KOMPOZIT
Garip bir cumartesi akşamı, arka planda türden türe geçen müziklerle sonunda araştırmamı tamamlamanın verdiği mutluluk paha biçilmez. Fakat yaklaşık 1 aydır kompozitler üzerinde araştırma yapıp edindiğim tüm bilgilere rağmen kendimi daha cahil daha bilgisiz hissetmek kafamı bozmuyor değil. Hayat ne kadar kısa her şeyi öğrenebilmek için kesinlikle bir insan ömrü yetmiyor. Diğer araştırmalarımda da olduğu gibi tanımla başlıyoruz =))
Kompozit tanımı
Kompozit kelimesi ‘karma’ manasındadır ve Fransızca ‘composite’ kelimesinden gelir.
İstenen özellikleri tek başına sağlayamayan iki ya da daha fazla malzemeyi belirli şartlar ve oranlarda fiziksel olarak makro yapıda bir araya getirip istenen özellikleri sağlayacak şekilde elde edilen malzemeye kompozit malzeme denir.
Kompozitler; iki ya da daha fazla bileşenden meydana gelen, bir bileşenin yüksek çekme /kopma dayanımı sağlayan bir lif, diğer bileşenin ise matris olarak adlandırıldığı ve genelde lifleri birbirlerine bağlayan reçinelerin olduğu malzemelerdir.
Kompozit malzeme; iki ya da daha fazla malzemenin bazı bağlar yardımı ile birleştirilmesi sonucu oluşan yeni malzemelerdir.
Kompozit malzeme; biçimsel ve kimyasal yapıları ile birbirlerinden farklı; birbirleri içerisinde çözünmeyen iki ya da daha fazla makro ya da mikro bileşenin karışımı veya birleşimi ile oluşan malzemelerdir.
Kompozitin Yapısı
Bir malzemeden aynı anda birden çok özellik istenebilir. Genel malzeme gruplarından sayılan metaller , seramikler ya da polimerlerin tek başına kullanılması ile istenilen her özelliğin elde edilmesi güçtür. Böyle durumlarda belirli özellikleri ön plana çıkan her bir malzeme seçilir. Bu malzemeler bir araya getirilir ve her biri kompozitin bir fazını oluşturur. Her bir fazın kompozitteki görevi farklıdır.
Kompozit malzemeler; takviye ve matris malzemelerden meydana gelir. Takviye olarak bir fiber malzeme ve bu malzemenin çevresinde hacimsel olarak çoğunlukta olan bir matris malzeme kullanılır. Fiber malzeme kompozite yük taşıma ve mukavemet özelliği sağlar. Takviye malzeme seçilirken ise hafiflik, mukavemet ve modül, yorulma mukavemeti, elektrik ve isi iletkenliği ve ekonomiklik gibi nedenler gözönünde bulundurulur.
Matris malzeme kompozite şeklini veren yapıdır. Matris malzemeden birtakım özellikler istenmektedir. Bunlar; yüksek mukavemet, yüksek elastik uzama, yüksek kayma mukavemeti, kullanım sıcaklığında düşük sürünme, yüksek tokluk ve darbe dayanımı, düşük ısıl iletkenlik, takviye edilen malzeme ile iyi bağ oluşturma, kimyasallara ve çözücülere dayanım, düşük nem emme, hızlı kür etme/katılaşma, kür etme sıcaklığının kullanım sıcaklığından çok yüksek olması, düşük çekme oranı, uzun raf ömrü, düşük öz kütle ve fiyat. Matris seçiminde ise önemli olan husus; lifler arasında gerilimi sağlamak, lifleri ortam etkileri, oksidasyon, korozyon ve darbelerden korumaktır. Ayrıca matris malzeme kompozit yapılarda plastik deformasyona geçişte oluşabilecek çatlak ilerlemesini önleyerek malzemenin kopma süresini geciktirmektedir. Ayrıca matris malzeme fiber malzemeleri birarada tutmaya yarar ve yük lifler arasında homojen olarak dağılır.
Kompozit malzemeler sağladıkları avantajlar ve çeşitliliklerden dolayı bugün birçok mühendislik uygulamasında kendine geniş yer bulmaktadır. Aslında kompozit malzemelerin bilinen en eski ve en geniş kullanım alanı inşaat sektörüdür. Bu malzemelerin kullanımı , uzun yıllar önce kerpiç kullanımı ile ortaya çıkmıştır. Kerpiç; kil, saman ve bitkisel liflerin birleşimi ile meydana gelmiştir. Bunun amacı dayanıklılığın artmasını sağlamaktır. Günümüze de bakacak olursak en çok kullanılan kompozit malzeme betondur. Matris malzeme; çimento ve kumdur. Takviye malzeme ise çelik çubuklardır. İlk modern sentetik plastikler 1900’lerin başında gelişmeye başlamıştır.1930’ların sonlarına gelindiğinde bu malzemeler plastik malzemeler ile rekabet edecek duruma gelmişlerdir. Plastiklerin başlıca özellikleri kolay biçim verilebilir olmaları, metallere oranla düşük yoğunlukta olmaları, üstün yüzey kalitesi, ve korozyona karşı dayanımdır. Bunların yanı sıra sertlik ve dayanıklılık özelliklerinin düşük olan plastik malzemelerin güçlendirilmesi çalışmaları hızlanmış ve bu sebeple 1950’lerde polimer esaslı kompozitler geliştirilmiştir.
Kompozit malzemeler matrislerine göre üç gruba ayrılırlar:
1.Metal Matrisli Kompozitler
2.Seramik Matrisli Kompozitler
3.Polimer Matrisli Kompozitler
Metal matrisli kompozit malzemeler
Matris malzemesi olarak metallerin seçilmesinin birçok sebebi vardır. Bunlardan başlıcaları; yüksek sıcaklıklarda çalışabilmeleri, yüksek basma/eğme/çekme dayanımına sahip olmaları, tokluklarının iyi oluşu ve yüksek dayanım/yoğunluk, yorulma dayanımı ve termal genleşmedir. Bunlara bağlı olarak metal matrisli kompozitlerin konvansiyonel metal malzemelerden daha iyi olduğunu söyleyebiliriz. Bu özelliklerin yanında elektriksel ve ısıl iletimlerinin yüksek oluşu, konvansiyonel metal üretim yöntemleri ile üretilebilmeleri, nemden etkilenmemeleri ve yanmazlık özelliği göstermeleri de bu seçimde etkilidir. Örneğin; tungsten alaşımından yapılan liflerle takviye edilmiş metal alaşım kompozitleri 10000C gibi yüksek sıcaklıklara dayanabilmektedir ve bu Kompozitler jet motorlarında kullanılmaktadır. Metaller tokluk ve mukavemet özellikleri ile öne çıkarlar ve saf halde yumuşaktırlar. Bu yumuşaklık alaşımlandırma ile yok edilebilir ve daha mukavim hale gelirler. Bazı metaller lifler veya tanecikler ile takviyelendirilmek suretiyle kompozit olabilirler.
Seramikler inorganik malzemelerdir. Genelde metal ve metal olmayan elementlerin birleşmesi ile meydana gelir. Özellikleri; düşük yoğunlukludurlar, mukavimdirler, serttirler, termal ve kimyasal dayanımları yüksektir, gevrektirler, plastik olarak akmazlar. Kırılgan ve gevrek olmaları seramiklerin güvensiz olmasına yol açar. Ayrıca ergime noktaları yüksektir ve sertliklerinden dolayı zor işlenirler. Bu malzemeden yapılan parçaların çok daha kaliteli ve doğru tasarlanması gereklidir. Bu sebeplerden dolayı istenilen özellikleri sağlamak amacıyla seramik matrisli kompozitler üretilir. Seramik Kompozitler Li2O2 -Al2O3 - SiO2 , SiO2 ve BaO-SiO2 AlO3 –Si3N4 gibi matrislerden hazırlanır. Takviye edici olarak ise daha çok Al2O3 , SiC, Si3N4 kullanılır. Seramik matrisli Kompozitler yaygın olarak kullanılmaktadır.
Polimer malzemeleri oluşumuna göre ikiye ayırabiliriz. Ya kimyasal olarak birbirine bağlı birçok parça veya birimi içeren bir katı olarak karşımıza çıkarlar veya birbirine bağlanarak bir katı meydana getiren parçalar veya birimler olarak polimerleri adlandırabiliriz. Plastikler de bu grubun içerisinde bulunur. Plastikler belli bir şekilde biçimlendirilen veya kalıplanan bir yapay malzeme grubudur. Plastiklerin sağladığı özelliklerin birçoğuna bir başka malzeme grubunu kullanarak ulaşmak çok zordur. Bu sebeple plastikler mühendislik alanında önemli bir yere sahiptirler. Plastiklerin tercih edilmesinin başka nedenleri de; basitleştirilmiş montaj yöntemleri, daha az sayıda parça kullanarak tasarıma olanak sağlaması, yüzey bitim işlemlerinin azalması, ağırlık kazancı (veya taşıma kolaylığı, hafif oluşu). Plastikler çok iyi yalıtım özelliğine sahiptir. Bu sebeple elektrik mühendisliği tasarımında kullanılmaya oldukça elverişlidir. Ayrıca plastiklerin bir diğer avantajı da maliyettir. Diğer malzemeler ile kıyasladığımızda birçok malzemeye göre daha ucuzdur. Plastikler yapılarındaki kimyasal bağ göz önünde bulundurularak iki gruba ayrılır. Termoplastikler ve Termoset plastikler. Bu sebeple polimer matrisli kompozitleri de matris fazı olarak kullanılan polimere bağlı olarak iki ana gruba ayırabiliriz. Termoplastik ve Termoset esaslı kompozitler.
