Bu çalıĢmada, aromatik iĢleme yağın (DAE) eĢdeğeri olan ve piyasada ticari olarak ulaĢılabilecek farklı iĢleme yağları ile 6 farklı reçeteye göre hazırlanan lastik hamurlarının reolojik ve fiziko-mekanik özelliklerini incelenmiĢtir. Aromatik iĢleme yağı kullanılarak hazırlanan ve diğer bileĢenleri aynı olan lastik hamurların özellikleri ile karĢılaĢtırılmıĢtır. ÇalıĢmada kullanılan iĢleme yağı çeĢitleri DAE (referans aromatik yağı), MES, TDEA ve Naftenik iĢleme yağlarıdır. Bu iĢleme yağları NR, SBR, NR/SBR, NR/BIIR, EPDM ve NBR bazlı altı farklı reçetede kullanılmıĢtır. Sonuçlar değerlendirilirken hamurların her bir özelliği DAE referans alınarak, etkileri hesaplanıp puanlandırılmıĢtır.
N100 kodlu NR içerikli lastik hamurlarında, iĢleme yağlarının hamurların piĢme özelliklerine etkileri birbirine yakındır. Viskozitesi en yüksek olan lastik hamurlar TDAE-1 iĢleme yağı ile hazırlananlar olurken, en düĢük viskoziteye sahip hamurlar TDEA-2 kullanıldığında elde edilmiĢtir. ĠĢleme yağları hamurların yoğunluklarını etkilememiĢtir. DAE ve TDAE-2 hamurlarının sertlikleri 54 shore A civarında ölçülmüĢtür. TDAE-1 ve NAF-1 iĢleme yağları referans hamurunun sertliğine göre 2 shore A kadar düĢürmüĢtür. Hamurların %300 özdayanımlarını karĢılaĢtırıldığında TDAE-2 ve MES-2 iĢleme yağları, DAE içeren hamurlarınkinden %10 yüksektir. NAF-2 iĢleme yağı haricinde DAE ‟ye göre bütün iĢleme yağları malzemlerin kopma dayanımını yükseltmiĢtir. En yüksek kopma dayanımı MES-2‟de elde edilmiĢtir. Isıl yaĢlandırma sonrasında kopma dayanımı ve sertlik değiĢimi en az DAE referans hamurunda olurken, DAE‟ ye en yakın özellikleri MES-2 ve TDAE-2 iĢleme yağları sağlanmaktadır. Bütün sonuçlar puanlama yöntemine göre değerlendirildiğinde, DAE yakın özellikte olan yağların sıralaması NAP-1 >TDAE-1 >NAP-2 = TDAE-2 >MES-1 >MES-2 Ģeklinde olmuĢtur. NAP-1 iĢleme yağı, DAE referans iĢleme yağının doğal kauçuk bazlı hamura sağladığı özelliklere en yakın yağdır. Diğer iĢleme yağlarının aynı reçetedeki miktarları değiĢtirilerek DAE ile daha detaylı olarak karĢılaĢtırılabilir.
S100 kodlu SBR içerikli lastik hamurlarında, iĢleme yağları hamurların reolojik özelliklerini farklı etkilemiĢlerdir. NAF-1 iĢleme yağı içeren hamur referans hamuruna
113
göre daha yüksek MH verirken, MES-2 hamurunda MH değerini düĢürmüĢtür. NAF- 1 iĢleme yağı haricinde diğer iĢleme yağları DAE ile kıyaslandığında hamurların piĢme süresini kısaltmaktadır. Sertlikleri incelendiğinde, TDAE-2 iĢleme yağı kullanıldığında diğer yağlara göre daha sert bir hamur elde edilmiĢtir. Hamurların %300 özdayanımları karĢılaĢtırıldığında, TDAE-2 hamurunun kopma dayanımı, DAE hamuruna göre 2,1 MPa daha fazladır ve TDAE-2 en yüksek özdayanıma sahip hamurdur. DAE göre TDAE-1 iĢleme yağları hamurun kopma dayanımını arttırmıĢtır. Kopma uzaması değerlendirildiğinde ise %526 uzama ile TDAE-1 iĢleme yağı en yüksek uzama gösteren yağ olmuĢtur. NAF-1 hamurunun ısıl yaĢlandırma sonrası sertlik ve kopma dayanımındaki değiĢiklik diğer yağlara göre daha az olmuĢtur. Bütün sonuçlar puanlama yöntemine göre değerlendirildiğinde, DAE yakın özellikte olan yağların sırası MES-1 > TDAE-2> MES-2> NAP-1 = TDAE-1 > NAP-2 Ģeklinde elde edilmiĢtir. Sentetik bazlı hamurlarda MES-1 ve TDAE-2 rahatlıkla DAE yerine kullanılabilir.
