Atık Malzeme İçeren Polimer Bazlı Kompozitlerin Isıl İletkenlik Özelliklerinin İncelenmesi

Year 2021, Volume: 13 Issue: 2, 310 - 320, 18.06.2021

Mehmet Nuri Kolak , Meral Oltulu

https://doi.org/10.29137/umagd.822265

Cited By: 2

Abstract

Mineral yünlerden (taş yünü, cam yünü) oluşan yalıtım malzemesi üretimi esnasında, doğal kaynak tüketimi ve yüksek enerji maliyetleri ortaya çıkmaktadır. Doğal kaynak tüketimini azaltmak için alternatif yalıtım ürünlerine ihtiyaç bulunmaktadır. Bu kapsamda, kullanım ömrünü tamamlamış ve atık konumundaki mineral yün (taş yünü, cam yünü), tarımsal atık olan ceviz kabuğu ve endüstriyel atık olan MDF tozu kullanılarak polyester reçineli kompozit malzemeler üretilmiştir. Polimer matris ağırlığının %10’u oranında belirlenen atık malzemeler (taş yünü, cam yünü, ceviz kabuğu ve MDF tozu) polimerle ikame edilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin birim hacim ağırlığı, ultrases geçiş hızı ve ısıl iletkenlik değerleri incelenmiştir.

Yapılan deneylerde, ceviz kabuğu takviyeli numunenin ısıl iletkenlik değerinin, kontrol numunesine göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. MDF tozu takviyeli kompozitin ısıl iletkenlik değerinin kontrol numunesinden kısmen daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Taş yünü ve cam yünü katkılı kompozitlerde kısmen çökme gözlenmiştir. Isıl iletkenlik değeri kontrol numunesine göre yüksek çıkmıştır.

Keywords

Isıl iletkenlik, polimer kompozit, taş yünü, cam yünü, ceviz, MDF tozu

Investigation of Thermal Conductivity Properties of Polymer Based Composites Containing Waste Materials

Abstract

Natural resource consumption and high energy costs occur during the production of insulation materials made of mineral wools (e.g. rock wool, glass wool). Alternative insulation products are needed to reduce the consumption of natural resources. In this scope, composite materials with polyester resin were produced by using mineral wool (rock wool, glass wool), which is a waste, walnut shell, which is agricultural waste, and MDF powder, which is industrial waste. Waste materials (e.g. rock wool, glass wool, walnut shell and MDF powder) determined at the rate of 10% of the polymer matrix weight were replaced with polymer. Unit volume weight, ultrasound transmission velocity and thermal conductivity values of the produced composite materials were examined.

In the experiments, it was determined that the thermal conductivity value of the walnut shell reinforced sample was higher than the control sample. It was determined that the thermal conductivity value of the MDF powder reinforced composite was slightly lower than the control sample. The rock wool and glass wool-reinforced composites partial collapse was observed. Thermal conductivity value is higher than the control sample.

Keywords

Thermal conductivity, polymer composite, rock wool, glass wool, walnut, MDF powder

