlerin elde edilmesi, 4

8 Kompozit malzeme ile doğada bozunumu daha zor olan polimer oranının, selüloz atık takviyesiyle azaltılması ile bozunumu daha kolay çevreci bir malzeme üretimini mümkün kılmaktadır. Atık plastik ve selüloz atıkların değerlendirilmesi ile özellikleri belirlenmiş yeni kompozit malzemelerin piyasada yeni ürünler olarak kullanım alanı bulması umulmaktadır. 1.2 Kompozit İki veya daha fazla sayıdaki aynı veya farklı gruptaki malzemelerin, iyi özelliklerinden faydalanmak ya da ortaya yeni bir özellik çıkarmak amacıyla, bu malzemelerin makro seviyede birleştirilmesiyle oluşan malzemelere Kompozit Malzeme denir. Başka bir ifade ile birbirlerinin zayıf yönünü düzelterek üstün özellikler elde etmek amacı ile bir araya getirilmiş değişik tür malzemelerden veya fazlardan oluşan malzemeler olarak da adlandırılabilir. Kompozit malzemeler diğer malzemelerden farklı olarak daha yüksek mukavemet, hafiflik, tasarım esnekliği, boyutsal stabilite, yüksek dielektrik, korozyon ve kimyasal etkilere dayanımı, beton-ahşap-demir yüzeylere uygulama imkânı, kalıcı renklendirme, yanmazlık, tamir edilebilirlik, kalıplama kolaylığı gibi özelliklere sahiptir. [3] Kompozit malzemelerin 3 temel elemanı vardır. Bunlar: matriks, takviye ve katkılar olarak adlandırılır. Matriks; termoset veya termoplastik polimer malzeme olarak sürekli fazı oluşturur. Takviye; aramid, karbon, grafit, boron, silisyum karbür, alümina, cam ve polietilen malzemelerin kısa veya uzun devamlı elyaf formunda kullanıldığı ve matriksi yaklaşık %60 hacim oranında pekiştirici işlevi olan malzemelerdir. Katkılar; dolgular, kimyasallar ve diğer katkılar niteliklerine göre özelliklerin geliştirilmesi amacıyla ilave edilirler. Bu gruptaki kompozit malzemeler uzay, savunma, yapı-inşaat, tüketim mallarında, korozyon dayanımı gerektiren uygulamalarda, elektrik-elektronik, denizcilik, kara taşıtların ve özel amaçlı uygulamalarda kullanılmaktadır. Kompozit malzemeler artık gittikçe artan oranlarda ve yeni sektörlerde kullanılmaya başlanmıştır. Uzun zaman uçak sanayisindeki ihtiyaçların yönlendirdiği kompozit malzeme gelişimleri son dönemde yeni birçok sektörde birçok farklı amaç için kullanılmaktadır. Başta alt yapı ürünlerinin yoğun olarak kullanıldığı belediyeler ile kent mobilyaları sektöründe de son yıllarda ciddi talepler olmaktadır. Bunlara kompozit rögar kapakları ve yağmur suyu ızgaraları örnek olarak verilebilir Polipropilen Polimer kullanımının en önemli avantajları, işleme kolaylığı, verimlilik ve maliyetin düşürülmesidir. Bu uygulamaların çoğunda, polimerlerin özellikleri, yüksek mukavemet/yüksek modül gereksinimlerine uyacak şekilde dolgu maddeleri ve lifler kullanılarak modifiye edilir. Fiber takviyeli polimerler, spesifik özellikleri karşılaştırıldığında geleneksel materyallere göre çeşitli avantajlar sunar. [16] Polipropilen (PP), otomotiv sanayinde kullanılan parçalardan, tekstil ve yiyecek paketlemesine kadar çok geniş bir alanda kullanılan termoplastik bir polimerdir. Propilen monomerinin polimerizasyonu ile elde edilir. Düşük maliyeti, iyi darbe dayanımı, yüksek kimyasal direnci ile geniş bir uygulama alanı vardır. Dünyada 150 den fazla polipropilen (PP) çeşidi vardır. Polipropilen monomerinin kimyasal formülü Şekil 7 de gösterilmiştir. 5

9 Şekil 7.Polipropilenmonomerinin kimyasal yapısı. Monomer propilenin polimer hale getirilmesi ile elde edilen polipropilen kimyasal solventlere (asit ve bazlar) karşı aşırı derecede dirençlidir. En yaygın ticari polipropilenin, kristal yapısı düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ve yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) arasında bir seviyeye sahiptir. Young modülü (elastisite modülü) de orta seviyededir. Bununla beraber, LDPE'den daha az sert ve HDPE'den çok daha az gevrektir. Bu polipropilenin ABS gibi mühendislik plastiklerinin yerine kullanılmasına izin verir. Polipropilen, yorulmaya karşı çok iyi direnç gösterir. Düşük maliyetlidir, iyi bir darbe dayanımı vardır. Sürtünme katsayısı düşük olup, çok iyi elektrik yalıtımı sağlar. Kimyasal direnci iyidir. Tüm termoplastik işleme proseslerine uygundur. Polipropilenin, erime sıcaklığı 130 ile 171 C arasındadır. Buna karşın şu dezavantajlara sahiptir: UV ışını dayanımı azdır, yüksek termal genleşme gösterir. Boya ve kaplaması zordur. Dış hava şartlarına dayanımı azdır, oksitlenmeye açıktır. Yanıcı olup, klor içeren solventler ile etkileşime girer. [2] Polipropilenin temel özellikleri Tablo 1 de gösterilmiştir. Tablo 1.Polipropilenin temel özellikleri Erime Sıcaklığı C Yoğunluk cm 3 Özgül Isı 0.46 cal/g C Erime ısısı 21 cal/g Bozulma sıcaklığı C Nem tutma %0.1 Polipropilen; asitlerin, bazların ve tuzların sulu çözeltilerinden etkilenmez. Alkol ve deterjanlara karşı da dayanıklıdır. Yüksek sıcaklıklarda yağlarda, aromatik hidrokarbonlarda, halojenli hidrokarbonlarda şişme yapar. Isı, ışık ve yükseltgenlerden polietilene göre daha fazla etkilenir. Bu yüzden PP üretim aşamasında antioksidanlar ve ultraviyole ışık absorblayıcılarla stabilize edilir. Polipropilenin geri dönüşümü ile sentetik halı tabanı, çeşitli plastik oyuncaklar, kırtasiye malzemeleri ve benzeri ürünler imal edilmektedir.[4] 1.4. Selüloz Kaynaklı Atıklar En büyük selüloz oranına sahip atıklardan biri de kâğıttır. Atık kâğıtların geri dönüştürülmesi durumunda: Atık kâğıt geri dönüşümü normal şartlardaki bir kâğıt üretimi için gerekli olan su ihtiyacını yüzde 60 oranında azaltırken, enerji ihtiyacını da yüzde 40 oranında azaltmayı başarabilmektedir. Uygulanan ülkelerde, hava kirliliğinde yüzde 74 azalma görülürken, su 6