N50S50 kodlu NR ve SBR içerikli lastik hamurlarının reolojik özellikleri karĢılaĢtırıldığında, NAF-1 iĢleme yağı hamurun piĢme süresini DAE göre geciktirmiĢtir. DAE referans hamuru diğer hamurlara göre piĢmeye geç baĢlayıp erken bitmesine neden olmaktadır. Buna göre deneme iĢleme yağları DAE sağladığı piĢme özelliklerini sağlayamadığı yorumu yapılabilir. NAF-2 iĢleme yağı ile yapılan hamurda en düĢük viskoziteli hamurdur. Vulkanizasyon sonrası sertliği en fazla TDAE-2‟de, en düĢük NAF-1‟de ölçülmüĢtür. %300 özdayanımı en yüksek DAE hamurunda elde edilmiĢtir. Kopma dayanımı ve % kopmada uzama en yüksek MES- 2, TDAE-1 ve TDAE-2 hamurlarında elde edilmiĢtir. Isıl yaĢlandırma sonrası lastiklerin sertlik ve kopma dayanımı değiĢimi karĢılaĢtırıldığında MES-2 ve TDAE-2 iĢleme yağları DAE referans yağına göre daha az etkilenmiĢtir. Bütün sonuçlar puanlama yöntemine göre değerlendirildiğinde, DAE referans yağına yakınlık sırası TDAE-1>NAP-2>MES-2>MES-1>TDAE-2>NAP-1 Ģeklinde elde edilmiĢtir. Bu sıralamaya göre doğal ve sentetik kauçuk bazlı reçetlerde DAE yerine TDAE-1 kullanılabilir.
B60N40 kodlu 60 phr BIIR ve 40 phr NR içerikli lastik hamurlarının reolojik özellikleri DAE‟e göre karĢılaĢtırıldığında TDAE-2 iĢleme yağı hamurun piĢmesini geciktirirken, MES-1 iĢleme yağı hamurun piĢmesini hızlandırmıĢtır. TDEA-2 iĢleme yağı hamurun Mooney viskozitesi yükseltmiĢtir. En düĢük viskoziteli hamur DAE hamurunda ölçülmüĢtür. TDEA-2 iĢleme yağının hamurun hem piĢmesini hem de viskozitesinin
114
yükselmesine sebep olduğu söylenebilir. Vulkanizasyon sonrası sertliği en fazla NAF-1 hamurunda ölçülmüĢtür. DAE ve TDAE-2 hamurlarının sertlikleri birbirine eĢittir. % 300 özdayanımı en fazla MES-2 hamurunda ölçülmüĢtür. Kopma dayanımı en fazla TDAE-1 hamurunda olduğu, en düĢük ise NAF-1 hamurunda ölçülmüĢtür. Kopma uzaması en fazla DAE hamurunda olurken, diğer hamurların kopma uzaması DAE göre daha düĢüktür. Isıl yaĢlandırma testi sonrası lastiklerin sertlik ve kopma dayanımı değiĢim oranları DAE göre karĢılaĢtırıldığında, MES-2 ve TDEA-2 lastiklerinin kopma dayanımının daha az değiĢtiği, MES-1 ve NAF-1 ve NAF-2 lastiklerinin sertlik değiĢim oranın daha düĢük görülmüĢtür. Bütün sonuçlar puanlama yöntemine göre değerlendirildiğinde, DAE referans yağına yakınlık sırası TDAE-1>MES-1> NAP-2> TDAE-2> MES-2> NAP-1 Ģeklinde elde edilmiĢtir.Toplam puanda MES-1 ve TDAE-1 aynı puana sahipken, TDAE-1 yaĢlanma sonrası kopma dayanımının yükselmesi bir adım öne geçirmiĢtir. Buna göre TDAE-1 iĢleme yağı lastik hamurunda DAE‟in sağladığı özellikleri sağlayabilmektedir.
