Year 2019, Volume 22 , Issue , Pages 70 - 77 2019-11-29

EVALUATION of TREATMENT SLUDGE, SEPIOLITE and EGG SHELLS in THE PRODUCTION of POLYMER COMPOSITE PLATES
ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ

YAĞMUR UYSAL [1]


The aim of this study is to produce thermoplastic composite plates containing waste materials using additives such as industrial sewage sludge, eggshells and sepiolite, to determine the mechanical properties of these plates and to compare them with commercial polypropylene plates. These fillers were added to the polypropylene (PP) based composite in an amount of 20-50% by weight (dry basis), and all composite plates were prepared using the hot compression molding method. Mechanical properties (tensile strength, tensile modulus of elasticity, flexural strength, elasticity of bending coefficient, elongation and impact strength at break) and radiation permeability of composites were investigated and it was determined that filler type had an effect on mechanical properties significantly. It was found that the addition of egg shells reduced the radiation permeability of the PP-based composites and increased their tensile strength. Addition of sewage sludge to composite production decreased the tensile strength while, it caused to increase elasticity modulus in flexure because of its fibrous structure with sepiolite. In the light of these results, it was determined that PP based polymer composites produced with waste additives provide sufficient mechanical properties than only PP based polymer composite plates. 

Bu çalışmanın amacı, kağıt endüstrisi arıtma çamurunun yine atık materyaller olan yumurta kabuğu ve lületaşı (sepiyolit) tozu ile birlikte polipropilen (PP) bazlı termoplastik plaka üretiminde değerlendirilmesi ve elde edilen termoplastik kompozit plakanın radyasyon geçirgenlik ve mekanik dayanım (eğilme direnci, çekme direnci, dinamik eğilme direnci, kopmada uzama ve darbe direnci) özelliklerinin belirlenmesidir. Atık materyaller kütlece %20-50 oranlarında kompozit levha üretimine katılmış, tüm kompozit plakalar standart sıcak presleme yöntemi ile üretilmiş ve katkı maddeli polimer kompozitlerin özellikleri standart polipropilenden üretilen levha ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlarda yumurta kabuğu katkılı kompozit levhanın radyasyon geçirgenliğini azalttığı, çekme direncini artırdığı, arıtma çamurunun çekme direncini düşürdüğü ve arıtma çamurunda bulunan liflerin ve lületaşı tozunun elastikiyet modülünü artırdığı tespit edilmiştir. Katkı maddeleri kompoziti daha gevrek hale getirerek kopmada uzama ve eğilme direnci modülü değerlerini azaltmıştır. Eğilmede elastikiyet modülü değerleri ise arıma çamuru ve sepiyolit ilavesi ile artış göstermiştir. Üretilen PP kompozitlerin tamamı ASTM D 6662’de istenilen değerlerden daha yüksek eğilme direnci ve eğilmede elastikiyet modülü değerleri sağlamıştır. Bu çalışmanın sonuçları, günlük atılım miktarları çok yüksek olan arıtma çamuru, yumurta kabuğu ve lüle taşı gibi atık maddelerin “sıfır atık” yaklaşımı ile yeniden değerlendirilmelerinin sağlayarak kompozit levha üretiminde kullanılabileceğini ve ülke ekonomisi açısından faydalı malzeme üretiminin gerçekleştirilebileceğini ortaya koymuştur.