10 kirliliğinin de bu üretime bağlı olarak yüzde 35 düştüğü gözlemlenmiştir. Buna ek olarak bertaraf etme sorunu da ortadan kalkarak, geri dönüşüm için kullanılan her ton kağıdın en az litre su tasarrufu ve kw.h enerji tasarrufu yaptığı gözlemlenmiştir. Kağıt üretiminin geri dönüştürülerek yapıldığı ortamlarda enerji tüketiminin yüzde 28 ile 70 arasında azaldığı ve her ton geri dönüştürülmüş kağıdın 4 varil petrol tasarrufu yaptığı belirlenmiştir. Geri dönüşüm aslında ekonomi için de canlanma demektir. Zira geri dönüşüm bilincinin halka kazandırılması, yerel endüstrinin gelişmesi ve yeni iş olanaklarının da oluşmasına neden olacaktır. İyi organize edilmiş bir toplama sistemi belediyelerin katı atık toplama yüklerini hafifleteceği gibi, çöplüklerde bertaraf edilmesi işlemini de önleyecektir. Ayrıca, üretimin atık kağıt kullanılarak yapılması halinde imalat için gerekli olan su ve kimyevi maddelerin daha az kullanılacak olması çevre korunması açısından son derece önemlidir. Orman kaynakları açısından bakılacak olursa, Türkiye'de orman kaynakları kağıt üretimine paralel olarak gelişmemekte, bu yüzden kağıt sanayi için hammadde sıkıntısı doğmaktadır. 1 ton kağıt üretimi için 3 m³ ağaca ihtiyaç vardır ki, atık kağıdın değerlendirilebilmesi ile odun kullanımı sınırlandırılabilmektedir. İstatistiklere bakıldığında, atık kağıt kullanılmaması halinde; Türkiye'de günde 175 hektar, Dünya'da ise her dakikada 110 bin hektar orman yok olmakta. Bunun getireceği doğa tahribatı ve ekolojik dengeye verdiği zarar ise hiçbir ekonomik bedelle ödenmeyecek kadar ağırdır.20 yaşındaki ağaçtan 60 kg kağıt elde edilirken, 150 kg atık kağıttan 100/140 kg mamul kağıt/ karton elde etmek mümkün olmaktadır.[5] Bir diğer selüloz kaynağı da ayçiçeği çekirdeği kabuğudur. Ayçiçeği kabuğu her bitkide olduğu gibi, taneyi kaplar ve dış etmenlerden korur. Yağlık ayçiçeği tanesinin toplam ağırlığın yaklaşık %21-30'u kabuktur. Çerezlik çeşitlerde bu oran %36-50 arasında değişir. Ancak çerezlik ve yağlık tiplerin kimyasal kompozisyonları arasında, çerezliklerin biraz daha fazla lif içermesi hariç, belirgin bir fark yoktur. Gerek yağlık, gerekse çerezlik taneler, yüksek oranda lif (ham selüloz) düşük miktarlarda da ham yağ ve kül içerir. Kabuktaki selüloz, lignin, hemi-selüloz (çoğunluğu glucuronoxylan) miktarları %74-90 olup, arta kalan kısmı da lipit, protein ve mineral maddelerdir.[6] Ayçiçeği gerek tanesinin tümü, gerekse sadece kabuğu, herhangi bir kimyasal maddeyle muamele edilmediği müddetçe, zararlı bir madde içermez. Ancak bu ek ürün olarak ortaya çıkan kabuğun, alternatif kullanım alanları da mevcuttur. Ayrıca çerezlik ayçiçeğinde kabuksuz tüketimde ek madde olarak ortaya çıkar. Ayçiçeği çekirdeği kabuğu, içerdiği yüksek selüloz oranı nedeni ile dolgu maddesi olarak kullanılmak için uygun bir malzemedir. Bu nedenle, hiçbir şekilde geri dönüştürülmeyen ayçiçeği çekirdeği kabuğu, selüloz içeriği yüksek organik bir atık olarak geri dönüştürülerek yeni bir malzeme üretilmesinde kullanılabilir Plastik + Selüloz Atık Kompoziti Doğal selülozik malzemeler, geleneksel sentetik dolgu malzemeleri ile kıyaslandıklarında düşük yoğunlukları, yenilenebilirlikleri, biyobozunurluk özellikleri ve bunların yanı sıra düşük maliyetleri ile dikkat çekmektedir. [7] Bunların yanı sıra, selülozik malzemeler mekanik ve termal özellikler açısından günümüzde kullanılan sentetik dolgu malzemeleri ile benzer özellikler göstermektedirler. [8] Doğal kaynaklardan elde edilebilen bu malzemeler sürdürülebilirlik ve çevresel farkındalık açısından önem teşkil etmektedir. Polimer ile selüloz atıkların birleşmesi ile elde edilen kompozit malzemelerde PP, PE gibi polimerlerin hidrofobik ve selülozun is hidrofilik olması nedenleri ile polimer ve katkının 7

