yüksek performasnlı lifler
Transcript of yüksek performasnlı lifler
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
1/58
1.GR
Poli etilen tereftalat, naylon 6, naylon 66, poliakrilonitril, polipropilen ve viskoz
rayon gibi lifler giysi ve ev tekstillerinde kullanlmasnn yan sra, endstriyel lifler veya
teknik tekstiller olarak da kullanlmaktadr. 1991 ylnda ABDde endstriyel polyester iplik
tketimi toplam polyester filament iplik tketiminin %50sinin stnde gereklemitir.
Yakn gemite, lif retim modeli nemli deiiklikler gstermi, endstriyel lkeler
endstriyel pazarlar iin daha az miktarda fakat katma deeri yksek rnlere, gelimekte
olan lkeler ise genel kullanm eyasnda kullanlacak lifler iin retim kapasitelerini
artrmaya ynelmitir. Bu kapsam da, suni olarak imal edilen liflerin doru ekilde
snflandrlmas gerekmektedir. Endstriyel lifler eitli zelliklerin bir kombinasyonu esas
alnarak kullanlmaktadr ve bunun iinde mekanik zellikler, scaklk dayanm, kimyasal
dayanm, yanma dayanm vb. bulunmaktadr. Mekanik zelliklere dayanan ve ok sk yaplan
bir snflandrmada lifler drt kategoriye ayrlmaktadr.
1. Ortalama mekanik zelliklere sahip lifler: Standart tekstil lifleri bu kategoride yer
almaktadr. Mekanik zellikleri u ekilde sralanabilir: kopma mukavemeti 3-5 g/denye,
kopma uzamas %35, elastiklik modl 30-60 g/denye ve tamamyla geri gelebilen uzama
%5. Bu lifler non-wovenlar gibi endstriyel sektrde de yer bulmaktadr.2. Ortalamann stnde mekanik zellikler: Lastik kordlar gibi endstriyel lifler bu
kategoride yer almaktadr. Belirtilen mekanik zellikleri u ekildedir: Kopma mukavemeti 7-
8 g/denye kopma uzamas %8-15, elastiklik modl 50-80 g/denye.
3. stn mekanik zelliklere sahip lifler: Bu lifler de endstriyel liflerin altnda yer alr.
Kopma mukavemeti 8-20 g/denye, kopma uzamas %5-15, elestiklik modl 80-250 g/denye
aralndadr. Bu tr liflerin gelitirilmesi youn aratrma gerektirmekte ve 2 ve 4
kategorilerinde yer alan liflerin zellikleri arasnda bir kpr kurulmas hedeflenmektedir.4. stn mekanik zellikler gsteren lifler: Yksek performansl lifler bu kategoride yer
almaktadr. Yukarda saylan kategorilerde yer alan polimerik liflerden farkl olarak, inorganik
veya metalik de olabilirler. Polimerik yksek performansl liflerin kopma mukavemeti 15-50
g/denye, kopma uzamas %0.5-5, elastiklik modl 250-4000 g/denyedir. Polimerik
olmayan yksek performansl liflerin mukavemet ve modl de ok yksektir, fakat yksek
younluklarndan dolay zgl mukavemet ve spesifik modl polimerik olanlar kadar yksek
olmayacaktr.
1
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
2/58
Endstriyel uygulamalar iin lifler:
a) Ortalama mekanik zelliklere sahip lifler: Bu liflerin ou standart tekstil
kullanmlarnda, non-woven rnlerde ve eitli endstriyel kumalarda kullanlr.
b) Ortalamann stnde mekanik zelliklere sahip lifler: Ortalamann stnde mekanik
zelliklere sahip endstriyel lifler giysi ve ev tekstilinde kullanlan liflerin retimi iin
kullanlanlara benzer teknikler ile retilir. Polyester, poliamid ve poliolefinler iin eriyikten lif
ekimi ve viskoz ve akrilik iin ya ekim uygulanmaktadr. Tabii ki, balang malzemesi ve
ilemde baz nemli farklar bulunmaktadr. rnein, giysilerde kullanlacak poliamidlerin
ortalama molekl arl 18000 g/mol civarnda iken, endstriyel uygulamalar iin ortalama
molekl arl 25 000 - 35 000 g/mol aralnda yer almaktadr. Buna ilaveten, malzemenin
UV ve sl bozunmasna kar stabilize edilmesi iin katk maddeleri eklenmektedir. ekim
oran giysilerde kullanlacak lifler iin 2.6-3.6 iken, burada 3.5-4.5 aralndadr. Endstriyel
filamentler daha kalndr ve bunlarn daha yksek ekim oranlarnda ekilmesi iin nispeten
daha yksek ekim scaklklar kullanlmaktadr.
c) stn mekanik zelliklere sahip lifler: stn mekanik zelliklere sahip endstriyel lifler
zelti ve/veya jelden lif ekim teknikleri ile retilmektedir. Yksek molekl arlna sahip
etilen tereftalatn jelden lif ekimi ile, 30 Gpa elastiki modl ve 15 g/denye ilk kopma
mukavemeti ne sahip lifler retilir. Bu snfta yer alan lifler daha basit eriyikten lif ekimteknikleri ile zel ekme ve fikse ilemleri kullanlarak retilebilir
Bu metodlardan birinde, amorf veya ok dk kristalin zellikteki PET lifi balang
malzemesini oluturabilir. Life dk bir kristalinite verilmesi iin nispeten dk scaklkta
ekilir ve kristalletirme ile yksek gerilmede yksek derecede ynlenmi kristalin ve daha
az zincir katlanmas olan bir life dntrlr.
Yksek performans uygulamalar iin lifler:
Teknolojik yenilikler sayesinde yksek performansl liflerin artmasnda nemligelimeler kaydedilmitir. Bunlarn arasnda polimerik lifler (aramidler, dzenli polimerik
lifler, aromatik kopoliesterler ve uzun zincirli esnek poliolefin lifleri); karbon lifi; cam lifi;
boron lifi; silikon karbid ve almin gibi seramik lifleri ve metalik lifler bulunmaktadr.[1]
2
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
3/58
2. ARAMD LFLER
2.1. Giri
Klasik alifatik poliamidlerden, farkl zellikleri ile ayrlan aromatik poliamidlere
1974 ylnda ABD ticaret komisyonu tarafndan aramidler ad verildi. ABD Dupont irketi
tarafndan gelitirilen ilk aramid lifi 1965 ylnda piyasaya tantld. Bu Nomex ad verilen
Meta ynlendirmeli (Meta-phenylene-isophthal-amide) bir aramiddi.
2.2. Tipler ve Snflandrma
Ticari olarak baar salayan aramidlerin iki tipi vardr. Bunlarn her ikisi de, yksek
performansl lif olarak snflandrlabilir liflerin ilk tipi yksek sya direnlidir ve meta
aramid grubuna dahildir, yksek derecede bir mukavemete ve modle sahiptirler ve scakla
kar mkemmel bir direnleri vardr. Kullanm alanlar byk lde scaklk ve yksek
mukavemet gerektiren yerlerdir. Bu snftaki aramid lifleri yksek erime/bozulma
derecelerine (600-800C) sahiptirler. Ticari ynden nem kazanan meta-aramid trlerine
Amerikan Dupont tarafndan retilen Nomex ve Japon Tein tarafndan retilen Conexrnek verilebilir.
1970 yllarnn banda Dupont tarafndan aramid lifinin ikinci snf piyasaya
sunmutur. Bu Kevlar olarak adlandrlan para-aramiddi. Bu yeni materyal sl dayanma,
yksek ekme mukavemeti ve yksek modle sahip lif olarak, yksek performansl lif olarak
yeni bir dnemin balangc olmutur. Dupontun 20 poly(p-phenylene terephalamide)
yapsndaki para-aramidlerin geni kullanm alanna sahip birka eidi mevcuttur. Bunlara
rnek olarak Kevlar 29, Kevlar 49, Kevlar 149 ve Kevlar 981 gsterilebilir. Bu liflerinbenzer eitlerinin dier byk reticisi de Akzodur, ve rettii para-aramid Twaron olarak
adlandrlr. Teijin tarafndan Japonyada bir kopolimer yapl aramid olan ve ticari olarak
Thecnora olarak bilinen bir lif gelitirilmitir. Bu bir poly(p-phenylene terephtelamide) ve
poly(3-4-oxy di-phenylene terephtelamide) kopolimeridir. Yakn gemite Hoechst p-aramid
lifinin yeni bir tipini retmitir. Hoechstn lifi Thecnora ile benzer bir kimyasal yapya ve
mekanik performansa sahiptir. Yukarda belirtilen ticari olarak mevcut p-aramid liflerinin
3
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
4/58
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
5/58
PPD: parafenilen diaminTDC: teraftalol klorit
ekil 1: Para aramid polimerden lif retim aamalar [2]
TDC ve PPDMonomerleriNMP, CaCl
2Solvent
Polimerizasyon
Koaglasyon,Ekstraksiyon,Kurutma
zme
Eirme
Ykama ,Ntralizasyon ,
Kurutma
Bobinleme
H2SO
4
H2O
H2O , H2SO4
Solvent Geri
Kazanm
5
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
6/58
Tablo 1: Isl ilemin mukavemet zellikleri zerindeki etkisi [2]
lem Sc.(C)
Sre(dak.)
Gerilim(g/tex)
Mukavemet(Gpa)
Modl(Gpa)
Uzama(%)
lemsiz - - 3,46 87,1 4,3
250 3 5,4 3,61 107,1 3,5
400 3 3,6 2,81 114,1 2,7
550 6 1,6 2,85 133,8 2,1
Eirme ilemine mteakiben filamentlere yksek scaklkta n-methyl pyrrolidone veya
kalsiyum klorid ieren sulu koaglasyon banyosu iersinde sper gerdirme uygulanr. 500C
ye yakn bir scaklkta uygulanr ve gerdirme oran yaklak 10 dur. Bylelikle lifin
kristalinitesi ve buna bal olarak mukavemet ve modl artm olur .
