Yüksek oranda lif dolgu maddesi kullanımının odun plastik kompozit malzemenin mekanik özellikleri üzerine etkisinin araştırılması

Bu çalışmada yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) ve % 40-70 aralığında değişen oranlarda odun lifi kullanılarak odun plastik kompozit (OPK) malzemeler üretilmiştir. Üretilen bu malzemelerin çekme direnci, eğilme direnci, elastikiyet modülü ve şok direnci gibi mekanik özelliklerine lif oranın etkisi araştırılmıştır. Ayrıca bağlayıcı ajan etkisinin araştırılması için en düşük ve en yüksek odun katkı oranlarına sahip malzemeye maleik anhidrit ile muamele edilmiş polietilen (MAPE) eklenmiştir. Kompozit örnekleri laboratuvar tipi ikiz vidalı ektrüder kullanılarak üretilmiştir ve sıcak presle kalıplama yöntemi ile test levhaları hazırlanmıştır. Sonuçlar göre bağlayıcı ajan olmayan örnek grupları için genel anlamda kompozit malzeme içeriğindeki odun lifi oranının artması mekanik özelliklerdeki eğilme, çekme ve şok dirençlerini azaltırken elastikiyet modülü değerlerini artırmıştır. Ancak malzeme içeriğine bağlayıcı ajan MAPE eklenmesi mekanik özellikleri önemli ölçüde iyileştirmiş. Özellikle %70 odun lifi ve MAPE içeren kompozit örnekler, bağlayıcı içermeyen tüm örnek gruplarından daha iyi mekanik sonuçlar göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma ile yüksek lif oranı ile düşük maliyetli, hafif ve estetik görünüme ve aynı zamanda iyi mekanik özelliklere sahip OPK malzemelerin üretilebileceği gösterilmiştir.

Investigation of the effect of high-fibrous filling material on the mechanical properties of wood plastic composites

In this study, wood plastic composite (WPC) materials were produced using high density polyethylene (HDPE) and wood fiber at various ratios ranging from 40% to 70%. The effects of fiber content on mechanical properties such as tensile strength, bending strength, elasticity modulus and shock resistance of these materials were investigated. In addition, maleic anhydride grafted polyethylene (MAPE) was also added to the materials, which had lowest and highest wood fiber additive, to investigate the effect of the binding agent effect. Composite samples were produced via a laboratory type twin screw extruder and test panels were prepared using hot press molding method. According to the results, the bending, tensile and shock resistances generally decreased with the increasing ratio of wood fiber in the composite material content while modulus of elasticity  increased for the sample groups without coupling agent. However, the addition of the coupling agent MAPE into the material content significantly improved the mechanical properties. Especially, the addition of MAPE provided better resistance values than all sample groups without MAPE even for the samples containing 70% wood fiber. As a result, with this study, it has been shown that WPC materials with low cost, light weight, aesthetic appearance and good mechanical properties as well could be produced with high fiber ratio.