Termoplastikler
Termoplastikler; ısıtılıp tekrar soğutulduklarında şeklini muhafaza eden bir malzeme türüdür. Bu ısıtılıp soğutulma işlemi şekillendirme durumunda yapılır. Bu plastiklerin yapılarında ısıtılıp soğutulma esnasında önemli değişiklikler oluşmaz. Bu sebeple bu işlem defalarca kez yapılıp plastikler yeni şekillere sokulabilir. Isı ve basınç altında yumuşarlar; soğuduktan sonra sertleşirler, uygun çözücülerde çözünürler, kalıplanabilirler. Termoplastik grubunu meydana getiren en önemli plastikler; viniller, selülozikler, akrilikler, polietilen, naylon, polistirendir.
Termosetler
Termoset plastikler ısıtılıp soğutulduklarında şeklini korumayan malzemelerdir. ısıtılınca erimezler aksine çok yüksek sıcaklıklara çıkıldığında yapıları bozunur. Kimyasal tepkime ile sertleşme sağlanabilir ancak sonrasında ısı etkisi ile yumuşatılamazlar. Kalıplama sırasında akma özelliklerini kaybederler. Bu yüzden termoset plastikler yeniden üretim sürecine girmezler. Termoset malzemelerin diğer bir ismi de ısıl sert plastiklerdir. Bu ismin sebebi, şekillendirmenin kalıcı olarak sağlanabilmesi için ısıya gerek duyulur. Sonrasında sertleşme sağlandıktan sonra tekrar ısıyla bu sertlik yok olmaz. Ayrıca termosetler çözücülerde çözünmezler. Termoset plastiklerin mühendislik tasarımı uygulamalarında tercih edilmelerine neden olan özellikler şunlardır;
- Yüksek ısıl kararlılık
- Yüksek sertlik
- Yük altında sürünme ve biçim değiştirmeye direnç
- Hafiflik
- Yüksek elektrik ve ısıl yalıtım özellikleri
- Yüksek boyutsal kararlılık
Kompozitlerin Avantaj ve Dezavantajları
Kompozit malzemelerin belli başlı avantajları şunlardır:
1. Kompozit malzemeler üstün fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptirler. Bu sebeple birçok metal bileşenin yerine tek başlarına kullanılabilmektedirler.
2. Kompozit malzemelerin eğilme ve çekme dayanımı oldukça yüksektir. Eğilme dayanımı açısından karşılaştırıldığında bazı kompozit malzemeler, aynı eğilme dayanımına sahip geleneksel çelikten 5 kat, alüminyumdan da 2 kat daha hafiftir.
3. Kompozit malzemelerin özgül dayanımları çok yüksektir (yoğunluk – dayanım oranı). Polimer matrisli kompozitlerin özgül dayanım değerleri çelik ve alüminyum alaşımları ile karşılaştırıldığında 3 ila 5 kat daha yüksek değere sahiptir. Bu sebeple eşdeğeri olanlarla kıyaslandıklarında kompozit parçalar daha hafiftirler. Bu özellikleri sayesinde, hava taşıtlarının ve otomobillerin daha az yakıt harcayarak daha hızlı gidebilmelerini sağlamaktadırlar.
4. Kompozit malzemelerin yorulma dayanımları hayli yüksektir. Çelik ve alüminyum alaşımlarına göre bazı karbon/epoksi kompozitler % 40’lara varan daha iyi yorulma dayanımı değeri sağlayabilmektedirler.
5. Birçok kompozit malzeme korozyona karşı yüksek dayanıma sahiptir. Metaller su ve hava ile temas ettiklerinde korozyona uğradıkları için özel koruma yöntemlerine ihtiyaç duyarlar. Bu koruma yöntemleri arasında kaplama ve alaşımlama gösterilebilir. Polimer matrisli kompozitlerin dış yüzeyleri plastiktir ve diğer malzemelere oranla korozyona ve kimyasallara karşı çok daha iyi bir dirence sahiptirler. Seramik matrisli kompozitlerin de korozyon dayanımı oldukça yüksektir.
6. Kompozit ürünler elde edilirken doğru matris ve takviye elemanı seçimi önem taşır. Arzu edildiğinde kompozit malzemelere yalıtkanlık veya iletkenlik özellikleri eklenebilir. Böylece üstün elektriksel özelliklere sahip kompozit ürünler elde edilebilir.
7. Kompozit malzemeler çevresel etkilerden, hava, atmosfer ve çoğu kimyasallardan etkilenmezler. Sıvı ve kimyasal depolar, boru ve havalandırma kanalları, tekne, deniz taşıtları ve uzay sanayisi gibi alanlarda özellikle yüksek korozyon ve kimyasal dirençleri sayesinde kompozit malzemeler avantajlı duruma gelmektedir.
8. Şayet kompozit malzemeyi oluşturan bileşenler ısıl iletim katsayısı düşük malzemelerden seçilirse yüksek ısı altında çalışabilen, ısıya dayanıklı malzemeler elde edilebilmektedir. Bu durumlar için seramik matrisli kompozitler daha çok tercih edilmektedir.
9. Kompozit malzemeler tasarımda esnekliğe imkan verirler. Örneğin, bu malzemelerin genleşme katsayıları değiştirilebilir. Bu doğru malzeme ve bu malzemelerin doğru yerleşimi ile sıfıra indirilebilir. Kompozitlerin termal genleşme katsayısı metaller ile kıyaslandığında oldukça düşüktür. Bu durumda kompozit malzemeler yüksek boyutsal kararlılığa sahip. Ayrıca kalıplama özelliklerinden ötürü istenen bölge ve yönde gereken mukavemet kazandırılabilir. Bu şekilde malzemeden tasarruf yapılarak, daha hafif ve ucuz ürünler elde edilebilir.
10. Kompozit malzemeler kullanılarak yapılan üretim nihai şekildedir veya nihaiye yakın şekillerdedir. Bu sebeple fazla ek üretim işlemine ihtiyaç olmamaktadır. Bu sebeple üretim maliyetleri azalır ve üretim çevrim süreleri kısalabilmektedir.
11. Geleneksel malzemeler kullanılarak birçok karmaşık parçanın elde edilmesi mümkün değildir. Fakat kompozit malzemeler kullanılarak perçin ya da kaynak kullanılmadan kompleks birçok parça elde edilebilir. Ürünün bu şekilde tek parça halinde yapılması güvenilirliği artırmaktadır ve üretim zamanlarını azaltmaktadır.
12. Kompozit malzemelerin montaj ve üretim açısından da çeşitli teknik üstünlükleri vardır. Bu teknikler kullanılarak üretimdeki parça sayısı azaltılır ve böylelikle montaj süresi kısalmaktadır. Yüksek dayanıma sahip yapısal parçalar düşük maliyetlerle üretilebilir. Bunun sebebi parçaların herhangi bir eke sahip olmaması ve tek parça oluşlarıdır. Montaj zamanlarının azaltılması maliyet-fayda ikilisini daha iyi hale getirmektedir.
13. Kompozitlere yüksek darbe dayanımı özelliği kazandırılabilir. Karbon ve cam takviyeli kompozitler çelik ve alüminyum malzemeleri ile karşılaştırıldıklarında göre çok daha yüksek darbe dayanımına sahiptirler. Kompozitlerde kendi içlerinde kıyaslandıklarında, sürekli (uzun) cam takviyeli olanlar süreksiz (kısa) cam takviyeli olanlara göre 3-4 kat daha fazla darbe dayanım özellikleri sergilemektedir. Bu özellikleri malzemelerin savunma sanayisinde daha fazla tercih edilmesini sağlamıştır.
14. Kompozit malzemeler belli oranda sünektirler. Böylece titreşim ve ses özellikleri iyi durumdadır. Kompozitler titreşimleri metallere nazaran daha iyi sönümlemektedir ve böylelikle olası şokları yutabilmektedirler. Bu durum olası çatlakların ilerlemesini de en aza indirmektedir. Golf sopaları ve uçaklar gibi farklı sektörlerde uygulama alanları bulmuşlardır.
15. Cam ve aramid takviyeli fenolik kompozitler düşük gaz ve zehirlilik özelliklerine sahiptirler.
16. Kompozitlerin üretimlerinde metallere göre daha düşük sıcaklıklara ve basınçlara gerek duyulur. Böylece üretim makineleri için yapılan yatırım maliyetleri de daha düşük olmaktadır. Bu maliyetlerin düşük olması, ürünlerin piyasada kalma sürelerinin her geçen gün düştüğü rekabetçi pazar ortamında tasarım için çok büyük bir esneklik sağlamaktadır.
Dezavantajları;
1. Bazı kompozitler yöne bağımlıdırlar. Bu yüzden farklı doğrultularda değişik mekanik özellikler sergileyebilirler. Anizotropik yapıya sahiptirler.
2. Kompozit malzemenin yorulma özelliği içerisinde kalması muhtemel olan hava zerrecikleri ve çatlaklar sebebiyle olumsuz yönde etkilenmektedirler.
3. Malzeme maliyetleri açısından kompozitler, geleneksel malzemelere oranla daha çok dezavantajlıdırlar. Bunun sebebi yüksek hammadde maliyetlerine sahip olmalarıdır. Çünkü kompozitler bünyesinde birden fazla bileşen bulundururlar.ve üretim adetlerinin de oldukça düşük olması ve birim parça başına denk gelen malzeme maliyetinin yüksek olması bu duruma yol açmaktadır.