2.4. Lif Yaps
Poly(p-phenylene tereftalamid), dier adyla PPTA, dier nemli sentetik liflerin
retiminde kullanlan polimerlere gre ok daha az bir fleksibiliteye sahiptir. Aromatik yap
zerindeki para pozisyonlu ba evresindeki rotasyon, esnekliin sadece kk bir miktarn
ortaya karr. Normalde P-aramidler organik zclerde ne erir nede znrler. PPTA
lifleri son derece kristalize materyallerdir. Molekller, paralel olarak hidrojen balaryla
olumu dzlemlerde dzenlenirler. Birim hcrenin teorik younluu 1.48 gr/cm tr.
2.5. zellikler ve Performans
Aramidlerin zelliklerini asbestin scakla kar direncine ve camn sertliine sahiptir
diye zetleyebiliriz. Aramidler bu zelliklerinden dolay ok amal kullanma elverilidirler.
Aramid liflerinin a kar direnci genellikle dktr. Belirli artlarda yaklak
olarak 3 ay gne na maruz kaldnda kuvvetinde yar yarya azalma olur. UV nlar
liflerin rengini saman renginden kahverengiye doru deitirir. Bu sebepten dolay ak
yerlerde kullanmlar iin lif yzeylerinin baka malzemeler ile kaplanmas tavsiye edilir.
6
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
7/58
Nomex, Kevlar ve Twaron lifleri UV nlar karsnda byk oranda kuvvet kaybna
urarlar.
Morgan ve arkadalar Kevlar 49un hidrolitik bozulmas zerinde almlardr.
Hidrolitik bozulmasndan dolay kuvvetin kayb, nem, zaman, scaklk ve gerginlik dzeyinin
fonksiyonu olarak llmtr. Hidrolitik bozulma zellikle aramidlerin akkan bulunan
ortamlarda kullanlmas (rnein szdrmazlk eleman olarak) durumunda ok byk nem
arz eder.
Termal ekme, Kevlar tipi lifler iin 400C ye kadar neredeyse hi grlmemitir.
Ancak Enkann aramidi olan Twaronda 400C de yaklak %1 ekme gstermitir.
Aramid lifleri kimyasallara kar da son derece dayankldrlar. Organik zclere
direnlidirler. Bununla beraber, scak asit ve alkaliler mukavemette azalmaya neden olur.
rnein %60 H2SO4 ve %50 NaOH solsyonlar life zarar verir.
2.6. Kullanm Alanlar
Para-aramidler her biri zel kullanm amal tasarlanm farkl fiziksel zelliklere
sahip eitli versiyonlar olarak bulunabilirler. Aratrmaclar para-aramidlerin balangtan
itibaren yeni ve deiik kullanmlar srekli rapor ettikleri iin bugn pek ok uygulama alanmevcuttur. Bununla birlikte u an p-aramidler aadaki alanlarda ok baarl bir ekilde
kullanlmaktadrlar:
i) Koruma amal materyallerin yapmnda
Balistik koruma (kurun geirmez yelek, zrh, panel)
Yaralanmaya kar koruma (yksek riskli ilerde ve spor dallarnda elbise, nlk,
eldiven, ayakkab, vs yapm)
Yksek sdan koruma (yanmaz eldiven, giysi)ii) Endstriyel Materyaller
Filtre kumalar (aside ve scaa dayankl)
Dar enli dokuma mamuller (kemer gibi)
naat mhendislii materyalleri (jeotekstil materyaller)
Halat, ip, kablo yapm ve rg mamullerin yapm
Yksek performansl dokusuz yzeyler
iii) Lif takviyeli kompozit malzemeler
7
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
8/58
Termoset plastik kompozitler (uak paralar, spor malzemeleri, basn odalar. vs)
Termoplastik kompozitler (i makinas paralar, elektronik ekipmanlar)
imento takviye elman olarak kullanm
iv) Asbeste alternatif kullanm alanlar
Szdrmazlk contalar
Srtnmeye dayankl malzemeler
Yumuak salmastra retimi
Aramid lifi son yllarda yeni bir uygulama alan pulp (toz) olarak kullanlmasdr.
Pulp, aramid lifinin ok ksa (0.05-8mm) boylarda kesilmesiyle elde edilir. ok ksa lif
boyunda olmas iyi yay ve yksek yzey alan salar. Bu durum srtnmeye dayankl
mamullerin yaplmasna imkan verir .
Para yksek sertliklerinden ve kimyasal dayanmlarndan dolay bugn asbestin
kullanld birok yerde alternatif rn olarak rahatlkla kullanlabilmektedirler. Asbestin
yaygn olarak kullanld alanlardan birisi de szdrmazlk elemanlarnn yapmdr. Ancak
salk asndan tehlikeli olmas nedeniyle kullanm snrlanmaktadr. Aramidler yksek
sertlii, yksek sl dayanm ve kimyasal dayanm nedeniyle bu alanda asbeste muadil olarak
kullanlmaya balamlardr. Bu alanda en ok kullanlan aramid tipleri Kevlar, Nomex
Twaron ve Trevar kat partikl ieren andrc ortamlarda ve sulu imento basmnda okiyi performans gstermektedirler. Yksek mukavemeti ve rijitlii dolaysyla yksek basnta
ve yksek devirlerde alan pompalarda tercih edilmektedirler
Para-aramidlerin pH aral 3-11 civarndadr. Bu aralkta olmak kaydyla kimyasal
dayanm ok iyidir. Meta-aramidler ise pH 1-13 arasnda rahatlkla alabilirler. Hidrolitik
direnci de son derece iyidir. Ancak mukavemet dzeyinin daha yksek olmasndan dolay
salmastra retiminde genelde para-aramidler tercih edilmektedirler .[2]
3. SERAMK LFLER
8
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
9/58
3.1. Giri
Seramikler metalik olmayan organik malzemelerdir. Oksitler, nitritler ve karbitler
seramik malzemelerin esasn olutururlar. Silika karbon ve cam lifinin kullanld yerlerde
uygulama alan bulurlar.
Allagelmi tekstil lifleri, tabi ve sentetik organik polimerlerden mteekkildir.
Cam, asbest ve karbon lifleri bilinen istisnalardr. Seramik liflerin nemi ve retim hacmi,
malzeme alanndaki gelimelerin hzlanmasna paralel olarak, her geen gn artmaktadr.
Askeri ve sanayi kullanm alanlarndaki, daha hzl, daha yksek performansl, daha
sert ve daha yksek scaklardaki kullanmlar iin gerekli malzemeye olan ihtiya, yeni liflerin
ileme, geliim ve bulunmas almalarna hareketlilik getirmitir. Jet motorlarnda,
spersonik ynlendirme ular ve kanatlarda, ve daha etkili scaklk deiimi gerektiren
kullanm alanlar iin kullanlan metal ve seramik matriks esasl kompozitlerin
takviyelendirilmesi iin yksek scaklk zellikleri gereklidir. Metallere gre dk younluk
yksek katlk, dk elektrik iletkenlii, dk ssal iletkenlik gibi dier zellikler, pahal
spor eyalarnda, elektronik devre kartlarnda, otomobil sanayi ve ticari havaclk pazarlarnda
uygulama alan bulmaktadr.
3.2. Tanm ve zellikler
Karbon liflerinin enteresan zelliklerinden biri, 1500C zerinde mikro yapsnn
kararllk gstermesidir. Oksitlenen ortamlarda snrl mrl olmasna ramen, karbon lifleri,
yksek scaklk gerektiren kullanm alanlarndaki uygulamalar iin, lif takviyeli kompozit
malzemelerde yeterli takviyelendirme salayan tek lif olarak bilinir. Karbon liflerinin yksekscaklklardaki kullanm mrleri liflere koruyucu tabaka (hal) ile uzatlabilir. Fakat bu
konudaki esas zm, u andaki seramik liflerinin kusuru olan mikro yapdaki ssal
kararlln gelitirilmesidir. Bylece seramik liflerinin dk scaklklardaki mkemmel
zelliklerinden yksek scaklklarda da faydalanlm olacaktr. Seramik lifleri oksitlenmeye
kar daha fazla kararllk gstereceklerdir Bu yzden seramik liflerinin gelitirilmesi stretejik
bir gerekliliktir.
9
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
10/58
Seramik lifler, organik ve dier liflerle karlatrldnda, ilgin zelliklere
sahiptirler. Seramik liflerin ssal kararll organik liflerden ve hatta ou metal liflerden
daha iyidir. Mukavemet ve modl gibi yapsal zellikler, inert ve hatta oksitleyici artlarda
dahi 1200-1400C ye kadar korunabilmektedir Mekanik ykleme olmakszn, baz seramik
lifler erime noktalarna ok yakn scaklklara kadar bu kararllklarn muhafaza
edebilmektedirler. Karbon liflerinin mekanik zellikleri de, yksek scaklklarda kararllk
gstermekte hatta mekanik zellikler daha yksek scaklklara kabilmektedirler. Fakat bu
durum sadece inert ortamlar iin geerlidir Kaplamasz (halsz) seramik lifi 800C den nce
okside olmaya balar. Bu nedenle, bu haliyle birok kullanmlar iin uygun deildir. Seramik
liflerinin ou, deriik asit, baz ve baz-metal muameleler dnda, mkemmel bir kimyasal
inertlie sahiptirler Bu kimyasal kararllk, baz oksit esasl ve oksit esasl olmayan seramik
lifleri iin, oksidasyona kar direnci de dahil edecek ekilde, yksek scaklklarda muhafaza
edilebilir. Seramik lifler, organik liflerle karlatrldnda ok yksek elastik modl ve
basn mukavemetine sahiptirler. Seramik liflerinin bu zellikleri, metallerin kabildii
yksek scaklklarda kullanlabilmesine, ilenebilmesine imkan tanmakta ve metal ve seramik
matriks esasl kompozit malzemelerde mkemmel bir takviye elaman olabilmektedir.