11 birbiri ile uyum problemi bulunmaktadır. Bu nedenle çeşitli selüloz/polimer kompozit malzeme yapımı süreçlerinde maleik anhidrit ve silanlar gibi uyumlaştırıcı ajanlar kullanılması gerekebilmektedir. [9] Bu ajanların kullanılması ile malzemenin gerek mekanik gerekse su tutma bariyer özellikleri iyileştirilebilmektedir. Plastik ve selüloz kompozitlerinin en bilineni odun plastik kompozitleridir (WPCwood plastic composite). Bu kompozitler odun unu (talaş) ile termoplastiklerin birleşmesiyle oluşturulan malzemedir. Kompozit malzemelerin mobilya endüstrisinde, inşaat sektöründe, iç ve dış mekânlarda çok geniş bir kullanım yelpazesi vardır. Son zamanlarda, doğal kompozitlerin ticarileştirilmesine ve özellikle otomobil endüstrisinde iç kaplamalar için kullanımlarına olan ilgi artmaktadır. [17]. Bu ürünlerin özellikleri, hammadde odunun fiziksel şeklinde yapılan değişiklikler, levha yoğunluğu, kullanılan tutkalın cinsi ve miktarı, su ve yangına karşı dayanımı artırmak, ayrıca çeşitli çevresel etkilere karşı dayanımı arttırmak amacıyla eklenen maddeler ile geliştirilebilmektedir. Odun plastik kompoziti dışında plastik + selüloz atık kategorisine giren kâğıt hamuru lifleri, fıstık gövdeleri, bambu, saman gibi malzemeler de plastikle birleştirilip kompozit elde edilmiştir. [10] Yapılan çalışmalarda kullanılan selüloz kaynağı tipi ve miktarı mekanik özelliklere etki etmektedir. Selüloz miktarı artıkça genelde kompozit numunelerin esneklik modülünde bir artış gözlemlenmiştir. [7] 1.6 Projenin Amacı Dünya da tüketimin artmasıyla birlikte atık madde miktarı da artmakta, oluşan atıklar çevre, hava, su kirliliği problemlerini de beraberinde getirmektedir. Bu nedenle atık maddelere kullanım alanı yaratılması, maddeleri geri dönüştürerek ekonomiye kazandırılması hedeflenmiştir. Bu projede iki farklı atık selüloz tipi ve katkısının hazırlanan kompozitlerin özelliklerine olan etkilerinin incelenmesi planlanmıştır. Eriyik harmanlama yöntemi ile hazırlanan kompozit örneklerin mekanik, termal bozunma, renk ve su tutma özellikleri incelenmiştir. Bu çalışma gerçekleştirilirken atık polimer olarak yoğurt kapları okulumuzun yemekhanesinden alınmış, kesilerek, ufak boyutlara getirilmiştir. Selüloz atıklardan ayçiçeği çekirdeği kabuğu, bölgemizdeki bir ayçiçeği yağı fabrikasından alınmış ve İMS de (İzmir Makine Sanayi) parçalanmıştır. Yumurta kartonu ise bölgemizde bulunan bir pastaneden alınmıştır. Bu çalışmanın gerçekleştirilmesi için birçok farklı daldan birey bir araya gelmiş, geri dönüşümün sağlanması, ülkemizin, dünyamızın daha iyi bir geleceği olması için emek harcamıştır. Bu sayede, karakteristik ve mekanik özellikleri belirlenmiş malzemeler elde edilmesiyle atık malzemelerin yeni sahalarda kullanım alanı bulunması umulmaktadır. Geri dönüştürülen 1 ton kağıt/karton atık ile 17 ağacın hayatı kurtulur. Kullanılmış kâğıdın tekrar kâğıt imalatında kullanılması hava kirliliğini %74-94, su kirliliğini %35, su kullanımını %45 azaltır. Bu çalışma ile atıkların geri kazanımının yanı sıra geri dönüşüm bilincinin kazandırılması da amaçlanmıştır. 8

12 2.YÖNTEM 2.1. Materyal Saf polipropilen (MH418) PETKİM den temin edildi. İşlenmiş atık propilen olarak yemekhanede atılacak olan yoğurt kapları kullanıldı. Selüloz kaynaklı dolgu malzemesi olarak atık yumurta kartonu ve yüksek selüloz oranı nedeni ile ay çiçeği çekirdeği kabukları seçildi. 2.2 Atık Polimere Uygulanan Ön İşlemler Piyasada yaygın olarak kullanılan Polipropilen içerikli yoğurt kabı atıkları kullanıldı. Kaplar yıkanıp temizlendikten sonra 3mm x 3mm olacak şekilde makas yardımıyla parçalandı (Şekil 8). Şekil 8. Atık PP Yoğurt Kaplarının Uygun Boyuta Getirilmesi 2.3 Dolgu Malzemelerine Uygulanan Ön İşlemler Yumurta kartonu ve ay çiçeği çekirdeği kabukları kompozit hazırlama öncesinde ön işlemler uygulanarak toz hale getirildi. 30x30 ebatta olan oyuklu yumurta kartonları tek oyuk olacak şekilde ilk olarak elde parçalandı (Şekil 9). Daha sonra elde parçalanmış tek oyuklu yumurta kartonları ve bölgemizde bulunan bir ayçiçeği yağı fabrikasından temin edilen ayçiçeği çekirdeği kabukları İzmir Makine Sanayi (İMS) tesislerinde toz hale getirildi(şekil 10). Şekil 9.Yumurta kartonlarının uygun boyuta getirilmesi. Şekil 10.Selüloz atıkların parçalama ve boyut küçültülmesi 9