4. Üretim yöntemlerinde karmaşıklık ve üretilebilirliklerindeki güçlükler kompozit malzemelerin kullanımını sınırlandırmaktadır. Önceleri sadece düşük sayılardaki (günde 1 ila 3 parça) büyük yapıların üretiminde kullanılan kompozitlerin bu durumunun sebebi yüksek adetli üretime imkan veren üretim yöntemlerinin eksik kalmasıydı. Fakat günümüzde pultruzyon, reaksiyonlu enjeksiyon kalıplama, elyaf sarma, basınçlı kalıplama ve transfer kalıplama gibi üretim yöntemleriyle makineleşme sağlanarak yüksek üretim adetlerine ulaşılabilmiştir. Örneğin, otomotivde kompozit parçaların kullanılabilmesi için günlük 100 ila 20,000 adet üretim kapasitesine ihtiyaç duyulmaktadır. Keza golf sopası gibi spor malzemeleri de günlük 10,000 parça gibi yüksek üretim adetlerine sahiptir. 5. Kompozit malzemeler kolay işlenebilir malzeme sınıfına dahil değildirler. Ayrıca kompozit malzemelerde yüksek yüzey kalitesine ulaşmak diğer malzemeler ile kıyaslandıklarında oldukça zordur.
6. Geleneksel malzemelerle üretim ve tasarım yaparken birçok kaynaktan yararlanabilmekteyiz. Bunlar, hazır makineler, el kitapları ve veritabanlarıdır. Fakat kompozitler ile çalışırken bu tür kaynakların eksikliği ciddi manada hissedilmektedir.
7. Kompozit malzemelerin termal dayanımları kullanılan matris malzemesinin termal dayanımına bağlıdır. Kompozitlerin çoğunda polimer esaslı matrisler kullanılmaktadır ve bu durum kompozitlerin termal özelliklerinin plastiklerin sahip oldukları özellikler ile sınırlı olmalarına sebep olmuştur.
8. Kimyasallara karşı dayanımı ve çevresel koşullar altında gösterdikleri davranışlar kullanılan matrise bağlıdır. Bu sebeple kimi kompozitlerin çevresel şartlara dayanımları düşüktür.
9. Bazı kompozitler havadaki nemi emerler. Bu durum sergiledikleri özellikleri ve boyutsal kararlılıklarını etkilemektedir.
10. Gevrek (kırılgan) yapıya sahip olan kompozitler bulunmaktadır ve bu malzemeler darbeye karşı dayanıksızdırlar. Zarar görmeleri kolay olur, onarılmaları zordur ve beraberinde birçok problem getirmektedir.
11. Kompozit malzemelerin kopma anındaki uzamasının az oluşu, kompozitlerin kullanım alanlarına sınırlamaktadır.
12. Özellikle polimer matrisli kompozitlerin üretiminde sağlığa zararlı zehirli ve kanserojen gazlar açığa çıkmaktadır.
13. Günümüzde gitgide önem kazanan geri dönüşüm konusu kompozitler için büyük dezavantajdır. Geleneksel malzemeler ile karşılaştırıldıklarında kompozitler daha az geri dönüştürülebilirlerdir. Bu da kompozitlerin kullanımını sınırlayan en önemli faktörlerden birisidir.
Daha özele indirgeyecek olursak şu özellikleri de gözönünde bulundurmakta fayda vardır: Monolithic (tek parçalı) metallerle karşılaştırıldığında
Metal Matrisli Kompozitlerin avantajları;
-Yorulma dayanımı
-Yüksek ısı dayanımı
-Yıpranma dayanımı
-Dayanıklılık
-Yoğunluk-mukavemet oranı
-Yoğunluk-sertlik oranı Dezavantajları
-Deformasyon oranı -Isıyla genleşme katsayısı
-Yüksek fiyat
-Metallere nazaran olgunlaşmamış malzeme sistemleri
-Lif güçlendirilmesi için kompleks fabrikasyon sistemleri gerekliliği
-Metal Matrisli Kompozitlerin
Plastik Matrisli Kompozitlere göre avantajları;
-Yanma dayanımı
-Radyasyona karşı dayanım
-Gaz çıkışı ve nem absorbsiyonu olmamakla birlikte geleneksel üretim ekipmanları Metal Matrisli
Kompozit takviyelendirilmesinde kullanılır;
-Isıl kapasite
-Elektrik ve ısı geçirgenliği
Takviye Faz ve Lif Takviyesi
Takviye fazın kompozitlerdeki ana görevi yük taşıyıcı olmalarıdır. Takviye faz kompozitleri daha mukavemetli hale getirir ancak bu takviye ve matrisin birbirleri ile uyumuna ve bağlanma kuvvetlerine bağlıdır. Takviye eleman faz veya elyaf formunda olabilir.
Takviye edilen elyafın mukavemet sağlaması için elyafın matris ile sarılması gerekir. Buna ıslanma olay denir. Matrisin ve ıslatacağı elyaf arasında bir sınır vardır. Bu sınıra kadar elyaf arttıkça mukavemet artar.
Kompozitin mukavemetini sağlayan bir başka durum ise elyafla uygulanacak yükün doğrultusunun aynı olması gerekmektedir. Örneğin yükün elyafa dik uygulanması durumunda istenilen mukavemet elde edilemez.
Kalıplama termoplastik veya termoset reçine ve lif kırıntılarını karıştırmak için kullanılır. Bu otomatik olarak yapılır ve daha kompleks formlar hızlı bir oranda üretilebilir. Bunun sebebi genis çaplı parçaları daha güçlü kılmaktır. Buna örnek olarak araba kontrol panelleri örnek verilebilir. Karışım enjekte edildiğinde, kısa lifler aynı hizada olmaya eğilim gösterirler; bu yüzden belirli istikametlerde dayanım artar. Bu durum liflerin mekanik olarak katmanlar içinde sıralandığı ileri tekniklere izin verir. Sarmal filamentler mekanik gerilime karşı koyması istenen saklama tankları gibi içi boş tekne ya da boru yapmak için kullanılır. Bu süreç sadece eksenel simetrik tasarımlar için geçerli değildir, helikopter pervaneleri gibi daha kompleks yapılarda kullanılabilirler. Lif destekli kompozitleri kalıplama yönteminden başka, daha sonraki adımlarda kullanılabilecek şekilde profil ya da şerit seklinde de üretebiliriz. Bu malzemeler kompozitlerin diğer önemli bir tamamlayıcı grubudur: Sandviç kompozitler. Bunlar genelde çok özel boyutlar için yapılır fakat bunlar genelde çok özel boyutlar için yapılır. Sandviç kompozitler malzemelerin birbirlerine kaynakla birleştirilmesi veya bağlanması ile elde edilir. Birinci malzeme çekme mukavemeti ve sertlik saglamak için seçilir, diğeri daha zayıftır ancak bu da tamamlayıcı özelliklere sahiptir. Hafiflik ve yalitim gibi. Üst katman için genelde geniş bir çeşitlilik vardır; metal, kontraplak ya da laminant gibi. Hafif ana parça (çekirdek) ise geniş malzeme gruplarından, oluklu metal ya da laminant şeritlerden, gözenekli alüminyumdan ya da Kevlardan meydana gelir. Örneğin alüminyum petek paneller uçak tabanlarında kullanılmaktadır. Eğer bir sandviç panel yük taşınması ve dekoratif amaçlı kullanılacaksa, melamin kaplı suntalar da bu iş için uygundur ve ticari olarak geniş bir alana sahiptir.
Kompozit malzemelerde kullanılan başlıca elyaf türleri:
- Cam elyafı - Karbon (Graphite) elyafı, (PAN -polyacrylonitrile- ve zift kökenli)
- Aramid (Aromatic Polyamid) elyafı, (Ticari ismi: Kevlar-DuPont)
- Bor elyafı
- Oksit elyafı
- Yüksek yoğunluklu polyetilen elyafı
- Poliamid elyafi - Polyester elyafi
- Doğal organik elyaflar
-Seramik elyaflar
Karbon lifi
1963 yılında yüksek mukavemet ve üstün frijidite özellikleri ile İngilizler tarafından dünyaya tanıtılmıştır. Üretimine başlanması ise 1968 yılındadır. Karbon kömür ve organik bileşiklerin ana elementini oluşturan ametaldir. Karbon liflerinin yoğunluğu kullanılan hammadde ve işlem sıcaklığına bağlı olarak 1,6-2,2 g/cm3 arasında değişiklik göstermektedir. Karbon lif üretiminde kullanılan hammadde yoğunluğu 1,14- 1,19 g/cm3 arasında değişmektedir. Hafif bir malzemedir. Bu özelliği birçok sektörde çokça kullanılmasına imkan vermiştir. Özellikle havacılık ve denizcilik sektöründe bu özelliklerinden dolayı sıkça kullanılmaktadır. . Elde edilen lif modülündeki artış grafitizasyon sıcaklığının artışı ile artmaktadır. Karbon liflerinden yapılmış kompozitler çelik konstruksiyonlarda 5 kat daha dayanikli ve 1/5 ağırlığındadır. Aynı şekilde alüminyum konstruksiyonlarda 7 kat daha dayanıklı iken, 2 kat daha sert ve 1,5 kat daha hafiftir. Karbon liflerinin yorulma davranışı bilinen tüm metallerden daha iyidir. Uygun reçine ile kaplandığı zaman elde edilen kompozitin korozyona karsı dayanımı iyi olmaktadır. Katran esaslı karbon liflerinin elektriksel iletkenliği bakırdan 3 kat daha fazladır.
Buna rağmen karbon elyafının bazı dezavantajları vardır.