E100 kodlu 100 phr EPDM içerikli lastik hamularının reolojik özellikleri DAE referans yağına göre karĢılaĢtırıldığında, TDAE-1 hamuru piĢmeye DAE göre daha erken baĢlayıp daha erken bitirmiĢtir. Bu özellik TDAE-1 ile yapılan hamurların iĢlenmesinde zorluklar çıkartabilir. Mooney viskozitesi en düĢük olan hamur MES-1 hamurunda olurken, diğer yağların hamurların viskozite değerleri üzerinde önemli bir değiĢiklik etkisi olmamıĢtır. Vulkanizasyon sonrası sertlikler 70-71 shore A olarak ölçülmüĢtür. En yüksek % 300 özdayanımı MES-2 ve TDAE-1 lastiklerinde ölçülmüĢtür. MES-1, TDAE-1, TDAE-2, ve NAF-1 lastiklerinin kopma dayanımı ve uzaması DAE‟ye yakındır. Isıl yaĢlandırma sonrası lastiklerin sertlik ve kopma dayanımı değiĢimi karĢılaĢtırıldığında bütün lastiklerin DAE göre oranları eĢit ya da daha küçüktür. Isıl yaĢlandırmaya karĢı deneme iĢleme yağlarının DAE göre iyileĢme sağlandığı yorumu yapılabilir. Bütün sonuçlar puanlama yöntemine göre değerlendirildiğinde, DAE referans yağına yakınlık sırası MES-2 > NAF-2 > TDAE-2 = NAF-1> MES-1 >TDAE-2 Ģeklinde sıralama elde edilmiĢtir. MES-2 iĢleme yağı DAE‟nini tüm özelliklerini sağlayabilecek iĢleme yağıdır. EPDM bazlı reçetelerde MES-2 iĢleme yağı rahatlıkla kullanılabilir.
A100 reçetede, 100 phr NBR içerikli lastik hamurlarının reolojik özellikleri DAE „ye karĢılaĢtırıldığında önemli bir değiĢiklik görülmemiĢtir. Mooney viskozitesi en yüksek NAF-1 hamurunda, en düĢük ise TDAE-1 hamurunda ölçülmüĢtür. Vulkanizasyon sonrası bütün hamurların sertlikleri 70-71 shore A arasında ölçülmüĢtür. ĠĢleme
115
yağları lastiklerin sertliklerini etkilemediği söylenebilir. En yüksek %300 özdayanım TDAE-1 ve TDAE-2 lastiklerinde ölçülmüĢtür. TDAE-1 ve TDAE-2 lastiklerinin kopma dayanımı ve uzaması DAE göre yüksektir. Isıl yaĢlandırma sonrası lastiklerin kopma dayanımındaki değiĢim oranları karĢılaĢtırıldığında DAE lastiğinde değiĢim oranı en küçüktür. Isıl yaĢlandırma sonrası sertlik değiĢim oranları MES-2, TDAE-2 ve NAF-2 lastiklerinin %1,4 iken, geri kalan lastiklerin %2,8 olarak hesaplanmıĢtır. Bütün sonuçlar puanlama yöntemine göre değerlendirildiğinde, bütün deneme iĢleme yağları DAE referans yağına ile aynı puanı almıĢtır. Bazı özelliklerdeki değiĢimler tekrarlanabilirlik sınırı içinde kalmıĢtır. Bütün deneme yağları NBR bazlı lastik hamurlarında DAE yerine kullanılabileceği söylenebilir.
116 KAYNAKLAR
[1]. SAVRAN, Ö., H., Elastomer Teknolojisi , Kauçuk Derneği Yayınları, Ġstanbul, (2001)
[2]. Chemist, İKMİB Yayın Organı, Ġstanbul, 14-15, Kasım-Aralık (2010)
[3]. “Regulation (EC) No 1907/2006 Of The European Parliament and of the Council”, Official Journal of the European Union, 439-440, (2006)
[4]. Babbit, O.R.,”The Vanderbilt Rubber Handbook”, Vanderbilt Company Inc., USA, 30 (1978).