Srekli seramik liflerinin kesikli seramik liflerine gre kompozit kullanmndaki bir
avantaj nceden belirlenmi ve kark ynlerde takviyelendirmi yaplar retilebilmesidir.Dokuma, rme (braided), filament sarma ve dier tekstil retim ilemleri, takviye elaman
seramik life n ekil vermek iin kullanlabilir. Kesikli seramik liflerinin srekli seramik
liflerine gre bir avantaj ise genellikle maliyet bakmndan ucuz olmalardr. Seramik
liflerinin geneldeki dezavantaj ise, kopma uzamalarnn %lden daha kk olmalardr
Seramik liflerinin younluklar organik malzemelerinkinden daha yksek fakat
metallerinkinden daha dktr. Bir de seramik liflerinin ok dk olan retim
hacimlerinden dolay pahal olmalar unutulmamaldr. Fakat baz kullanm alanlarndakinemi, maliyet faktrnn negatif etkisini dengelemektedir. Liflerin yksek elastik modl ve
dk kopma uzamas, kaln filament ap ile beraber mtalaa edildiinde kullanmdaki
zorluu ortaya kmaktadr. Seramik lifler genellikle krldklarndan dolay dm atlmaya
uygun deildirler Bununla beraber bazlar krlmadan birka cm apnda ilmek haline
getirilebilirler. Bu tiplerden, uygun kullanm ile, 2 veya 3 boyutlu dokuma veya rme yaplar
retmek mmkndr.
10
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
11/58
Seramik liflerin mukavemeti, yap kusur ve atlaklarna son derece duyarldr, ki
buda lifin yksek modlnn bir fonksiyonudur. Dk (ksa) kopma uzunluu, atlak
etrafnda gerilim transferini nler. Yapnn gzeneklilii, yapdaki yabanc paracklar ve
byk kristal paracklar, lif mukavemetini nemli derecede drrler. Verilen bir
malzemenin birim nite hacminde sabit sayda kusur vardr. Birim uzunlukta daha dk lif
hacmi, yani lif apnn daralmas, verilen uzunluk iin byk miktarda kusur olma ansn
azaltr. Filament yzeyinin hasar grmesi de, lifin mukavemetini nemli lde dren dier
bir eit kusurdur. Korunmasz (halsz) kullanlan ve ilenen liflerde yzey hatalarnn say
ve boyutlar byr ki bu da lif mukavemetini nemli derecede drr.
Seramik liflerinin ap 3-140m arasnda deiir. Tekstil liflerinin lineer
younluklarn belirlemek iin kullanlan denye veya tex terimleri, genelde seramik liflerini
retenlerin tekstil orijinli olmadklarndan ve seramik liflerinin younluklarndaki ok
farkllktan dolay kullanlmaz. Birde, younluktaki bu geni dalmdan dolay, eer seramik
liflerinin lineer younluklar denye veya tex eklinde ifade edilirse, lif ve zellik
karlatrlmalarnda karkla sebebiyet verebilir. Seramik liflerinin bir ksmnn
yaplarndaki gzenekliliin, teorik younluu esas alan denye veya texin bu liflerin lineer
younluklarn ifade etmede kullanlmalarn engelledii gz ard edilmemelidir. Baz seramik
liflerin ve karlatrmas yaplan karbon vb. liflerin zellikleri Tablo 2de verilmitir.
11
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
12/58
Tablo 2: Baz seramik ve dier sanayi tipi liflerin zellikleri [2]
3.3. Seramik Lif retim Teknikleri
Seramik lifler teorik olarak birden fazla metotla retilebilir. Burada mmkn alt (6)
metot hakknda ksa bilgi verilmektedir. Bunlardan buhar yolu ile depolama, polimer
balang maddesi teknii genel olarak uygulama alan bulan metotlardr. Son ikisi,
organometalik polimerlerden olduka yeni teknikler kullanarak lifleri retmeyi ihtiva eder.
Lifin ticari veya jenerikad
Younluu(g/cm)
ekme
mukavemeti
(MPa)
Elastik
modl
(GPa)
ap(m)
Erime
scakl
(C)
Nextel 312 (seramik) 2,7 1725 138 3,5 1400
Nextel 440 (seramik) 3,05 2070 186 10-12 1400
Nextel 480 (seramik) 3,05 2040 220 10-12 1400
Safill(seramik) 3,3 2000 300 3 -
Tyranno(STCO) 2,35 2740 206 - -
Altex(seramik) 3,2 2600 250 9 -NicalonSC(seramik) 2,6 2000 180 10-20 -
Fiber FP(seramik) 3,95 1380 379 15-25 2645
SC(seramik) 3,08 3440 400 133 -
-SC(seramik) 3,3 3500 430 140 -
Al2O3(seramik) 3,95 1900 380 20 2050
Bor (seramik) 2,7 3100 393 140 -
E cam(cam) 2,54 3450 72 10 -
S - cam(cam) 2,49 4300 87 10 -
T -300 (PAN karbon) 1,76 3200 228 7 -T -40 (PAN karbon) 1,81 5650 276 7 -P -55(Pitch karbon) 2,00 1900 380 10 -Kevlar 49 (aramid) 1,44 3650 131 11,9 -elik (%0.9 C ) 7,8 4250 210 100 1300Paslanmaz elik 8,0 1000 198 100 -Berilyum 18,5 1265 300 - 1250Volfram 19,3 3500 360 - 3400
12
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
13/58
Dier metotlar eriyik eirme, amur eirme ve tek kristal bymesi, daha az bavurulan
tekniklerdir.
Seramik lif alanndaki byk hamle, yksek scaklk seramik liflerini retmek iin
silikon ve karbon veya nitrojen ihtiva eden polimerlerin kontroll artlarda scaklk etkisiyle
eritilmesi, pirolizin dnlmesidir. Seramik liflerinin piroliz yoluyla retilmesi, silikon,
karbon, nitrojen ve bor ihtiva eden polimerlerle SiC, Si3N4, B4C ve BN elde edecek ekilde
kullanlmaktadr.
3.3.1. Kimyasal Buhar Depolama Teknii (CVD)
Bu metotta, malzeme buhar faznda iken stlm bir z madde (volfram veya
karbon filament) zerine, bir kompozit filament oluturmak iin depozit edilir. Depozite
edilen malzeme, buhar fazndaki gazlarn bir ayrm rndr. Mesela bor, bor-triklorid ve
hidrojenin ayrmasndan depolanabilmektedir. Silikon karpit de, alkilklorosilan ve hidrojenin
ayrmasndan depolanabilmektedir.
Bu teknik kullanarak elde edilen SiC bileikleri 1300Ca kadar stlm volfram
zerine buhar halinde depo edilir. Reaktif gaz karm hidrojen ve alkil silis ihtiva eder.
Genelde %70 hidrojen ve %30 silis reaktre bir utan girmektedir. Reaktrn giri veknda szmalar nlemek iin cva contalar kullanlr.
Volfram z maddesi (d=13m) hem doru akm ve hem de yksek hzl frekans ile
optimum scaklk profili elde etmek iin stlr. 100m apnda SiC monofilament elde
edilmesi yaklak 20 saniye alr. Elde edilen monofilament, reaktrn altndan alnarak bir
bobine sarlr.
Bu ilem iin, metil-triklorsilan bir silikon atomu bir de karbon atomu ihtiva
ettiinden ideal bir hammaddedir. Burada beklenti stoykiometrik SiC depolanmas olmaldr.Gerekleen kimyasal reaksiyon aadaki gibidir;
CH3SiCl3 SiC + 3 HCI
Genellikle, serbest karbon ve kat veya sv silikon, SiC ile kartrlr. Nihai
monofilament 100-l50m apnda olup dta esas olarak -SiC, volfram zerinde de -SiC
ihtiva eder. Dier bileimlerinde katl veya dereceli varyasyonlar bu teknikle depolanabilir.
Volfram (tungstin) z maddesini kullanmak, bu maddenin ar ve pahal olmas
sebebiyle bir dezavantajdr. Bu teknikte bir z maddesi olarak ilev grebilecek, kabul
13
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
14/58
edilebilir zellikleri ile ticari karbon liflerinin gelitirilmesi, bu teknikle retilen seramik
liflerin ekonomi ve arlk ynndeki dezavantajlarn bir derece azaltacaktr. Bu teknikte z
maddenin dzgn stlmasnn lif dzgnl zerindeki nemli etkisi de mutlaka gz
nnde tutulmaldr.
British Petrolleri (BP) silikon karpit monofilamentini ve Textron Speciality
Materialsda silikon karpit ve bor monofilamentlerini retmekte bu teknii kullanmaktadr.
3.3.2. Balang Polimeri (Reine) Kullanarak Lif Elde Etme Teknikleri
CVD yntemi ile elde edilen seramik lifleri kaln ve erilebilir (fleksi)
olmadklarndan, ince, srekli ve erilebilir seramik lifleri elde etmek iin yaplan aratrmalar
1970li yllarda neticelerini vermeye balamtr. Bu teknii de kimyasal ve ssal olmak zere
iki kademede incelemek yerinde olur.
a) Balang Lifinin Kimyasal Dnm
Balang lifinin, harici maddelerin kimyasal reaksiyonu ile dier bileimlere
dnm birka teknik ile yaplr. Karbon lifi, silikon veya silikon monoksit buhar gibi
karpit oluturan bir malzemenin mevcudiyetinde, stma ile metal karpit haline
dntrlebilir. Dier bir deiim teknii; bir metal, organometalik veya oksit balanglifinin, nitrojen veya amonyak ile nitrik asit tuzu oluturmak iin nitritlenmesini ihtiva eder.
Metal teller veya metal ihtiva eden polimer lifler, uygun bir atmosferde stlarak oksit, karpit
veya nitratlarna dntrlebilir. Metal ve bor lifleri, karbon ihtiva eden buharda stlarak
karpitlerine dntrlebilir.
b) Balang Lifinin Issal Dnm
Bu ilemde, seramiklerin balang maddesi olan inorganik polimerler, eriyik eirme
(lif ekme) veya zc yardml kum eirme metoduyla, lif haline getirilirler. Bu balangliflerinin, yeniden erimelerini nleyebilmek iin molekl zincirlerinin apraz balarla
balanmas gerekir. Bu da, kr (polimerizasyon) ile temin edilerek kararl hale getirilirler ve
sonra da ssal yolla (piroliz) seramik liflere dntrlrler.
Japon Profesr Yajima ve arkadalarnn 1970'in balarndaki almas ile
bulduklar ve sonralar Nicalon ticari ismiyle retilen SiC lifi bu teknik ile retilmitir.