- Etkili bir bağlayıcı ajanın olmaması
- Yüksek sıcaklıkta oksitlenmeye hassas olması
- Maliyetinin yüksek olması
Aramid elyaf
Aramid Elyaf , aromatik poliamid maddesinden meydana gelmektedir. Bu elyaf türü piyasada Kevlar (DuPont) ve Twaron (Akzo Nobel) isimleri ile bilinmektedir. Avantajları:
- Yüksek çekme dayanımı
- Yüksek yorulma dayanımı
- Yüksek darbe dayanımı
- Kevlar elyafli kompozitler cam elyaflı kompozitlere göre %35 daha hafif olması
- Yüksek aşınma dayanımı
- Düşük yoğunluklu oluşu
- Yüksek kimyasal dayanımı
Dezavantajları ise;
- Bazı türlerinde ultraviole ışınlara maruz kaldığında bozulma görülür. Sürekli karanlık ortamlarda tutulmaları gerekir.
- Birleşme problemi vardır. Bu durumda reçinede mikroskobik çatlaklar oluşabilir. Bu çatlaklar malzeme yorulduğunda su emişine yol açmaktadır.
Kullanım Alanları:
- Balistik koruma uygulamaları: Askeri kasklar, kursun geçirmez yelekler
- Koruyucu giysiler: Eldiven, motosiklet koruma giysileri, avcılık giysi ve aksesuarları
-Yelkenliler ve yatlar için yelken direği, tekne gövdesi
- Hava araçları gövde parçaları
- Endüstri ve otomotiv uygulamaları için kemer ve hortum
- Fiberoptik ve elektromekanik kablolar
- Debriyajlarda bulunan sürtünme balatalarında ve fren kampanalarında.
Polyester elyafı
Polietilen tereftalattan elde edilirler. Cam lifleri ile birlikte kullanılır. Yüksek sertlik, aşınma ve darbe mukavemeti gerektiren durumlarda tercih edilirler.
Seramik elyaflar
Seramik elyaflar metal oksitlerden üretilmişlerdir. Yüksek termal dayanıma, yüksek elastik modülüne ve kimyasal dirence sahiptirler.
Cam elyafı
Cam, sise camından kuartz kristaline kadar pek çok formda üretilebilmektedir. Amorf bir yapıya sahiptir. Aynı zamanda polimerik yapı gösterir. Silisyum atomu 4 oksijen atomu ile çevrilerek üç boyutlu bir yapı göstermektedir. Silisyum metalik olmayan hafif bir malzemedir, doğada genellikle oksijenle birlikte silis (SiO2) seklinde bulunur. Cam eldesi için silis kumu, katkı malzemeleri ile birlikte kuru halde iken 1260°C civarına ısıtılır ve soğumaya bırakıldığında sert bir yapı elde edilir. Cam lifinin özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
1. Yüksek çekme mukavemetine sahiptir, hatta çelik ile kıyaslandığında birim ağırlık başına düşen mukavemet çelikten yüksektir.
2. Isil dirençleri düşüktür. Yanmazlar, ancak yüksek sıcaklık altında yumuşama gösterirler.
3. Kimyasal malzemelere karşı dirençlidirler.
4. Nem alma özellikleri yoktur, ancak cam lif takviyeli kompozitlerde matris ile cam elyaf arasında nemin etkisi ile bir çözülme olabilir. Özel elyaf lif işlemleri ile bu etki ortadan kaldırılabilir.
5; Elektriği iletmezler. Bu özellik sayesinde elektriksel yalıtımın gerektiği yerlerde tercih edilirler.
Doğal Lif Takviyeli Biyokompozitler
Farklı özelliklere ve kullanım alanlarına sahip ürünlerde kullanılan kompozit malzemeler ürünlere yüksek performans özellikleri sağlasa da günlük yaşamda sürdürülebilirlik, maliyet vb. gibi problemler nedeniyle yaygınlaşamamışlardır. Bu durumda tasarımcıların bu malzemeyi tercih etme nedenlerini sınırlandırmıştır. Bu sebeple araştırmacılar kompozit malzemelerin dezavantajlarını ortadan kaldırmak istemişler ve daha sürdürülebilir malzeme üretimi için çalışmalara başlamışlardır. Çalışmalar yeni bir malzeme üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu malzeme biyokompozitlerdir. Biyokompozitler; sürdürülebilir, biyolojik olarak parçalanabilir, düşük maliyetli, çevre dostu, karbondioksit emilimi yapabilen ve geri dönüşüme uygun , iyi bir ses ve ısı yalıtımı sağlayan malzemelerdir. Bu sebeplerden dolayı birçok sektörde biyokompozitler yaygın hale gelmişlerdir. Örnek olarak Avrupa’daki otomotiv sektörü verilebilir. Doğal lif takviyeli olan biyokompozitler geri dönüşüm problemine çare olmalarının yanı sıra çevre kirliliği üzerinde olumlu etkiler yaratacaklardır. Biyokompozitler çevre bilinci açısından karbon ve cam lifi takviyeli kompozit malzemelere alternatif olarak geliştirilmişlerdir.
Kompozit üretiminde kullanılan bitkisel lifler; tohum (pamuk), sak (keten, kenevir, rami, jüt, kenaf), yaprak (sisal) ve meyve lifleri (Hindistan cevizi) olmak üzere 4 sınıfa ayrılır. Sentetik liflerin teknolojik gelişimine rağmen son yıllarda keten, kenevir, jüt ve Hindistan cevizi gibi doğal liflerin çeşitli üstün özellikleri nedeni ile özellikle otomotiv sektöründe cam lifleri yerine kullanımı dikkat çekmektedir. Ancak doğal liflerin hidrofob özellikteki polimer matris ile uyumsuzluğuna neden olan hidrofil karakteri ve bozulma olasılığı nedeni ile işlem sıcaklığının düşük derecelerde olması gerekliliği doğal liflerin kompozit üretimindeki sınırlayıcı özellikleri olmaktadır. Bu sebepten dolayı kompozit malzemelerin üretiminde termoset ve termoplastik polimerlerin yanı sıra biopolimerler de gittikçe artan bir kullanım alanına sahiptir. Biopolimerlerin farklı olarak biyolojik olarak parçalanabilmesi, doğaya uyumlu olması, atık miktarlarında azalma sağlaması, karbondioksit salınımının daha az olması nedeni ile iklime minimum seviyelerde etki etmesi gibi özellikleri ön plana çıkmaktadır. Biopolimerlerde mikrobiyal etkiye bağlı olarak parçalanma işlemi sırasında polimer zincirinde kopma, oksidasyon, hidroliz ve fotobozunma görülebilmektedir.
Kompozitlerin Tasarıma Geçişi
1940 lardan itibaren tasarımcılar ve endüstri lif takviyeli kompozitlerin hızla farkına varmışlardır Charles Eames kompozitlerin özelliklerini ilk fark eden ve ilk kullanan tasarımcı olmuştur. Aslında kontrplak da bir kompozittir fakat Eeames ve Eero Saainen bu malzemeyi 1944’te bir mobilya yarışması için tasarladıkları sandalyede kullanmışlardır ve bu tasarımla görmüşlerdir ki kontrplaktaki sınırlamalar Eames’i farkli malzeme arayışlarına yönlendirmiştir. Sandalye malzemesi için arayışlarda olan Eames cam lifini keşfetmiştir. Cam lifi tasarımcıya hafiflik, dayanıklılık ve tasarımda özgürlük sağlamıştır. Ayrıca bu malzemenin tasarımcıyı etkileyen bir diğer özelliği de düşük fiyatıdır çünkü bu durum tasarımların daha geniş pazarlara ulaşması demektir.
Son birkaç yıldır da tasarımcılar karbon lifinin teknik başarısına şahit olmuşlardır ve aynı yolla deneyimlemeye başlamışlardır. Sylvain Dubisson’ın table composite ve Alberto Medo’nun Light Chair (iki ürün de 1987 yılına aittir) adlı ürünleri bu teknolojide dönüm noktasıdır ve sadece tek engelleyici yüksek üretim maliyeti olmuştur. Bu durum önlendiğinde iki tasarım da ticari bir başarıya sahip olacaktır.
Günümüzde de yeni malzeme arayışları aynı heyecan ile devam etmektedir. Bugün bile tamamen plastik bir aircraftın mümkün olması imkansız görünmektedir. Fakat bugün yüzde 40 oranında kompozit kullanılan aircraftlar ortaya çıkmışken gelecekte hepsi karbon veya çeşitli lifler ile takviyelendirilip seramik motorlarla güçlendirilecek ve geniş bir alana yayılacaktır.
Örnekler
Karbon ve cam lifi günlük hayatımızda da karşımıza çıkmaktadır. Aşağıdaki örneklerde karbon ve cam lifinin kullanım alanlarından örnekler görülmektedir.
Yeni bin yılın başladığı nokta olan İngiltere’nin Greenwich’inde 1 Ocak 2001 tarihinde dünyanın en büyük kilisesi ve kubbesi, Greenwich’teki 0 meridyen çizgisine inşa edilmiştir. Bu kubbenin inşasında teknik tekstil kaplamaları yani membran kullanılmıştır. Kullanilan PVC’ye halkın tepki göstermesi nedeni ile kubbeyi inşa eden mimar ve mühendisler görülen binanın çatısında cam fiber yapılı membran kullanmak zorunda kalmışlardır.