[5]. Richard B. Simpson, “ Rubber Basics ” , Rapra Technology Limited, United Kingdom, 30,77-89 (2002)
[6]. Ciesielski A., “ An Introduction to Rubber Technology” , Rapra Technology
Limited, United Kingdom, 4-5, 37, (1999)
[7]. http://www.shimadzu.com.br/analitica/aplicacoes/espectrofotometros/ftir/la103- e003.pdf] (Ziyaret tarihi: 11 Ocak 2011)
[8]. B.Rodgers, Macel Dekker; “ Rubber Compounding, Chemistry and Applications”,
The Goodyear Tire & Rubber Company, Akron, Ohio, 131, 270, 403, 414-415,
420 (2004)
[9]. Peter A Ciullo and Norman Hewitt, “ The Rubber Formulary ”, Noyes
Publications / William Andrew Publishing, New York, 5-6, 9, (1999)
[10]. Bhowmick, Anil K., “Rubber Products Manufacturing Technology”, CRC Press, New York Basel Hong Kong, 4, (1994)
[11]. Mark, J. E., Erman, B., Eirich, F. R., “Science and Techmology of Rubber “,
Elsevier Academic Press, USA, (2005)
[12]. Forrest, M.J., “Rubber Analysis -Polymers, Compounds and Products”, Rapra
Technology Limited, United Kingdom, 4-5,Volume12, Number 7,(2001)
[13].White, C.R., De, S.K., “Rubber Technologist‟s Handbook”, Rapra Technology
Limited, United Kingdom, 57,(2001)
[14].Nakajıma, N., “ The Science and Practice of Rubber Mixing ”, Rapra
Technology Limited, United Kingdom, (1999)
[15]. Datta, R.N., “ Rubber Curing Systems” , Rapra Technology Limited, United Kingdom,Volume 12, Number 12, (2002)
[16]. R.P. Brown, T. Butler and S.W. Hawley, “Ageing of Rubber,Accelerated Heat Ageing Test Results”, Rapra Technology Limited, United Kingdom, 35-65, (2001)
117
[17]. Brown., R., “ Physical Testing of Rubber”, Springer Science+Business Media
Inc., New York, 79, (2006)
[18]. Dick, John S., “Basic Rubber Testing: Selecting Methods for a Rubber Test Program”, ASTM International, Bridgeport, NJ,20,124-140, ( 2003)
[19]. “Naphtenic Plalsticisers for rubber and Palstik applications handbook”, Nynas
Naphthenics AB, Sweden, (2005)
[20]. “Healty and Safety Aspects of Naphthenic Oil”, Nynas Naphthenics AB,
Sweden, (2005)
[21]. S. Dasgupta, S.L. Agrawal, S. Bandyopadhyay, R. Mukhopadhyay, R.K. Malkani,S.C. Ameta, “ Eco-friendly processing oils: A new tool to achieve the improved mileage in tyre tread “, Polymer Testing ,28, 251–263, (2009)
[22]. Peters,S.,Talaska, G., Jonsson Bo A.G., Kromhout,H., Vermeulen, R., “Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Exposure, Urinary Mutagenicity, and DNA Adducts in Rubber Manufacturing Workers”, Cancer Epidemiol Biomarkers Prev., 17(6):1452–9, (2008)
[23]. Mackerer, Carl R., Griffis, Larry C., Grabowski Jr, John S. and Reitman, Fred A. “'Petroleum Mineral Oil Refining and Evaluation of Cancer Hazard”, Applied
Occupational and Environmental Hygiene, 18:11, 890 – 901, (2003)
[24]. V.Null, “ Safe Process Oils for Tires with Low Environmental Impact ”, Raw
Materials and Apllications, Hamburg, Germany, 799-805, (2009).
[25]. “Polynuclear aromatic hydrocarbons (PAH), in: Air Quality Guidelines for Europe”, World Health Organization Regional Office for Europe, Copenhagen, 105, (1987)
[26]. K. Hemminki, “DNA adducts, mutations and cancer”, Carcinogenesis, 14, (1993) 2007.