Bu teknikte, balang polimeri hazrlamann maliyeti, dnm esnasnda malzeme
kayb ve boydaki ksalma, bu ilemin dezavantajlardr. Balang maddesi yksek oranda
14
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
15/58
seramik haline dntrldnde, lif retim esnasndaki lif ksalmasnn (ekmesinin) daha
az gl vardr. Yksek karbonlama ile, younluktaki byk artlardan dolay nemli
ekme oluabilir. Polimer balang ileminin bir avantaj ilemin kolay olmas ve n seramik
malzemesinin kimyasal olarak yapsal biiminin verilebilmesidir. Silikon esasl polimerlerin
kullanld bu teknikle elde edilen seramik liflerinin, iyi mekanik zelliklere ve ssal
kararlla sahip olmas ve oksidasyona kar direnli olmas, bu tekniin avantajlar
arasndadr.
3.3.3. Sol-Gel (solsyon-jle) Teknii
Bu teknik, polimer balang maddesi kullanarak seramik lifi elde etme tekniindeki
ssal dnmn zel bir hali olarak dnlebilir Bu teknikte genel olarak,
polikondenzasyon ile, dk molekl arlkl metal oksitleri zc ile solsyon halinde
hidrolize ve polimerize edilir. Polimerizasyon artarken zc uzaklatrlr ve solsyonun
viskozitesi artar. Lifler, cvk ve yapkan solsyondan yksek molekl arlkl ekici
zclerin yardm ile veya yardmsz kum olarak erilebilirler (dry spun) Kurumadan ve
liflerin sertlemesinden sonra, uucu maddelerin uzaklatrlmas iin stlrlar. Bu da yeni
kimyasal reaksiyonlara sebebiyet olur ve younlamay temin eder. Kuruma esnasndakiekme ve zc kaybndan dolay, lifin kesit alan tam dairesel olmayabilir. Yeterli
derecedeki yksek ateleme scaklklar ile, gzeneklilik drlebilir ve bylece bu amorf
blgeler, poli-kristal hale getirilebilirler. Bu kristalleme, mekanik ve kimyasal zellikleri
gelitirebilmek iin arzu edilebilir.Yksek scaklklardaki ar zamanda ilem ise, kristal
boyutlarnn istenmeyen artna sebep olur ki bu da lifin mekanik zelliklerini zayflatr.
Bu teknie ait bir ilemin ak emas ekil 2de verilmitir.
15
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
16/58
Organometalik bileim
Alkil Metal veya Alkoksi Metal
Polimerizasyon
Kuru Eirme
Balang lifi
Yakma
Seramik Lifi
ekil 2: Sol-gel Teknii retim ekli [2]
Bu ilem, esas olarak bir organoalminyum (organometal) ile balar ve kuru ekim
(eirme) metoduyla balang lifi (precursor) elde edilir. Bu balang lifi yaklarak organik
esasl (AIR3) seramik lifi elde edilir. Sol-gel tekniindeki bu retim ileminin balang
malzemeleri metal alkoksitlerin solsyonlardr. Metal alkoksitler M(OR)n tip bileenlerdir.
M metal, n metalin yk deeri ve Rda bir organik bileimdir. Uygun organik grubun seimi
ok nemlidir. Bu grubun yeterli molekl ve uma kararll temin edilebilsin ki, M-OR ba
krlabilsin ve arzu edilen M-OR oksit seramik lifi elde edilebilsin. Metal alkoksitlerinin
hidrolizi sonucu elde edilen solsyon, pelteleebilir (jleleebilir) ve erilebilir duruma gelir.
Bu jle-lif (gel-fiber) daha sonra ykseltilen scaklklarda younlatrlr.
Bu teknikte, solsyonun balang kimyasal kompozisyonundaki fleksibilite, nihailifin zelliklerini biimlemek iin, birok dier malzemenin katlmasna msaade eder.
Filtreleme veya metalleri oluturmak iin kimyasal indirgeme gibi liflerin sonraki
muameleleri zelliklerini daha da deitirir. eitli oksitler ve metaller, bu liflerin fiziksel,
elektriksel, magnetik, optik ve katalitik zelliklerini iyiletirmek veya yoksa, oluturmak iin
eklenirler. Sol-gel metotlar; silis, alminyum, zirkonya, titanyum ve kark oksit liflerinin
retiminde kullanlr. 3M irketi Nextel seramik liflerinin retiminde bu metodu
kullanmaktadr.
16
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
17/58
3.3.4. Eriyik Eirme Teknii
Kristal seramik malzemelerin bu teknikle retilmesi, bu malzemelerin yksek erime
noktalar, hatta bazen erimeksizin ayrmalarndan dolay ok gtr yada imkanszdr.
Erimenin mmkn olduu durumlarda ise, ok dk olan eriyik viskozitesinin zorluklar
ortaya kmaktadr. Byle bir eriyik dzelerden ekstrze edilebilse dahi lif deil damlalar
oluur. Bu problemin stesinden gelen bir teknik, erimi seramik aknts zerinde sertleen
bir kabuk, deri oluturulmas esasna dayanr. Bu tip retim tekniinin bir rnei, propan
atmosfer ortamna ince erimi oksit seramik aknts ekstrze etmektir. Bu atmosfer, eriyik
aknt zerinde karbonlu bir kabuk, koruyucu tabaka oluturur ve eriyik seramiin lif
formunda kalmasn temin eder.
3.3.5. amur Eirme Teknii
Bu teknikte, tayc akkan iindeki dank kristal seramik paracklarnn, eriyik
kuru metot eirme ile lif haline dntrlmesi temin edilir. Bu teknik, polimer balang
maddesinin ssal dnm gibi dier tekniklerle birletirilerek uygulanr. Viskozitesi
artabilen, yksek molekl arlkl organik polimer ihtiva eden tayc akkan sonundayaklr ve bylece balang polimeri seramik lif formuna dntrlr. Yakma ve
dntrme genellikle birka stma kademesinde gerekleir ve bu kademeler lifin alev
iinden geiini ihtiva edebilir. Dntrlmemi lif iindeki seramik paracklarnn
mevcudiyeti, dnm ve yakma esnasnda az ekmenin olmas demektir. Bununla beraber,
paracklar ok kk olmak zorundadr (genellikle 1 mden daha kk). Aksi takdirde bu
paracklar lif ierisinde kusur olarak hareket edecekler ve ciddi ekilde lifin mukavemetini
zayflatacaklardr. Bu teknik, Du Pont tarafndan Fiber FP ve PRD-166 liflerinin, MitsuiMining tarafndan Almax lifinin retiminde kullanlmaktadr.
17
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
18/58
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
19/58
Yksek elastik modl,
Dk statik yorulma (srnme),
Issal
Yksek kullanm scakl,
Dk ssal genileme,
Yksek ssal iletim,
Elektrik
Dk di elektrik sabiti,
Ktle seramiklerindeki zelliklerin ou, lif zellikleri olarak ta mteala edilebilir.
Buna, yksek modl, yksek basma mukavemeti, oksidasyona kar diren gibi zelliklerde
dahildir. Karbon ve silikon karpit gibi bu liflerin bazlar yksek mukavemet ve uzun kopma
uzamalarna sahip olmalarna ramen, bu lifler alminyum oksit lifinin yksek scaklklarda
oksitleyici ortamlara kar gsterdii diren kadar bir diren gsteremezler.
Alminyum oksit lifinin bir dezavantaj lif formunda ilenmesinin gldr.
amur eirme, tek kristal bymesi, sol-gel,eriyik eirme baaryla kullanlan lif oluturma
teknikleridir. Baz durumlarda, yksek oranl alminyum oksit muhteviyatl alminyum oksit
- silis lifleri, alminyum oksit lifleri olarak isimlendirilir. Bu konuda genel kabul gren eilim
ise, iindeki alminyum oksit oran %98den fazla olan liflere alminyum oksit lifi olarakisimlendirmektir.
Du Pontun Fiber FP lifi, Mitsui Mining Co.nin Almax ve Sophikon lnc.nn
Sapphire lifi buna rneklerdir.
3.4.2. Alminyum Oksit/Silis
Alminyum oksite ok kk miktarlarda dahi silis eklenmesi alminyum oksidinlifin dntrlmesi ilemini kolaylatrr. Bunun yan sra, alminyum-silis lifleri,
alminyum oksit liflerinden daha ucuzdurlar. Silisin eklenmesiyle, elastik modln
drlmesi gibi baz zellikler nemli ekilde etkilenirler. Eer kullanm kolayl ve lifin
maniplasyonu nemli ise, bu durum faydaldr. Fakat eer kompozit takviyelendirmesi iin
mekanik katlk, tokluk nemli ise silisin eklenmesi zararldr.
Sumitomo Ohemical Co.nin Altexi (%85 Al ve %15 SiO) ve lCln Saffili
(%96 Al ve %4 SiO) bu liflere birer rnektir.
19
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
20/58
3.4.3. Alminyum Oksit / Silis / Bor
3M irketinin rettii Nextel 312 (%62 Al %24 SiO ve %14 B) ve Nextel 440
(%70 Al %28 SiO %2 B) lifleri bu tipe rneklerdir.
3.4.4. Alminyum Oksit / Zirkonya
Ktle alminyum okside ksmen kararl Zirkonya eklenmesi ile alminyum oksidin
mukavemet ve tokluunun artt gzlemlenmitir. Du Pontun PRD-166 lifi buna bir
rnektir.
3.5. Oksit Esasl Olmayan Seramik Lifleri
Oksit olmayan lifleri oluturmak, bu malzemelerin yksek erime scaklklar ve
younlamaya veya gzenekleri uzaklatrmaya olan direncinden dolay, olduka gtr
Silikon-karpit, yksek scaklktaki oksidasyona olan direnlerinden dolay, en ok aratrlan,
zerinde allan, okside olmayan liftir. Silikon-karpit, yksek scaklktaki oksidasyonesnasnda, oksidasyonu yavalatan ve/veya durduran bir engel gibi davranan, yzey zerinde
koruyucu bir silis tabakas oluturur. Dier silikon ihtiva eden liflerde bir dereceye kadar bu
zellie sahiptirler. Oksit esasl olmayan seramik lifleri, oksit esasl seramik liflere nazaran
daha iyi statik yorulma mukavemetine (srnme) ve tane byme direncine sahiptirler.
ekme mukavemetleri ve kopma uzamalar da, oksit esasl seramik liflerinkinden daha
yksektirler. Kimyasal direnleri de normal olarak ok iyidir.