Karbon lif takviyeli kule prototipi
Şekil 'de görülen bu ofis binası prototipi karbon fiber ve kompozit malzemelerden inşa edilmiştir. Geleneksel inşaat teknikleri bu kulenin inşasında tercih edilmemiştir. Birbirinden ayrı parçaları monte etmek yerine, binanın temel strüktürü (esas yapısı) birlikte dokunmuştur, ayrıca çift yüzlü transparan ve yarı saydam membranlardan oluşmaktadır. Binanın strüktürü, silindirik hacminin çevresinde her iki yönde de sarılmış, karbon fiberden yapılmış yüzlerce fit uzunluğundaki 40 tane sarmal banttan oluşmaktadır. Bükülmez dahili bir çekirdeğe ve sağlamlık için kullanılan kolon serilerine ihtiyaç duyulmadan, bu 30 cm genişliğinde ve 1inç kalınlığındaki ince bantlar, binanın tabanından çatısına kadar aralıksız devam etmektedir. Böylece oluşacak dikey basınç ortadan kaldırılmaktadır. Gerçek bir boru, içteki çekirdeğin yüksekliği boyunca devam ederek havalandırma görevi de görmektedir.
BASF
BASF firmasi 2011 teknik tekstiller fuarında temasını “geleceği tekstillerin içine koymak” olarak belirlemiştir. Bu kapsamda, özellikle kaynakların verimli kullanıldığı ve emisyonların düşürüldüğü ürünleri sunmuştur. Daha az enerji, daha az su harcayan, çevreye etkisi daha az olan ürünler sergilenmiştir. Basf firması, Material Vision’da doğal liflerden yapılı monoblok bir sandalye örneği de sergilemiştir. Kenaf ve kenevirin Basf’in su bazlı bağlayıcısı Acrodur ile bağlanması ile oluşturulan Şekilde görülen bu sandalye hafif ve mukavimdir.
Göze çarpan doğal elyaf kullanımı ve doğal elyaftan yapılan ürünlerdeki artış spor tekstillerinde de görülmektedir. Libeco’nun keten kullanarak üretmiş olduğu kano, rüzgar sörf bordu, kayak malzemeleri, tenis raketleri, golf sopaları ve olta takımları vardır. Bu ürünlerin kevlar ve cam elyafından yapılan alternatiflerine göre üstün titreşim absorblama yetenekleri vardır. Düşük özgül ağırlık karbon elyafına göre avantaj sunmakla birlikte, mukavemet değeri yaklaşık yarısı kadardır. BASF poliüretan kullanarak Elastolit markasıyla kayak, bisiklet, golf, futbol malzemeleri üretmekte ve hatta skuter tekerlekleri imal etmektedir. Permaskin markasıyla da balon kaplama gibi bitim işlemleri uygulamaktadır.
İlgili linkler:
https://youtu.be/OgvgWv7wfi0
Kompozit tanımı
Kompozit kelimesi ‘karma’ manasındadır ve Fransızca ‘composite’ kelimesinden gelir.
İstenen özellikleri tek başına sağlayamayan iki ya da daha fazla malzemeyi belirli şartlar ve oranlarda fiziksel olarak makro yapıda bir araya getirip istenen özellikleri sağlayacak şekilde elde edilen malzemeye kompozit malzeme denir.
Kompozitler; iki ya da daha fazla bileşenden meydana gelen, bir bileşenin yüksek çekme /kopma dayanımı sağlayan bir lif, diğer bileşenin ise matris olarak adlandırıldığı ve genelde lifleri birbirlerine bağlayan reçinelerin olduğu malzemelerdir.
Kompozit malzeme; iki ya da daha fazla malzemenin bazı bağlar yardımı ile birleştirilmesi sonucu oluşan yeni malzemelerdir.
Kompozit malzeme; biçimsel ve kimyasal yapıları ile birbirlerinden farklı; birbirleri içerisinde çözünmeyen iki ya da daha fazla makro ya da mikro bileşenin karışımı veya birleşimi ile oluşan malzemelerdir.
Kompozitin Yapısı
Bir malzemeden aynı anda birden çok özellik istenebilir. Genel malzeme gruplarından sayılan metaller , seramikler ya da polimerlerin tek başına kullanılması ile istenilen her özelliğin elde edilmesi güçtür. Böyle durumlarda belirli özellikleri ön plana çıkan her bir malzeme seçilir. Bu malzemeler bir araya getirilir ve her biri kompozitin bir fazını oluşturur. Her bir fazın kompozitteki görevi farklıdır.
Kompozit malzemeler; takviye ve matris malzemelerden meydana gelir. Takviye olarak bir fiber malzeme ve bu malzemenin çevresinde hacimsel olarak çoğunlukta olan bir matris malzeme kullanılır. Fiber malzeme kompozite yük taşıma ve mukavemet özelliği sağlar. Takviye malzeme seçilirken ise hafiflik, mukavemet ve modül, yorulma mukavemeti, elektrik ve isi iletkenliği ve ekonomiklik gibi nedenler gözönünde bulundurulur.
Matris malzeme kompozite şeklini veren yapıdır. Matris malzemeden birtakım özellikler istenmektedir. Bunlar; yüksek mukavemet, yüksek elastik uzama, yüksek kayma mukavemeti, kullanım sıcaklığında düşük sürünme, yüksek tokluk ve darbe dayanımı, düşük ısıl iletkenlik, takviye edilen malzeme ile iyi bağ oluşturma, kimyasallara ve çözücülere dayanım, düşük nem emme, hızlı kür etme/katılaşma, kür etme sıcaklığının kullanım sıcaklığından çok yüksek olması, düşük çekme oranı, uzun raf ömrü, düşük öz kütle ve fiyat. Matris seçiminde ise önemli olan husus; lifler arasında gerilimi sağlamak, lifleri ortam etkileri, oksidasyon, korozyon ve darbelerden korumaktır. Ayrıca matris malzeme kompozit yapılarda plastik deformasyona geçişte oluşabilecek çatlak ilerlemesini önleyerek malzemenin kopma süresini geciktirmektedir. Ayrıca matris malzeme fiber malzemeleri birarada tutmaya yarar ve yük lifler arasında homojen olarak dağılır.
Kompozit malzemeler sağladıkları avantajlar ve çeşitliliklerden dolayı bugün birçok mühendislik uygulamasında kendine geniş yer bulmaktadır. Aslında kompozit malzemelerin bilinen en eski ve en geniş kullanım alanı inşaat sektörüdür. Bu malzemelerin kullanımı , uzun yıllar önce kerpiç kullanımı ile ortaya çıkmıştır. Kerpiç; kil, saman ve bitkisel liflerin birleşimi ile meydana gelmiştir. Bunun amacı dayanıklılığın artmasını sağlamaktır. Günümüze de bakacak olursak en çok kullanılan kompozit malzeme betondur. Matris malzeme; çimento ve kumdur. Takviye malzeme ise çelik çubuklardır. İlk modern sentetik plastikler 1900’lerin başında gelişmeye başlamıştır.1930’ların sonlarına gelindiğinde bu malzemeler plastik malzemeler ile rekabet edecek duruma gelmişlerdir. Plastiklerin başlıca özellikleri kolay biçim verilebilir olmaları, metallere oranla düşük yoğunlukta olmaları, üstün yüzey kalitesi, ve korozyona karşı dayanımdır. Bunların yanı sıra sertlik ve dayanıklılık özelliklerinin düşük olan plastik malzemelerin güçlendirilmesi çalışmaları hızlanmış ve bu sebeple 1950’lerde polimer esaslı kompozitler geliştirilmiştir.
gösterildiği üzere farklı kompozit türleri ürünlerde kullanılmaya başlanmıştır.
Kompozitlerin Sınıflandırılması
1.Metal Matrisli Kompozitler
2.Seramik Matrisli Kompozitler
3.Polimer Matrisli Kompozitler
SIC takviyeli bakır matrisli kompozitin kırılma yüzeyinin mikroskop görüntüsü.
Metal matrisli kompozitler uzay ve havacılık alanlarında platform taşıyıcı parçaları, haberleşme cihazı reflektör ve destek parçaları ve uçak iniş takımlarının yapısal parçaları, otomotiv sektörü, spor gereçleri ve savunma sanayi gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
Seramik matrisli kompozit malzemeler
Seramik matrisli kompozitten fren diski
Polimer matrisli kompozit malzemeler
Termoplastikler
Termoplastikler; ısıtılıp tekrar soğutulduklarında şeklini muhafaza eden bir malzeme türüdür. Bu ısıtılıp soğutulma işlemi şekillendirme durumunda yapılır. Bu plastiklerin yapılarında ısıtılıp soğutulma esnasında önemli değişiklikler oluşmaz. Bu sebeple bu işlem defalarca kez yapılıp plastikler yeni şekillere sokulabilir. Isı ve basınç altında yumuşarlar; soğuduktan sonra sertleşirler, uygun çözücülerde çözünürler, kalıplanabilirler. Termoplastik grubunu meydana getiren en önemli plastikler; viniller, selülozikler, akrilikler, polietilen, naylon, polistirendir.
Termosetler
Termoset plastikler ısıtılıp soğutulduklarında şeklini korumayan malzemelerdir. ısıtılınca erimezler aksine çok yüksek sıcaklıklara çıkıldığında yapıları bozunur. Kimyasal tepkime ile sertleşme sağlanabilir ancak sonrasında ısı etkisi ile yumuşatılamazlar. Kalıplama sırasında akma özelliklerini kaybederler. Bu yüzden termoset plastikler yeniden üretim sürecine girmezler. Termoset malzemelerin diğer bir ismi de ısıl sert plastiklerdir. Bu ismin sebebi, şekillendirmenin kalıcı olarak sağlanabilmesi için ısıya gerek duyulur. Sonrasında sertleşme sağlandıktan sonra tekrar ısıyla bu sertlik yok olmaz. Ayrıca termosetler çözücülerde çözünmezler. Termoset plastiklerin mühendislik tasarımı uygulamalarında tercih edilmelerine neden olan özellikler şunlardır;
- Yüksek ısıl kararlılık
- Yüksek sertlik
- Yük altında sürünme ve biçim değiştirmeye direnç
- Hafiflik
- Yüksek elektrik ve ısıl yalıtım özellikleri
- Yüksek boyutsal kararlılık
Kompozitlerin Avantaj ve Dezavantajları
Kompozit malzemelerin belli başlı avantajları şunlardır:
1. Kompozit malzemeler üstün fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptirler. Bu sebeple birçok metal bileşenin yerine tek başlarına kullanılabilmektedirler.
