9.1. Sonuçlar
Atık taşıt lastiklerinin devulkanizasyonla geri dönüşümünün yapıldığı ve mekanik özelliklerinin belirlendiği bu çalışmada, 0.01 – 500 μm aralığında tane boyutuna sahip atık lastik tozu kullanılmıştır. Tozun tane boyut analizi ve TGA/DTG analizi yapılmıştır. Devulkanizasyon ajanı kullanılmadan ve ajan olarak DPDS kullanılarak mikrodalga yöntemiyle devulkanizasyon yapılmıştır. Mikrodalga devulkanizasyonu, 800 W sabit güçte 1, 2, 3, 4 ve 5 dk sürelerle devulkanizasyon ajanı kullanılmadan ve 0.5, 1 ve 2 g devulkanizasyon ajanı kullanılarak yapılmıştır. Devulkanizasyonun etkinliğini görebilmek için soxhlet ekstraksiyon yöntemi ile numunelerin çözünme miktarları incelenmiştir. Ekstraksiyon sonuçlarının incelenmesinden sonra, ajan kullanılmadan 4 ve 5 dk devulkanize edilen numuneler revulkanizasyon için belirlenmiştir. Devulkanize toz malzemelerin FTIR analizleri yapılmıştır. Orijinal kauçuk olarak SBR 1502’nin kullanıldığı ve devulkanize kauçukların orijinal kauçuk yerine 10, 30, 50 ve 100 phr oranında kullanıldığı revulkanizasyon reçetesi hazırlanmıştır. Ayrıca devulkanize kauçuğun ürün özelliklerine etkilerini karşılaştırabilmek için aynı oranlarda devulkanize edilmemiş kauçuk tozu katılarak da numuneler hazırlanmıştır. Reçeteye ayrıca karbon siyahı (devulkanize kauçuk oranına göre değişen oranlarda), proses yağı (35.5 phr), kükürt (1.75 phr), CBS (1.8 phr), çinko oksit (3 phr) ve stearik asit (1 phr) ilave edilmiştir. Kauçuk hamurları açık milde reçeteye uygun olarak hazırlanmıştır. Numunelerin reometri analizleri yapılarak reometri eğrileri çizilmiş ve ML, MH, ts2, t90 değerleri belirlenmiştir. Hazırlanan kauçuk hamurlarından test plakası basma presinde çekme deneyi, sertlik ölçümü, sürtünme ve aşınma deneyleri için test plakaları basılmış ve deneyler yapılmıştır. Ayrıca çekme deneyi numunelerinin kopma yüzeyleri ve aşınma deneyi numunelerinin yüzeyleri de SEM cihazında incelenmiştir.
Yapılan deney ve incelemelerle aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:
1. Devulkanizasyon prosesinin gerçekleşmesi için numunelerin 260 – 350 ºC sıcaklık aralığına ulaşmaları gerekir. Çalışmada bu sıcaklığa 4 ve 5 dk devulkanizasyon sürelerinde ulaşılmıştır, bu sıcaklıklara ulaşılamayan numuneler revulkanizasyon için değerlendirmeye alınmamıştır.
2. Devulkanizasyonun etkinliğini ortaya koyması bakımından önemli bir parametre olan numunenin ekstraksiyonda çözünme oranı, devulkanizasyon süresiyle artmaktadır. 1 dk devulkanize edilen numunede çözünme oranı % 2.3 iken 4 dk devulkanize edilen numunede % 25.36 ve 5 dk devulkanize edilen numunede de % 34.77 olarak elde edilmiştir. Devulkanizasyon ajanı kullanılan numuneler içinde en yüksek çözünme oranı, 4 dk devulkanize edilen ve 1 g ajan kullanılan numunede % 33.80 olarak elde edilmiştir. Bu sonuç, atık taşıt lastiğinin mikrodalga yöntemiyle devulkanizasyonunda ajan kullanımının yeteri kadar etkili olmadığını göstermiştir.
3. FTIR analizi sonucunda 1538 cm-1’de C–S bağını karakterize eden pikin, devulkanize numunelerde C–S bağlarının kopması ve azalması nedeniyle zayıfladığı görülmüştür. Bu zayıflama devulkanizasyon süresiyle artmış ve en fazla 5 dk devulkanize edilen numunede gerçekleşmiştir.
4. Reometri analizi sonucunda elde edilen pişme davranışları üzerinde devulkanizasyon süresi ve devulkanize kauçuk oranı etkili olmuştur. Kontrol numunesine en yakın maksimum ve minimum tork değerleri 5 dk devulkanize edilen kauçuğun katıldığı numunelerde elde edimiştir. Aktif çapraz bağlanma gruplarının pişme reaksiyonlarını erken başlatmaları nedeniyle, erken pişme süreleri ve optimum pişme süreleri bu numunelerde daha düşük olarak elde edilmiştir. Devulkanize kauçuk oranının artması da erken pişme süresinin azalmasına neden olmuştur.