___

  • ASTM Standard D618-13, 2013. Standard practice for conditioning plastics for testing. ASTM International, West Conshohocken, PA.
  • ASTM Standard D790-15, 2015. Standard test methods for flexural properties of unreinforced and reinforced plastics and electrical insulating materials. ASTM International, West Conshohocken, PA.
  • ASTM Standard D638-14, 2014. Standard test method for tensile properties of plastics. ASTM International, West Conshohocken, PA.
  • ASTM Standard D256-10, 2010. Standard test methods for determining the izod pendulum impact resistance of plastics. ASTM International, West Conshohocken, PA.
  • Aysal, S., Kartal, S.N., Terzi, E., 2013. Evaluation of relationship between moisture content and biological performance of wood plastic composites. International Caucasian Forestry Symposium, 24-26 October 2013, Artvin, Turkey, s. 888-893.
  • Bouafif, H., Koubaa, A., Perré, P., Cloutier, A., 2009. Effects of fiber characteristics on the physical and mechanical properties of wood plastic composites. Composites, A(40): 1975-1981.
  • Brandt, C.W., Fridley, K.J., 2003. Effect of load rate on flexural properties of wood plastic composites. Wood Fiber Science, 46(6): 812-819.
  • Chaharmahali, M., Mirbagheri, J., Tajvidi, M., Najafi, S.K., Mirbagheri, Y., 2010. Mechanical and physical properties of wood-plastic composite panels. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29: 310-319.
  • Cui, Y.H., Tao, J., Noruziaan, B., Cheung, M., Lee, S., 2010. DSC analysis and mechanical properties of wood-plastic composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29(2): 278-289.
  • Felix, J.M., Gatenholm, P., Schreiber, H.P., 1993. Controlled interactions in cellulose-polymer composites-I. Effect on mechanical properties. Polymer Composites, 14(6): 449-457.
  • Jeefferie, A.R., Yaakob, M.Y., Sihombing, H., 2011. Mechanical properties evaluation for enviro-wood plastic composite made of HDPE-PPB-RWF mixtures. International Journal of Advances in Science and Technology, 3(2): 87-101.
  • Kaymakçı, A., Ayrılmış, N., Akbulut, T., 2014. Dış cephe kaplamalarına ekolojik bir yaklaşım: ahşap polimer kompozitler. 7. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu, 3-4 Nisan 2014, İstanbul, s. 1-7.
  • Kim, J.K., Pal, K., 2010. Recent Advances in The Processing of Wood-Plastic Composites. Springer, Berlin.
  • Kord, B., 2011. Investigation of reinforcing filler loading in the mechanical properties of wood plastic composites. World Applied Sciences Journal, 13(1): 171-174. Li, Y., 2012. Effect of coupling agent concentration, fiber content, and size on mechanical properties of wood/HDPE composites. International Journal of Polymeric Materials, 61(11): 882-890.
  • Lu, J.Z., Wu, Q., McNabb, H.S., 2000. Chemical coupling in wood fiber and polymer composites: A review of coupling agents and treatments. Wood Fiber Science, 32(1): 88-104.
  • Lu, J.Z., Wu, Q., Negulescu, I.I., 2005. Wood-fiber/highdensitypolyethylene composites: Coupling agent performance. Journal of Applied Polymer Science, 96(1): 93-102.
  • Markarian, J., 2005. Wood-plastic composites: Current trends in materials and processing. Plastics, Additives and Compounding, 7(5): 20-26.
  • Mengeloğlu, F., Karakuş, K., 2008. Some properties of eucalyptus wood flour filled recycled high density polyethylene polymer-composites. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 32(6): 537-546.
  • Morreale, M., Scaffaro R., Maio, A., La Mantia, F.P., 2008. Effect of adding wood flour to the physical properties of a biodegradable polymer. Composites, A(39): 503-513.
  • Nozari, O., Madanipour, M., Farsi, M., Tabei, A., 2013. Mechanical properties and water uptake of nanoclay/wood flour/LDPE composites after fiber surface mercerization. Cellulose Chemistry and Technology, 47: 295-301. Özmen, N., Çetin, N. S., Narlıoğlu, N., Çavuş, V., Altuntaş, E., 2014. MDF atıklarının odun plastik kompozitlerin üretiminde değerlendirilmesi. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, 15: 65-71.
  • San, P.K., Nee, L.A., Meng, H.C., 2008. Physical and bending properties of ınjection moulded wood plastic composites boards. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 3(5): 13-19. Sanadi, A.R., Caufield, D.F., Jacobson, R.E., 1997. Agro-fiber thermoplastic composites. In: Rowell, R.M., Young, R.A., Rowell J.K. (Eds.), Paper and Composites from Agro-Based Resources, CRC Lewis Press Boca Raton, Florida, pp. 377-401.
  • Taşçıoğlu, C., Yoshimura, T., Tsunoda, K., 2013. Biological performance of wood–plastic omposites containing zinc borate: Laboratory and 3-year field test results. Composites, B(51): 185-190.
  • Ward, I.M., Hadley, D.W., 1993. Mechanical Properties of Solid Polimers. John Wiley&Sons LTD, Chichester, England.
  • Zabihzadeh, S.M., 2010. Flexural properties and orthotropic swelling behavior of bagasse/thermoplastic composites. Bioresources,5(2):650-660.
Türkiye Ormancılık Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Yayıncı: Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Bir kızılçam orman ekosisteminde spektral ve kuş türü rarefaksiyon eğrileri arasındaki ilişkiler

İbrahim ÖZDEMİR, Ahmet MERT, Ulaş Yunus ÖZKAN, Şengül AKSAN, Yasin ÜNAL

Orman içinde tomruk transportu için bir mini hava hattı (AcarMHH300) sistemi geliştirilmesi

H.Hulusi Acar

Ardıç türlerinde (Juniperus excelsa Bieb. ve Juniperus foetidissima Willd.) kozalak fiziksel özellikleri ve uçucu yağ verimlilik ilişkileri

Serkan GÜLSOY, Uysal Utku TURHAN, Gülcan ÖZKAN

Isparta Orman Bölge Müdürlüğü göknar, çam ve sedir ormanlarında kozalak zararlıları

Tuğçe Özek, Mustafa Avcı

Yüksek oranda lif dolgu maddesi kullanımının odun plastik kompozit malzemenin mekanik özellikleri üzerine etkisinin araştırılması

Ertuğrul Altuntaş, Esra Yılmaz, Tufan Salan

Kestane dal kanseri ile mücadelenin silvikültürel yönden değerlendirilmesi: Kütahya Simav örneği

İbrahim Turna, Mustafa Gökhan Sertkaya, Fahrettin Atar

Çankırı Acıçay-Tatlıçay Havzalarında arazi kullanım türlerinin Bayes Ağları yöntemiyle tahmin edilmesi

Semih Ediş, Efehan Ulaş

Korunan ve otlatılan mera alanlarında vejetasyon özelliklerinin karşılaştırılması: Kocapınar Merası örneği

Alper BABALIK, Hüseyin FAKİR

Kızılçam (Pinus brutia Ten.) popülasyonlarında odun yoğunluğu ve radyal büyüme performansının Shigometer ile belirlenebilme imkanının araştırılması

Bilgin İçel

Yüzey kaplamasında kullanılan bazı yanmayı geciktirici kimyasalların orta yoğunluklu lif levhanın yanma özellikleri üzerine etkileri

Ferhat Özdemir, Arif Ayaz