1. UKM Learning and Research Repository
2. PHD Thesis / Tesis PHD
3. Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Title:	Processability of thermoplastic natural rubber (TPNR) as a biocomposite backbone feedstock binder for metal injection molding
Authors:	Norita Hassan (P46892)
Supervisor:	Sahrim Hj. Ahmad, Prof. Dr.
Keywords:	Thermoplastic Biocomposite Injection molding of metals Dissertations, Academic -- Malaysia Universiti Kebangsaan Malaysia -- Dissertations
Issue Date:	15-Sep-2014
Description:	Metal injection moulding (MIM) is a powder metallurgy process in which cost effective technique for producing small, complex, precision parts in high volume. Binder is a key component which provides the powder with flowability and formability necessary for moulding. The mastering issue in MIM process is associated with the feedstock. Particularly the binders in the feedstock strongly determine the MIM quality. In the present study, thermoplastic natural rubber (TPNR) has been developed as a novel backbone polymer to produce a new feedstock formulation for MIM process. TPNR blends consist of natural rubber (NR) alloyed with low density polyethylene (LDPE) at four different ratio 40/60, 50/50, 60/40 and 70/30 were studied. Feedstock mixture of 22μm 316L stainless steel powder and the binder system consists of three major fractions of paraffin wax (PW), TPNR and stearic acid (SA) with a powder loading of 65 vol. % was investigated. Comparison also been made with existing of palm stearin (PS) in the binder system replacing the PW. The melt rheological behaviour of TPNR blends and the mixtures of the feedstock are firstly had been investigated. This study also investigates the influences of TPNR on injection parameter, density of injected moulded specimen and changes during solvent extraction. TPNR blend with 40NR/60PE is the best formulation as a part of the binder system that been added to the binder system and feedstock. The feedstock showed pseudo-plastic behaviour which is suitable for the injection process. The addition of NR to the binder formulations increased the viscosity of the feedstock. However the addition of PW and PS has stabilized the viscosity of the feedstock as desired once. The feedstock has been successfully injection moulded at a temperature of 190-200oC and achieved high density of green specimen. Kinetic solvent extractions were done to determine the difference between the PW and PS binder systems. Results shows that there is a slightly time extension for the binder system with PS during the solvent extraction as a comparison. Introduction of 10 vol.% of SA in the binder that act as a lubricant helped in the mixing process to produce a homogeneous blend and the torque reached a steady state value in a short time. Thermal analysis such as DSC and TGA has been done as a preparation for the thermal debinding and sintering process. Results shows that the melt temperature for PW is lower than PS, which is 63.95oC and 68.25oC with that the debinding process for PS will need longer time to be debind than PW. The sintered sample density of 98% to 99% of theoretical density was successfully achieved. Good physical and mechanical properties especially the tensile strength of the sintered specimen can be achieved as sintered at the temperature of 1380oC with the heating rate of 10oC/min under vacuum atmosphere. The shrinkage rate of sintered sample obtained was acceptable within 15% in length and 13% in width. This study has demonstrated that a primary backbone polymer; TPNR performs best in term of flow stability and compact quality and saves in processing time especially during the solvent debinding process of green sample.,Pengacuanan Suntikan Logam (MIM) adalah proses metalurgi serbuk yang merupakan teknik yang berkos efektif untuk menghasilkan komponen-komponen yang kecil, kompleks, persis dalam kuantiti pukal. Bahan pengikat adalah komponen utama yang menyediakan bahan suapan bersifat keboleh aliran dan keboleh bentuk yang perlu untuk pengacuanan. Isu utama dalam proses MIM adalah berkaitan dengan bahan suapan. Khususnya bahan pengikat di dalam bahan suapan menentukan kualiti MIM. Dalam kajian ini, termoplastik getah asli (TPNR) telah dibangunkan sebagai polimer tulang belakang yang baru untuk menghasilkan formulasi baru bahan suapan bagi proses MIM. Adunan TPNR terdiri dari getah asli (NR), diadun dengan polietilena berketumpatan rendah (LDPE) pada nisbah yang berbeza 40/60, 50/50, 60/40 dan 70/30 telah dikaji. Adunan bahan suapan serbuk keluli tahan karat 22μm 316L dan sistem bahan pengikat terdiri daripada tiga pecahan utama iaitu lilin paraffin (PW), termoplastik getah asli (TPNR) dan asid stearik (SA) dengan bebanan serbuk 65% isipadu telah dikaji. Perbandingan juga dilakukan dengan kehadiran stearin sawit (PS) di dalam sistem bahan pengikat menggantikan PW. Kelakuan lebur reologi adunan TPNR dan adunan bahan suapan adalah yang pertama dikaji. Kajian ini juga mengkaji pengaruh TPNR terhadap parameter penyuntikan, ketumpatan sampel yang telah disuntik dan perubahan semasa penyahikatan larutan. Adunan TPNR