A research on some mechanical properties of composite material produced with linear low density polyethylene (LLDPE) and wood flour

Abstract

The production and use of wood plastic composites (WPCs) has increased rapidly since the day they were developed. Today, we see that wood plastic composites are used in different environments. While producing wood plastic composites, wood flour and a polymer are mixed in certain proportions and passed through the extruder machine. Then, it is given its final shape by using one of the extrusion, injection, rotation or flat pressing methods. In this study, wood plastic composite sheets were produced by flat pressing method without using an extruder machine. In the study, linear low density polyethylene in powder form used in rotation molding was used. Pine wood flour in 60 mesh size was used as filler. The rate of wood flour in composite boards is set as 0%, 10%, 20%, 30%, 40%. Density, modulus of rupture, modulus of elasticity in bending, maximum deformation in bending, tensile strength, modulus of elasticity at tensile strength, maximum elongation at break and Shore D hardness values of these composites were determined. Load-deformation graphs were obtained with the data obtained during the bending and tensile tests. According to the available data; it was determined that as the percentage of wood flour in the composite boards increased, the density, bending strength and modulus of elasticity increased, but the amount of elongation at break decreased.

Keywords

• Black pine wood flour
• Mechanical properties
• Wood plastic composites

Lineer düşük yoğunluklu polietilen (LDYPE) ve odun unu ile üretilen kompozit malzemenin bazı mekanik özellikleri üzerine bir araştırma

Abstract

Odun plastik kompozitlerinin (OPK) üretimi ve kullanımı, geliştirildiği günden bugüne kadar hızlı bir şekilde artmıştır. Günümüzde, odun plastik kompozitlerinin farklı ortamlarda kullanıldığı görülmektedir. Odun plastik kompozitleri üretilirken, odun unu ve bir polimer belirli oranlarda karıştırılıp, extruder makinesinden geçirilmektedir. Daha sonra, ekstrüzyon, enjeksiyon, rotasyon veya düz kalıplama yöntemlerinden birisi kullanılarak son şekli verilmektedir. Bu çalışmada extruder makinesi kullanılmadan düz presleme yöntemi ile odun plastik kompozit levhaları üretilmiştir. Çalışmada, rotasyon kalıplamada kullanılan toz formundaki lineer düşük yoğunluklu polietilen kullanılmıştır. Dolgu maddesi olarak 60 mesh boyutundaki Karaçam odun unu kullanılmıştır. Kompozit levhalarda odun unu oranı %0, %10, %20, %30, %40 olarak ayarlanmıştır. Bu kompozitlerin; yoğunluk, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, eğilmede deformasyon, çekme direnci, çekmede elastikiyet modülü, kopmada uzama ve Shore D sertlik değerleri belirlenmiştir. Eğilme ve çekme testleri esnasında elde edilen verilerle yük-deformasyon grafikleri elde edilmiştir. Elde dilen verilere göre; kompozit levhalardaki odun unu yüzdesi arttıkça yoğunluğun, eğilme direnci ve elastikiyet modülünün arttığı ancak kopmada uzama miktarının azaldığı belirlenmiştir. 

Keywords

• OPK
• LDYPE
• karaçam odun unu
• mekanik özellikler

Thanks

Laboratuar çalışmalarında, Shore D sertlik değerlerinin belirlenmesinde emeği geçen sayın Doç. Dr. Ümit Ayata’ya teşekkür ederim.