  • Bajpai, P. (2015). Management of pulp and paper mill waste. In Management of Pulp and Paper Mill Waste. https://doi.org/10.1007/978-3-319-11788-1
  • Bootklad, M., & Kaewtatip, K. (2013). Biodegradation of thermoplastic starch/eggshell powder composites. Carbohydrate Polymers. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.05.030
  • Boumbimba, R. M., Wang, K., Hablot, E., Bahlouli, N., Ahzi, S., & Avérous, L. (2017). Renewable biocomposites based on cellulose fibers and dimer fatty acid polyamide: Experiments and modeling of the stress–strain behavior. Polymer Engineering and Science. https://doi.org/10.1002/pen.24390
  • Chan, C. M., Wu, J., Li, J. X., & Cheung, Y. K. (2002). Polypropylene/calcium carbonate nanocomposites. Polymer. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00120-9
  • Cho, Y. B., & Seo, G. (2010). High activity of acid-treated quail eggshell catalysts in the transesterification of palm oil with methanol. Bioresource Technology. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.06.082
  • Deng, Q., Li, J., Yang, J., & Li, D. (2014). Optical and flexible α-chitin nanofibers reinforced poly(vinyl alcohol) (PVA) composite film: Fabrication and property. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2014.08.013
  • Gao, W., Ma, X., Liu, Y., Wang, Z., & Zhu, Y. (2013). Effect of calcium carbonate on PET physical properties and thermal stability. Powder Technology. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2013.04.008
  • Glenn, G. M., Orts, W. J., & Nobes, G. A. R. (2001). Starch, fiber and CaCo3 effects on the physical properties of foams made by a baking process. Industrial Crops and Products. https://doi.org/10.1016/S0926-6690(01)00085-1
  • Hablot, E., Matadi, R., Ahzi, S., & Avérous, L. (2010). Renewable biocomposites of dimer fatty acid-based polyamides with cellulose fibres: Thermal, physical and mechanical properties. Composites Science and Technology. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2009.12.001
  • Islam, K. N., Bakar, M. Z. B. A., Noordin, M. M., Hussein, M. Z. Bin, Rahman, N. S. B. A., & Ali, M. E. (2011). Characterisation of calcium carbonate and its polymorphs from cockle shells (Anadara granosa). Powder Technology. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2011.07.031
  • Ji, G., Zhu, H., Qi, C., & Zeng, M. (2009). Mechanism of interactions of eggshell microparticles with epoxy resins. Polymer Engineering and Science. https://doi.org/10.1002/pen.21339
  • Kargarzadeh, H., Huang, J., Lin, N., Ahmad, I., Mariano, M., Dufresne, A., … Gałęski, A. (2018). Recent developments in nanocellulose-based biodegradable polymers, thermoplastic polymers, and porous nanocomposites. Progress in Polymer Science. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2018.07.008
  • Klungsuwan, P., Jarerat, A., & Poompradub, S. (2013). Mechanical Properties and Biodegradability of Cuttlebone/NR Composites. Journal of Polymers and the Environment. https://doi.org/10.1007/s10924-012-0555-x
  • Liotier, P. J., Pucci, M. F., Le Duigou, A., Kervoelen, A., Tirilló, J., Sarasini, F., & Drapier, S. (2019). Role of interface formation versus fibres properties in the mechanical behaviour of bio-based composites manufactured by Liquid Composite Molding processes. Composites Part B: Engineering. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.10.103
  • Mahmood, T., & Elliott, A. (2006). A review of secondary sludge reduction technologies for the pulp and paper industry. Water Research. https://doi.org/10.1016/j.watres.2006.04.001
  • Matsuda, D. K. M., Verceheze, A. E. S., Carvalho, G. M., Yamashita, F., & Mali, S. (2013). Baked foams of cassava starch and organically modified nanoclays. Industrial Crops and Products. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.08.032
  • Mohamad, N., Latiff, A. A., Maulod, H. E. A., Azam, M. A., & Manaf, M. E. A. (2014). A Sustainable Polymer Composite from Recycled Polypropylene Filled with Shrimp Shell Waste. Polymer - Plastics Technology and Engineering. https://doi.org/10.1080/03602559.2013.843704
  • Nikolic, M. S., Petrovic, R., Veljovic, D., Cosovic, V., Stankovic, N., & Djonlagic, J. (2017). Effect of sepiolite organomodification on the performance of PCL/sepiolite nanocomposites. European Polymer Journal. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.10.010
  • Poompradub, S., Ikeda, Y., Kokubo, Y., & Shiono, T. (2008). Cuttlebone as reinforcing filler for natural rubber. European Polymer Journal. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2008.09.015
  • Pushpadass, H. A., Babu, G. S., Weber, R. W., & Hanna, M. A. (2008). Extrusion of starch-based loose-fill packaging foams#: Effects of temperature, moisture and talc on physical properties. Packaging Technology and Science. https://doi.org/10.1002/pts.809
  • Reulier, M., & Avérous, L. (2015). Elaboration, morphology and properties of renewable thermoplastics blends, based on polyamide and polyurethane synthesized from dimer fatty acids. European Polymer Journal. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.11.036
  • Reulier, M., Boumbimba, R. M., Rasselet, D., & Avérous, L. (2016). Renewable thermoplastic multiphase systems from dimer fatty acids, with mineral microfillers. Journal of Applied Polymer Science. https://doi.org/10.1002/app.43055
  • Son, J., Yang, H. S., & Kim, H. J. (2004). Physico-mechanical properties of paper sludge-thermoplastic polymer composites. Journal of Thermoplastic Composite Materials. https://doi.org/10.1177/0892705704038471
  • Tsai, W. T., Yang, J. M., Lai, C. W., Cheng, Y. H., Lin, C. C., & Yeh, C. W. (2006). Characterization and adsorption properties of eggshells and eggshell membrane. Bioresource Technology. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2005.02.050
  • Yoo, S., Hsieh, J. S., Zou, P., & Kokoszka, J. (2009). Utilization of calcium carbonate particles from eggshell waste as coating pigments for ink-jet printing paper. Bioresource Technology. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.06.112
  • Zhao, L., Zhang, Y., Miao, Y., & Nie, L. (2016). Controlled synthesis, characterization and application of hydrophobic calcium carbonate nanoparticles in PVC. Powder Technology. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.11.001
Primary Language tr
Subjects Environmental Engineering
Journal Section Research Articles
Authors