3.5.1. Silikon-Karpit
Silikon-karpit lifleri, mkemmel bir zellik kombinasyonuna sahip olduklarndan
dolay, byk bir kullanm potansiyeline sahiptirler. Aadaki zellikleri mkemmel bir
kombinasyonu temin edebilir.
1- Yksek mukavemet,
2- Yksek modl,
20
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
21/58
3- Yksek s direnci,
4- Mkemmel kimyasal diren.
5-Yksek ssal kararllk,
6- yi oksidasyon direnci,
7- Yksek scaklklara maruz kaldktan sonra mekanik zelliklerini muhafaza edebilme.
Polimerin s ile zlmesi suretiyle yaplan silikon-karpit lifleri stoykiometrik SC
deildirler, ve oksijen ile serbest karbon ihtiva ederler. Bu durum, yksek scaklktaki
kararlln negatif ynde etkiler, i oksitlenme, l200C nin zerinde inert ortamlarda dahi,
mekanik zelliklerin dne sebep olur.
Textronun SCS-6 lifi, British Petroleum Co.nin Sigma lifi, Niccon Carbon Co.
Ltd. nin Nicalonu ve Dow Corningin Kristal Silikon-karbit lifi bu tipe ait rneklerdir.
3.5.2. Silikon-Nitrit
Silikon-nitrit lifi de, silikon-karpit gibi, iyi oksidasyon ve korozyon direncine
sahiptir. Bununda sebebi, ksmen, ilk oksidasyon esnasnda oluan koruyucu silikon
kaplamasndan dolaydr. Tonen silikon-nitrit lifi bu tipe bir rnektir.
3.5.3. Silikon-Karpit-Nitrit
Rhone-Poulene firmas, nce polisilazan ihtiva eden polimerik balang lifini eirir,
sonrada silikon-karpit-nitrit seramik lifini retmek iin bunu s ile zmeye tabi tutar. Bu
seramik lifler (fiberamik), 1400C ye kadar amorf yapdadrlar. Bu scaklkta ve okside edici
bir ortamda mukavemetinin %80ini muhafaza eder. Halen gelitirilmekte olan bu lif hem
kesikli hem de srekli formda retilmektedir. Dow Corningin HPZsi bu lif tipine birrnektir.
3.5.4. Bor
Bor liflerinin dikkate deer, bilinen zellikleri, fevkalade yksek mukavemet/arlk
oran, yksek erime scakl ve 1000 C ye kadar mukavemetini muhafaza etmesidir.
Bununla beraber, zayf bir oksidasyon direncine sahiptirler.
21
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
22/58
Textronun Textron Sor filamenti buna bir rnektir. Daha nce Avco olan Textron
firmas, bor lifini ince bir volfram tel zerine bor-triklorid gazndan borun kimyasal buhar
olarak depolanmas (CVD) yoluyla retir. 100m ve 140m aplarnda iki tipi vardr.
Textronun rettii monofilament borun byk bir ksm, uzay ve dier hava aralarnn
paralar iin epoksi matriks esasl kompozitlerde kullanlr. Alminyum matriks esasl
kompozit uygulamalar iin de almalar devam etmektedir.
3.6. Uygulamalar
Srekli seramik lifleri, malzeme bilimcilerinin ve tasarm mhendislerinin,
halihazrdaki organik ve metal malzemelerden daha hafif, daha kat, daha mukavim, daha
yksek scaklklara ve kimyasal dirence dayankl yaplar meydana getirmelerini salamtr.
Bu liflerin, organik, metal ve seramik matriks esasl kompozitlerde kullanlabilmeleri bir
avantajlar oldu. Tabii ki, her kullanm alannda olduu gibi bu liflerin kullanld alanlarda
da faydalar olduu gibi kullanm problemleri de olmutur.
Seramik lifler, genellikle ileme yardmc olabilmek iin organik maddelerle
kaplanrlar (hallanrlar). Bu kaplama (hal) maddeleri lifin kompozit oluturmak iin
matriks malzemesini takviyelendirmeden nce ssal olarak ayrrlar ve zlrler.Kompozit D Kullanmlar:
Srekli seramik liflerinin kullanm alanlarn; yksek scaklk engellenmesi,
filitreleme, ve zellikle yaltmn gerektii alanlar olarak sralayabiliriz. Kompozit d
kullanmlarda genellikle, yksek scaklklardaki fevkalade oksidasyon direnlerinden dolay
oksit esasl seramik lifleri kullanlr
3M firmasnn Nextel 312 seramik lifinden dokunan kumalar, ocak (frn)
kaylar, alev perdeleri, contalar, duvar yaltmlar, ocaklar ve kmr yakan gsantrallerinde yksek scaklk filtreleri olarak kullanlrlar. Yine Nextel 312 lifinden
oluturulan rme (braided) yaplar, s lclerin (thermocouple), elektrik kablolarnn, yakt
hatlarnn ve uzay mekiinin kap boluu gibi nem arz eden yerlerde conta ve salmastra
olarak kullanlr.
Yksek scaklk yaltm uygulamalarnda, seramik liflerinin mukavemet, katlk,
srnme gibi yapsal zelliklerinden yksek deerler istenmemektedir. Dolaysyla, daha ucuz
alternatifler bulmak mmkndr.
22
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
23/58
Organik Matriks Esasl Kompozitlerde Kullanm:
Epoksi ve termoplastik matriks esasl kompozitlerde takviye elaman olarak daha
ok organik ve karbon lifleri kullanlr. Cam ve asbest liflerinin takviye elaman olarak
kullanlmas da iyi bilinmektedir. Organik matriks esasl lif takviyeli kompozit malzemelerin
scaklklar 500C dan daha dk olduu iin, seramik liflerin kimyasal ve s direnlerinin
iyi olmas, bu kullanm alanlarnda bir avantaj olmamaktadr Organik matriks esasl
kompozitlerin kritik nem arz eden kullanm alanlar iin, katlk veya mukavemetin n
plandaki durumlarda, karbon veya aramid lifler, seramik liflerden daha kolay kullanlabildii
ve daha ucuz olduklar iin tercih edilirler.
Seramik liflerin organik matriks esasl lif takviyeli kompozit pazarna ehemmiyetli
miktarlarda girmemesine ramen, bu liflerden faydalanlacak uygun yerlerde vardr. Dk
ssal genileme. yksek ssal iletim, dk elektrik iletimi ve dk di elektik sabitinin .
elektronik devre kartlarnda, seramik liflerden takviye elaman olarak faydalanmak
dnlebilir.
Seramik lifleri, cam lifi vb. gibi dier takviye elamanlar ile kyaslandnda, organik
matrikslerin hem katlklarn, hem yorulma direnlerini daha iyi arttrd, ve di elektrik
sabitini drd grlecektir. Organik esasl matrikslerde kullanlan organik takviyeelamanlarnn yan sra yapya seramik liflerinde eklenmesiyle, takviye elamanlar iindeki bu
karm, seramik liflerinin daha yksek katlk ve basma mukavemetlerinden dolay kompozit
yapnn zelliklerini gelitirecektir. Bu tip karmlarn baz yksek performansl spor
eyalarnda (kayak gibi) uyguland grlmektedir. Wilsonun grafit (karbon), DuPontun
Kevlar aramid ve FP alumina (alminyum oksit) lifleri, yksek katlk takviye deerlerinden
dolay uygulama alan bulurlar.
Metal Matriks Esasl Kompozitlerde Kullanm:Metal matriks esasl kompozitlerin gelimesi, 1960lardan buyana devam
etmektedir, fakat ticari adaptasyonu yava olmaktadr. Metal matriks esasl kompozit
malzemelerin, takviyelendirilmemi metallere gre stnl; ykseltilmi mukavemet,
tokluk, yksek scaklk zellikleri, dinamik ve statik yorulma direnleri, ssal zelliklere gre
tasarm . anma direnleri gibi niteliklerinden dolaydr. Bu avantajlara ramen, yksek lif
maliyetleri ve metallere gre hasar toleranslarnn daha az olmasndan dolay, kullanm
alanlar olduka snrldr.
23
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
24/58
Metal matriks esasl lif takviyeli kompozit malzemelerin retimi, takviyelendirici
lifin erimi metalle temasnda btn zelliklerini muhafaza etmesini art koar. Alminyum
magnezyum, demir volfram gibi metallerin eriyiklerine ve bu ortamn kimyasal en iyi direnci
alminyum oksit lifleri gsterir. Dier baz seramik liflerin kullanm da, zel retim
tekniklerinin ve koruyucu tabakann (hal) kullanlmas ile mmkn olmaktadr.
Seramik Matriks Esasl Kompozitlerde Kullanm:
Takviyesiz seramikler birok uygulama alanlarna sahiptirler, fakat tokluk ve hasar
toleranslar kullanm alanlarn snrlar. Hasar toleranslarn arttrabilmek iin, lif ile
takviyelendirilir. Seramik matriks esasl kompozitlerin retimi kalplama ve pekitirme iin
yksek scakl gerektirir. Nihai kullanm alan gz nne alnmasa dahi, sadece seramik
ve/veya atee dayanr metal lifleri bu kompozitlerin retiminde fiziksel yap ve zelliklerini
muhafaza edebilecek liflerdir.
Halihazrdaki malzemelerin kimyasal inertliinin ve yksek scaklklardaki yapsal
kullanmlarnn stnde bir kimyasal inertlie ve yksek scaklkta kullanma sahip
olabilmeleri, seramik matriks esasl kompozitlerin avantajlar iinde saylabilir. En iyi sper
alamlarn kullanm scaklklar 1100C in altndadr. Seramik matriks esasl seramik lif
takviyeli kompozitler 1200C - 1400C a kadar alabilmektedir. Malzemenin kullanm
scaklndaki 100C - 200C lk bir art, yakt verimlilii, motor basnc, kullanm mrnnuzamas gibi nemli gelimeler demektir. G ve pahal retim ilemeleri ve de seramik
liflerin pahal olmas seramik matriks esasl kompozitlerin kullanmn snrlamaktadr.
