Development of Chemically Treated Hybrid Jute - Flax Natural Composites for Elevated Temperature Applications

Abstract

Composite materials utilizing natural fibers are becoming more popular and have a broad range of usage in the industry. Natural fibers come from nature and they have many advantages which are low cost, easily available and environmentally friendly. Some natural fibers are obtained from plants while others could be obtained from trees. Commonly used natural fibers are jute, flax, sisal, bamboo and ramie. In order to produce composite materials from natural fibers, both thermoset and thermoplastic resins can be used.

In this experimental study, epoxy resin was combined with jute and flax woven fibers to obtain hybrid composites. Firstly, fibers were treated with a solution containing 5 % alkaline to improve the mechanical properties of the fibers. Two different chemicals were used to improve the fire resistance of the fibers namely ammonium sulfate and diammonium phosphate. Two different solutions were prepared for this purpose; a solution containing 20 % of ammonium sulfate was prepared for the treatment of jute fiber and another solution containing 10 % of diammonium phosphate   was prepared for the treatment of flax fiber. The epoxy was applied to both samples by hand layup method and the curing was carried out by using the hot press.

The hardness, thickness and mass of the produced samples were measured and a fire experiment was carried out. Several parameters such as flammability, heat distribution and temperature of the sample surfaces were investigated. Low flammability, low heat distribution and low temperature properties were observed on the surfaces of the samples which were chemically treated by using ammonium sulfate and diammonium phosphate.

Keywords

• Natural composites,jute,flax

Yüksek Sıcaklık Uygulamalarında Kullanılmak Üzere Kimyasal İşlemden Geçirilmiş Hibrit Jüt - Keten Doğal Kompozitlerin Geliştirilmesi

Abstract

Doğal fiberleri içeren kompozit malzemeler günümüzde daha popüler hale gelmekte, bununla birlikte bu malzemeler endüstride geniş uygulama alanları bulmaktadır. Doğal fiberlerin biyo uyumluluk, düşük maliyet, kolay bulunabilirlik ve çevreye duyarlılık gibi avantajları bulunmaktadır.  Bazı doğal fiberler bitkilerden elde edilirken, bazıları da ağaçlardan elde edilebilmektedir. En çok kullanılan doğal fiberler jüt, keten, sisal, bambu ve ramidir. Doğal fiberlerden kompozit malzeme üretmek için hem termoset hem de termoplastik reçineler kullanılabilmektedir.

Bu deneysel çalışmada, epoksi reçine kullanılarak jüt ve keten fiber kumaşlar kullanılarak hibrit bir kompozit malzeme üretilmiştir. Çalışmanın ilk etabında, fiberler % 5 alkali içeren bir çözelti içerisinde fiberlerin mekanik özelliklerini artırmak amacıyla kimyasal işleme tabi tutulmuşlardır.  Fiberlerin yangın dayanımını artırmak için iki farklı kimyasal kullanılmıştır; amonyum sülfat ve diamonyum fosfat. Bu iki kimyasal madde kullanılarak ilki % 20 amonyum sülfat içeren jüt fiberi kimyasal işleme tabi tutmak için bir çözelti, ikincisinde ise % 10 diamonyum fosfat içeren keten fiberi kimyasal işleme tabi tutmak için bir başka çözelti hazırlanmıştır. Epoksi reçine elle yatırma yöntemiye her iki numuneye uygulanmış, sıcak pres kullanılarak da kürleşme işlemi gerçekleştirilmiştir.

Üretilen numunelerin sertlik, kalınlık ve kütleleri ölçülerek ardından yangın deneyi gerçekleştirilmiştir. Alev alabilirlik, ısı dağılımı ve numune yüzeylerinin ulaştığı sıcaklık değerleri gibi çeşitli parametreler incelenmiştir. Düşük alevlenebilirlik, düşük ısı dağılımı ve düşük sıcaklık gibi değerler amonyum sülfat ve diamonyum fosfat ile kimyasal işleme tabi tutulmuş numunelerin yüzeylerinde gözlemlenmiştir.

Keywords

• Doğal kompozitler,jüt,keten

References

1. Prof.Dr. Nedim SÖZBİR
2. Prof. Dr. Hasan OKUYUCU
3. Prof. Dr. Fevzi BEDİR