Enjeksiyonla şekillendirilmiş polipropilen kompozit kilitleme halkasında cam elyaf takviyesinin basma esnekliği ve boyut kararlılığına etkisi

Öz

Bu çalışmada boru bağlantı sisteminde sıklıkla kullanılan mekanik birleştirme yönteminin ara parçası olarak görev alan ve sızdırmazlık sağlayan kilitleme halkasının üretimi ele alınmıştır. Kilitleme halkası, doğası gereği nem absorbe etmeyen bir polimerdir. Çalışmada enjeksiyon kalıplama metodu ile üç farklı polimer malzemeden (katkısız saf polipropilen (PP), %20 ve %30 cam elyaf katkılı PP) kilitleme halkası numuneleri üretilmiştir. Kilitleme halkasının kullanıldığı yer itibari ile üzerine uygulanabilecek statik kuvvet sonrası kırılma hasarı olmaması ve eski haline dönebilme kabiliyeti yani boyutsal kararlılık ve üretilme sonrasında da dengeli minimum ölçüsel sapma istenmektedir. Boyutsal kararlılık için halka esnekliği testi ve buna ek olarak, numunedeki kalıpta çekme ve çarpılma oranları ölçüm ve analiz yoluyla belirlenmiştir. Kilitleme halkası numuneleri 3 boyutlu lazer cihazı ve derinlik kumpası ile çarpılma miktarları; Moldex 3D® akış analiz programı ve dijital kumpas yardımı ile de kalıpta çekme (büzülme) miktarları karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak cam elyaf oranının artması kalıpta çekmede %0,7-1,29 ve çarpılmalarda 0,1mm ye kadar azalmaya neden olmuştur. %20 cam elyaf katkılı PP numuneler, hem halka esnekliği testini kırılma hasarı olmadan iç çapının %40’ı kadar eseneyerek geçmiştir, hem de çarpılma ve çekme değerleri bakımından en uygun kilitleme halkası olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Saf PP
• PP+%20 CE
• PP+%30 CE
• Moldex 3D®
• Boyutsal Kararlılık (Halka esnekliği tayini)

Effect of glass fiber reinforcement on compressive flexibility and dimensional stability in injection-molded polypropylene composite locking ring

Öz

In this study, the production of a locking ring, which serves as an intermediate component in a mechanical joining method commonly used in pipe connection systems and ensures sealing, is addressed. The locking ring is a polymer that does not absorb moisture by nature. In this study, locking ring samples were produced using the injection molding method from three different polymer materials: pure polypropylene (PP) without additives, and PP with 20% and 30% glass fiber reinforcement. Given the application of the locking ring, it is required to have no fracture damage after the application of static force, the ability to return to its original state (dimensional stability), and minimal dimensional deviation after production. For dimensional stability, ring flexibility tests were conducted, and additionally, the shrinkage and warpage rates in the mold were determined through measurement and analysis. The warpage amounts of the locking ring samples were measured with a 3D laser device and depth caliper, while the shrinkage amounts in the mold were compared using Moldex 3D® flow analysis software and a digital caliper. As a result, increasing the glass fiber ratio resulted in a decrease in mold shrinkage by 0.7-1.29% and warpage by up to 0.1 mm. The samples with 20% glass fiber reinforced PP were identified as the most suitable locking rings, as they passed the ring flexibility test without fracture damage by flexing up to 40% of their inner diameter and had the most favorable warpage and shrinkage values.

Anahtar Kelimeler

• Pure PP
• PP+%20 GF
• PP+%30 GF
• Moldex 3D®
• Dimensional Stability (Determination of ring flexibility)

Kaynakça

1. [1] Savaşçı Ö.T, Uyanık N, Kovalı G. Plastics and Plastic Technology with Basic Lines. 3. baskı, İstanbul, Türkiye, PAGEV Publications, 2008.
2. [2] Beaumont J.P, Nagel R, Sherman R. Successful Injection Molding. 1st ed. USA, Hanser/Gardner Publications Inc, 2002.
3. [3] Erbil A.E. Statik Sızdırmazlık Elemanlarının Performans Karakteristiklerinin Deneysel Analizi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2008.
4. [4] Çakır Y, Özdemir A, Güldaş A. ‘’Investigation of injection parameters affecting shrinkage amount in plastic products”. Journal of Technology, 1(2), 19-29, 2001.
5. [5] Güllü A, Özdemir E, Demir H. ‘’Enjeksiyon parametrelerinin cam elyaf takviyeli polipropilen (PP) ve naylon 6 (PA6) kompozitlerin mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması”. Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(1), 11-19, 2001.
6. [6] Ryu Y, Sohn J, Kweon B, Cha S. “Shrinkage optimization in talc- and glass-fiber reinforced polypropylene composites”. Materials, 12(1), 764, 2019.
7. [7] Reyes G, Sharma U. “Modeling and damage repair of woven thermoplastic composites subjected to low velocity impact”. Composite Structures, 92(1), 523-531, 2010.
8. [8] ‘’TS EN ISO 13968’’. 2008.

9. [9] Demirer A. “Polimer Teknolojisi ve Kalıplama Prosesi”. Lisansüstü Ders Notları, Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Sakarya, Türkiye, 2024.
10. [10] Demirer A, Güney H. Enjeksiyonla Şekillendirilmiş ABS Kompozit Malzemenin Birleşme İzi Özelliklerinin İncelenmesi. Sakarya, Türkiye, Current Academic Studies In Engineering Sciences, 2018.
11. [11] Kandaş H. “Farklı Ön Gerilme Yüklerinde Cam Elyaf Takviyeli Polipropilen Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışı”. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 2018.
12. [12] Evirgen B, Çetin A, Karslıoğlu A, Tuncan A. “An evaluation of the usability of glass and polypropylene fibers in SMA mixtures’’. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27(3), 318-328, 2021.
13. [13] Çakır Y, Özdemir A, Güldaş A. ‘’Plastik ürünlerde çekme miktarına etki eden enjeksiyon parametrelerinin incelenmesi”. Teknoloji, 1(2), 19-29, 2001.
14. [14] Iyer N, Ramani K. “A study of localized shrinkage in injection molding with high thermal conductivity molds”. Journal of Injection Moulding Technology, 6(2), 73-90, 2002.
15. [15] Akman M. “Polimer Çarpışma Kutularının Darbe Yüklemesi Altındaki Mekanik Davranışlarının Deneysel Olarak İncelenmesi”. Yüksek Lisana Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Bursa, Türkiye, 2022.
16. [16] Saka F, Ortakcı T. “Koruge boruların zemin yükleri altında tasarımları ve boru yataklamasının tasarıma etkisi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 12(4), 10751092, 2022.
17. [17] Demirer A. “Enjeksiyon Kalıplarında Sıcak Yolluk Sistemlerinin Kalıplama Prosesine Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi”. Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya, Türkiye, 2022.