Tarımsal atıklardan elde edilen karbon siyahının (CB) bisiklet lastiği imalatında kullanımı ve imal edilen malzemenin fiziko-mekaniksel özelliklerinin incelenmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Düzce Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Dünya nüfusundaki hızlı artış ve buna bağlı olarak tüketim oranlarının yükselmesi, lastik endüstrisini sürdürülebilir ve çevre dostu çözümler aramaya yönlendirmiştir. Atık ürünlerin çevreye verdiği zararların artan farkındalığıyla lastik üreticileri ve araştırmacılar doğal atık malzemelerin kauçuk karışımlarında kullanımını incelemeye başlamıştır. Karbon siyahının alternatif doğal malzemelerle ikamesi, atık malzemelerin geri dönüşümünü teşvik ederek karbon ayak izini azaltmak için umut verici bir çözüm sunmaktadır. Bu doğrultuda, tarımsal atıklar, gıda kabukları ve selüloz gibi yenilenemeyen biyolojik atıklarla ilgili geri dönüşüm çalışmaları önemli ölçüde artmıştır. Tarımsal bir atık ürün olan fındık kabukları, düşük maliyetleri, yüksek karbon içerikleri ve çeşitli endüstriyel uygulamalardaki çok yönlülükleri nedeniyle geri dönüşüm çalışmalarında sıklıkla tercih edilmektedir. Bu çalışmada, bisiklet lastiği üretiminde bir katkı maddesi olarak fındık kabuğundan elde edilen karbonun (FK) kullanımı potansiyeli araştırılmıştır. FK'nin lastik karışımlarında kullanılabilirliği, bisiklet lastiği formülasyonlarında yaygın olarak kullanılan karbon siyahı (CB) ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Bisiklet lastiği formülasyonları, toplam karbon dolgu içeriği sabit tutularak 28 phr seviyesinde hazırlanmıştır. Başlangıçta, 28 phr ticari karbon siyahı ve 0 phr FK kullanılmıştır. Daha sonraki formülasyonlarda, karbon siyahı içeriği sırasıyla 21, 14, 7 ve son olarak 0 phr'ye düşürülmüş; buna karşılık FK içeriği sırasıyla 7, 14, 21 ve 28 phr'ye çıkarılarak azalan ticari karbon siyahının yerini almıştır. Hazırlanan beş farklı formülasyon, Mooney Viscosity (MV), Mooney Scorch (MS), reolojik testler, fizikomekanik testler, FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), SEM (Scanning Electron Microscopy), TGA (Thermogravimetric Analysis), payne etkisi, plunger testi ve yol mukavemet testi gibi çeşitli analitik teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Tüm formülasyonlarla lastikler başarılı bir şekilde üretilmiştir. 7 phr FK-21 phr CB içeren formülasyon hem fiziksel hem de dinamik özellikler bakımından tatmin edici sonuçlar sunmuştur. Bisiklet lastiklerinin kompozisyonlarında FK miktarının artmasının mekanik performansı azalttığını, ancak yine de bisiklet lastiği uygulamaları için gereken performans gerekliliklerini karşıladığını göstermektedir. Bu çalışmanın bulguları, FK'nin CB yerine kullanılmasının sürdürülebilir bir alternatif olduğunu ortaya koymuştur.
The rapid increase in the world population and corresponding rise in consumption rates have driven the tire industry to seek sustainable and environmentally friendly solutions. With growing awareness of the harm that waste products inflict on the environment, tire manufacturers and researchers have begun to investigate the use of natural waste materials in rubber compounds. The substitution of carbon black with alternative natural materials offers a promising solution for reducing carbon footprints by promoting the recycling of waste streams. In this context, recycling studies on biological wastes such as agricultural residues, food husks, and cellulose have grown substantially. Hazelnut shells, an agricultural waste product, are frequently preferred in recycling studies due to their low cost, high carbon content, and versatility in various industrial applications. In this study, the potential of using carbon obtained from hazelnut shells (HSC) as an additive in bicycle tire production was investigated. The usability of HSC in tire compounds was evaluated by comparing it with Carbon Black (CB), a commonly used filler in bicycle tire formulations. Bicycle tire formulations were prepared by maintaining a constant total carbon filler content of 28 parts per hundred rubber (phr). Initially, 28 phr of commercial carbon black and 0 phr of HSC were used. In subsequent formulations, the carbon black content was progressively reduced to 21, 14, 7, and finally 0 phr, while the HSC content was correspondingly increased to 7, 14, 21, and 28 phr to replace the reduced commercial carbon black. The five different formulations were characterized using various analytical techniques, including Mooney Viscosity (MV), Mooney Scorch (MS), rheological tests, physical-mechanical tests, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), payne effect measurements, plunger tests, and rolling resistance tests. Tires have been successfully produced with all formulations. The formulation containing 7 phr HSC and 21 phr CB exhibited satisfactory results in both physical and dynamic properties. The results indicate that increasing the HSC content in bicycle tire compositions reduces mechanical performance, yet still meets the performance requirements for bicycle tire applications. The findings of this study demonstrate that HSC can serve as a sustainable alternative to CB.
The rapid increase in the world population and corresponding rise in consumption rates have driven the tire industry to seek sustainable and environmentally friendly solutions. With growing awareness of the harm that waste products inflict on the environment, tire manufacturers and researchers have begun to investigate the use of natural waste materials in rubber compounds. The substitution of carbon black with alternative natural materials offers a promising solution for reducing carbon footprints by promoting the recycling of waste streams. In this context, recycling studies on biological wastes such as agricultural residues, food husks, and cellulose have grown substantially. Hazelnut shells, an agricultural waste product, are frequently preferred in recycling studies due to their low cost, high carbon content, and versatility in various industrial applications. In this study, the potential of using carbon obtained from hazelnut shells (HSC) as an additive in bicycle tire production was investigated. The usability of HSC in tire compounds was evaluated by comparing it with Carbon Black (CB), a commonly used filler in bicycle tire formulations. Bicycle tire formulations were prepared by maintaining a constant total carbon filler content of 28 parts per hundred rubber (phr). Initially, 28 phr of commercial carbon black and 0 phr of HSC were used. In subsequent formulations, the carbon black content was progressively reduced to 21, 14, 7, and finally 0 phr, while the HSC content was correspondingly increased to 7, 14, 21, and 28 phr to replace the reduced commercial carbon black. The five different formulations were characterized using various analytical techniques, including Mooney Viscosity (MV), Mooney Scorch (MS), rheological tests, physical-mechanical tests, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), payne effect measurements, plunger tests, and rolling resistance tests. Tires have been successfully produced with all formulations. The formulation containing 7 phr HSC and 21 phr CB exhibited satisfactory results in both physical and dynamic properties. The results indicate that increasing the HSC content in bicycle tire compositions reduces mechanical performance, yet still meets the performance requirements for bicycle tire applications. The findings of this study demonstrate that HSC can serve as a sustainable alternative to CB.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Mühendislik Bilimleri