Orcid: 0000-0002-7217-8217
Author: YAĞMUR UYSAL (Primary Author)
Institution: MERSIN UNIVERSITY
Country: Turkey


Thanks Bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde büyük desteği olan KSÜ Orman Fakültesi Orman Endüstri Bölümü Laboratuvarlarına ve Prof.Dr. Fatih Mengeloğlu’na teşekkür ederiz.
Dates

Application Date : July 22, 2019
Acceptance Date : October 4, 2019
Publication Date : November 29, 2019

Bibtex @research article { ksujes594973, journal = {Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {}, eissn = {1309-1751}, address = {}, publisher = {Kahramanmaras Sutcu Imam University}, year = {2019}, volume = {22}, pages = {70 - 77}, doi = {10.17780/ksujes.594973}, title = {ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ}, key = {cite}, author = {UYSAL, YAĞMUR} }
APA UYSAL, Y . (2019). ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi , 22 () , 70-77 . DOI: 10.17780/ksujes.594973
MLA UYSAL, Y . "ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 22 (2019 ): 70-77 <http://jes.ksu.edu.tr/en/issue/50210/594973>
Chicago UYSAL, Y . "ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 22 (2019 ): 70-77
RIS TY - JOUR T1 - ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ AU - YAĞMUR UYSAL Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.17780/ksujes.594973 DO - 10.17780/ksujes.594973 T2 - Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 70 EP - 77 VL - 22 IS - SN - -1309-1751 M3 - doi: 10.17780/ksujes.594973 UR - https://doi.org/10.17780/ksujes.594973 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ %A YAĞMUR UYSAL %T ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ %D 2019 %J Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi %P -1309-1751 %V 22 %N %R doi: 10.17780/ksujes.594973 %U 10.17780/ksujes.594973
ISNAD UYSAL, YAĞMUR . "ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 22 / (November 2019): 70-77 . https://doi.org/10.17780/ksujes.594973
AMA UYSAL Y . ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ. KSU J. Eng. Sci.. 2019; 22: 70-77.
Vancouver UYSAL Y . ARITMA ÇAMURU, LÜLE TAŞI (SEPIYOLIT) VE YUMURTA KABUĞU ATIKLARININ POLİMER KOMPOZİT PLAKA ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019; 22: 77-70.