13 Şekil 11 de her iki selüloz atığın toz hali görülmektedir. A B Şekil 11. Dolgu malzemelerinin uygulanan ön işlemler sonucu toz formuna getirilmesi (A- yumurta kartonu, B- ayçiçeği çekirdek kabuğu) 2.4 Kompozit Malzeme Oluşturulması Yumurta kartonu, ayçiçeği çekirdeği kabuğu, parçalanan yoğurt kapları ve saf polipropilen 24 saat boyunca etüvde 70 C de kurutularak nemden uzaklaştırılmıştır. Kompozitler saf PP ve geri dönüşümlü PP kullanarak her iki selüloz atığından hazırlanmıştır. (Şekil 12). Saf ve geri dönüştürülmüş polipropilen ile ağırlıkça %30 katkı malzemelerinden kompozit malzeme hazırlanması için sıcaklık, zaman ve karıştırma hızı kontrollü "Thermo Haake Rheomix" plastograf cihazı kullanılmıştır. Kompozitler 185 o C sıcaklıkta, 30 rpm karıştırma hızında 7 dakika sürede Şekil 14 te gösterilen plastograf cihazında hazırlanmıştır. Hazırlanan karışmış örnekler, daha sonra 200 o C sıcaklıkta, 2000 psia basınç altında, 10 dakika süreyle preste basılmıştır. (Şekil 15 A ve B) Saf Polipropilen % 30 Ayçiçeği çekirdeği kabuğu % 30 Yumurta kartonu Atık Polipropilen % 30 Ayçiçeği çekirdeği kabuğu % 30 Yumurta kartonu Şekil 12.Hazırlanan polipropilen levha içerikleri. Numunelerin plastograftan çıkışı Şekil 14 te, kompozit malzemelerin hazırlanışında numunelere levha şeklini veren cihaz Şekil 15'te, hazırlanmış örnekler ise Şekil 13 te gösterilmiştir. 10

14 Şekil 13. Hazırlanan Örnekler Şekil 14.Malzemenin plastograftan çıkarılışı 11

15 A B Şekil 6. Malzemelere levha şeklini veren basınçla kalıplama cihazı (A), kalıplar (B) 2.5 Mekanik Test Mekanik test ile belirli hız ve kuvvet ile çekilen numunenin % uzama miktarı, elastisite modülü ve uygulanan maksimum gerilme dayanımı tespit edilir. Numuneler iki kıskaç ile sıkıştırılarak belirli ve sabit hızlarda çekilmekte ve ürünün dayanımı hakkında bilgi verebilecek olan çekme mukavemeti, akma dayanımı, kopmadaki uzama ve çekme modülü gibi değerler elde edilebilmektedir. [12] Ürettiğimiz kompozit malzemelerden kesilerek hazırlanan numunelerin mekanik testi, İzmir Makine Sanayi de bulunan Üniversal Çekme- Basma Test Cihazı ile yapılmıştır (Şekil 16). Numunelerin uzama, maksimum çekme, elastisite modülü, stres değerleri saptanmıştır. Mekanik testler için üretilen her malzeme için 4 örnek olacak şekilde, ASTMD608 standartlarına göre dog bone şeklinde kesilmiş, %50 bağıl nem ve 25 C de 1 gün boyunca iklimlendirme kabini yardımı ile şartlandırılmıştır. Daha sonrasında mekanik test uygulanmıştır. Şekil 16.Mekanik testlerde kullanılan çekme cihazı (Kaynak: 12

16 2.6 Su Tutma Kapasitesi Su tutma kapasitesi İYTE Kimya Mühendisliği laboratuvarında ölçülmüştür. Öncelikle her numuneden 1cm x 1cm ebatlarında, 3 er örnek hazırlanmıştır. Ardından her örneğin kuru ağırlıkları hassas tartı ile ölçülmüştür. Örnekler, deiyonize suyun içine, her biri ayrı kapta olacak şekilde konulmuştur. Belirlenen zaman aralıklarıyla örnekler kaplarından çıkartılmış, nemi alınmış, ağırlığı tartılmış ve kaplarına geri konulmuştur. Örneklerin 24, 48 ve 72 saat zaman aralıkları sonundaki ağırlıkları ölçülerek su tutma kapasiteleri (%) belirlenmiştir. 2.7 Termal Analizler Her bir örneğe, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre ve Termal Gravimetrik Analiz uygulanmıştır Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) DSC analizi, numune ile referans numune arasındaki ısı akışı farklılığını tespit etmek için kullanılır. DSC analizi ile bir numunenin ısıtılması, soğutulması veya sabit sıcaklıkta tutulması sırasında soğurulan veya salıverilen enerji miktarı ölçülür. Eğer referans ile numune arasında bir sıcaklık farkı oluşursa, sıcaklığı eşitlemek için numuneye verilen enerji (güç) miktarı değiştirilir. Böylelikle numunedeki faz değişimi sırasındaki ısı transferi miktarı tespit edilebilir.[13] Örnekler, ortam sıcaklığından 200 C ye kadar ısıtılıp 3 dakika izotermal denge koşullarında tutulmuştur. Daha sonra, 10 C/dk ile 0 C ye kadar soğutulup, tekrar 10 C/dk ile, 200 C ye ikinci ısıtma uygulanarak analiz edilmiştir(şekil 17). Malzemelerin kristalizasyon ve erime sıcaklıkları ve enerjileri bulunup, % kristalizasyon oranları aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır: % Kristalizasyon= Hn Şekil 17. Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) Analiz Cihazı (Kaynak: 13