References

• Abu-Jdayil, B., Hittini, W., & Mourad, A. H. (2019). Development of date pit-polystyrene thermoplastic heat insulator material: Physical and thermal properties. International Journal of Polymer Science. https://doi.org/10.1155/2019/1697627
• Abu-Jdayil, B., Mourad, A.-H., Hittini, W., Hassan, M., & Hameedi, S. (2019). Traditional, state-of-the-art and renewable thermal building insulation materials: An overview. Construction and Building Materials, 214, 709–735. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.102
• Ahmad, H., Islam, M., & Uddin, M. (2014). Thermal and Mechanical properties of epoxy-jute fiber composite. Journal of Chemical Engineering, 27(2), 77–82. https://doi.org/10.3329/jce.v27i2.17807
• Akçay, M. E., & Tosun, İ. (2005). Bazı geç çiçek açan yabancı badem çeşitlerinin yalova ekolojik koşullarındaki gelişme ve verim davranışları. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 36(1), 1–5. https://doi.org/10.17097/zfd.22457
• Alsewailem, F. D., & Binkhder, Y. A. (2010). Preparation and characterization of polymer/date pits composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 29(11), 1743–1749. https://doi.org/10.1177/0731684409337339
• ASTM C1113/C1113M-09. (2013). Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories by Hot Wire (Platinum Resistance Thermometer Technique). ASTM International West Conshohocken, PA.
• Aygün, H. H. (2020). Lif Açma İşleminin Cam Elyaf Takviyeli Epoksi Kompozitlerin Mekanik ve Yalıtım Özellikleri Üzerindeki Etkisi. Tekstil ve Mühendis, 27(18), 75–83. https://doi.org/10.7216/1300759920202711803
• Balık, H. İ., Kayalak Balik, S., & Okay, A. N. (2015). Yeni Fındık Çeşitleri (Okay 28 ve Giresun Melezi). Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 19(2), 104–109.
• Binici, H., Sevinç, A. H., Eken, M., & Demirhan, C. (2014). Mısır Koçanı Katkılı Isı Yalıtım Malzemesi Üretimi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29(2), 13–26. https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.242831
• Çetinkaya, A. (2016). Sert Kabuklu Meyve Türlerinin Muhafazası. Tarım Kütüphanesi. Erişim Tarihi: 16.10.2020. http://www.tarimkutuphanesi.com/sert_kabuklu_meyve_turlerinin_muhafazasi_aynur_cetinkaya_ev_ekonomisi_teknisyeni_01593.html
• De Albuquerque, A. C., Joseph, K., de Carvalho, L. H., & D’Almeida, J. R. M. (2000). Effect of wettability and ageing conditions on the physical and mechanical properties of uniaxially oriented jute-roving-reinforced polyester composites. Composites Science and Technology, 60(6), 833–844. https://doi.org/Doi 10.1016/S0266-3538(99)00188-8
• De Farias, M. A., Farina, M. Z., Pezzin, A. P. T., & Silva, D. A. K. (2009). Unsaturated polyester composites reinforced with fiber and powder of peach palm: Mechanical characterization and water absorption profile. Materials Science and Engineering: C, 29(2), 510–513.
• Devireddy, S. B. R., & Biswas, S. (2016). Physical and thermal properties of unidirectional banana-jute hybrid fiber-reinforced epoxy composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 35(15), 1157–1172. https://doi.org/10.1177/0731684416642877
• Dhakal, H. N., Zhang, Z. Y., & Richardson, M. O. W. (2007). Effect of water absorption on the mechanical properties of hemp fibre reinforced unsaturated polyester composites. Composites Science and Technology, 67(7–8), 1674–1683. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2006.06.019
• Erdoğan, T. Y. (2013). Beton (4. Baskı). ODTÜ Yayıncılık, Ankara.
• Gultekin, E. E., Ozturk, Z. B., & Kurama, S. (2015). The effect of porosity and glassy phase amount of porcelain tiles on ultrasonic velocity. Journal of the Australian Ceramic Society.
• İMSAD. (2019). Türkiye İnşaat Malzemesi Sanayicileri Derneği (İMSAD) yapı sektörü raporu. Erişim Tarihi: 02.11.2020. https://www.imsad.org/Uploads/Files/Turkiye_IMSAD_Yapi_Sektoru_Raporu_2019.pdf
• Kalkancı, N. (2013). Tarımsal Atıkların (Antepfıstığı, Zeytin, Bağ) Kompost Olarak Değerlendirilmesi. Antepfıstığı Araştırma Dergisi, 2. https://arastirma.tarimorman.gov.tr/afistik/Belgeler/DERGİLER/ANTEPFISTIĞI DERGİSİ SAYI-2.pdf
