Sentetik Elyaf Turleri / Fibers

CAM ELYAFI

Kompozisyonlarına bağlı olarak, değişik cam elyafı cinsleri vardır. Bunlar içinde “E” camı elyafının en başta geldiği görülmektedir. Elektrik ve mekanik özellikleri ile maliyetinin iyi bir denge oluşturması sonucu, bu kalsiyum alüminosilikat bileşiminin, kullanılan toplam cam elyafı takviye malzemeleri içinde %90 pazar payına sahip olduğu görülmektedir.

“E-CR”camı, “E” camının modifiye edilmiş şekli olup, asitlere karşı dayanım sağlamak amacı ile kompozisyonunda bor içermemektedir. “E-CR” camı elyafı, genellikle kimyasal dayanım istenen tank ve boru imalatında kullanılmaktadır.

Yüksek mekanik dayanım aranan ürünler için kullanılan cam elyafı cinsleri Amerika’da “S” CAMI; Avrupa’da “R” camı olarak nitelenmektedir. Kompozitin mukavemetini ve rijitliğini arttıran bu cins cam elyafı havacılık, uzay ve askeri alanlarda, yüksek teknik performans gereksinimi nedeni ile kullanılmaktadır. Ayrıca, nakliye, spor ve dinlence alanlarında da bazı ürünler için kullanıldığı görülmektedir.

Bunların dışında, mükemmel dielektrik özellikler taşıyan ve elektronik endüstrisinde sıkça kullanılan, “D” camı elyafı ve özellikle yüzey tüllerinde kullanılan kimyasal dayanımlı “C” camı elyafı da bulunmaktadır.

Başlıca cam elyafı cinslerinin kompozisyonları (% olarak) yandaki tabloda görülmektedir.

ARAMİD ELYAFI

Geçen yirmi yıl boyunca, yüksek teknoloji ürünleri olarak bilinen aramid elyafı önemli bir mesafe katetmiş olup uzay, denizcilik, spor ürünleri, eğlence, otomotiv ve silah endüstrisi gibi klasik kompozit pazarlarına hitap etmiştir. Yüksek düzeyde yönlendirilmiş olan bu polimer, düşük yoğunluk ile yüksek modül ve yüksek düzeyde yapışma özelliği ile yüksek mukavemet/ağırlık oranını üründe bir araya getirmektedir. Mukavemet ve modül değerleri yanısıra, liflerin kolaylıkla ıslatılabilmesi ve üründe darbe dayanımı özellikleri dolayısıyla yaygın olarak kullanılan reçinelerin çoğunluğu ile kullanılabilmektedir. Aramid elyafının negatif ısıl genleşme katsayısından dolayı, ısıl yayılmanın önem taşıdığı ortamlarda fayda sağlamaktadır. Aramid elyafı, fiyat/performans değerlerini sağlamak üzere tasarlanmış cam ve karbon elyafının kombinasyonu şeklinde olan hibrid ürünler halinde de mevcuttur. Yalnızca yapısından kaynaklanan sınırlamalar kompozit tasarımında dikkate alınmalıdır. Aramid ürünleri iplik, fitil, kırpılmış elyaf şeklinde mevcuttur.

Aramid elyafı iplik olarak farklı desenlerde dokunmuş kumaş şeklinde, fitil olarak da elyaf sarma veya şerit şeklinde kullanılmaktadır. Kırpılmış lifler ise hazır kalıplama bileşimlerinin içine karıştırılmaktadır.

BOR ELYAFI

Bor elyafı, ticari amaçlı olarak mevcut yüksek teknoloji ürünleri arasında piyasaya çıkan ilk üründür. Bor elyafı; bor’un kimyasal buharının çok ince bir tungsten teli üzerinde yoğunlaştırılması ile üretilmektedir. Çok sağlam ve dayanıklı bir takviye malzemesi olup, yüksek yoğunluğu ve yüksek maliyeti kullanımını sınırlandırmaktadır. Piyasada yalnızca şerit halinde bulunmaktadır.