2. Kompozit malzemelerin eğilme ve çekme dayanımı oldukça yüksektir. Eğilme dayanımı açısından karşılaştırıldığında bazı kompozit malzemeler, aynı eğilme dayanımına sahip geleneksel çelikten 5 kat, alüminyumdan da 2 kat daha hafiftir.
3. Kompozit malzemelerin özgül dayanımları çok yüksektir (yoğunluk – dayanım oranı). Polimer matrisli kompozitlerin özgül dayanım değerleri çelik ve alüminyum alaşımları ile karşılaştırıldığında 3 ila 5 kat daha yüksek değere sahiptir. Bu sebeple eşdeğeri olanlarla kıyaslandıklarında kompozit parçalar daha hafiftirler. Bu özellikleri sayesinde, hava taşıtlarının ve otomobillerin daha az yakıt harcayarak daha hızlı gidebilmelerini sağlamaktadırlar.
4. Kompozit malzemelerin yorulma dayanımları hayli yüksektir. Çelik ve alüminyum alaşımlarına göre bazı karbon/epoksi kompozitler % 40’lara varan daha iyi yorulma dayanımı değeri sağlayabilmektedirler.
5. Birçok kompozit malzeme korozyona karşı yüksek dayanıma sahiptir. Metaller su ve hava ile temas ettiklerinde korozyona uğradıkları için özel koruma yöntemlerine ihtiyaç duyarlar. Bu koruma yöntemleri arasında kaplama ve alaşımlama gösterilebilir. Polimer matrisli kompozitlerin dış yüzeyleri plastiktir ve diğer malzemelere oranla korozyona ve kimyasallara karşı çok daha iyi bir dirence sahiptirler. Seramik matrisli kompozitlerin de korozyon dayanımı oldukça yüksektir.
6. Kompozit ürünler elde edilirken doğru matris ve takviye elemanı seçimi önem taşır. Arzu edildiğinde kompozit malzemelere yalıtkanlık veya iletkenlik özellikleri eklenebilir. Böylece üstün elektriksel özelliklere sahip kompozit ürünler elde edilebilir.
7. Kompozit malzemeler çevresel etkilerden, hava, atmosfer ve çoğu kimyasallardan etkilenmezler. Sıvı ve kimyasal depolar, boru ve havalandırma kanalları, tekne, deniz taşıtları ve uzay sanayisi gibi alanlarda özellikle yüksek korozyon ve kimyasal dirençleri sayesinde kompozit malzemeler avantajlı duruma gelmektedir.
8. Şayet kompozit malzemeyi oluşturan bileşenler ısıl iletim katsayısı düşük malzemelerden seçilirse yüksek ısı altında çalışabilen, ısıya dayanıklı malzemeler elde edilebilmektedir. Bu durumlar için seramik matrisli kompozitler daha çok tercih edilmektedir.
9. Kompozit malzemeler tasarımda esnekliğe imkan verirler. Örneğin, bu malzemelerin genleşme katsayıları değiştirilebilir. Bu doğru malzeme ve bu malzemelerin doğru yerleşimi ile sıfıra indirilebilir. Kompozitlerin termal genleşme katsayısı metaller ile kıyaslandığında oldukça düşüktür. Bu durumda kompozit malzemeler yüksek boyutsal kararlılığa sahip. Ayrıca kalıplama özelliklerinden ötürü istenen bölge ve yönde gereken mukavemet kazandırılabilir. Bu şekilde malzemeden tasarruf yapılarak, daha hafif ve ucuz ürünler elde edilebilir.
10. Kompozit malzemeler kullanılarak yapılan üretim nihai şekildedir veya nihaiye yakın şekillerdedir. Bu sebeple fazla ek üretim işlemine ihtiyaç olmamaktadır. Bu sebeple üretim maliyetleri azalır ve üretim çevrim süreleri kısalabilmektedir.
11. Geleneksel malzemeler kullanılarak birçok karmaşık parçanın elde edilmesi mümkün değildir. Fakat kompozit malzemeler kullanılarak perçin ya da kaynak kullanılmadan kompleks birçok parça elde edilebilir. Ürünün bu şekilde tek parça halinde yapılması güvenilirliği artırmaktadır ve üretim zamanlarını azaltmaktadır.
12. Kompozit malzemelerin montaj ve üretim açısından da çeşitli teknik üstünlükleri vardır. Bu teknikler kullanılarak üretimdeki parça sayısı azaltılır ve böylelikle montaj süresi kısalmaktadır. Yüksek dayanıma sahip yapısal parçalar düşük maliyetlerle üretilebilir. Bunun sebebi parçaların herhangi bir eke sahip olmaması ve tek parça oluşlarıdır. Montaj zamanlarının azaltılması maliyet-fayda ikilisini daha iyi hale getirmektedir.
13. Kompozitlere yüksek darbe dayanımı özelliği kazandırılabilir. Karbon ve cam takviyeli kompozitler çelik ve alüminyum malzemeleri ile karşılaştırıldıklarında göre çok daha yüksek darbe dayanımına sahiptirler. Kompozitlerde kendi içlerinde kıyaslandıklarında, sürekli (uzun) cam takviyeli olanlar süreksiz (kısa) cam takviyeli olanlara göre 3-4 kat daha fazla darbe dayanım özellikleri sergilemektedir. Bu özellikleri malzemelerin savunma sanayisinde daha fazla tercih edilmesini sağlamıştır.
14. Kompozit malzemeler belli oranda sünektirler. Böylece titreşim ve ses özellikleri iyi durumdadır. Kompozitler titreşimleri metallere nazaran daha iyi sönümlemektedir ve böylelikle olası şokları yutabilmektedirler. Bu durum olası çatlakların ilerlemesini de en aza indirmektedir. Golf sopaları ve uçaklar gibi farklı sektörlerde uygulama alanları bulmuşlardır.
15. Cam ve aramid takviyeli fenolik kompozitler düşük gaz ve zehirlilik özelliklerine sahiptirler.
16. Kompozitlerin üretimlerinde metallere göre daha düşük sıcaklıklara ve basınçlara gerek duyulur. Böylece üretim makineleri için yapılan yatırım maliyetleri de daha düşük olmaktadır. Bu maliyetlerin düşük olması, ürünlerin piyasada kalma sürelerinin her geçen gün düştüğü rekabetçi pazar ortamında tasarım için çok büyük bir esneklik sağlamaktadır.
Dezavantajları;
1. Bazı kompozitler yöne bağımlıdırlar. Bu yüzden farklı doğrultularda değişik mekanik özellikler sergileyebilirler. Anizotropik yapıya sahiptirler.
2. Kompozit malzemenin yorulma özelliği içerisinde kalması muhtemel olan hava zerrecikleri ve çatlaklar sebebiyle olumsuz yönde etkilenmektedirler.
3. Malzeme maliyetleri açısından kompozitler, geleneksel malzemelere oranla daha çok dezavantajlıdırlar. Bunun sebebi yüksek hammadde maliyetlerine sahip olmalarıdır. Çünkü kompozitler bünyesinde birden fazla bileşen bulundururlar.ve üretim adetlerinin de oldukça düşük olması ve birim parça başına denk gelen malzeme maliyetinin yüksek olması bu duruma yol açmaktadır.
4. Üretim yöntemlerinde karmaşıklık ve üretilebilirliklerindeki güçlükler kompozit malzemelerin kullanımını sınırlandırmaktadır. Önceleri sadece düşük sayılardaki (günde 1 ila 3 parça) büyük yapıların üretiminde kullanılan kompozitlerin bu durumunun sebebi yüksek adetli üretime imkan veren üretim yöntemlerinin eksik kalmasıydı. Fakat günümüzde pultruzyon, reaksiyonlu enjeksiyon kalıplama, elyaf sarma, basınçlı kalıplama ve transfer kalıplama gibi üretim yöntemleriyle makineleşme sağlanarak yüksek üretim adetlerine ulaşılabilmiştir. Örneğin, otomotivde kompozit parçaların kullanılabilmesi için günlük 100 ila 20,000 adet üretim kapasitesine ihtiyaç duyulmaktadır. Keza golf sopası gibi spor malzemeleri de günlük 10,000 parça gibi yüksek üretim adetlerine sahiptir. 5. Kompozit malzemeler kolay işlenebilir malzeme sınıfına dahil değildirler. Ayrıca kompozit malzemelerde yüksek yüzey kalitesine ulaşmak diğer malzemeler ile kıyaslandıklarında oldukça zordur.
6. Geleneksel malzemelerle üretim ve tasarım yaparken birçok kaynaktan yararlanabilmekteyiz. Bunlar, hazır makineler, el kitapları ve veritabanlarıdır. Fakat kompozitler ile çalışırken bu tür kaynakların eksikliği ciddi manada hissedilmektedir.
7. Kompozit malzemelerin termal dayanımları kullanılan matris malzemesinin termal dayanımına bağlıdır. Kompozitlerin çoğunda polimer esaslı matrisler kullanılmaktadır ve bu durum kompozitlerin termal özelliklerinin plastiklerin sahip oldukları özellikler ile sınırlı olmalarına sebep olmuştur.
