Kompozit Malzemeler
Kompozit malzemeler; belirli bir amaca yönelik olarak en az iki farklı malzemenin bir araya getirilmesiyle meydana gelen malzeme gurubudur. Üç boyutlu nitelikteki bu bir araya getirmede amaç, bileşenlerin hiç birinde tek başına mevcut olmayan bir özelliğin elde edilmesidir. Diğer bir deyişle, amaçlanan doğrultuda bileşenlerin daha üstün özelliklere sahip bir malzeme üretilmesi hedeflenmektedir.
Kompozit malzemeler elyaf ve reçine bileşenlerinden oluşur. Çok güçlü, dayanıklı ve hafif malzemelerdir. Kompozit malzemeleri oluşturan bileşenler birbirleri ile karışmazlar. Farklı özelliklere sahip bileşenler bir arada kompozit malzemenin üstün özelliklerini oluşturur.
Metal, ahşap gibi geleneksel malzemelere göre üstün özelliklere ve değer katan avantajlara sahiptir. Bu özellikleri ve avantajları kompozit malzemelere her geçen gün yeni bir uygulama alanı yaratmaktadır.
Reçine katkı malzemeleri ilave edilmiş termoset veya termoplastik reçinelerin, elyaf takviyeleri (cam, karbon, aramid v.s) veya dolgu malzemeleri ile takviye edilmesi ve bu karışımın, belirli bir prosese tabi tutulması sonucunda sertleşmesi ile elde edilen ürün kompozit olarak adlandırılmaktadır. Bu nedenle takviyeli plastikler ve kompozit terimleri eş anlamlılık taşımaktadır.
CTP nedir
“CTP” Camelyafı Takviyeli Plastik sözcüklerinin baş harflerinden oluşan, Türkçe bir kısaltmadır. Yabancı ülkelerde de benzer kısaltmalarla ifade edilen bu kavramın bazı örnekleri aşağıda verilmiştir.
Amerika’da : GRP (Glass fiber Reinforced Plastic)
İngiltere’de : FRP ( Fiber glass Reinforced Plastic)
Fransa’da : PRFV ( Plastique Renforce de Fibres de Verre)
Almanya’da : GFK (Glasfaser Kunstsoffe)
İtalya’da : PRFV (Plastici Rinforzati di Fibro di Vetro)
Kompozit Üretiminde Kullanılan Malzemeler
Reçineler
Epoksi Reçine
Genellikle iki komponentli olan epoksiler, diğer termoset plastikler gibi belli süre sonra sıvı halden katı hale geçer ve takibeden bir iki hafta içinde olgunlaşarak nihai sertliğe ulaşır. Cam veya karbon elyafı ile epoksi kombinasyonu mükemmel mekanik dayanıklılığa sahiptir. Bu yüzden uzay ve havacılık teknolojilerinde, otomotiv, medikal, denizcilik ve inşaat alanında çok kullanılır.
Avantajları:
- Elyaf yapılarda yüksek bağ mukavemeti sağlarlar.
- Yüksek aşınma direncine sahiptirler.
- Uçucu değildirler ve kimyasal dirençleri yüksektir.
- Düşük ve yüksek sıcaklarda sertleşebilme özelliğine sahiptirler.
Dezavantajları:
- Polyesterle karıştırıldığında pahalıdırlar.
Polyester Reçine
Hem Türkiye’ de hem de Dünya’ da CTP uygulamalarında en yaygın olarak kullanılan doymamış polyester reçineler, Takviyeli plastikler içinde termoset grubunda yer alan bir reçinedir. El yatırması gibi basit kalıplama tekniklerinden, en karmaşık makineleşmiş kalıplama tekniklerine kadar, her türlü kalıplama tekniğine hitap eder. Doymamış polyester reçineler, kompozitin genel amaçlı veya kimyasal dayanımlı olmasını sağlayacak şekilde, “ortoftalik” veya ” izoftalik” olarak adlandırılır.
Avantajları:
- Düşük maliyet
- İyi çevresel dayanım
Vinilester Reçine
Polyester benzerler. En önemli avantajları elyaf ve matris arasında iyileştirilmiş bir bağ mukavemetine sahip olmalıdır. Korozif ortamlardaki kullanımlar için donatılı plastik bileşenlerin üretiminde yararlanılmaktadır. Bu polimerler kimyasal dayanım gerektiren kimya tesislerinde, borularda ve depolama tanklarında kullanılmaktadır.
Elyaflar
Cam Elyaf
Cam lifleri veya diğer bir deyişle cam elyafları kompozitlerin üretiminde en çok kullanılan donatı malzemelerindendir. Üstün özelliklerinin yanı sıra, ekonomik bir donatı türü olması bu sonucu ortaya çıkarmaktadır. Çeşitli matris malzemeleriyle kullanılmış olmasına karşılık, temel kullanım alanı cam takviyeli plastik (CTP) endüstrisidir
Karbon Elyaf
Karbon lifleri veya diğer bir deyişle karbon elyafları liflerin düşük yoğunluğuna karşın çekme dayanımı ve E – modülü yüksektir. Yüksek sıcaklıklara dayanabilen karbon liflerinin özellikleri, üretimdeki son işlem sıcaklığına bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Üstün özelliklerinin yansıra son derece pahalı olan karbon lifleri, özellikle uzay ve havacılık endüstrisinde yararlanılan bir malzeme niteliğindedir. Maliyeti yüksektir.