[27]. S. Dasgupta, S.L. Agrawal, S. Bandyopadhyay, S. Chakraborty, R. Mukhopadhyay, R.K. Malkani, S.C. Ameta, “ Characterization of eco-friendly processing aids for rubber compound ”, Polymer Testing , 26, 489–500, (2007) [28]. S. Dasgupta, S.L. Agrawal, S. Bandyopadhyay, S. Chakraborty, R. Mukhopadhyay, R.K. Malkani, S.C. Ameta, “ Characterization of eco-friendly processing aids for rubber compound: Part II ”, Polymer Testing , 27, 277–283, (2008)
[29]. A.Kuta, Z.Hrdlička, J.Voldánová, J. Brejcha, Praha, J.Pokornı, Kralupy n. Vltavou, J.Plitz, Pardubice, “Dynamic Mechanical Properties of Rubbers with Standard Oils and Oils with Low Content of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons”,
KGK, (2010)
[30] http://www.alpha-technologies.com/pdf/english/mdr2000.pdf (Ziyaret tarihi: 10 Aralık 2010)
[31]. http://www.ichiban.com.my/product_enlarge.asp?pid=658 (Ziyaret tarihi: 23 Kasım 2010)
118 EKLER
EK.A. Ġngilizce Türkçe ve Türkçe Ġngilizce Sözlük
Ġngilizce Türkçe Sözlük Türkçe Ġngilizce Sözlük
Accelerator : Hızlandırıcı Akma eğilimi : Swelling tendency
Activator : AktifleĢtirici AktifleĢtirici : Activator
Antidegradant : Koruyucu madde Çapraz bağ yapan : Vulcanize
Antioxidant : YaĢlanma önleyiciler Çapraz bağlanma : Cross linking
Antiozonant : Ozon koruyucular Çekme : Extrusion
Bladder : PiĢirme torbası Çevrim : Conversion
Composite : Karma Dağıtıcılar : Dispergator
Compound : Lastik hamuru Damıtma : Distillation
Conversion : Çevrim Dolgu : Filler
Cross linking : Çapraz bağlanma Düzenli : Stereoregular
Curerate : PiĢme oranı Elastiklik : Resilience
Dispergator : Dağıtıcılar Elastomer : Elastomer
Distillation : Damıtma Geciktirici : Retarder
Elastomer : Elastomer Güçlendirici ajan : Reinforcing agent
Extraction : Özütleme Hızlandırıcı : Accelerator
Extruder : Profil çekme makinası Hidrojenleme : Hydrotreating
Extrusion : Çekme Hidrokraking : Hydrocracking
Filler : Dolgu Isı oluĢum : Heat build up
Heat build up : Isı oluĢum Isı oluĢumu : Hysteresis
Hydrocracking : Hidrokraking ĠĢleme, iĢlem, süreç : Process
Hydrotreating : Hidrojenleme Karma : Composite
Hysteresis : Isı oluĢumu Kauçuk : Rubber
Latex : Lateks Kauçuk kırma iĢlemi : Mastitication
Lubricants : Yağlayıcılar Koruyucu madde : Antidegradant
Mastitication : Kauçuk kırma iĢlemi Kutuplu : Polar
Modulus : Özdayanım Lastik hamuru : Compound
Peptization : Peptizasyon Lateks : Latex
Peptizer : Peptizer Ozon koruyucular : Antiozonant
Plasticizers : PlastikleĢtiriciler Özdayanım : Modulus
Polar : Kutuplu Özgül ağırlık : Specific gravity
Process : ĠĢleme, iĢlem, süreç Özütleme : Extraction
Reinforcing agent : Güçlendirici ajan Peptizasyon : Peptization
Resilience : Elastiklik Peptizer : Peptizer
Retarder : Geciktirici PiĢik : Scorch
Rubber : Kauçuk PiĢirici kimyasallar : Vulcanizing agent
Scorch : PiĢik PiĢirme torbası : Bladder
Scorch delay : Yanma gecikmesi PiĢme oranı : Curerate
Scorch safety : Yanma güvenliği PlastikleĢtiriciler : Plasticizers
Softener : YumuĢatıcı Profil çekme makinası : Extruder
Specific gravity : Özgül ağırlık Viskozite : Viscosity
Stereoregular : Düzenli Vulkanizasyon : Vulcanization
Swelling tendency : Akma eğilimi Yağlayıcılar : Lubricants
Tackifier : YapıĢkanlık arttırıcı Yanma gecikmesi : Scorch delay
Viscosity : Viskozite Yanma güvenliği : Scorch safety
Vulcanize : Çapraz bağ yapan YapıĢkanlık arttırıcı : Tackifier Vulcanizing agent : PiĢirici kimyasallar YaĢlanma önleyiciler : Antioxidant
119 ÖZGEÇMĠġ
1983 yılında Kocaeli‟de doğdu. Ġlk, orta ve lise öğrenimini Kocaeli‟de tamamladı. 2002 yılında girdiği Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümünden 2007 yılında mezun oldu. 2007–2008 yılları arasında askerlik görevini tamamladı. 2008 yılında ÖZKA Lastik ve Kauçuk fabrikasında ARGE ve Teknoloji Mühendisi olarak çalıĢmaya baĢladı. 2008 yılından itibaren Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü‟nde Yüksek Lisans‟a devam etmektedir.