TARIFNAME Vibrasyon özelligi arttirilmis kauçuk malzeme Teknik Alan Bulus, otomotiv sektöründe aracin yola baglantisini saglayan mekanik aksamlarda yer alan hareketli parçalarin üretiminde kullanilan Vibrasyon özelligi arttirilmis kauçuk malzeme ve bu malzemenin üretim yöntemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Kauçuk, 20. yüzyilda dünya genelinde en çok kullanilan endüstri maddelerinden biri olmustur. Otomotiv sektöründe; araçlarin Iastiklerinde, hidrolik fren hortumlarinda, silecek üretiminde ve sizdirmazliklarinda, insaat sektöründe; isi yalitim ürünlerinde hatta spor ürünlerinde dahi kullanilmaktadir. Kauçuk, dünya genelinde en çok %42 oraninda lastik ve iç lastik üretiminde tüketilmekte olup, bunu mekanik malzemeleri, anti-Vibrasyon ürünleri, hortum ve kayislar, sizdirmazlik conta ve keçeleri izlemektedir. Otomotiv sektöründe gerek konfor, gerekse mekanik parçalarin saglamliginin korunmasi için mekanik aksamlarda kauçuk malzemeden mamul parçalar kullanilmaktadir. Bahsedilen bu parçalar, hareketli aksamlarda bariyer görevi görerek mekanik kisimlarin zarar görmesini önlemektedir. Mekanik aksamlarda kullanilacak kauçuk parça seçiminde, kauçugun sertlik özelliginin yani sira seçilen malzeme cinsi de istenilen performansi yakalamak için çok önemlidir. Bilinen teknikte yüksek esneklik ve mekanik özellikler gerektiren yerlerde kullanilabilir özellikte olan tabii kauçuk (NR kauçuk) bu tür alanlarda ve özellikle beyaz esya gibi sektörlerde çok kullanilmaktadir. Tabii kauçuk (NR), Hevea Brasii'i'ensis agacinin Iateksinden elde edilmekte olup, çok iyi çekme dayanimi, yirtilma dayanimi ve yorulma özelligi vardir. NR kauçugunun ozon dayanimi, çevre sartlarina karsi dayanimi kuvvetli degildir ve kullanim sicaklik araligi -40 ile +90 oC arasidir. Bu özellikleri sayesinde, motor takozlari, köprü takozlari, lastik karkaslari gibi dinamik uygulamalarda da çok sik kullanilmaktadir. Ancak otomotiv sektöründe isil dayanimlar ve çevre sartlarindan dolayi NR kauçuk türü kullanimi çogu zaman yeterli kalmamaktadir. Otomotiv sektöründe siklikla tercih edilen bir diger kauçuk türü ise EPDM (etilen propilen dien monomer) kauçuktur. EPDM gerek isil dayanimlarinin kuvvetli olmasi (dayanim araligi -40 ile + gerekse çevre sartlarina ve ozona karsi kuvvetli olmasindan dolayi otomotiv sektöründe çok tercih edilen bir türdür. Ancak vibrasyon özelligindeki yetersizlikten dolayi sönümleme için çok tercih edilmemektedir. Mevcut teknikte kullanilacak kauçugun istenilen ürün parametrelerine sahip olmasini saglamak üzere farkli kauçuk türleri ve/veya kimyasal katki maddeleri ile karistirilarak kullanilmasina yönelik birçok çalisma yapilmistir. Bunlardan biri, UST48506082 numarali dokümandir. Basvuruda, EPDM kauçugu içine grafit, naylon 66 kisa elyaflar, molibden disülfit ve teflon eklenerek yüzeyin kayganlastirilmasi için yeni bilesimlerin formülizasyonundan bahsedilmektedir. Kauçuk, etilen olefin elastomer içermektedir. Kati yaglayici katki maddesi, grafit, molibden disülfit ve politetrafluoroetilen içermektedir. Kauçuk kompozisyon ise, dogal kauçuk, bütil kauçuk, stiren bütadien kauçuk, klorpren kauçuk, etilen propilen kauçuk çesitlerinden en az birini içermelidir. önleyici parçalar için bir titresime dayanikli bir kauçuk bilesimi açiklanmaktadir. Bulusa konu kauçuk bileseni, bir kauçuk bileseni, hidrofobiklestirilmis bir silika ve bir silan baglama maddesi içermektedir. Kauçuk bileseni olarak tek basina dogal kauçuk, dogal kauçuk ve bütadien kauçuk kombinasyonu veya dogal kauçuk ve stiren-bütadien kauçuk kombinasyonundan herhangi biri tercih edilmektedir. JPH09302148A numarali patent basvurusunda ise, sarsinti geçirmez bir kauçuk kompozisyonu açiklanmaktadir. Bulusta, kauçuk olarak bütadien kullanilmakta olup, kauçugun titresim özelliklerini iyilestirmek üzere 10-50 phr oraninda