17 2.7.2 Termal Gravimetrik Analiz (TGA) TGA analizi, termal kararlılıklarını belirlemek amacıyla uygulanmıştır. Numune istenen atmosferde ısıtılır ve numunede meydana gelen kütle artış ve kayıpları sıcaklığın fonksiyonu olarak tespit edilir. Bozulmanın başladığı, tamamlandığı ve maksimum gerçekleştiği sıcaklıklar tespit edilir.[13] Saf polipropilen ve geri dönüştürülmüş polipropilen kompozit örnekleri, 10 o C/min ısıtma hızında 500 o C ye kadar ısıtılarak TGA cihazında (Şekil 18)analizleri yapılmıştır. Şekil18.Termal Gravimetrik Analiz (TGA) Cihazı (Kaynak: Renk ölçümü Uluslararası Aydınlatma Komisyonu (CIE) tarafından yapılan modelleme sonucunda her renk; L, a ve b kısaltmalarıyla anılan üç bilesen cinsinden ifade edilir. CIE Lab renk sistemi, rengi belirlenecek olan nesnenin yanı sıra, ışığa ve gözlemciye ilişkin tanımlar da getirdiği için diğer renk tanımlama sistemlerine oranla daha hassas ve tekrarlanabilen sonuçlar verir. Renk ve renk farklılığı enstrümental olarak genellikle CIE tarafından geliştirilen yönteme göre değerlendirilir. Bu yöntem, 1976 CIElab, CIELab üç nokta ölçüm yöntemi olarak da bilinmektedir. Bu üç nokta ölçüm yönteminde L*/L, ışık geçirgenlik değerlerini, 0 (geçirgenlik yok) ve 100 (tamamen geçirgenlik), a*/a kırmızılık (- a*/-a, yeşillik) ve b*/b sarılık (-b*/-b, mavilik) değerlerini belirtmektedir. [14] Kompozit plakaların renk ölçümü, İYTE Kimya Müh. Laboratuarında bulunan AVS-USB2000 minyatür fiber optik spektrometre (XE-2000, Avantes, USA) ile yapılmıştır (Şekil 20 A ve B). Plakalardan ölçülen her değer standart beyaz teflon karo referans (kontrol) alınarak değerlendirilmiştir. Her plakanın üç farklı yerinden ölçüm yapılmış ve her plakada elde edilen L*, a* ve b* değerlerinin ortalaması alınmıştır. 14

18 A B Şekil 20. Renk Ölçüm Analizi Sırasında Numuneler (A) ve Renk Ölçüm Cihazı (B) 3.BULGULAR Test ölçümlerinin sonuçları ifade edilirken numunelerin isimleri için Tablo 2 degösterildiği gibi kısaltılmış ifadeler kullanılmıştır. Tablo 2. Örneklerin isimlendirilmesi SPP GPP SPP-A GPP-A SPP-Y GPP-Y Saf Polipropilen Geri dönüştürülmüş Polipropilen Saf Polipropilen ve Ayçiçeği Çekirdeği Kabuğu Kompoziti Geri dönüştürülmüş Polipropilen ve Ayçiçeği Çekirdeği Kabuğu Kompoziti Saf Polipropilen ve Yumurta Kartonu Kompoziti Geri dönüştürülmüş Polipropilen ve Yumurta Kartonu Kompoziti Not: Kompozitlerde atık selüloz oranı ağırlıkça %30 olarak sabitlenmiştir Mekanik Test Mekanik test ile elde edilen elastisite modülü, maksimum kuvvet, çekme gerilimi, kopmada uzama, maksimum uzama ve tokluk değerleri her bir örnek için Tablo 3 te verilmiştir. 15

19 Çekme gerilimi (MPa) Tablo 3. Mekanik Test sonuçları Örnek SO [ ] Elastisite modülü [MPa] Maksimum kuvvet [N] Çekme gerilimi, σ [MPa] Kopmada uzama, tb [%] Maksimum uzama, tm [%] Tokluk [J] SPP GPP SPP-A GPP-A SPP-Y GPP-Y Saf polipropilen ile üretilen kompozit malzemelerinçekme gerilimi değerleri yaklaşık olarak 21 MPa iken geri dönüştürülmüş polipropilen ile üretilen malzemelerin çekme gerilimi değerleri MPa arasındadır. Ayrıca her iki tip polipropilen ilavesinde de yumurta kartonu dolgulu malzemelerde daha yüksek çekme gerilimi değerleri elde edilmiştir. Tüm grupların çekme gerilimi değerleri Şekil 21 ve 22 de gösterilmektedir.ayçiçeği çekirdeği kabuğu ve yumurta kartonu ilavesi saf ve geri dönüştürülmüş PP nin çekme mukavemetini azaltmıştır. Çekme mukavemetinin azalması plastik selüloz kompozitlerinde beklenen bir durum olmakla beraber, yumurta kartonu ilavesinde düşüş daha az olmuştur. Bunun nedeni yumurta kartonu üretiminde yapıştırıcı veya katkıların PP ve selüloz ile uyumlaştırıcı etkisi göstererek özellikleri geliştirdiği düşünülmektedir. 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 SPP SPP-A SPP-Y Şekil 21. Saf PP Kompozitlerin Çekme Gerilimleri 16