• Kurama, S., & Eren Gültekin, E. (2014). Characterization of Silicate Ceramics Using Ultrasonics Test Method. Advances in Science and Technology, 92, 194–202. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ast.92.194
• Muthukumar, K., Sabariraj, R., Kumar, S. D., & Sathish, T. (2020). Investigation of thermal conductivity and thermal resistance analysis on different combination of natural fiber composites of Banana, Pineapple and Jute. Materaials Today: Proceedings, 21, 976–980. https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2214785319333838?token=01706A69B460584A18E56224F76EEB8BA24B510DF928334F5BC0A19356B1AD9C2C1B3681540FF86FF3806EA7E3D1B620
• Mwaikambo, L. Y., & Bisanda, E. T. N. (1999). Performance of cotton-kapok fabric-polyester composites. Polymer Testing, 18(3), 181–198. https://doi.org/10.1016/S0142-9418(98)00017-8
• Özel, C., Koru, M., & Bayram, Y. (2015). Mineral ve Fiber İçeren Polimer Betonların Plaka Sıcaklıklarına Bağlı Isı İletkenlik Katsayılarının İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi.
• Özer, N., & Acun Özgünler, S. (2019). Yapılarda Yaygın Kullanılan Isı Yalıtım Malzemelerinin Performans Özelliklerinin Duvar Kesitleri Üzerinde Değerlendirilmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt, 24. https://doi.org/10.17482/uumfd.438738
• Özgür, Y., Özkan, Ş., Haluk, S., Osman, Ç., İlkay, K., Şükrü, E., & Demet, Ö. (2015). Binalarda Isı Yalıtımı ve Isı Yalıtım Malzemeleri. Türkiye Mühendislik Haberleri, 487, 62–75.
• Patnaik, T. K., & Nayak, S. S. (2018). Development of Silicon Carbide Reinforced Jute Epoxy Composites: Physical, Mechanical and Thermo-mechanical Characterizations. Silicon, 10(1), 137–145. https://doi.org/10.1007/s12633-015-9393-5
• Polat, H., Demirel, B., Kolak, M. N., & Oltulu, M. (2020). Polimer Betonlarda Barit Minerali Kullanımının Araştırılması. Bingöl Üniversitesi Teknik Bilimler Dergisi, 1(1), 25–32.
• Polat, H., & Oltulu, M. (2018). Andezit Atıklı Polimer Kompozitlerin Mekanik Özellikleri. 1. Uluslararası Battalgazi Multi Disipliner Çalışmalar Kongresi, 1, 213–222.
• Pradhan, P., Nanda, B. P., & Satapathy, A. (2020). Polyester composites filled with walnut shell powder: Preparation and thermal characterization. Polymer Composites. https://doi.org/10.1002/pc.25620
• Reddy, M. I., Kumar, M. A., Reddy, S. A., & Raju, P. V. K. (2018). Thermo physical properties of Jute, Pineapple leaf and Glass fiber reinforced polyester hybrid composites. Materıals Today-Proceedıngs, 5(10, 1), 21055–21060.
• Satyanarayana, K. G., Sukumaran, K., Kulkarni, A. G., Pillai, S. G. K., & Rohatgi, P. K. (1983). Performance of Banana Fabric-Polyester Resin Composites. Composite Structures 2 (ss. 535–548). Springer Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-94-009-6640-6_38
• Subba Raju, N. V., Indra Reddy, M., Anil Kumar, M., & Ramji, K. (2018). Study on thermo physical properties of hemp, jute and glass fiber reinforced polyester composites. Materials Today: Proceedings, 5(2), 5918–5924. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.191
• TS EN 1015-10. (2001). Kâgir Harcı-Deney Metotları- Bölüm 10: Sertleşmiş Harcın Boşluklu Kuru Birim Hacim Kütlesinin Tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TUİK. (2020). Türkiye’deki sert kabuklu meyve üretim miktarları. Erişim Tarihi: 03.10.2020. https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?locale=tr
• Turkuaz Polyester. (2020). TP100 Döküm Tipi Polyester Reçine. Erişim Tarihi: 11.02.2020. https://www.turkuazpolyester.com.tr/UPLOAD/URUN/FILES/TP100DôKoMTòPòPOLYESTERREÄòNEGBF-121134515.pdf
• Uluer, O., Karaagac, I., Aktas, M., Durmus, G., Agbulut, U., Khanlari, A., & Celik, D. N. (2018). An investigation of usability of expanded perlite in heat insulation technologies. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences-Pamukkale Universitesi Muhendislik Bilimleri Dergisi, 24(1), 36–42. https://doi.org/10.5505/pajes.2017.61687
• Wróbel, G., & Pawlak, S. (2007). The effect of fiber content on the ultrasonic wave velocity in glass/polyester composites. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 20(1–2), 295–298.
• Yaman, K. (2012). Bitkisel Atıkların Değerlendirilmesi ve Ekonomik Önemi. Journal of Forestry Faculty of Kastamonu University, 12(2), 339–348.