Atık ve saf yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) polimer karışımlarından üretilen monofilament ve bikomponent filamentlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez, artan çevre kirliliği ve atık yönetimi sorunlarına odaklanarak, polietilen atıklarının geri dönüşüm potansiyelini araştırmaktadır. Özellikle yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) atıklarının yönetimi, çevresel sürdürülebilirlik açısından büyük önem taşımaktadır. Çalışma, atık ve saf HDPE polimer karışımlarından üretilen monofilament ve bikomponent filamentlerin mekanik özelliklerini incelemektedir. Ekstrüzyon işlemleri kullanılarak iki tür filament üretilmiştir: monofilamentler ve merkez-dış yapıda bikomponent filamentler. Monofilamentler, atık ve saf HDPE karışımından tek bir filament olarak üretilirken, bikomponent filamentler merkez kısımda atık HDPE, dış kısımda ise saf HDPE bulundurmaktadır. Üretilen filamentlerin mekanik özellikleri çekme ve kopma testleri, DSC, MFR gibi analiz yöntemleri ile incelenmiştir. Sonuçlar, ekstrüder hızının filamentlerin kalınlığını etkilediğini ve daha yüksek hızların filament üretimini artırdığını göstermiştir. Atık ve saf HDPE karışımından üretilen monofilamentler, %100 atık HDPE'den üretilenlere göre daha yüksek çekme mukavemeti sağlamıştır. Ancak, saf-atık karışımında kristalizasyon düşüşü tespit edilmiştir. Bunu önlemek için, bikomponent teknolojisi ile merkezde atık HDPE, dış kısımda ise saf HDPE kullanılan filamentler üretilmiştir. Bu bikomponent filamentler, %100 atık HDPE'den üretilen monofilamentlere kıyasla çekme mukavemetini %67'den fazla arttırmıştır. Bulgular, HDPE atıklarının etkin yönetimine ve sürdürülebilir malzeme geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır. Bu araştırma, atık HDPE'nin tekstil endüstrisine kazandırılmasına dair önemli katkılar sunmaktadır.

This thesis focuses on the issues of increasing environmental pollution and waste management, particularly investigating the recycling potential of polyethylene waste. The management of high-density polyethylene (HDPE) waste is of great importance for environmental sustainability. The study examines the mechanical properties of monofilament and bicomponent filaments produced from mixtures of waste and virgin HDPE polymers. Using extrusion processes, two types of filaments were produced: monofilaments and core-sheath structured bicomponent filaments. Monofilaments were produced as single filaments from a mixture of waste and virgin HDPE, while bicomponent filaments comprised waste HDPE in the core and virgin HDPE on the sheath layer. The mechanical properties of the produced filaments were analyzed using tensile and breaking tests, DSC, and MFR methods. The results showed that the extrusion speed affected the thickness of the filaments and that higher speeds increased filament production. Monofilaments produced from waste and virgin HDPE mixtures exhibited higher tensile strength compared to those made from 100% waste HDPE. However, a decrease in crystallization was observed in the virgin-waste mixture. To address this, filaments with a core of waste HDPE and a sheath layer of virgin HDPE were produced using bicomponent technology. These bicomponent filaments increased tensile strength by more than 67% compared to monofilaments produced from 100% waste HDPE. The findings contribute to the effective management of HDPE waste and the development of sustainable materials. This research provides significant contributions to the incorporation of waste HDPE into the textile industry.