8. Kimyasallara karşı dayanımı ve çevresel koşullar altında gösterdikleri davranışlar kullanılan matrise bağlıdır. Bu sebeple kimi kompozitlerin çevresel şartlara dayanımları düşüktür.
9. Bazı kompozitler havadaki nemi emerler. Bu durum sergiledikleri özellikleri ve boyutsal kararlılıklarını etkilemektedir.
10. Gevrek (kırılgan) yapıya sahip olan kompozitler bulunmaktadır ve bu malzemeler darbeye karşı dayanıksızdırlar. Zarar görmeleri kolay olur, onarılmaları zordur ve beraberinde birçok problem getirmektedir.
11. Kompozit malzemelerin kopma anındaki uzamasının az oluşu, kompozitlerin kullanım alanlarına sınırlamaktadır.
12. Özellikle polimer matrisli kompozitlerin üretiminde sağlığa zararlı zehirli ve kanserojen gazlar açığa çıkmaktadır.
13. Günümüzde gitgide önem kazanan geri dönüşüm konusu kompozitler için büyük dezavantajdır. Geleneksel malzemeler ile karşılaştırıldıklarında kompozitler daha az geri dönüştürülebilirlerdir. Bu da kompozitlerin kullanımını sınırlayan en önemli faktörlerden birisidir.
Daha özele indirgeyecek olursak şu özellikleri de gözönünde bulundurmakta fayda vardır: Monolithic (tek parçalı) metallerle karşılaştırıldığında
Metal Matrisli Kompozitlerin avantajları;
-Yorulma dayanımı
-Yüksek ısı dayanımı
-Yıpranma dayanımı
-Dayanıklılık
-Yoğunluk-mukavemet oranı
-Yoğunluk-sertlik oranı Dezavantajları
-Deformasyon oranı -Isıyla genleşme katsayısı
-Yüksek fiyat
-Metallere nazaran olgunlaşmamış malzeme sistemleri
-Lif güçlendirilmesi için kompleks fabrikasyon sistemleri gerekliliği
-Metal Matrisli Kompozitlerin
Plastik Matrisli Kompozitlere göre avantajları;
-Yanma dayanımı
-Radyasyona karşı dayanım
-Gaz çıkışı ve nem absorbsiyonu olmamakla birlikte geleneksel üretim ekipmanları Metal Matrisli
Kompozit takviyelendirilmesinde kullanılır;
-Isıl kapasite
-Elektrik ve ısı geçirgenliği
Takviye Faz ve Lif Takviyesi
Takviye fazın kompozitlerdeki ana görevi yük taşıyıcı olmalarıdır. Takviye faz kompozitleri daha mukavemetli hale getirir ancak bu takviye ve matrisin birbirleri ile uyumuna ve bağlanma kuvvetlerine bağlıdır. Takviye eleman faz veya elyaf formunda olabilir.
Takviye edilen elyafın mukavemet sağlaması için elyafın matris ile sarılması gerekir. Buna ıslanma olay denir. Matrisin ve ıslatacağı elyaf arasında bir sınır vardır. Bu sınıra kadar elyaf arttıkça mukavemet artar.
Kompozitin mukavemetini sağlayan bir başka durum ise elyafla uygulanacak yükün doğrultusunun aynı olması gerekmektedir. Örneğin yükün elyafa dik uygulanması durumunda istenilen mukavemet elde edilemez.
Takviye elemanı ile birleştirilen matris malzeme polipropilen, poliamid gibi termoplastik olabileceği gibi genelde termosettir. (polyester, epoksi, fenol türevli reçineler, silikon, poliüretan gibi.) Alt tabaka yüksek dayanım ve ısı dayanımı gerektiren durumlarda mineral olabilir. Metal olduğu durumlar bile vardır. Alüminyum ve titanyum alaşımı daha çok kullanılmaktadır. Kullanılan liflerin olabildiğince ince olması istenir (5-15 mikron çapında). Bunun sebebi kırılma uzamasını artırmak içindir. Bu durum biten parçaya keskin kıvrımlar sağlayarak elde edilebilir. Bazı durumlarda bu malzemeler tekstil ürün olarak üretilir. Bunlar cam, karbon lifi ya da kevlar olarak karşımıza çıkabilirler. Camin iplik haline getirilmesi, eğrilmesi ile meydana gelen filamentler şeklinde kullanılabileceği gibi bazen de dokunmuş şekilde karşımıza çıkar. Diğer bir alternatif de karbon lifidir. Akrilik filamentlerin yüksek ısı altında oksidasyonu ile meydana gelir Oluşan karbon liflerinin yanı sıra silikon karbid olarak Kevlar da kullanılır. Lif takviyeli kompozitler enjeksiyon kaliplama ile de şekillendirilebilirler.
Kompozit malzemelerde kullanılan başlıca elyaf türleri:
- Cam elyafı - Karbon (Graphite) elyafı, (PAN -polyacrylonitrile- ve zift kökenli)
- Aramid (Aromatic Polyamid) elyafı, (Ticari ismi: Kevlar-DuPont)
- Bor elyafı
- Oksit elyafı
- Yüksek yoğunluklu polyetilen elyafı
- Poliamid elyafi - Polyester elyafi
- Doğal organik elyaflar
-Seramik elyaflar
Kompozit malzemelerde fiber katkı türleri
1963 yılında yüksek mukavemet ve üstün frijidite özellikleri ile İngilizler tarafından dünyaya tanıtılmıştır. Üretimine başlanması ise 1968 yılındadır. Karbon kömür ve organik bileşiklerin ana elementini oluşturan ametaldir. Karbon liflerinin yoğunluğu kullanılan hammadde ve işlem sıcaklığına bağlı olarak 1,6-2,2 g/cm3 arasında değişiklik göstermektedir. Karbon lif üretiminde kullanılan hammadde yoğunluğu 1,14- 1,19 g/cm3 arasında değişmektedir. Hafif bir malzemedir. Bu özelliği birçok sektörde çokça kullanılmasına imkan vermiştir. Özellikle havacılık ve denizcilik sektöründe bu özelliklerinden dolayı sıkça kullanılmaktadır. . Elde edilen lif modülündeki artış grafitizasyon sıcaklığının artışı ile artmaktadır. Karbon liflerinden yapılmış kompozitler çelik konstruksiyonlarda 5 kat daha dayanikli ve 1/5 ağırlığındadır. Aynı şekilde alüminyum konstruksiyonlarda 7 kat daha dayanıklı iken, 2 kat daha sert ve 1,5 kat daha hafiftir. Karbon liflerinin yorulma davranışı bilinen tüm metallerden daha iyidir. Uygun reçine ile kaplandığı zaman elde edilen kompozitin korozyona karsı dayanımı iyi olmaktadır. Katran esaslı karbon liflerinin elektriksel iletkenliği bakırdan 3 kat daha fazladır.
Buna rağmen karbon elyafının bazı dezavantajları vardır.
- Etkili bir bağlayıcı ajanın olmaması
- Yüksek sıcaklıkta oksitlenmeye hassas olması
- Maliyetinin yüksek olması
Karbon fiber kompozit malzeme kullanılan deniz araçları
Aramid elyaf
Aramid Elyaf , aromatik poliamid maddesinden meydana gelmektedir. Bu elyaf türü piyasada Kevlar (DuPont) ve Twaron (Akzo Nobel) isimleri ile bilinmektedir. Avantajları:
- Yüksek çekme dayanımı
- Yüksek yorulma dayanımı
- Yüksek darbe dayanımı
- Kevlar elyafli kompozitler cam elyaflı kompozitlere göre %35 daha hafif olması
- Yüksek aşınma dayanımı
- Düşük yoğunluklu oluşu
- Yüksek kimyasal dayanımı
Dezavantajları ise;
- Bazı türlerinde ultraviole ışınlara maruz kaldığında bozulma görülür. Sürekli karanlık ortamlarda tutulmaları gerekir.
- Birleşme problemi vardır. Bu durumda reçinede mikroskobik çatlaklar oluşabilir. Bu çatlaklar malzeme yorulduğunda su emişine yol açmaktadır.
Kullanım Alanları:
- Balistik koruma uygulamaları: Askeri kasklar, kursun geçirmez yelekler
- Koruyucu giysiler: Eldiven, motosiklet koruma giysileri, avcılık giysi ve aksesuarları
-Yelkenliler ve yatlar için yelken direği, tekne gövdesi
- Hava araçları gövde parçaları
- Endüstri ve otomotiv uygulamaları için kemer ve hortum
- Fiberoptik ve elektromekanik kablolar
- Debriyajlarda bulunan sürtünme balatalarında ve fren kampanalarında.
Polyester elyafı
Polietilen tereftalattan elde edilirler. Cam lifleri ile birlikte kullanılır. Yüksek sertlik, aşınma ve darbe mukavemeti gerektiren durumlarda tercih edilirler.
Seramik elyaflar
Seramik elyaflar metal oksitlerden üretilmişlerdir. Yüksek termal dayanıma, yüksek elastik modülüne ve kimyasal dirence sahiptirler.
Cam elyafı
Cam, sise camından kuartz kristaline kadar pek çok formda üretilebilmektedir. Amorf bir yapıya sahiptir. Aynı zamanda polimerik yapı gösterir. Silisyum atomu 4 oksijen atomu ile çevrilerek üç boyutlu bir yapı göstermektedir. Silisyum metalik olmayan hafif bir malzemedir, doğada genellikle oksijenle birlikte silis (SiO2) seklinde bulunur. Cam eldesi için silis kumu, katkı malzemeleri ile birlikte kuru halde iken 1260°C civarına ısıtılır ve soğumaya bırakıldığında sert bir yapı elde edilir. Cam lifinin özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
1. Yüksek çekme mukavemetine sahiptir, hatta çelik ile kıyaslandığında birim ağırlık başına düşen mukavemet çelikten yüksektir.