20 Elastisite Modülü (MPa) Çekme gerilimi (MPa) 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 GPP GPP-A GPP-Y Şekil 22. Geri dönüştürülmüş PP Kompozitlerin Çekme Gerilimleri Malzemelerin elastisite modülleri Şekil 23 ve 24 te gösterilmiştir. Dolgusuz saf polipropilen malzemenin elastisite modülü geri dönüştürülmüş polipropilen malzemeden daha yüksektir. Her iki selülozik katkının ilavesi ile geri dönüşümlü PP nin elastisite modülü değeri artmıştır. Yumurta kartonu ilavesindeki modülü artışı çekirdek kabuğuna göre daha fazla olmuştur. Çekme mukavemeti değerleri ile uyumluluk göstermektedir. 1250, , , ,000 SPP SPP-A SPP-Y Şekil 23. Saf Kompozit Malzemelerin Elastisite Modülü Değerleri 17

21 Kopmada Uzama (%) Elastisite Modülü (MPa) 1250, , , ,000 GPP GPP-A GPP-Y Şekil 24. Geri Dönüştürülmüş Kompozit Malzemelerin Elastisite Modülü Değerleri Malzemelerin kopmada uzama % değerleri Şekil 25 ve 26 da gösterilmiştir. Saf polipropilen malzemenin kopmada uzama % değeri belirgin bir şekilde diğer malzemelerden daha yüksektir. Saf ve geri dönüşümlü PP ye her iki katkının ilavesi de kopmadaki uzama değerini düşürmektedir. 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000 SPP SPP-A SPP-Y Şekil 25.Saf PP Kompozitlerin Kopmada Uzama (%) Değerleri 18

22 Kopmada Uzama (%) 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 GPP GPP-A GPP-Y Şekil 7. Geri Dönüştürülmüş PP Kompozitlerin Kopmada Uzama (%) Değerleri 3.2. Termal Analizler DSC PP kristallen bir polimer olduğundan, DSC Analizi ile her bir grup için erime sıcaklığı, kristalizasyon sıcaklığı ve % kristallik değerleri bulunmuştur. Tablo 4 te polimer ve kompozit örneklerin sonuçları raporlanmıştır. Tablo 4. DSC Analizi Sonuçları Örnek Erime noktası ( 0 C) ΔHm(J/g) Kristalizasyon noktası ( 0 C) ΔHn (J/g) SPP 163,65 104,8 114,25 99,51 47,61 GPP 166,28 93,59 129,96 95,58 45,73 SPP-A 164,02 70,21 119,53 75,18 35,97 GPP-A 165,86 66,80 129,59 69,68 33,34 SPP-Y 164,91 73,99 120,8 83,02 39,72 GPP-Y 165,21 59,79 128,94 59, %Kristallik Şekil 27 ve Şekil 28 de saf ve geri dönüşümlü PP için sıcaklık ile ısı arasındaki ilişki görülmektedir. Bu grafiklerde ısıtma sırasında elde edilen pik sıcaklığı, erime sıcaklığı, pik alanından erime ısısını, soğutma aşamasında elde edilen pik ve alandan ise de kristallenme sıcaklığı ve ısısı hesaplanmıştır. Şekillerden görüleceği üzere; Saf PP ve geri dönüşümlü PP 19

23 nin erime sıcaklıkları 164 ve 166 C; kristallenme sıcaklıkları ise sırasıyla; 114 ve 130 C olarak bulunmuştur. Kompozit örneklerin değerleri Tablo 8 den görüleceği üzere; selülozik katkıların geri dönüşümlü PP ye ilavesi ile erime ve bozunma sıcaklıklarında değişiklik saptanmamıştır. Ancak kristallik oranları hesaplandığında, her iki katkının ilavesi ile saf ve geri dönüşümlü PP nin % kristallik oranı düşmektedir. Şekil 27. SPP DSC Kristalizasyon ve Erime Grafiği Şekil 28. GPP DSC Kristalizasyon ve Erime Grafiği 20

24 TGA Numunelerin termal bozunma sıcaklıkları TGA analizi ile incelenmiş, her bir grup için termogramlardan okunan termal bozunma sıcaklığı verileri Tablo 5 te verilmiştir. Saf ve geri dönüşümlü PP için örnek termogramlar Şekil 29 ve 30 da gösterilmiştir. Tablo 5. TGA Sonuçları T1 % kütle kaybı 1 T2 % kütle kaybı 2 SPP ,81 99,54 GPP ,87 95,13 SPP-A 342,26 16,7 462,58 74,34 GPP-A 338,49 14,5 460,52 74,18 SPP-Y 352,98 19,82 465,66 71,49 GPP-Y 352,81 18,99 466,04 70,18 Şekil 29. SPP Örneğinin termogramı 21

