Investigation of mechanical behavior of wood polymer nanocomposites (WPNs) samples using static vickers microhardness tester

Elif AŞIKUZUN; Alperen KAYMAKCI

doi:https://doi.org/10.17475/kastorman.409185

Article Details

Investigation of mechanical behavior of wood polymer nanocomposites (WPNs) samples using static vickers microhardness tester

Authors:

Elif AŞIKUZUN | Alperen KAYMAKCI

Publisher:

Kastamonu University

Journal:

Kastamonu University Journal of Forestry Faculty 2018 Vol.18 Issue 1, pp.62-74

Document Type:

Article

Publication Date:

3/2018

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000516296

Frequency:

Tri-annual

eISSN:

1309-4181

pISSN:

1303-2399

DOI:

https://doi.org/10.17475/kastorman.409185

Abstract:

 


Aim of study: In this study, XRD and Vickers microhardness analyses of wood polymer
nanocomposites (WPNs) materials are carried out in detail. Especially, we are focused on the mechanical
analysis.

Area of study: Pine wood flour (40 mesh) as lignocellulosic filler obtained from a
commercial WPC manufacturer (sema wood) in Tekirdag, Turkey are used.

Material and Methods: Polypropylene, nano TiO2 and coupling agent
are used in the experiments. Depending on the nanocomposite groups, granulated
polymer, wood flour, nano TiO2 and MAPP are mixed. Then this mixture
is compounded in a laboratory scale twin-screw extruder at 40 rpm screw speed.

Main results: According to the obtained hardness results, all of the materials show RISE
(Reverse Indentation Size Effect) behavior. Experimental microhardness results
are compared with the mathematical models (Meyer's law, Proportional sample
Resistance (PSR), Elastic/Plastic Deformation (EPD) and Indentation-Induced Cracking (IIC) models) used in the microhardness analysis of materials in the
literature and the most suitable model for microhardness values of materials
was determined. According to the models, IIC model is the most
suitable to determine the micromechanical properties.

Research highlights: Structural and mechanical properties of WPNs materials are investigated. The increase in
the microhardness values of the all sample depends on the increase of applied
load. In addition, the microhardness values decrease with
increased TiO2 concentration in the samples and microhardness
values reach a saturation region at around for the samples.

.

 


Çalışmanın amacı: Bu çalışmada, ahşap
polimer nanokompozit (WPN) malzemelerinin XRD ve Vickers mikrosertlik
analizleri detaylı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Özellikle mekanik
analizler üzerine odaklanılmıştır.

Çalışma alanı: Tekirdağ'da ticari
bir WPC üreticisinden (Sema Ahşap) elde edilen lignoselülozik dolgu maddesi
olarak çam kerestesi kullanılmıştır.

Materyal ve Yöntem:
Deneylerde
polipropilen, nano TiO2 ve birleştirme maddesi kullanılmıştır. Nanokompozit
gruplara bağlı olarak, granül haline getirilmiş polimer, odun unu, nano TiO2 ve
MAPP karıştırılmıştır. Daha sonra bu
karışım, 40 rpm'lik vida hızında laboratuar ölçekli çift vidalı bir ekstrüderde
birleştirilmiştir.

Temel Sonuçlar: Elde edilen
sertlik sonuçlarına göre, tüm materyaller RISE (Ters Çentik Boyutu Etkisi) davranışını
göstermektedir. Deneysel sonuçlar, literatürde malzemelerin mikrosertlik
analizlerinde kullanılan matematiksel modeller (Meyer Kanunu, Orantılı Numune
Direnci (PSR), Elastik/Plastik Deformasyon (EPD) ve Çentici Kaynaklı Yarılma
(IIC) modelleri ile karşılaştırılmış ve en uygun model belirlenmiştir. Bu
modellere göre, IIC modeli, malzemelerin mikromekanik özelliklerini belirlemek
için en uygun modeldir.

Araştırma
vurguları: WPN'lerin
yapısal ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Tüm
numunenin mikrosertlik değerlerindeki artış uygulanan yükün artmasına bağlıdır.
Ek olarak, numunelerde TiO2 konsantrasyonun artması ile mikrosertlik
değerleri azalmakta ve yaklaşık 1.5 N'de doyma bölgesine ulaşmaktadır.

.

Article Details

Investigation of mechanical behavior of wood polymer nanocomposites (WPNs) samples using static vickers microhardness tester

Authors: Elif AŞIKUZUN | Alperen KAYMAKCI

Publisher: Kastamonu University

Journal: Kastamonu University Journal of Forestry Faculty 2018 Vol.18 Issue 1, pp.62-74

Document Type: Article

Publication Date: 3/2018

Document Language: English

Document ID (Org No.): 2000516296

Frequency: Tri-annual

eISSN: 1309-4181

pISSN: 1303-2399

DOI: https://doi.org/10.17475/kastorman.409185

Issues

Authors:

Elif AŞIKUZUN | Alperen KAYMAKCI

Publisher:

Kastamonu University

Journal:

Kastamonu University Journal of Forestry Faculty 2018 Vol.18 Issue 1, pp.62-74

Document Type:

Article

Publication Date:

3/2018

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000516296

Frequency:

Tri-annual

eISSN:

1309-4181

pISSN:

1303-2399

DOI:

https://doi.org/10.17475/kastorman.409185