5. Revulkanize numunelerin çapraz bağ yoğunluğu, devulkanizasyon süresi ve devulkanize kauçuk oranı ile artmıştır. 5 dk devulkanize edilen kauçuğun katıldığı numunelerde, kauçuk içindeki aktif fonksiyonel grupların varlığı ve devulkanize kauçukta zaten var olan çözünmemiş kısımdaki çapraz bağlar nedeniyle, 4 dk devulkanize edilen numunelerden daha yüksek çapraz bağ yoğunluğu elde edilmiştir. 6. Revulkanize numunelerin mekanik özellikleri üzerinde devulkanizasyon derecesi ve devulkanize kauçuk oranı belirleyici olmuştur. Kauçuğun mekanik özellikleri arasında en karakteristik değerlerden birisi olan kopma uzaması; 50 phr oranında katılan numunelerde, işlem görmemiş toz ve 4 dk devulkanize edilen kauçuğun katılması durumunda kontrol numunesine göre sırasıyla % 58.59 ve % 30.18 azalırken, 5 dk devulkanize edilen kauçuğun katılması durumunda % 15.17 azalma gerçekleşmiştir. Her bir devulkanize kauçuk oranı için kontrol numunesine en yakın mekanik özellikler 5 dk devulkanize edilen kauçuğun katıldığı numunelerde elde edilmiştir. Bu numunelerde çekme dayanımı ve kopma uzaması değerleri artarken modül değerleri azalmıştır. Tüm
numunelerde devulkanize kauçuk oranı arttıkça dayanım ve uzama değerleri azalmış modül değerleri artmıştır.
7. Sertlik değerleri devulkanizasyon süresiyle çok fazla değişmemiş ancak numunelerdeki devulkanize kauçuk oranı ile artmıştır.
8. Revulkanize numunelerin sürtünme mekanizmasının ve sürtünme katsayısının değişiminde devulkanize kauçuk oranlarıyla birlikte malzemelerin modül değerleri de belirleyici olmuştur. 5 dk devulkanize edilen numunede devulkanizasyon süresine bağlı olarak elde edilen düşük modül değerleri nedeniyle sürtünmenin histerizis bileşeni daha baskındır ve sürtünme katsayısı daha yüksek elde edilmiştir.
9. Aşınma miktarı, numunelerdeki devulkanize kauçuk oranı ile artmıştır. İşlem görmemiş kauçuk tozu katılan numunelerde aşınma direncinin, vulkanize toz parçacıkların yüksek çapraz bağ yoğunluğu nedeniyle daha iyi olduğu görülmüştür. 5 dk devulkanize edilmiş numunelerde aşınma direnci 4 dk devulkanize edilen numunelere göre daha yüksek elde edilmiştir. Bunun nedeni, bu numunelerde revulkanizasyonla daha yüksek çapraz bağ yoğunluğunun elde edilmiş olmasıdır.
10. Çekme numunelerinin kopma yüzeylerinin mikroyapıları incelendiğinde devulkanizasyon süresiyle kırılma davranışının değiştiği görülmüştür. İşlem görmemiş toz ve 4 dk devulkanize edilen malzemelerin katıldığı numunelerin, devulkanize kauçuk oranına bağlı olarak, daha düşük gerilme değerinde ve daha az uzama göstererek kırıldığı, kopma yüzeyinde oyukların oluştuğu görülmektedir. 5 dk devulkanize edilen kauçuğun katıldığı numunelerde ise daha homojen ve sünek bir kopma yüzeyi verdiği görülmüştür.
11. Aşınma yüzeylerinin mikroyapıları incelendiğinde, 10 ve 30 phr oranında tüm numunelerde aşınma izleri belirgin olarak oluşmuştur. 50 phr oranında ise sadece, yüksek uzama değerlerine sahip olan devulkanize kauçuğun katıldığı numunelerde aşınma izleri açıkça görülmüştür.
12. Yapılan tüm testlerden elde edilen sonuçlar ışığında devulkanize kauçuğun, taşıt lastiklerinde 10 phr’ye kadar, ayakkabı tabanlarında 30 phr’ye kadar, taşıt lastiği kadar kompleks olmayan diğer ürünlerde ise 50 phr’ye kadar orijinal kauçuk içine katılarak kullanılması mümkündür.
9.2. Öneriler
Bu konuda yapılacak çalışmalar için aşağıdaki öneriler getirilebilir:
1. Mikrodalga ile devulkanizasyon prosesi geliştirilerek toz kauçuk yerine parça kauçuk kullanılabilir.
2. Mikrodalga devulkanizasyonu için farklı; ortam, süre ve güç değerleri için çalışmalar yapılabilir. Oksidasyonun prosese etkilerini görmek için inert atmosferde çalışılabilir. Süre ve güç ters orantılı olmak üzere farklı denemeler yapılabilir.
3. Mikrodalga devulkanizasyonu sırasında sıcaklık ve süreye bağlı olarak hidrokarbon yağlarının ayrışması nedeniyle çıkan yoğun siyah duman kontrollü bir şekilde soğutularak, piroliz uygulamalarında olduğu gibi pirolitik yağ üretilebilir. Böylece çevreye zararlı herhangi bir atık oluşturulmamış ve ayrışan hidrokarbon yağları da değerlendirilmiş olur.
4. Revulkanizasyon reçetesi değiştirilerek çalışmalar yapılabilir. Reçetede; orijinal kauçuk türü, devulkanize kauçuğun orijinal kauçuk içine katılma oranı, ilave karbon siyahı, proses yağı, kükürt ve diğer katkıların oranları değiştirilerek tüm bu değişimlerin sonuçlara etkisi karşılaştırılabilir.
5. Revulkanizasyon için kauçuk hamuru açık mil yerine kapalı bamburide hazırlanarak özellikler karşılaştırılabilir.
6. Farklı devulkanizasyon ajanlarıyla çalışmalar yapılabilir ve prosese etkileri araştırılabilir.
7. Farklı atık kauçuk malzemeler için devulkanizasyon çalışmaları yapılabilir.
8. Revulkanize kauçuk numuneler yaşlandırılarak yaşlandırma sonrası mekanik özellikler araştırılabilir.
9. Aşınma özelliklerinin tespiti amacıyla yapılan testlerde farklı yük, hız ve kayma mesafeleri kullanılabilir.