Kompozit Malzemenin Özellikleri & Avantajları
- Yüksek mukavemet : Kompozitler yüksek mukavemet değerleri sağlayan malzemeler arasında en etkin olanlardan birisidir.
- Hafiflik : Kompozitler birim alan ağırlığında hem takviyesiz plastiklere, hem de metallere göre daha yüksek mukavemet değerleri sunmaktadır.
- Tasarım esnekliği : Kompozitler bir tasarımcının aklına gelebilecek her türlü karmaşık, basit, geniş, küçük, yapısal, estetik, dekoratif yada fonksiyonel amaçlı olarak tasarlanabilir.
- Boyutsal stabilite : Çeşitli mekanik, çevresel baskılar altında termoset kompozit ürünler şekillerini ve işlevselliklerini korumaktadırlar.
- Yüksek Dielektrik Direnimi : Kompozitlerin göze çarpan elektrik yalıtım özellikleri, birçok komponent’in üretimi konusunda açık bir tercih nedenidir.
- Korozyon dayanımı : Kompozitler’in antikorozif özelliği, diğer üretim malzemelerinden üstün olan niteliklerinden biridir.
- Kalıplama kolaylığı : Kompozit ürünler, çelik türündeki geleneksel malzemelerde karşılaşılan birçok parçanın birleştirilmesi ve sonradan monte edilmesi işlemini tek parçada kalıplama olanağı ile ortadan kaldırmaktadır.
- Yüzey uygulamaları : Kompozit ürünlerde kullanılan polyester reçine, özel pigment katkıları ile renklendirilmek suretiyle, amaca uygun kendinden renkli olarakta üretilebilir.
- Şeffaflık özelliği : Kompozitler, cam kadar ışık geçirgen olabilir. Tam şeffaf olması nedeni ile ışığı yayması sayesinde, diffüze ışığın önem kazandığı seralarda ve güneş kolektörü yapımında önemli avantaj sağlar.
- Beton yüzeylere uygulama imkanı : Beton yüzeylere, kompozitler mükemmel yapışır. Özellikle, betonun gözenekli olması nedeniyle, kompoziti oluşturan ana malzemelerden polyester reçinenin beton gözeneklerinden sızması ve beton kütle içinde sertleşmesinden dolayı mükemmel bir yapışma sağlanır.
- Ahşap yüzeylere uygulama imkanı : Kompozitler ahşap yüzeylere yapışma özelliğine sahiptir. Ancak ahşabın kuru olması ve stiren ihtiva eden polyester reçine ile iyi bir şekilde emdirilmesi gerekir.
- Demir yüzeylere uygulama imkanı : Demir yüzeydeki pas ve yağ kalıntıları temizlendikten sonra kompozitlerle kaplanabilir. Bu sayede demir ve çelik yüzeyler, kompozitlerle kaplanarak korozyon etkilerinden korunmaktadır.
- Yanmazlık özelliği : Kompozitlerin alev dayanımı, kullanılan polyesterin özelliğine bağlıdır. Alev dayanım özelliğinin arandığı yerlerde “Alev dayanımlı” polyester kullanılmalıdır.
- Kompozitler sıcaklıktan etkilenmez : Kompozit ürünler, termoset plastikler grubundan polyester reçineler ile yapıldığı için yumuşamaz ve şekil değiştirmez. Isı dayanıklılığı kullanılan polyester reçinenin cinsine bağlıdır.
- Kompozitler içine farklı malzemeler gömülebilir : Kompozitlerin içine demir, ahşap, halat, tel, mukavva, poliüretan sert köpük gibi malzemeler gömülerek mekanik özellikleri farklılaştırılabilir.
- Tamir edilebilirlik özelliği : Tamir izlerinin görünmemesi için, onarım işleminin bir kalıp üzerinde yapılması, ya da onarımdan sonra zımpara veya boya yapılması gerekir.
- Kompozitler kesilip delinebilir : Kompozitler, tahta gibi kolayca kesilir, delinir, zımparalanır. Bu amaçla kullanılan aletlerin sert çelik veya elmas uçlu olması halinde daha iyi sonuç alınmaktadır.
Uygulama Alanları
- Denizcilik
- Havacılık ve Uzay
- Otomotiv ve Taşımacılık
- Savunma Sanayi
- Enerji ve Elektrik
- Depolama tankları, boru ve altyapı
- İnşaat
- Spor Ekipmanları
- Eğlence Sektörü
- Mobilya & Mimarlık
- Sanatsal Uygulamalar
- Medikal
Sonuç
Kompozit malzemeler belirli avantajlar sağlayan özel ürünlerdir. Günümüzde geniş hammadde temin olanakları ve birleştirme metotları kullanıcıya maksimum avantajı sağlayan çok sayıda kombinasyonları mümkün kılmaktadır. Kompozit malzemelerin yüksek ve homojen bir kaliteyi garanti edebilmesi ve üretim maliyetlerinin kabul edilebilir düzeyde tutulabilmesi için yüksek teknolojiye dayalı bir işlemin uygulanması şarttır. Dezavantajı ise, kompozit olmayan malzemelere göre daha pahalı oluşlarıdır. Ancak son kullanıcı açısından ekonomik çözüm arz etmektedir. Bu husus günün ve yarının kompozitleri için daha geniş ve yeni uygulama olanları açacak olan itici güç niteliğindedir.