doymamis yag asidi amidi kullanildigi ifade edilmistir. Söz konusu basvurularda oldugu gibi uygun ürün parametrelerini saglamak üzere kauçuklar ile karistirilan kimyasal katkilar üretim maliyetlerini arttirirken bazi kimyasal maddelerde çevre ve insan sagligina zararli olabilmektedir. Sonuç olarak yukarida bahsedilen olumsuzluklardan ve eksikliklerden dolayi, ilgili teknik alanda bir yenilik yapma ihtiyaci ortaya çikmistir. Bulusun Amaci Mevcut bulus, yukarida bahsedilen gereksinimleri karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave bazi avantajlar getiren, vibrasyon özelligi arttirilmis kauçuk malzeme ile Bulusun ana amaci, otomotiv sektöründe aracin yola baglantisini saglayan mekanik aksamlarda yer alan hareketli parçalarin üretiminde kullanmak üzere EPDM kauçugun vibrasyon özelligini arttirmaktir. Bulusun amaci, NR kauçugunun sönümleme, yirtilma çekme dayanimi ve yorulma özelliklerine ve EPDM kauçugunun ozon, genis sicaklik dayanimi (-40 ile +145°C), çevre kosullari dayanimlarina sahip bir kauçuk malzeme ortaya koymaktir. Bulusun amaci, hareketli aksamlarda bariyer görevi gören mekanik parçalarin üretiminde kullanilmak üzere, alternatif hammadde yapisi ortaya koymaktir. Bulusun amaci, mekanik parçalarda ürün parametrelerini saglamak üzere, ekstra kimyasal hammadde kullanimina duyulan ihtiyaci ortadan kaldirmaktir. Bulusun amaci, üretim maliyeti düsük, proseslenebilirligi kolay bir kauçuk malzeme ortaya koymaktir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için bulus, otomotiv sektöründe aracin yola baglantisini saglayan mekanik aksamlarda yer alan hareketli parçalarin üretiminde kullanilan, agirlikça %30-45 oraninda karbon siyahi, agirlikça %25-35 oraninda yag, agirlikça %2-3 oraninda proses yardimcisi ve agirlikça %1-2 oraninda pisirici içeren kauçuk malzeme olup, özelligi; vibrasyon özelligimi arttirmak üzere, agirlikça %25-35 oraninda ultra yüksek molekül agirlikli, yagli ve semi kristalin özelliklerine sahip EPDM kauçuk içermektedir. Bulusun amaçlarini gerçeklestirmek üzere, a) karbon siyahi, yag ve proses yardimcilarinin banburye eklenerek 50 rpm hizda 3-5 b) banburyde 120 °C sicakliga ulasan hamurun millere indirilmesi ve hamura pisirici eklenerek 5-6 dakika süreyle karistirilmasi, islem adimlarini içeren, istem 1'de bahsedilen kauçuk malzemenin üretim yöntemi olup, özelligi; 0 a islem adimindan önce gövde sicakligi 40 °C olan banbury karistiricisina ultra yüksek molekül agirlikli, yagli ve semi kristalin özelliklerine sahip EPDM kauçugun alinarak parçalanmasi, islem adimini içermektedir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, vibrasyon özelligi arttirilmis kauçuk malzeme, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Bulus, otomotiv sektöründe aracin yola baglantisini saglayan mekanik aksamlarda yer alan hareketli parçalarin üretiminde kullanilan vibrasyon özelligi arttirilmis kauçuk malzeme ve bu malzemenin üretim yöntemi ile ilgilidir. Bulusun özelligi; kullanilan kauçugun ultra yüksek molekül agirlikli, yagli ve semi kristalin özelliklerine sahip EPDM kauçuk olmasidir. EPDM kauçugun bu özellikleri sayesinde kauçuk malzemenin vibrasyon özelligi arttirilmaktadir. Mekanik aksamlarda yer alan hareketli parçalar bariyer görevi görmekte olup, mekanik kisimlarin zarar görmesini önlemektedir. Bahsedilen bu parçalarin kauçuk malzemeden mamul olmalari sayesinde de gerek konfor, gerekse mekanik parçalarin saglamliginin korunmasi saglanmaktadir. Bulus konusu kauçuk malzemenin formülasvonu; Içerik Agirlikça tercih edilen Agirlikça kullanilabilir miktar (%) miktar (%) EPDM kauçuk 30 25-35 Karbon siyahi 36 30-45 Proses yardimcilari 2,5 2-3 Pisiriciler 1,5 1-2 EPDM kauçuk ise, isi, oksidasyon, ozon ve atmosfer kosullarina olukça dayanikli olup, düsük camsi sicakligina sahiptir. Buna ek olarak fosfat, glikol esasli fren yaglari, su