Wood waste recycling for the production of wood polymer composites

Abstract

Malzeme seçimi günlük yaşantımızda önemli bir role sahip olmasının yanısıra mühendislik uygulamalarında ve tasarımlarında ürün sürdürülebilirliği açısından da önemlidir. Özellikle, çevre dostu malzemelerin önemi günümüzde artmaktadır.Bu bağlamda, endüstriyel uygulama alanları ve eşsiz özelliklerinden ötürü ahşap takviyeli kompozit malzemelerin önemi artmaktadır. Ağaç popüler doğal liflerdir. Bunlar kullanılabilir, yenilenebilir, düşük yoğunlukta, hafif, bulunabilir ve ugyun fiyata sahip olma gibi özelliklerinin yanı sıra tatmin edici mekanik özellikleri onları kompozit üretiminde kullanılan cam, karbon ve diğer insan yapımı elyafların çekici bir alternatifi yapmaktadır.Bu çalışmada, ters dönüşlü, çift vidalı extruzyon tekniği ve bağlayıcı ajan kullanılarak ahşap-polimer kompozit üretilmiştir. Bu çalışmada, ağaç olarak gürgen, çam ve MDF kullanılmıştır. Numuneler %10, %20 ve %30 ağaç ve %3 ve %6 MAPP (bağlayıcı ajan) oranlarında ve polipropilen kullanılarak üretilmiştir. Son aşama olarak kompozit malzemeler mekanik, spectroskopik ve morfolojik olarak karakterizasyonu yapılmıştır.Tekme testi ve dinamik mekanik analiz malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Kompozit morfolojisi taramalı elektron mikroskobu aracılığıyla araştırılmıştır.Sonuçlar gösteriyorki, saf polypropilene kıyaslayınca, gürgen /PP kompozitinin çekme mukavemetinde %13, elastik modülü %33 artmış. Çam /PP kompozitinin çekme mukavemetinde %15 azalma, elastik modülü %37 artmış. MDF/PP kompozitinin çekme mukavemetinde %11, elastik modülü %50 artmış. Eğilme testinde gürgen/ PP kompozitinde eğilme mukavemeti %13 artmış, eğilme modülü %54 artmış. Çam/PP kompozitinde eğilme mukavemeti neredeyse aynı kalmış, eğilme modülü %48 artmış. MDF/ PP kompozitinde eğilme mukavemeti %19, eğilme modülü %52 artmış. Kompozit örneklerin spektroskopik karakterizasyonlarına göre, matris ve takviye fazı arasındaki etkileşimi bağlama maddesinin eklenmesi ile geliştirilmiştir.

Material selection plays important role not only for human life but also for engineering design of a successful sustainable product. Especially, importance of natural fiber reinforced composites is growing fastly both in terms of their applications and properties. Wood is popular natural fibers. They are available, renewabale, low density, light, abundant and cost as well as satisfactory mechanical properties make them an attractive ecological alternative to glass, carbon and other man-made fibers used for the manufacturing of composites.In this study, wood-polyproylene composites were manufactured via co-rotating twin-screw extrusion technique with coupling agent. In this study, as a wood hornbeam, pine and medium density fibreboard were used. Samples manufactured in certain proportions 10%, 20%, 30% wood and 3% or 6% MAPP (coupling agent) and PP. As a last step, composites materials were characterized in terms of their mechanical, spectroscopic and morphological properties. Tensile and flexural mechanic analysis were conducted to determine the mechanical properties of the materials. The spectroscopic characterizations of the wood-polymer composites were carried out to verify the adhesion bonding between wood types and polypropylene.The morphology of the composite was investigated via scanning electron microscopy (SEM). The results showed for Hornbeam /PP composite 13% increase in tensile strength and showed 33% increase in the elastic modulus, for Pine / PP composite reduce 15% in tensile strength and showed 37% increase in the elastic modulus, for MDF / PP composite increase 11% in tensile strength and showed 50% increase in elastic modulus. In flexural test, Hornbeam / PP 13% increase in flexural strength and 54% increase flexural modulus. They showed for Pine / PP almost same values for flexural strength and 48% increase flexural modulus. It showed for MDF / PP 19% increase in flexural strength and 52% in flexural modulus compared to the neat PP. According to spectroscopic characterizations of the composite samples, the interfacial intereaction between matrix and wood phase was improved with addition of coupling agent.