Metal matriks esasl kompozitlerde olduu gibi, seramik matriks esasl
kompozitlerin gelimeleri de genellikle hkmetler yani devlet tarafndan desteklenmektedir.
Bu almalarn pahal ve mali olarak riskli olmas sebebiyle, genelde bu maliyet riski byk
gruplara datlr. Japonya, seramik liflerinin ve kompozitlerinin ticari olarak kullanmlar
ynnde bir milli politikaya sahiptir. A.B.D. deki bu konu ile ilgili almalarn ou,Savunma Bakanl, Enerji Bakanl ve NASA tarafndan desteklenmektedir. Avrupadaki
almalar iinde de, ksmen Fransz hkmetinin destekledii Societe Europeene de
Propulsion -(SEP)in silikon karpit ve Japonlarn Nikalon lifi ile oluturduklar seramik
matriks esasl kompozit aratrmalar saylabilir.
ok bilinen seramik kompozitlerinden biride, ABDnin uzay mekiinde kulland
Fibrous Refractory Composite Insulation (FRCD) dr. Bu yaltm amal kompozit 3M
irketinin Nextel 312 seramik lifi ile yksek saflktaki silikondan mteekkildir.
24
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
25/58
3.7. Seramik Liflerinin Gelecei Hakkndaki Grler
Cam ve cam-seramiklerden atee daha dayankl oksitlenmeyen sistemlere
geildike, tokluk ve oda scakllndaki gvenirlilik, kopma iinin 10 KJ/m daha fazla
olmas ve kopmadaki ekil deitirmenin (E) yaklak %1 gibi deere yaklamas ile, nemli
bir derece arttrlabilir. Bu zellikleri elde etmek iin, lif-matriks arabirim blgesinin kontrol
1esastr. Lif-matriks arabirimindeki ban veya balarn, liflenin kaymasna ve liflerin ara
arda yk transferi yapacak ve matrikste seri atlaklarn meydana gelmesine msaade edecek
kadara zayf olmas istenir. Bununla beraber, lif-matriks arabirimindeki ok zayf bir ba,
malzemenin non-lineer davranlarndaki mukavemetini drecektir. Lif-matriks
arabirimindeki kayma gerilmesi ile lif ekilmesinden dolay iyileecek olan toklu optimize
edilmesi gerekir. Seramik matriksler karbon lifleri ile takviyelendirildiinde, lif-matriks
arabirimindeki ba zayftr. Seramik liflerde ise, seramik lifin matriks ile reaksiyonunu
korumak ve lif-matriks arabirimini nitelendirmek iin seramik liflerin kaplanmas gerekir.
Farkl kaplamalar (hal) ve ok deiik lif-matriks sistemleri kullanarak, deiik zelliklerde
kompozit malzeme tasarmlamak mmkndr. Bu tasarmlarda, lif-matriks arabiriminin nasl
kontrol edilecei ve arabirimdeki ban kopmasndan sonra lif kayma srtnmesinin naslkontrol edileceinin anlalmas bir gerekliliktir. nemlisi, bu parametreler llebilmeli ve
kompozit yapnn kopma davranlaryla saysal olarak ilikilendirilebilmelidir.
Yksek scaklk kompozitlerinin esas itici gc, mhendislik malzemelerinin yksek
scaklk kullanm aralklarn gelitirmesidir. Bu konuda bugne kadar retilen kompozitlerin
mit verici scaklk aral 1000C ve biraz zerindedir. Bu scakl 2000C ye kadar
ykseltmek byk gelimeleri gerektirmektedir. Bu yksek scaklk blgesinde (1000C -
2000C) u andaki kompozitle mekanik zelliklerinde ok nemli ve byk miktarlardadler gzlenmektedir. Bunun ana sebepleri unlardr:
1-Takviye elaman olan liflerin ssal kararszl ve
2- Lif-matriks arabirim bana. zellikle kompozit yap gerilimlere maruz kaldnda
matriks atlamasndan dolay yapya giren, rtc (corrosive) paracklarn etkisidir.
25
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
26/58
Buna alternatif bir yaklam mekanik zelliklerini yksek scaklklarda muhafaza
edebilecek seramik liflerinin gelitirilmesidir. SiC (silikon karpit) sistemlerinde bu ynde bir
eilimle almalar yaplmaktadr. Burada istenen, dk younlukta, yaklak 3 GPa
mukavemetinde ve 400 GPa kadar bir modlde, kk apl seramik lifi retilmesidir. Byle
bir lif gelitirilse dahi, bu konuda ki problem, muhtemelen pahal olmasdr. Karbon lifi geni
aptaki zellikleri ve farkl scaklklardaki kullanm alanlar iin pazarda mevcut iken, yeni
retilecek yksek scaklktaki atee dayankl yeni bir lifin uygulama alan, hemen hemen ve
sadece ultra yksek performansl seramik matriks esasl kompozitler ve belki metal matriks
esasl kompozitler olacaktr. Bu sahada yeni liften istenen gerekli retim miktar olduka az
olacaktr. Bu da, bu liflerin ok pahal olmasnn sebeplerinden biridir. Bununla beraber, yeni
liflerin gelitirilmesi, retim iin kullanlan usullerin geniletilmesi ihtimalini de beraberinde
getirecektir.
Bu gelimelerin yan sra, eer lif-matriks arabiriminin degredasyonu zlrse, lif
matriks atmosfer uyumluluunun kontrol iin, gelitirilmi harici kaplamalarn (hal)
tasarlanmasna ihtiya olacaktr. Yksek s uygulamalarnda, s engel katlar, endotermik
reaksiyon ihtimalini azaltacak olan kompozit iindeki snn dn temin etmek iin
gerekli olabilir.
Srekli seramik liflerinin birok enteresan, nadir ve deerli zellikleri veuygulamalar vardr. Seramik liflerinin yeterli gelebilecei daha scak, daha hzl, daha
dayankl uygulamalar iin talep ve ilgi vardr.
Bugn, lif retimi hala olduka kk miktarlardadr, bu yzden de pahaldr. Daha
da tesi, metal matriks esasl kompozitlerin ve seramik matriks esasl kompozitlerin
ilenmeleri hala olduka gtr. Bu pahal ilem de, pahal kompozitlerin retilmesine sebep
olur. Eer bu liflerin kullanm artarsa, bu liflerin retilen miktarlar da artacak, bu da lif
maliyetini azaltacaktr. Stratejik olmayan ve ksmen pahal saylmayan balang maddeleriseramik lif retiminde kullanld iin, bu liflerin fiyatlar libre ( 454 g) bana 10- 25 US$
kadar debilecektir. Yeni metal ve seramik esasl kompozit retim teknolojileri bulunur ve
gelitirilir ilem glkleri azalacak bunlarn kompozitlerinin de fiyatlar da decektir.
Gelecekte bu duruma gelebilmek, biri dierine bal olan hem fiyatlar aa ekmek hem de
yeni kullanm alanlar bulmak gibi g meselelerin baarlmasna baldr.
Dk maliyetin yan sra, daha mukavim, oksidasyona daha direnli ve statik
yorulma direnleri (srnme) daha yksek olan yeni liflere ihtiya vardr. Lifleri iyi
26
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
27/58
oksidasyon direncine sahiptirler fakat polikristal tiplerinin yksek scaklktaki statik yorulma
(srnme) direnleri snrldr. Non-oksit lifleri daha iyi statik yorulma direncine sahiptirler
fakat yksek scaklktaki oksidasyondan dolay ayrrlar. Silikon karpit ve silikon nitrit lifleri
gibi silikon ihtiva eden non-oksit lifleri, oksidasyonun balangcnda lif yzeyinde meydana
gelen silikon di oksit kaplamasnn koruyucu etkisinden dolay, halihazrda iyi performans
gsteren liflerdir.
Dier nemli ihtiya, srekli seramik liflerinin kullanmn ihtiva eden retim
metotlardr. Farkl uygulama alanlar, lif oryantasyonunun farkl bileimlerini zorunlu klar.
Srekli seramik liflerinin kesikli tiplerine gre en byk avantaj, nceden belirlenmi
ynlerde oryente edilebilmeleridir. Belli yn ve blgelerde takviyelendirmenin istendii
kompozitlerde bu durum nemlidir. Dokuma, rme (braided) sarma ve dier metotlarn
gelitirilmesi gereklidir. % 1'den daha az kopma uzunluu olan bu lifleri ileyebilmek, tekstil
teknolojistlerinin maharetlerini gstermelerine baldr. 3 boyutlu takviyelendirilmi yaplar
ve n-ekillendirmeler iin gelitirilmi sistemlere ihtiya vardr. Kompozitlerin ou, takviye
edici lifin bulunduu katmanlarn nc ynde hi veya ok az bir takviye ile st ste
konulmas ile elde edilir. nc ynde takviyelendirmenin olmamas zayf kayma gerilmesi
ve syrlmalara sebep olmaktadr.
Srekli seramik liflerinin uygulamas, performans ve lif retimindeki daha ilerigelimeler inkiaf ederken, seramik liflerden retilen kompozit malzemeler daha fazla yksek
teknoloji problemlerini zecektir. Bu alanlarda karlalacak olan problemlerin, zlmesi
hem ciddi hem de cazip olacaktr.[2]
27
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
28/58
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
29/58
A Beyaz Asbestler
1. Krizotil
2. Amosit
B. Mavi Asbestler
Asbest oranlarna bal olarak ise u ekilde snflandrlrlar:
A. %100 beyaz asbest ierenler
B. en az %94 beyaz asbest ierenler
C. en az %83 beyaz asbest ierenler
K. %l00 mavi asbest ierenler
Tekstilde kullanm asndan asbestler genelde 2 gruba ayrlrlar
a. Beyaz asbest (Krisotil asbest)
b. Mavi asbest (Krokidolit asbest)
Tekstil sanayiinde kullanlan asbest liflerinin zelikleri gz nnde tutularak
snflandrlmalar alm satm ilerini kolaylatrd gibi, daha iyi deerlendirilmelerini de
salamaktadr. Bu nedenle asbest reten ve tketen birok lke bu liflerin belli llere gre
snflandrlmalarn salayan esaslar saptamtr. Ham ve ilenmi krizotil asbestin
Kanadada uzunluuna gre yaplan snflandrmas dnyann birok lkesinde olduu gibi
lkemizde de benimsenmitir. Bu snflandrmann esas ipliklerin arlklarna greierdikleri asbest miktarna dayanr.
