Kauçuk matris içerisine kömür külü takviyesinin mekanik özelliklere ve çapraz bağ yoğunluğuna etkisi

20. Yüzyılda dünya genelinde özellikle endüstride en çok kullanılan malzemelerden biri olan kauçuk, başta polimer sektörü olmak üzere günümüzde çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Otomotiv sektöründe, havacılıkta, sağlıkta, oyuncaklarda, mekatronik sistemlerde, kaplama ve ambalajlama endüstrisinde, titreşim, gürültü ve şok engelleyici olmak üzere birçok alanda kauçuk kullanılmaktadır. Kauçuk içeren malzemelerin mekanik özellikleri ve ömürleri, üretim yöntemi, kullanılan dolgu malzemeleri ve üretim parametreleri ile doğrudan ilişkilidir. Dolayısıyla kullanım alanı giderek artan bu malzemelerin fiyatlarındaki istikrarsızlık yüzünden rekabet gücü düşmekte ve ham madde kaynakları azalmaktadır. Bu çalışma polimer malzemelerde çok yoğun olarak kullanılan karbon siyahına olan ihtiyacı azaltmak, bunun yanında çevre bilincini artırarak ve geri dönüşümü olmayan kömür külünün bir dolgu olarak kullanılabilirliğini göstermektir. Kömür külleri doğaya atıldıklarında kar ve yağmur sayesinde içme sularına karışarak insan sağlığını ciddi şekilde tehlikeye sokmaktadır. Kömür külü toksin maddeler içermektedir. Bu sebeple hem içme sularına hem de ekim alanlarımıza ciddi zararlar verebilmektedir. Ülkemize çok sayıda termik santral bulunmaktadır. Bu termik santrallerden çıkan atıkların geri dönüştürülmesi yani polimer malzemelerde dolgu olarak kullanılabilirliğinin araştırılması ülkemiz için önem arz etmektedir. Dünyada ve Ülkemizde maalesef bu atıkların geri dönüştürülmesi ile ilgili sınırlı sayıda çalışma vardır. Polimerlerle dolgu olarak kullanılmasıyla ilgili ise taranabilen literatürde hiçbir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada, ana matris olarak kullanılan SBR kauçuğuna eklenilen kömür külünün kauçuk malzemelerde kullanılması sonucunda mekanik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmış, kauçuk matris içerisindeki fiziksel ve kimyasal davranışlarının belirlenmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar kapsamında deneylerde aynı bileşiğe bağlı kalarak, kömür külü kütlece %0, %5, %10, %15 oranlarında bileşiğe ilave edilerek 4 farklı bileşik elde edilmiştir. Elde edilen bileşiklere, sertlik, yoğunluk, çekme, % uzama ve yırtılma testleri yapılmıştır. Buna ilave olarak kömür külünün bileşiklerdeki çapraz bağ yoğunluğu ve çapraz bağ yoğunluğunun mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Bileşiklere ilave edilen kömür külü oranı artıkça, bileşiklerin çapraz bağ yoğunluğu, kopma dayanımı, % birim uzaması, sertlik ve yoğunluk değerlerinin arttığı görülmüştür. Üretim maliyetlerinde ise kayda değer bir düşme olduğu gözlemlenmiştir.

Rubber which is one of the most used materials around the world in 20th century, today is utilized very broad range of applications, particularly in the polymer industry. The mechanical properties and service life of rubber-containing materials are directly related to the production method, the filling materials, and the production parameters. Therefore, due to the instability in the prices of these materials, which are increasingly used, competitiveness diminishes, and raw material resources are depleted. This study aims to lessen the usage of carbon black, which is utilized extensively in polymer materials, as well as to increase environmental awareness and to show the usability of nonrecyclable coal ash as a filler. When coal ashes are thrown into the nature, they mix with drinking water due to snow and rain and seriously endanger human health. Coal ash contains toxic substances. For this reason, it can cause serious damage to both drinking water and our cultivation areas. There are many thermal power plants in our country. It is important for our country to recycle the wastes from these thermal power plants, specifically to investigate the use of polymer materials as fillers. Unfortunately, there are limited studies on the recycling of these wastes in the world and in our country. No studies were found in literature regarding the use of polymers as a filler. In this study, the effect of coal ash added to SBR rubber, which was used as the main matrix, on the mechanical properties of rubber materials was investigated, and studies were carried out to determine their physical and chemical behaviors in the rubber matrix. Within the scope of these studies, 4 different compounds were obtained by adhering to the same compound in the experiments, by adding 0%, 5%, 10%, 15% coal ash to the compound. Hardness, density, tensile, % elongation and tear tests were performed on the compounds. In addition, the crosslink density of coal ash in the compounds and the effect of crosslink density on mechanical properties were investigated. It was observed that the crosslink density, breaking strength, % elongation, hardness and density values of the compounds increased as the amount of coal ash added to the compounds increased. It was observed that there was a significant decrease in production costs.