Karbon Tekstil genel bir başlık olup, içinde barındırdığı ürünleri ayırarak konumuza başlayalım. Karbon fiber veya karbon elyaf birer teknoloji ürünü olup, dilimize Arapça’dan gelen, anlamı ise ipliksi bir maddedir. Bileşenleri arasında karbonlanmış akrilik orlon, katran ve naylon bulunmaktadır.
Karbon elyaf ya da karbon fiber, Akrilik elyafın belli bazı üretim aşamalarından geçirilerek elde edilir. Karbon fiber taşıdığı yüksek özellikler neticesinde üstün bileşimi ile uzak-havacılık sanayi, otomotiv sanayi, bazı tenis raketi ve board gibi spor aletlerinde, yapı güçlendirme ve enerji depolamada kullanılan bir üründür. Yüksek dayanıklılık, düşük yoğunluk, düşük sürtünme ve düşük ağırlık özellikleri ile tercih edilmektedir. Karbon fiber çelikten 4,5 kat daha hafiftir fakat 3 kat daha dayanıklıdır. Naylon gibi esnek, orlon gibi orta derecede değil, çok daha sert ve dayanıklıdır.
Karbon Kumaş
Isıl işlem uygulandığında çok yüksek sıcaklıkta karbonlaşan malzemelere karbon kumaş denir. Karbon Elyaf epoksi matrisler ile birleştiğinde mükemmel bir dayanıklılık ve sertlik özelliğine sahip olur. Karbon liflerin üretilmesinde, organik kökenli hammaddelerin ısıtılması sonucunda karbon dışındaki diğer atomlar uzaklaşır. Böylelikle karbon atomlarından oluşmuş filamentler elde edilmektedir. Bu filamentlerin kristalizasyonu sonucu oldukça dayanıklı lifler üretilir.
Poliakrilnitril liflerinden, bitkisel olan hammaddelerden, katran tortusu ve ziftten, polivinilden klorür veya polivinildenklorür kopolimerlerinden üretilen karbon liflerinin özellikleri kullanılan hammaddeye, işlem sıcaklığına ve üretim aşamalarına bağlı olarak değişmektedir. Üretim sırasında oluşan koşullar, karbon liflerinin özellikleri ve kullanım alanlarında farklılık gösterebilir.
Karbon Kumaşın Ana Maddesi ve Hangi Liflerle Karbon Fiber Üretilebilir?
Karbon, yoğunluğu 2.268 gr/cm3 olan kristal yapıda bir malzemedir. Cam elyaflardan daha sonra gelişmiş olan karbon elyaflar daha yaygın kullanılmakta olan bir elyaf grubudur. Karbon ve grafit elyaflar aynı malzemelerden üretilmektedir. Ayrıca bu malzemeler hammadde olarak da bilinir.
Karbon elyafların üretilmesi için üç ana hammadde ihtiyaç vardır. Bunlardan ilki rayon yani suni ipektir. Rayon, inert bir atmosferde 1000 – 3000 °C civarına ısıtılır ve aynı zamanda çekme kuvveti uygulanır. Bu işlem ile dayanıklılık ve tokluk sağlanır. Fakat oldukça maliyetli olmasından dolayı rayon elyaflar uygun değildirler. Elyaf üretimi yapılırken genellikle rayonun yerine poliakrilonitril (PAN) kullanılır. PAN bazlı elyaflar 2413 ila 3102 MPa değerinde çekme mukavemetine sahiptirler ve maliyetleri düşüktür. Petrolün rafinesi ile elde edilen zift bazlı elyaflar ise 2069 MPa değerinde çekme mukavemetine sahiptirler. Mekanik özellikleri PAN bazlı elyaflar kadar iyi değildir ancak maliyetleri düşüktür. Dokuma, örgü, tel bobin uygulamalarında, tek yönlü bantlarda, ve prepreg‘ lar da kullanılmaktadır. Genellikle enjeksiyon kalıplamada ve basınçlı kalıplarda makine parçaları ve kimyasal valf yapımında kullanılırlar.
Karbon Tekstil, Karbon Kumaşın Özellikleri
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. Elde edilen lif modülündeki artış grafitizasyon sıcaklığının artışı ile artmaktadır. Karbon liflerinden yapılmış kompozitler 1020 çelik konstruksiyonlarda 5 kat daha dayanıklı ve 1/5 ağırlığındadır. Aynı şekilde 6061 aliminyum 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 karşı dayanımı iyi olmaktadır. Katran esaslı karbon liflerinin elektriksel iletkenliği bakırdan 3 kat daha fazladır. Karbon lifleri kolaylıkla erimedikleri için yüksek sıcaklıkların oluştuğu uçak frenlerinde ve roketlerde kullanılmaktadır. Karbon liflerinin özelliklerini dikey ve yatay olarak kristalitlerin mikroyapıdaki yerleşimi etkilemektedir. Kurdela benzeri kristalitler az veya çok eksene paralel şekilde yerleşmiştir. Bu kristalitlerin uzunluğu ve düzlüğü lif modülünü etkilemektedir. Her bir kristalit, çoklu tabakadan oluş- maktadır. Her bir tabaka, grafen tabaka olarak isimlendirilen hegzagonal yapı şeklinde düzenlenmiş karbon atomlarından meydana gelmektedir.
Tabaka içindeki güçlü C-C bağları life, yüksek dayanım ve sertlik verirken, tabakalar arasındaki zayıf van der Waals bağları kayma direncinin artmasına sebep olurken, ısı ve elektrik iletkenliğinin yüksek olmasına neden olmaktadır. Kristalitlerin kalınlığı ve uzunluğu karbon liflerinin elektriksel, ısıl özelliklerini ve modülünü etkilemektedir. Daha büyük ve daha oryante olmuş grafen düzlemi daha yüksek termal ve elektriksel iletkenlik sağlamaktadır. Mikro yapının oryantasyonu plastik deformasyon veya ısıl işlemler ile değiştirilebilmektedir.
Karbon Tekstil, Karbon Kumaş Konusunda Bilgi Almak İçin Bizi Arayabilirsiniz. Tıklayınız!