Kestane kabuğu ve kaolin takviyeli hibrit kompozit üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmanın amacı, kestane şekeri üretimi yapan bir işletmenin gıda atığı olan kestane kabuğu ve/veya kaolin takviyesi kullanılarak üretilen polyester kompozitlerin; mekanik, fiziksel ve termal özelliklerini incelemek ve kompozit üretimine uygun daha iyi özelliklerde reçetenin seçimini sağlamaktır. Çalışmamızda öğütülmüş kestane kabuğu kompozit karışımına %3 ila %10 arasında değişen hacim oranlarında ilave edilmiştir. Ayrıca kompozit numunelerinde özelliklerin iyileştirilmesi amacıyla iki farklı çeşit kaolin hacimce %3 oranında takviye edilmiştir. Kullanılan kaolinlerin bileşimleri ve kristal yapıları birbirinden farklı seçilmiştir; beyaz ve gri kaolin olarak kodlanmıştır. Karışım reçetelerinde hızlandırıcı olarak kobalt, sertleştirici olarak metil etil keton peroksit ve bağlayıcı olarak polietilen graft maleik anhidrit kullanılmıştır. Test öncesi öğütülmüş kestane kabuğu ve kaolin takviye numunelerinin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmış, kaolin numunelerinin X-Işını Floresans (XRF) ve X-Işını Kırınım (XRD) analizleri yapılmıştır. Manual döküm kalıplama ile üretilmiş kompozit malzemelerin üç nokta eğme testleri yapılarak mukavemet ve elastik modül değerleri elde edilmiştir. Ayrıca malzemelerin darbe dayanımları, impact darbe testi yapılarak incelenmiştir. Kompozit numunelerin fiziksel özellikleri yoğunluk ve su emme testi ile belirlenmiştir. Numunelerin termal özellikleri Termogravimetrik Analiz (TGA) ile, mikro yapıları da SEM ile alınan görüntülerle karakterize edilmiştir.Beyaz kaolin takviyesi ve %3 öğütülmüş kestane kabuğu birlikte kullanıldığında kompozit numunelerde sinerjik etki oluşturduğu ve malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirdiği görülmüştür. Impact test sonuçlarına göre de öğütülmüş kestane artışı ile malzemelerin absorbe ettiği enerji değerleri düşme göstermiştir. Ancak kaolin takviyesi absorbe edilen enerjinin artmasına katkı sağlamıştır. Öğütülmüş kestane kabuğu ve kaolin takviyesi kompozitlerin yığın yoğunluğunda artış, % su emilimi ve % açık gözenekliliklerinde ise azalmaya neden olmuştur.

This study aims to produce polyester composites by using the ground chestnut shell and/or kaolin filler which is food waste of a company producing chestnut candy; to examine the mechanical, physical and thermal properties and to determine the best recipe for composite production. In our study, the ground chestnut shell was added to the composite mixture in volume ratios ranging from 3% to 10%. Besides, to improve the properties of composite samples, two different types of kaolin were reinforced by 3% by volume. The compositions and crystal structures of the kaolin used were selected differently from one another; they were coded as white and gray kaolin. In the mixture, recipes cobalt was used as an accelerator, methyl ethyl ketone peroxide as hardener and polyethylene graft maleic anhydride as a binder. Scanning Electron Microscope (SEM) images of the ground chestnut shell and kaolin reinforcement samples were taken before the test and X-ray Fluorescence (XRF) and X-Ray Diffraction (XRD) analyses of kaolin samples were performed. Strength and elastic modulus values were obtained by performing three-point bending tests of composite materials produced by manual casting molding. Also, the impact strength of composite materials was examined by the impact test. The physical properties of the composite samples were also determined by density and water absorption test. The thermal properties of the samples were characterized by thermal gravimetric analysis (TGA) and microstructures were characterized by SEM images.When white kaolin supplement and 3% ground chestnut shell are used together, it has been observed that it creates a synergistic effect on composite samples and improves the mechanical properties of the materials. According to the impact test results, the amount of energy absorbed by the materials decreased with the increase of ground chestnut shells. However, kaolin supplementation contributed to the increase in absorbed energy. The ground chestnut shell and kaolin supplementation increased the bulk density of composites, a reduction in water absorption % and open porosity %.