2. Isil dirençleri düşüktür. Yanmazlar, ancak yüksek sıcaklık altında yumuşama gösterirler.
3. Kimyasal malzemelere karşı dirençlidirler.
4. Nem alma özellikleri yoktur, ancak cam lif takviyeli kompozitlerde matris ile cam elyaf arasında nemin etkisi ile bir çözülme olabilir. Özel elyaf lif işlemleri ile bu etki ortadan kaldırılabilir.
5; Elektriği iletmezler. Bu özellik sayesinde elektriksel yalıtımın gerektiği yerlerde tercih edilirler.
Doğal Lif Takviyeli Biyokompozitler
Farklı özelliklere ve kullanım alanlarına sahip ürünlerde kullanılan kompozit malzemeler ürünlere yüksek performans özellikleri sağlasa da günlük yaşamda sürdürülebilirlik, maliyet vb. gibi problemler nedeniyle yaygınlaşamamışlardır. Bu durumda tasarımcıların bu malzemeyi tercih etme nedenlerini sınırlandırmıştır. Bu sebeple araştırmacılar kompozit malzemelerin dezavantajlarını ortadan kaldırmak istemişler ve daha sürdürülebilir malzeme üretimi için çalışmalara başlamışlardır. Çalışmalar yeni bir malzeme üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu malzeme biyokompozitlerdir. Biyokompozitler; sürdürülebilir, biyolojik olarak parçalanabilir, düşük maliyetli, çevre dostu, karbondioksit emilimi yapabilen ve geri dönüşüme uygun , iyi bir ses ve ısı yalıtımı sağlayan malzemelerdir. Bu sebeplerden dolayı birçok sektörde biyokompozitler yaygın hale gelmişlerdir. Örnek olarak Avrupa’daki otomotiv sektörü verilebilir. Doğal lif takviyeli olan biyokompozitler geri dönüşüm problemine çare olmalarının yanı sıra çevre kirliliği üzerinde olumlu etkiler yaratacaklardır. Biyokompozitler çevre bilinci açısından karbon ve cam lifi takviyeli kompozit malzemelere alternatif olarak geliştirilmişlerdir.
Kompozit üretiminde kullanılan bitkisel lifler; tohum (pamuk), sak (keten, kenevir, rami, jüt, kenaf), yaprak (sisal) ve meyve lifleri (Hindistan cevizi) olmak üzere 4 sınıfa ayrılır. Sentetik liflerin teknolojik gelişimine rağmen son yıllarda keten, kenevir, jüt ve Hindistan cevizi gibi doğal liflerin çeşitli üstün özellikleri nedeni ile özellikle otomotiv sektöründe cam lifleri yerine kullanımı dikkat çekmektedir. Ancak doğal liflerin hidrofob özellikteki polimer matris ile uyumsuzluğuna neden olan hidrofil karakteri ve bozulma olasılığı nedeni ile işlem sıcaklığının düşük derecelerde olması gerekliliği doğal liflerin kompozit üretimindeki sınırlayıcı özellikleri olmaktadır. Bu sebepten dolayı kompozit malzemelerin üretiminde termoset ve termoplastik polimerlerin yanı sıra biopolimerler de gittikçe artan bir kullanım alanına sahiptir. Biopolimerlerin farklı olarak biyolojik olarak parçalanabilmesi, doğaya uyumlu olması, atık miktarlarında azalma sağlaması, karbondioksit salınımının daha az olması nedeni ile iklime minimum seviyelerde etki etmesi gibi özellikleri ön plana çıkmaktadır. Biopolimerlerde mikrobiyal etkiye bağlı olarak parçalanma işlemi sırasında polimer zincirinde kopma, oksidasyon, hidroliz ve fotobozunma görülebilmektedir.
Kompozitlerin Tasarıma Geçişi
1940 lardan itibaren tasarımcılar ve endüstri lif takviyeli kompozitlerin hızla farkına varmışlardır Charles Eames kompozitlerin özelliklerini ilk fark eden ve ilk kullanan tasarımcı olmuştur. Aslında kontrplak da bir kompozittir fakat Eeames ve Eero Saainen bu malzemeyi 1944’te bir mobilya yarışması için tasarladıkları sandalyede kullanmışlardır ve bu tasarımla görmüşlerdir ki kontrplaktaki sınırlamalar Eames’i farkli malzeme arayışlarına yönlendirmiştir. Sandalye malzemesi için arayışlarda olan Eames cam lifini keşfetmiştir. Cam lifi tasarımcıya hafiflik, dayanıklılık ve tasarımda özgürlük sağlamıştır. Ayrıca bu malzemenin tasarımcıyı etkileyen bir diğer özelliği de düşük fiyatıdır çünkü bu durum tasarımların daha geniş pazarlara ulaşması demektir.
Son birkaç yıldır da tasarımcılar karbon lifinin teknik başarısına şahit olmuşlardır ve aynı yolla deneyimlemeye başlamışlardır. Sylvain Dubisson’ın table composite ve Alberto Medo’nun Light Chair (iki ürün de 1987 yılına aittir) adlı ürünleri bu teknolojide dönüm noktasıdır ve sadece tek engelleyici yüksek üretim maliyeti olmuştur. Bu durum önlendiğinde iki tasarım da ticari bir başarıya sahip olacaktır.
Günümüzde de yeni malzeme arayışları aynı heyecan ile devam etmektedir. Bugün bile tamamen plastik bir aircraftın mümkün olması imkansız görünmektedir. Fakat bugün yüzde 40 oranında kompozit kullanılan aircraftlar ortaya çıkmışken gelecekte hepsi karbon veya çeşitli lifler ile takviyelendirilip seramik motorlarla güçlendirilecek ve geniş bir alana yayılacaktır.
Örnekler
Karbon ve cam lifi günlük hayatımızda da karşımıza çıkmaktadır. Aşağıdaki örneklerde karbon ve cam lifinin kullanım alanlarından örnekler görülmektedir.
Greenwich Millennium Dome (Milenyum Kubbesi)
Yeni bin yılın başladığı nokta olan İngiltere’nin Greenwich’inde 1 Ocak 2001 tarihinde dünyanın en büyük kilisesi ve kubbesi, Greenwich’teki 0 meridyen çizgisine inşa edilmiştir. Bu kubbenin inşasında teknik tekstil kaplamaları yani membran kullanılmıştır. Kullanilan PVC’ye halkın tepki göstermesi nedeni ile kubbeyi inşa eden mimar ve mühendisler görülen binanın çatısında cam fiber yapılı membran kullanmak zorunda kalmışlardır.
Karbon lif takviyeli kule prototipi
Karbon fiber (çift sarmal) ve karbon fiber takviyeli polimerden yapilan prototip
Şekil 'de görülen bu ofis binası prototipi karbon fiber ve kompozit malzemelerden inşa edilmiştir. Geleneksel inşaat teknikleri bu kulenin inşasında tercih edilmemiştir. Birbirinden ayrı parçaları monte etmek yerine, binanın temel strüktürü (esas yapısı) birlikte dokunmuştur, ayrıca çift yüzlü transparan ve yarı saydam membranlardan oluşmaktadır. Binanın strüktürü, silindirik hacminin çevresinde her iki yönde de sarılmış, karbon fiberden yapılmış yüzlerce fit uzunluğundaki 40 tane sarmal banttan oluşmaktadır. Bükülmez dahili bir çekirdeğe ve sağlamlık için kullanılan kolon serilerine ihtiyaç duyulmadan, bu 30 cm genişliğinde ve 1inç kalınlığındaki ince bantlar, binanın tabanından çatısına kadar aralıksız devam etmektedir. Böylece oluşacak dikey basınç ortadan kaldırılmaktadır. Gerçek bir boru, içteki çekirdeğin yüksekliği boyunca devam ederek havalandırma görevi de görmektedir.
BASF
BASF firmasi 2011 teknik tekstiller fuarında temasını “geleceği tekstillerin içine koymak” olarak belirlemiştir. Bu kapsamda, özellikle kaynakların verimli kullanıldığı ve emisyonların düşürüldüğü ürünleri sunmuştur. Daha az enerji, daha az su harcayan, çevreye etkisi daha az olan ürünler sergilenmiştir. Basf firması, Material Vision’da doğal liflerden yapılı monoblok bir sandalye örneği de sergilemiştir. Kenaf ve kenevirin Basf’in su bazlı bağlayıcısı Acrodur ile bağlanması ile oluşturulan Şekilde görülen bu sandalye hafif ve mukavimdir.
Doğal liflerden yapılı sandalye
Göze çarpan doğal elyaf kullanımı ve doğal elyaftan yapılan ürünlerdeki artış spor tekstillerinde de görülmektedir. Libeco’nun keten kullanarak üretmiş olduğu kano, rüzgar sörf bordu, kayak malzemeleri, tenis raketleri, golf sopaları ve olta takımları vardır. Bu ürünlerin kevlar ve cam elyafından yapılan alternatiflerine göre üstün titreşim absorblama yetenekleri vardır. Düşük özgül ağırlık karbon elyafına göre avantaj sunmakla birlikte, mukavemet değeri yaklaşık yarısı kadardır. BASF poliüretan kullanarak Elastolit markasıyla kayak, bisiklet, golf, futbol malzemeleri üretmekte ve hatta skuter tekerlekleri imal etmektedir. Permaskin markasıyla da balon kaplama gibi bitim işlemleri uygulamaktadır.
İlgili linkler:
https://youtu.be/OgvgWv7wfi0