25 Şekil 30.SPP Örneğinin termogramı Şekilden görüleceği üzere, saf PP ve geri dönüşümlü PP 300 C den sonra bozunmaya başlamakta ve sırasıyla 459 ve 457 C tamamen bozunmaktadırlar. Selülozik katkılar polimerin termal bozunma sıcaklıkları artırarak termal bozunma geciktirmektedir. Dolayısı ile geliştirilen malzemelerin termal bozunma özellikleri iyileştirilmiştir. 3.3 Renk Ölçümü Her malzemenin 3 farklı bölgesinden okutulan L, a ve b değerlerinin ortalamaları Tablo 6 da verilmiştir. Örnekler, ilave edilen dolgu malzemesinin rengini almıştır. Tablo 6'ya göre SPP beyaza, yeşile ve sarıya; GPP beyaza, yeşile ve sarıya yakındır, dolgu malzemesi eklenmesi olmadığından polimerlerde renk değişikliği gözlemlenmemiştir ancak atık polimerin içerdiği boyadan dolayı ton farklılıklar olmuştur. SPP-A siyaha, kırmızıya, sarıya yakındır bunun sebebi saf polimer ve ayçiçeği çekirdeği kabuğunun rengidir. GPP-A siyaha, yeşile ve sarıya yakındır bunun nedeni atık polimerin içerdiği boya ve ayçiçeği çekirdeği kabuğunun rengidir. SPP-Y siyaha, kırmızıya ve sarıya yakındır bunun sebebi saf polimerin ve yumurta kartonlarının rengidir. GPP-Y siyaha, kırmızıya ve maviye daha yakındır bunun sebebi atık polimerin içerdiği boya ve yumurta kartonlarının rengidir. 22

26 Tablo 6. Renk Ölçümü Sonuçları L a b SPP 51,180-0,130 5,480 GPP 75,107-11,510 6,237 SPP-A 15,167 2,383 6,113 GPP-A 36,160-0,120 2,403 SPP-Y 10,560 8,293 3,313 GPP-Y 29,867 11,740-4, Su Tutma Kapasitesi Malzemelerin deiyonize su içinde bekledikten sonraki ağırlıkları belirli zaman aralıkları ile ölçülmüş, ağırlık farkının kuru ağırlığa bölünmesi ile su tutma kapasiteleri bulunmuştur. Malzemelerin 72saat sonundaki% su tutma kapasiteleri Tablo 7 de verilmiştir. Tablo 7. Malzemelerin % su tutma kapasitesi % Su tutma kapasitesi SPP GPP SPP-A GPP-A SPP-Y GPP-Y ± ± ± ± ± ± Malzemelerin zamana bağlı % ağırlık değişimleri Şekil 31 ve 32 de verilmiştir. 23

27 Su tutma % Su tutma % s 48 s 72 s 0 SPP SPP-A SPP-Y Şekil 31. Saf PP Kompozitlerin zamana bağlı su tutma kapasitesi değişimi s 48 s 72 s 0 GPP GPP-A GPP-Y Şekil 32. Geri dönüştürülmüş PP Kompozitlerin zamana bağlı su tutma kapasitesi değişimi Malzememelerin zamana karşı su absorpsiyonu artmaktadır. 48 saattte su tutması dengeye gelmiştir. Saf ve geri dönüşümlü PP % oranında su absorplarken selolozik katkıların ilavesi ile bu yaklaşık % oranlarına yükselmiştir. 24

28 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Mekanik analiz sonuçları incelendiğinde, selülozik dolgu ilavesinin malzemelerin çekme gerilimimi azalttığı görülmüştür. Selülozik katkı içermeyen malzemelerin tokluk değeri daha yüksektir. Yumurta kartonu dolgulu malzemelerin çekme gerilimi ayçiçeği çekirdeği kabuğu içeren malzemelerden daha yüksek olarak bulunmuştur. Dolgu içeren malzemelerin kopmadaki uzama değeri belirgin bir şekilde düşmüştür. Malzemeler daha kırılgan hale gelmişlerdir. Her iki katkı malzemesinin eklenmesi de stres konsantrasyonlarına yol açmış ve çatlak oluşumuna neden olmuştur, bu nedenle çekme gerilimi azalmıştır. DSC analizi ile saf polipropilenin erimesi için harcanan enerji, geri dönüştürülmüş ve dolgulu polimerik malzemelere göre çok daha yüksek olarak bulunmuştur. Böylece, geri dönüştürülmüş malzemenin işlenebilirliği için gereken enerji daha düşük olarak belirlenmiştir. Ayrıca, geri dönüştürülmüş ve saf polipropilene dolgu malzemesi eklendikçe kristallenme oranları azalmıştır. Literatüre göre polipropilenin erime sıcaklığı 160 C dir. [15] DSC analizi ile hazırlanan kompozit malzemelerin erime noktaları literatürde belirtilen değere yakın bulunmuştur. Dolgu malzemelerinin ilavesi ile erime sıcaklıklarında belirgin bir değişim olmamıştır. TGA analizi ile geri dönüştürülmüş polipropilenin termal bozunma sıcaklığı, saf polipropilene göre daha düşük olduğu gözlenmiştir. Selülozik temelli ayçiçeği çekirdeği ve yumurta kartonu ilavesi ile iki farklı bozunma profili gözlenmiştir. Selüloz ilavesi ile ilk minimum bozunma sıcaklığı geri dönüştürülmüş polipropilende C olarak gözlenmiştir. Ayçiçeği çekirdeği kabuğu ilavesi ile kütle kaybı %14.5, yumurta kartonu ilavesi ile % 19 olarak bulunmuştur. İkinci bozunma sıcaklıklarının selüloz ilavesi ile arttığı gözlemlenmiştir. %30 yumurta kartonu ilavesi ile ikinci bozunma sıcaklığının C ye kadar çıktığı gözlemlenmiştir.ile termal bozunma sıcaklıkları iyileştirilmiştir. Kompozit malzemelerin su tutma kapasiteleri, malzemelerin 72 saat distile suda bekletilmesi ve belirli zaman aralıklarında % ağırlık değişimlerinin ölçülmesi ile belirlenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, selülozik malzemelerin hidrofilik özelliğinden dolayısu tutma kapasitesinde artışa neden olduğu gözlemlenmiştir. Su tutma kapasitesi ilk 24 saat içinde artmakta, daha sonra ise dengeye gelerek sabitlenmektedir. Geri dönüştürülmüş ve saf polipropilen kıyaslandığında, su tutma kapasitelerinin benzer olduğu, 72 saat sonrasında % arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Geri dönüştürülmüş polipropilenin daha yüksek su tutma kapasitesine sahip olması, içeriğindeki bilinmeyen farklı katkı malzemelerinden dolayı olduğu düşünülmüştür Literatür ile kıyaslandığı zaman benzer sonuçlar elde edilmiştir [9]. Literatürde selülozik liflerin su tutma kapasiteleri yaklaşık %10 olarak belirtilmiştir [11]. Selülozik dolgu içeren malzemelerin su tutma kapasiteleri saf/geri dönüştürülmüş polipropilen ve selüloz kapasitelerinin arasında bulunmuştur. Ayçiçeği çekirdeği kabuğu içeren kompozit malzemelerde daha yüksek su tutma kapasitesi değerleri edinilmiştir. Bu çalışma ile atık selülozik katkı ve plastikleri kullanılarak yeni bir kompozit malzeme geliştirilmesi, üretimi, karakterizasyonu ve özellikleri belirlenmiştir. Sonuç olarak, atık katkı malzemelerinin kullanımı, atık plastiklerin potansiyel kullanım alanlarını genişletmeye adaydır. Son dönemde yaygın kullanım alanı olan ahşap tozu katkılı WPC in özellikleri incelendiğinde, bu çalışmada üretilen Selüloz-Polimer Kompozitlerinin alternatif olabileceği düşünülmektedir. Piyasada dekoratif amaçlı kaplama malzemesi olarak kullanılan WPC ürünlerin su tutma kapasitesi %1-10, çekme gerilimi ise 5-40 MPa olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada geliştirilen ve özellikleri belirlenmiş saf ve geri dönüştürülmüş PP kompozit malzemelerin piyasadaki bu ürünlerin yerini alabilecek mekanik ve fiziksel özelliklere 25