Tablo 4: Asbest erii Oranlarna Gre Snflandrma[2]
Dereceler Arla Gre Asbest erii Oran
A % 85-90 aras
AA % 90-95 aras
AAA % 95-99 aras
AAAA % 99-100 aras
4.3. Asbest Lif Tiplerinin Genel zellikleri
29
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
30/58
Asbest lifleri ok ince lifler olup incelikleri genelde 1-2 mikron arasndadr. Bu
lifleri plak gzle birbirlerinden ayrt etmek zordur. Ancak mikroskopla ayrm yaplabilir.
Mikroskopla incelendiinde yzeylerinin przsz ve dmdz olduklar grlr. Kenarlar da
girintisiz ve kntszdr. Bu durum iplik olarak eirilmesini gletirir. Bu nedenle iplik
yapmnda genellikle bitkisel liflerle kartrlarak kullanlrlar. Asbest liflerinin uzunluu
12-14 mm.yi bulur.
4.4. Asbest Lif Yaps
Kimyasal Yap:
Asbest, kimyasal yaps elemanl bir yap olarak ele alnabilir. Bunlar;silikon
dioksit, metal oksitleri, ve sudur. Pratikte nem arz eden en nemli elemanlar su ve metal
oksitleridir. Asbestin yapsndaki su miktar krizotil ve amfibol zellikleri ortaya karr.
Fiziksel Yap zellikleri:
ncelik: Asbest elyaflar dier doal ve sentetik elyaflara gre daha incedirler. Elyaf
aplar krizotilde 0.02-0.04m amfibolde 0.1-0.2 m arasnda deimektedir. Asbest elyaflar
inceliklerinden dolay byk yzey alanna sahiptirler. Bu zellik krizotil iin 10-25 mkrokidolit iin ise 3-5 n arasnda deiir.
Uzunluk: Liflerin uzunluklar da deimektedir. Krizotil asbestin uzunluu 25-50
mm arasndadr. Krokidolit elyaf ise 15-75 mm arasnda uzunlua sahiptir. Genelleme
yapacak olursak asbestlerin uzunluklar inceliklerine gre ok fazladr ve ortalama 12-14mm
arasndadr.
Younluk: Younluk krizotil iin 2-2.6 gr/cm3 amfibol iin ise 2.8-3.6 gr/cm3
arasndadr. Younluun deiimi, elyafn bileiminde bulunan elementlerin oranlarnndeiiminden kaynaklanr.
Mukavemet: ok ince olan asbest liflerinin mukavemetlerini tek tek belirtmek
zordur. Bu nedenle asbestlerin mukavemet deneyleri iplik baznda yaplr. ekme
mukavemeti deerleri 12-92 CN arasnda deikenlik gsterir.
Kimyasal Davran:
30
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
31/58
Deiik tipteki asbestlerin asit ve alkalilere kar direnci deimektedir. Asbest
elyaflar asitlere kar nemli lde arlk ve mukavemet kaybna uramaktadrlar. zellikle
HCl beyaz asbestte ok ciddi mukavemet ve arlk kayb meydana getirmektedir. Asitler
karsnda 528 saatlik muamele sonucu, asbestlerin arlk kayb krizotil iin % 55-57,
krokidolit iin % 3.4 ve amosit iin % 11-13 arasndadr. Arlk kaybn hzlandran
faktrler, asidin scakl, konsantrasyonu ve ayrma derecesidir.
Alkalilerle muamele, asitler kadar zararl olmamaktadr. Konsantre kostik ile 528
saat muameleden sonra krizotil asbestte arlk kayb % 1.03, krokidolit asbestte % 1.20,
amositte ise % 6.28 orannda olmaktadr,
Issal zellikler:
Krizotil asbest 500C nin zerinde stldnda, krokidolit ve amosit asbest ise
200C nin zerinde stldnda kimyasal zellikleri deiir. 700-750C scaklkta yapsndaki
hidroksil gruplar su eklinde dar verirler. Bu deiim kendini elyaf mukavemetinde ar
azalma olarak gsterir. Btn asbest tipleri iin arlk kayb zaman ve snn ykselmesi ile
artar. Krizotil, antofilitve tremolit asbestleri iin maksimum arlk kayb yaklak 1000C
civarnda gerekleir. Krokidolit iin ise ayn durum 680 de gerekleir.
4.5. Asbestin lenmesi ve plik Haline Getirilmesi
Madenlerden karlan asbest elyafnn sadece kk oranlardaki miktarlar iplik
haline getirilebilir. Asbest liflerinden iplik yaplabilmesi bunlarn erilebilme zelliklerine
baldr.
Bu lifler uzunluk bakmndan doal ve kimyasal liflere gre ok ksadrlar. Ancak %
5-20 orannda selloz esasl liflerle kartrlmak suretiyle iplik haline getirilebilirler. Bu
amala pamuk veya viskoz kullanlmas yaygn bir metottur.Ayrtrma iin n art elyaf uzunluudur. Krizotil liflerin sadece baz ksmlar
erilebilir. Ksa ve krlgan lifler eirme ilemi iin uygun deildirler. Asbest liflerinin
erilmesi ile iplik haline sokulabilmesi iin aamal bir ilem dizisi uygulanr. Bunlar
ama, tarama ve eirme ilemlerini kapsar.
1. Ama aamasnda asbest maddesinin liflemesi salanr. Bilindii gibi, krizotil
maddesi, asbest yataklarndan ham demetler halinde karlr. Bunlar yaprakklar eklinde st
ste bulunur. Silindirler arasnda ezilerek lifletirilirler.
31
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
32/58
2. Tarama aamasnda ise, ham lifler yn taramasnda olduu gibi nce kabartma,
sonra paralelletirme amac ile kaba ve ince olmak zere iki tip taraktan geirilerek taraklanr.
3. Eirme aamasnda ise, taranm lifler ekilmek ve bklmek suretiyle iplik
haline dntrlm olur. Bu amala konvensiyonel tiplerden mekikli yada bilezikli eirme
makinalar kullanlr.
4.6. Kullanm Alanlar
Asbest lifleri yksek sl dayanm, yksek anma direnci ve yksek
mukavemetinden dolay, eitli teknik tekstillerin ve sanayii rnlerin yapmnda
kullanlmaktadrlar. Tekstilde kullanmlar bakmndan nem arz eden asbest tipleri krizotil ve
krokidolit asbesttir. Dier tr asbestlerden iplik elde edilmesi ve bunlarn dokuma veya rg
mamuller haline getirilmesi zor olduundan, onlar dier sanayii dallarnda tercih edilirler.
Tekstil sanayiinde asbestlerin kullanmn gerektiren balca neden, bunlarn yksek
sya yksek kimyasal dirence sahip olmalardr. Asbest lifleri deiik amalarla lif, kee,
levha , fitil, iplik, halat, erit, kuma ve s eleman olarak retilebilirler.
Asbest liflerinin en nemli kullanm alanlarndan birisi de szdrmazlk elemanlar
olan yumuak salmastralarn retimidir. Yumuak salmastra imalatnda krizotil ve krokidolitasbest trleri kullanlmaktadr.
Krizotil asbestte lif yaps ii bo tp eklinde olduu iin sl direnci ok iyidir. Bu
yap dolaysyla salmastra retiminde bnyesine verilecek olan emprenye maddesi ve
yalayc maddeleri emme ve bnyesinde uzun sre saklama avantaj salar. Asbest lifinin sl
dayanmn etkileyen en nemli faktr, asbest lifinin tpk ksmnda bulunan kristalize su ve
madensel tuzlardr. Scaklkta kristal su buharlat zaman asbest yanar. Bugn en yksek
kalite beyaz asbest pratikte 550C scakla dayanmaktadr. Asbest elyaf bnyesinde kloritihtiva etmektedir. Yumuak salmastra olarak kullanld zaman klorit miktarna bal olarak
millerde paslanma meydana getirir. Trkiyede retilen asbestte 300 ppm den fazla klorid
olduu iin ok hzl korozyona neden olmaktadr.
Asbest lifinin yumuak salmastra olarak kullanlmas durumunda lif uzunluu da
nem arz etmektedir. Ksa lifli asbest dinamik ekipmanlarda kullanlacak salmastralarn
yapmnda pek tercih edilmemelidir. Ksa lifli asbestin hem dinamik yklere olan direnci
32
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
33/58
azdr, hem de yksek scaklklarda almas ok zordur. rnein uzun lifli asbestlerde 550C
scakla kadar allabilmesine ramen, ksa lifli asbestlerde 300C nin zerine klamaz.
Asbest lifi ok eitli akkanlar ve kimyasal maddeler iin uygundur. Deriik
asitlerle kullanlamaz. Beyaz asbest lifleri katk maddeleri ile kullanlmak sureti ile beyaz
asbestli yumuak salmastralarn kimyasal direnci pH 2-14 deerine ulatrlmtr.
Krokidolit mavi asbestten yaplan yumuak salmastralar scaklk bakmndan daha
geni bir alma aralna sahiptirler. % 100 saf mavi asbest iin alma aral - 100C
kimyasal direnci ise pH 0-8 aralndadr. zellikle deriik asitler iin uygun bir malzemedir.
Lifler rijit kristal ineler eklindedir. Krlgan ve ksadrlar. plik haline
getirilebilmeleri iin pamuk veya viskoz ile kartrlmalar gerekmektedir. Bu yzden sl
dayanmlar daha azdr. nsan sal asndan beyaz asbeste gre daha zararldrlar.[2]
5. KARBON LFLER
5.1. Giri
33
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
34/58
1879 ylnda Swan ve Edison karbonlatrlm pamuk ipliklerini elektrik lambas
filamenti olarak kullanmtr. Bununla birlikte, bu karbonlatrlm lifler, yksek
performansl bir liften beklenen zelliklere sahip deildi.