References

1. Akbaş, S., Tufan, M., Güleç, T., Taşçıoğlu, C., & Peker, H. (2013). Fındık kabuklarının polipropilen esaslı polimer kompozit üretiminde değerlendirilmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 14(1), 50-56.
2. Altuntaş, E., Yılmaz, E., & Salan, T. (2017). Yüksek oranda lif dolgu maddesi kullanımının odun plastik kompozit malzemenin mekanik özellikleri üzerine etkisinin araştırılması. Turkish Journal of Forestry, 18(3), 258-263.
3. ASTM D 638., (2004). Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, ASTM International, West Conshohocken, PA. 1–24s.
4. ASTM D 790., (2004). Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials, ASTM International, West Conshohocken, Philadelphia, PA. 1–9s.
5. ASTM D 2240., (2010). Standard Test Method for Rubber Property-Durometer Hardness. American Society for Testing and Materials, WestConshohocken, Pennsylvania, United States. 1–27s.
6. Atar İ., Başboğa, İ. H., Karakuş, K., & Mengeloğlu, F. (2016). Utilization of eggplant (Solanum melongena) stalks as a fıller ın manufacturıng of compress molded pp based composıtes. European Journal of Technique (EJT), 6(2), 138-144.
7. Atar İ., Başboğa, İ. H., Karakus, K., & Mengeloğlu, F. (2021) Effect of waste tea (Camellıa sinensis) wood fıbers and mape on some propertıes of hıgh densıty polyethylene (HDPE) based polymer composıtes, Turkish Journal of Forest Science, 5(2), 606-619.
8. Ayrilmis, N., & Jarusombuti, S. (2011), Flat-pressed wood plastic composite as an alternative to conventional wood-based panels. Journal of composite materials, 45(1), 103-112.

9. Çavuş, V., & Mengeloğlu, F. (2017), The effect of lignocellulosic filler types and concentrations on the mechanical properties of wood plastic composites produced with polypropylene having various melt flowing index (MFI). Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 23(8).
10. Cavus, V. (2020, Selected properties of mahogany wood flour filled polypropylene composites: the effect of maleic anhydride-grafted polypropylene (MAPP). BioResources, 15(2), 2227-2236.
11. Çetin, N. S., Özmen, N., Narlioglu, N., & Çavus, V. (2014), Effect of bark flour on the mechanical properties of HDPE composites, Usak University Journal of Material Sciences, 3(1), 23.
12. Friedrich, D. (2021). Thermoplastic moulding of Wood-Polymer Composites (WPC): A review on physical and mechanical behaviour under hot-pressing technique. Composite Structures, 262, 113649.
13. Kaymakci, A., & Ayrilmis, N. (2014), Waste chestnut shell as a source of reinforcing fillers for polypropylene composites, Journal of Thermoplastic Composite Materials, 27(8), 1054-1064.
14. 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.
15. Mengeloğlu, F., & Çavuş, V. (2020). Preparation of Thermoplastic Polyurethane-based Biocomposites through Injection Molding: Effect of the Filler Type and Content. BioResources, 15(3), 5749-5763.
16. Narlıoğlu, N., Çetin, N. S., & Alma, M. H. (2018). Karaçam testere talaşının polipropilen kompozitlerin mekanik özelliklerine etkisi. Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 1(1), 38-45.
17. Ndiaye, D., Matuana, L. M., Morlat‐Therias, S., Vidal, L., Tidjani, A., & Gardette, J. L. (2011), Thermal and mechanical properties of polypropylene/wood‐flour composites, Journal of applied polymer science, 119(6), 3321-3328.
18. Örs, Y., Keskin, H., (2001). Ağaç Malzeme Bilgisi, Gazi Üniversitesi Ders Kitabı, S:77, Ankara.
19. 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.
20. Stark, N. M., & Matuana, L. M. (2004). Surface chemistry and mechanical property changes of wood‐flour/high‐density‐polyethylene composites after accelerated weathering. Journal of Applied Polymer Science, 94(6), 2263-2273.
21. Stark, N., & Cai, Z. (2021). Wood-based composite materials: panel products, glued laminated timber, structural composite lumber, and wood–nonwood composites. Chapter 11 in FPL-GTR-282, 11-26. TS EN 323, Ahşap esaslı levhalar-birim hacim ağırlığının tayini, TSE, Ankara. ,1999.
22. URL 1 (2020), Wood-plastic composites (WPCs), https://en.wikipedia.org/wiki/Wood-plastic_composite, Son erişim tarihi: 05.06.2022.