29 sahiptir. Dolayısıyla ahşap tozu yerine alternatif olarak atık selülozik atıklar ve plastiklerin kullanılması ile maliyeti düşük ve çevre dostu ürünler piyasada yer alabilir. 5. ÖNERİLER Üretilen Selüloz-Polimer Kompozitleri birçok alanda kullanılabilecektir. Düşük su tutma özellikleri nedeni ile bina dışı kullanıma da uygundur. Elde ettiğimiz bu malzemelerin ön sonuçlarıışığında, bundan sonra, dekoratif amaçlı kullanımlar için istenilen renge göre boyar madde eklenilerek farklı renklerde de malzeme üretmek mümkündür. Üretilen malzemeler dış veya iç alanda kaplama malzemesi olarak kullanılabilir. Malzemelere kullanılacakları alana göre özellikle dış uygulamalarda UV dayanımını artırmak için bağlayıcı ajanlar eklenerek özellikleri daha da güçlendirilebilir. dolgu malzemesi konsantrasyonları değiştirilerek malzemeye istenilen mekanik ve termal özellikler kazandırılabilir. 26

30 6. KAYNAKLAR [1] Ashori, Alireza, and Amir Nourbakhsh. "Characteristics of wood fiber plastic composites made of recycled materials." Waste Management 29.4 (2009): [2] Data from EPA, Office of Solid Waste, "Characterization of Municipal Solid Waste in the United States," 1997 edition. [3] [Erişim tarihi: ] [4] TC Milli Eğitim Bakanlığı, Mesleki Eğitim ve Öğretim sisteminin güçlendirilmesi projesi, kimya teknolojisi, propilen türevleri prosesleri, Aralık 2009 [5] [Erişim tarihi: ] [6] Gordon Dorrell, D., and Brady A. Vick. "Properties and processing of oilseed sunflower." Sunflower technology and production sunflowertechno (1997): [7] A.K. Bledzki, S. Reihmane, J. Gassan, Thermoplastics reinforced with wood fillers: a literature review, Polym Plast Technol Eng, 37 (4) (1998), pp [8] A. Amash, P. Zugenmaier, Morphology and properties of isotropic and oriented samples of cellulose fiber polypropylene composites, Polymer, 41 (4) (1999), pp [9] Espert, Ana, Francisco Vilaplana, and Sigbritt Karlsson. "Comparison of water absorption in natural cellulosic fibres from wood and one-year crops in polypropylene composites and its influence on their mechanical properties." Composites Part A: Applied science and manufacturing (2004): [10] GÜLLER, Bilgin. "Odun kompozitleri." Turkish Journal of Forestry Türkiye Ormancılık Dergisi 2 (2001): [11] Jayaraman, Krishnan, and Debes Bhattacharyya. "Mechanical performance of woodfibre waste plastic composite materials." Resources, Conservation and Recycling 41.4 (2004): [12] [Erişim tarihi: ] [13] [Erişim tarihi: ] [14] [Erişim tarihi: ] [15] Fatou, J. G. "Melting temperature and enthalpy of isotactic polypropylene." European Polymer Journal 7.8 (1971): [16] Saheb, D. Nabi, and J. P. Jog. "Natural fiber polymer composites: a review." Advances in polymer technology 18.4 (1999): [17] Fan, Xuejun. "Mechanics of moisture for polymers: fundamental concepts and model study." Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Micro-Systems, EuroSimE International Conference on. IEEE,