dengan 40NR/60PE adalah merupakan formulasi terbaik sebagai sebahagian daripada sistem bahan pengikat yang ditambah dalam sistem bahan pengikat dan bahan suapan. Adunan menunjukkan aliran pseudo-plastik yang sesuai untuk proses penyuntikan. Penambahan NR ke dalam formulasi bahan pengikat telah meningkatkan kelikatan bahan suapan. Walau bagaimanapun penambahan PWdan PS telah menstabilkan kelikatan bahan suapan. Bahan suapan telah berjaya disuntik pada suhu 190oC-200oC dan mencapai ketumpatan jasad hijau yang tinggi. Penyahikatan larutan kinetic dilakukan untuk menentukan perbezaan di antara sistem bahan suapan PW dan PS semasa nyahikatan larutan dilakukan sebagai perbandingan. Penambahan 10% isipadu SA ke dalam bahan pengikat yang bertindak sebagai pelincir yang membantu dalam proses pengadunan bagi menghasilkan adunan yang homogen dan nilai tork mencapai tahap yang stabil dalam masa yang singkat. Analisis terma DSC dan TGA telah dilakukan sebagai persediaan untuk proses penyahikatan terma dan pensinteran. Keputusan menunjukkan suhu lebur bagi PW adalah lebih rendah berbanding PS, iaitu 63.95oC dan 68.25oC untuk itu proses penyahikatan bagi PS masa yang lebih lama diperlukan berbanding PW. Ketumpatan sampel yang disinter diantara 98% ke 99% ketumpatan teori telah berjaya diperolehi. Sifat fizikal dan mekanikal yang baik terutama kekuatan regangan bagi sampel yang disinter boleh dicapai pada suhu 1380oC dengan kadar pemanasan 10oC/min di dalam atmosfera vakum. Kadar pengecutan sampel yang disinter yang diperolehi adalah diantara 15% panjang 14% lebar. Kajian ini telah membuktikan bahawa polimer tulang belakang utama; TPNR telah memberikan aliran yang stabil dan kualiti ketumpatan yang terbaik dan mengurangkan masa pemprosesan terutama semasa penyahikatan larutan jasad hijau.,Ph.D.,Pengacuanan Suntikan Logam (MIM) adalah proses metalurgi serbuk yang merupakan teknik yang berkos efektif untuk menghasilkan komponen-komponen yang kecil, kompleks, persis dalam kuantiti pukal. Bahan pengikat adalah komponen utama yang menyediakan bahan suapan bersifat keboleh aliran dan keboleh bentuk yang perlu untuk pengacuanan. Isu utama dalam proses MIM adalah berkaitan dengan bahan suapan. Khususnya bahan pengikat di dalam bahan suapan menentukan kualiti MIM. Dalam kajian ini, termoplastik getah asli (TPNR) telah dibangunkan sebagai polimer tulang belakang yang baru untuk menghasilkan formulasi baru bahan suapan bagi proses MIM. Adunan TPNR terdiri dari getah asli (NR), diadun dengan polietilena berketumpatan rendah (LDPE) pada nisbah yang berbeza 40/60, 50/50, 60/40 dan 70/30 telah dikaji. Adunan bahan suapan serbuk keluli tahan karat 22μm 316L dan sistem bahan pengikat terdiri daripada tiga pecahan utama iaitu lilin paraffin (PW), termoplastik getah asli (TPNR) dan asid stearik (SA) dengan bebanan serbuk 65% isipadu telah dikaji. Perbandingan juga dilakukan dengan kehadiran stearin sawit (PS) di dalam sistem bahan pengikat menggantikan PW. Kelakuan lebur reologi adunan TPNR dan adunan bahan suapan adalah yang pertama dikaji. Kajian ini juga mengkaji pengaruh TPNR terhadap parameter penyuntikan, ketumpatan sampel yang telah disuntik dan perubahan semasa penyahikatan larutan. Adunan TPNR dengan 40NR/60PE adalah merupakan formulasi terbaik sebagai sebahagian daripada sistem bahan pengikat yang ditambah dalam sistem bahan pengikat dan bahan suapan. Adunan menunjukkan aliran pseudo-plastik yang sesuai untuk proses penyuntikan. Penambahan NR ke dalam formulasi bahan pengikat telah meningkatkan kelikatan bahan suapan. Walau bagaimanapun penambahan PWdan PS telah menstabilkan kelikatan bahan suapan. Bahan suapan telah berjaya disuntik pada suhu 190oC-200oC dan mencapai ketumpatan jasad hijau yang tinggi. Penyahikatan larutan kinetic dilakukan untuk menentukan perbezaan di antara sistem bahan suapan PW dan PS semasa nyahikatan larutan dilakukan sebagai perbandingan. Penambahan 10% isipadu SA ke dalam bahan pengikat yang bertindak sebagai pelincir yang membantu dalam proses pengadunan bagi menghasilkan adunan yang homogen dan nilai tork mencapai tahap yang stabil dalam masa yang singkat. Analisis terma DSC dan TGA telah dilakukan sebagai persediaan untuk proses penyahikatan terma dan pensinteran. Keputusan menunjukkan suhu lebur bagi PW adalah lebih rendah berbanding PS, iaitu 63.95oC dan 68.25oC untuk itu proses penyahikatan bagi PS masa yang lebih lama diperlukan berbanding PW. Ketumpatan sampel yang disinter diantara 98% ke 99% ketumpatan teori telah berjaya diperolehi. Sifat fizikal dan mekanikal yang baik terutama kekuatan regangan bagi sampel yang disinter boleh dicapai pada suhu 1380oC dengan kadar pemanasan 10oC/min di dalam atmosfera vakum. Kadar pengecutan sampel yang disinter yang diperolehi adalah diantara 15% panjang 14% lebar. Kajian ini telah membuktikan bahawa polimer tulang belakang utama; TPNR telah memberikan aliran yang stabil dan kualiti ketumpatan yang terbaik dan mengurangkan masa pemprosesan terutama semasa penyahikatan larutan jasad hijau
Pages:	214
Call Number:	TN695.N646 2014 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.