buhari, ozon ve hava kosullarina karsi direnç seviyesi oldukça yüksek bir maddedir. Ancak, dinamik uygulamalarda bazen kuvveti yetersiz kalmaktadir. Bulusa konu kauçuk malzeme formülasyonunda kullanilan EPDM kauçuk ile formülasyon içerigindeki diger bilesenler sayesinde bu negatif durumun önüne geçilmektedir. Bulusa konu kauçuk malzemede, ultra yüksek molekül agirlikli, yagli ve semi kristalin özelliklerine sahip kauçuk türü kullanilmaktadir. Kauçugun ultra yüksek molekül agirlikli olmasi sayesinde gücü ve dayanimi yükseltilmis, yagli olmasi sayesinde formülasyon içerisindeki yag miktari azaltilip, kauçuk oraninin arttirilmasi saglanmistir. Semi kristalin özellik sayesinde de yirtilma ve yorulma engellenmistir. Karbon siyahi ile kauçugun istenilen kuvvetlendirme derecesine ve islenebilirlik özelligine sahip olmasini saglamaktadir. Bulusa konu kauçuk malzemede yag olarak tercihen parafinik yag kullanilmaktadir. Parafinik yag, yumusatici olarak kullanilmakta ve kauçugun isi direnci kazanmasini ve hamurda enjeksiyon sirasinda esnekligin artmasini saglamaktadir. Proses yardimcilari olarak kullanilan çinko oksit ve stearin hamurda pismenin aktive olmasini saglamakla görevli iken antioksidantlar yaslanma etkilerini hafifletmektedir. Proses yardimcilari ayni zamanda hamurun kaliplanma sirasinda kaliptan kolay ayrilmasinda, kalibi tam doldurmasinda etkilidir. Bulus kapsaminda kauçuk malzeme formülasyonu içerigindeki dolgu ve yag miktari minimum kullanilip, üstün özelliklerde kauçugun performansinin net görülebilmesi saglanmaktadir. Pisiriciler olarak kükürtlü pisirme sistemi kullanilmaktadir. Bulus konusu malzemenin Üretim yöntemi; o EPDM kauçuk gövde sicakligi 40 °C olan banbury karistiricisina alinarak parçalanir, o Parçalanan kauçuga karbon siyahi, yag ve proses yardimcilari eklenerek 50 rpm hizda 3-5 dakika süreyle karistirilir ve 115-120 °C hamur sicakligina ulasilir, o Banburyde 120 °C sicakliga ulasan hamur millere indirilir ve hamura pisirici eklenerek -6 dakika süreyle karistirilir ve 6 tam mil tur sayisi sonunda homojen karisim elde 0 Elde edilen homojen karisim uygun sogutma ve sekillendirme sonrasi ambalajlanir. Bulus konusu kauçuk malzeme, dinamik özelliklerde en iyi sonuç veren NR kauçuk ile karsilastirmali dinamik ve mekanik testlere tabi tutulmustur. Sicak havada yaslandirma ve kalici deformasyon karsilastirmali testler yapilmis ve bulusa konu kauçuk malzeme beklenildigi gibi çok daha uygun sonuçlar vermistir. Dinamik testlerde çevrimli yorulma, stres testlerine tabii tutulmus ve olumlu test sonuçlari elde edilmistir. Yapilan karsilastirmali yirtilma testlerinde de NR kauçuga göre bulusa konu kauçuk malzeme ile daha yüksek sonuçlar elde edilmistir. EPDM-NR karsilastirma test sonuçlari tablo-1'de verilmektedir. Tablo-1: EPDM-NR karsilastirma test sonuçlari Testler NR Bulusta kullanilan EPDM Kalici deformasyon -100°C 53% 18% Kalici deformasyon -100°C 70% 39% Kalici deformasyon -120°C 74% 55% Havada yaslandirma 100°C -45,8% +18,8% 188h kopma degisimi Havada yaslandirma 120°C -87,5% +13,6% 168h kopma degisimi Havada yaslandirma 100°C -33,3% -2,8% 168h uzama degisimi Havada yaslandirma 120°C -78,3% -8,5% 168h uzama degisimi Vibrasyon testi Tan Delta 0,07 0,12 Yapilan kalici deformasyon testi malzemenin ne kadar deforme oldugunu göstermekte olup, elde edilen sonucun az olmasi beklenmektedir. Yaslandirma sonrasi degisimler, malzemenin baslangiç degerleriyle karsilastirilarak bulunmakta olup, az olmasi istenmektedir. Degisimin fazla olmasi ve eksi yönde olmasi malzemenin belirli kosullar altinda yaslandigini göstermektedir. Tan Delta Vibrasyon testinde ise elde edilecek sonucun yüksek olmasi gerekmektedir. Bulusa konu kauçuk malzemenin NR kauçuktan elde edilen malzemeden çok daha basarili oldugu tablo-?den verilen test sonuçlarindan da anlasilmaktadir. TR TR TR TR