KARBON/GRAFİT LİFLERİ

Yüksek teknoloji ürünü olarak kompozit pazarının geniş bir kısmı, karbon veya grafit elyaf ürünlerinden yararlanmaktadır. Karbon elyafı üretiminde birçok yöntem vardır. İlk ticari amaçlı karbon elyafı piroliz (yanma) ve ısıl işleme tabi tutulan sentetik liflerin karbon ve grafit elyafına dönüştürülmesi suretiyle üretilmiştir. Sentetik esaslı elyafların çoğunluğu, girdi malzeme olarak polikronitril (PAN) kullanılarak elde edilmektedir. Bu liflerin modülleri ve dayanımları, proses sırasındaki gerilim ve sıcaklık koşullarının değiştirilmesi ile kontrol altında tutulmaktadır.

Diğer karbon /grafit elyafı üretim prosesi, öncelikli olarak zift kullanımını esas almaktadır. Bu zift, sıvı kristal “mesophase” zift haline dönüştürülmekte ve sıvı haldeki kristal zift, piroliz işlemine tabi tutulmakta yüksek modüllü takviye özelliği ve yüksek mukavemet değerlerine sahip ürün elde edilmesi amacıyla ısı uygulanmakta ve elyafa dönüştürülmektedir. Zift esaslı ürünler çok yüksek modüllere sahiptir ve kopmada uzaması düşüktür.

Karbon elyafının diğer takviye liflerine göre daha farklı avantajları vardır. Nispeten düşük elyaf yoğunluğu, yüksek mukavemet ve yüksek modül özelliklerini bir araya getirirerek üstün bir kombinasyon özelliği sunmaktadır. Aynı zamanda yüksek ısılarda özelliğini koruma ve yorulma dayanımı özelliklerine sahiptir. Bununla birlikte karbon elyafının kendi yapısal özelliklerinden kaynaklanan bazı olumsuz yanları da mevcuttur. Liflerin sınırlı uzama özellikleri bazı darbe sorunlarına neden olmaktadır. Bu açığı kapatmak amacıyla daha yüksek uzama olanaklı elyaf ürünleri geliştirilmektedir. Karbon elyafının elektrik iletkenliği de bazı kullanım alanlarında engel olabilmektedir. Karbon elyafı demet, şerit ve kumaş halinde üretilmektedir. Daha çok termoplastik ve termoset hazır kalıplama bileşimlerinde katkı malzemesi olarak kullanılmak üzere, kırpılmış veya öğütülmüş bir şekilde satılmaktadır. Grafit halinde, çok yüksek ısıl iletkenliğe sahiptir. Bakıra göre dörtte bir ağırlıkta olan Grafit/Karbon elyafının termal iletkenliği bakırın üç, dört katıdır. Bu özellik yeni uygulama alanlarını da beraberinde getirmektedir.

DİĞER ORGANİK LİFLER

Termoplastik polyester ve naylon lifler, kompozit pazarında yeni kullanım alanları bulmaktadırlar. Takviyelerin her iki çeşidi de, hem darbe dayanımı hem de kimyasal ortamlarla karşılaşıldığında yüksek performans özelliklerini ürüne katmaktadırlar.

Ancak diğer elyaf çeşitleriyle karşılaştırıldığında, hem daha düşük sertlik hem de daha düşük ısı kullanımı gibi kısıtlamalar bulunmaktadır. Jel spinning prosesiyle üretilen yüksek moleküler ağırlıklı polietilen lifler, düşük yoğunlukta yüksek modül özelliğine sahiptirler. Yine düşük ısı kullanımlı olmaları, yaygın kullanımlarını engellemektedir.

Organik lifler yüzey keçeleri veya tülleri üretiminde de kullanılmaktadırlar. Bu özel ürünler kimyasal dayanım ve dış yüzey görünümünün önem kazandığı uygulamalarda kullanılmaktadır. Cam tülünün kılcal yapısı nedeniyle oluşan reçine zengin yüzey, yüksek kimyasal dayanım ve daha iyi bir dış görünüm sağlamaktadır.

EKZOTİK TAKVİYELER

Geliştirilmekte olan diğer inorganik liflerin polimer kompozit uygulamalarında yer bulması mümkün gözükmemekle birlikte, seramik veya metal alaşımlarda kullanılabilir. Ekzotik takviyeler alüminyum oksit, silikon karbür, alumina, silikon nitrit ve kuartzları kapsamaktadır.

TAKVİYE TÜRLERİNİN KARŞILAŞTIRMASI

Yaygın kullanımı olan kompozit takviye türleri arasındaki bazı temel farklılıkları belirtmek amacıyla aşağıdaki tablo düzenlenmiştir.

KAYNAK:

1-www.camelyaf.com.tr