1950 ve 1960l yllarda yksek mukavemetli karbon lifleri retmek iin ciddi abalar
harcand. Bu aratrmada grup yer ald: Wright Paterson Air Force Base, ABD viskoz
rayonu balang olarak kulland; Japonyada bulunan Indus Rsearch Institute ve
ngilteredeki Royal Aircrafts Establishment ise PAN lifini kulland.
5.2. retimi ve zellikleri
Karbon liflerinin rayondan retilmesinde aama bulunmaktadr: bunlar 400 Ca
varan scaklklarda oksidatif stabilizasyon, 1500 Ca varan scaklklarda karbonlatrma ve
2500C varan scaklklarda grafitletirmedir. Karbonlatrma aamasnda grafit-benzeri
tabakalar olumaya balamaktadr. Yksek modll lif elde edilmesi iin zellikle
grafitletirme aamasnda %50 ye varan bir gerdirme uygulanmaktadr. PAN esasl karbon
liflerinin retilmesinde de aama bulunmaktadr: istenen lif tipine bal olarak, 200-300C
oksidatif stabilizasyon, 1500C da karbonlatrma ve 1500-2700C arasnda grafitletirme.PAN-esasl karbon lifleri yksek mukavemet, yksek modl ve ultra yksek modl
olmak zere tipte retilmektedir. Karbon lifinin younluu deiken olup, 1.7-2.2 g/cm
Karbon lifleri elektrik iletkenleridir, fakat elektrii iletme kabiliyetleri nemli bir tehlike arz
etmektedir: imalat veya servis esnasnda havada asit olursa elektrik ekipman zerine
yerleebilir ve ksa devreye neden olabilir.
5.3. Kullanm Alanlar
Yksek zgl mukavemet ve katlk karbon liflerinin temel zellikleridir ve bu lifin
hemen hemen btn uygulamalarnda fayda salar. Scaklk dayanm, kimyasal ve biyolojik
adan inert olmas, elektrik iletkenlii, iyi titreim snmleme kabiliyeti ve yorulma
dayanm zel uygulamalar da yararl olabilir. Karbon lifinin uyguland balca iki alan
havaclk ve nkleer mhendislii iine alan yksek teknoloji sektr ve yataklar, kamlar, fan
34
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
35/58
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
36/58
Cam lifleri yanmama, korozyon dayanm, yksek mukavemet, ortalama younluk,
iyi s ve ses izolasyonu ve elektrik zellilerinden dolay ok geni bir kullanma sahip
olduundan, yksek performansl liflerde nemli bir kategoriyi tekil etmektedir. retiminde
kullanlan hammadde bolca bulunur ve lifler pahal deildir. u ana kadar ele alnan liflerin
aksine cam lifleri kristalin yapda deildir ve de moleklleri oryente durumda deildir.
zotropik -boyutlu a lif ekseni boyunca ve dik ynde bir biri ile kyaslanabilir zellikler
elde edilmesini salar. Camn balca ieriklerinden biri silistir (SiO2) Kristalin silisin atomlan
bir latis oluturur.
Kompozitlerde lif eklinde byk kullanma sahip E-cam ve yksek mukavemetli
cam lifi iin bir kaynak olan S-cam, pencere cam ve dier genel kullanmlar olan kire
kayma camnn kimyasal ierikleri Tablo 4de verilmitir.
Tablo 5: Cam liflerinin tipik kompozisyonu (arlk yzdesi)[1]
Cam lifi SiO2 Al2O3 CaO MgO B2O3 Na2O3 K2O
Kire kayna cam 72 0,6 10 2,5 - 14,2 -
E-cam 54,4 14,4 17,5 4,5 8 - 0,5
S-cam 25 - 25 10 - - -
Camn mukavemet ve modl iindeki oksitlerin boyutlu yaps ile
belirlenmektedir. Bunun bir sonucu da, lif ekseni boyunca mekanik zellikler eksene enine
ynde de ayndr. Cam liflerinin kopma uzamas karbon lifinden daha yksektir. Bununla
birlikte, cam liflerinin mukavemeti yzey atlaklklarna son derece duyarldr ve yeni lifolarak ekilmi ince lifler en dayankl olanlardr. Cam lifinin nemli bir uygulama alan
polimerik malzemeler iin takviye eklindedir: takviyeli plastikler endstriyel uygulamalarda
ve otomotiv uygulamalarnda, spor ve hobiye ynelik faaliyetlerde ve hafif uak paralarnda
byk lde kullanlmaktadr.[1]
7. BORON LFLER
36
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
37/58
Cam liflerinin nemli bir darboaz dk katldr (76 Gpa). Boron liflerinin
modl 379-414 Gpa civarndadr ve bu nispeten byk ap ile birletiinde (100 m),
eilmeye mkemmel dayanm elde edilir. Boron lif takviyeli kompozitler yksek kompresif
mukavemete sahiptir. Boron lifinin karbon lifi ile ortak bir avantaj da, yzey hasarlarna cam
lifleri kadar hassas olmamasdr.
Boron lifinin yksek fiyatl olmas, alminyum esasl kompozitlerde bir takviye lifi
grevi grd askeri uak ve uzay mekiklerinde kullanlmasn snrlandrmtr. Bu liften
kk miktarlarda spor eyalarnda kullanlr. Boron lifinin yksek modl takviyeli plastik
bileenlerin stn mekanik zelliklerine katkda bulunmaktadr. [1]
8. METALK LFLER
37
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
38/58
Gl metal teller veya filamentler gerekli takviye malzemeleridir. nce elik tel
radyal lastik takviyesinde bilinmektedir. Metalik lifler, yumuak malzemeler veya
polimerlerden ok beton takviyesinde bilinmektedir. Tablo 5de baz metal tellerin
zellikleri gsterilmektedir.[1]
Tablo 6: Baz metalik liflerin zellikleri [1]
Metal telYounluk
(g/cm)
Modl
(Gpa)
ekme mukavemeti
(Gpa)
Isl genleme
katsaysPaslanmaz elik
(50-250 m ap)8 198 1-1,4 18
Tugsten
(
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
39/58
zellikle uzay, havaclk, askeriye, tp gibi ileri teknolojinin kullanld alanlarda
kritik role sahip olan teknik tekstiller, gnlk yaammzda da spor, gezinti ve elence
giysileri, demeler, mobilyalar, bina ve bina donanm gibi alanlarda aktif olarak kullanlr
hale gelmitir. Gelecekte ise teknik tekstiller insan yaamnda daha ok yer edinecei ve
vazgeilmez rnler arasna yerleecei beklenmektedir.
Teknik tekstillerin ksa srede hzl bir gelime gstermesinde, malzeme
zelliklerinden beklenen esneklik, elastikiyet ve mukavemet gibi zelliklerinin yansra,
sonsuz tasarm olanaklar ile kullanlp atlabilme veya kendiliinden bozunabilme gibi
zelliklere sahip olmalar etkili olmutur. Kompozit malzemeler olarak adlandrlanlar
zellikle uzay, havaclk, otomobil ve inaat sektrnde kullanlmakta olup, retim nedenleri
arasnda, malzemenin dk arlkl ve yksek dayanml olmasnn yannda retim
proseslerinin ucuz, basit ve standart kalitede olmasndandr.
Teknik tekstil teriminin kullanm olduka yenidir. Bu adan teknik tekstil terimiyle
nelerin kastedildiini ksaca tanmlamak yerinde olacaktr. zel olarak tasarlanan, herhangi
bir rnde veya proses dahilinde veya yalnz bana belirli bir zellii yerine getirmek
amacyla kullanlan malzemelere "teknik tekstil" denilmektedir. Teknik tekstiller bu terimden
baka; endstriyel tekstiller, yksek performansl tekstiller, yksek teknik tekstiller,
konvansiyonel olmayan tekstiller, mhendislik tekstilleri diye de isimlendirilebilmektedir.En az konvansiyonel tekstiller kadar eski olan bu rnler, konvansiyonel tekstillerin
aksine, tekstil dndaki alanlarda da kullanlr. Bu rnler; kimyasallara, hava artlarna ve
mikro organizmalara dayanml, yksek mukavemet, yanmazlk, yksek anma dayanm gibi
yksek performans zellikleri gsteren rnlerdir. Bunun yansra bu rnler konvensiyonel
tekstillere gre, grn ve konforun belirleyici bir kriter olmad, pahal, katma deeri
yksek, bizzat direk alcnn kendisinin kullanmad, filtrelerde kullanlan tekstiller gibi her
hangi bir malzemenin paras olarak da kulland rnlerdir.Teknik tekstillerin retiminin balangc olarak, gemiler iin yelken bezlerin
retilmesi kabul edilebilir. Bu tip kuma retiminden nce nasl bir tekstil malzemesinin
retildii ve hangi standart zelliklerin arand konusunda elimizde bilgiler mevcut deildir.
zellikle 1939 ylnda ilk sentetik lifin kullanlmasndan sonra, teknik tekstil retiminde ve
uygulama alanlarnda byk apta artma olmutur. ok farkl zelliklere sahip sentetik lif
retimi sayesinde ok sayda teknik tekstil retimi olanak dahiline girmitir. Bilindii gibi
polimer lif zellikleri doal kaynakl lif zelliklerinden yksek salamlk, yksek elastikiyet,
39
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
40/58
kimyasallara dayanm, kf ve rmeye dayanm, yanmazlk, hidrofob yap, termoplastik gibi
zellikler ynyle farkllk gsterir.
Teknik tekstiller kullanm alanlar olarak balca gruba ayrlabilir. Bunlar;
Bunlardan ilki endstriyel bir rnn bir bileeni olarak kullanlrlar. rnein; araba
lastiinde kullanlan kord bezi, uzay roket motorlarnda kullanlan karbon elyaf, inaat
sektrnde kullanlan takviye dokular gibi. kinci kullanm alan, her hangi bir proseste bir
malzeme olarak kullanlmalardr. rnein; diyaliz makinelerindeki filtreler, yol yapmnda
kullanlan membranlar, damarlar gibi. nc kullanm alan bir veya daha ok zellii
yerine getirecek ekilde yalnz bana kullanlmasdr. rnein; su geirmezlik amacyla
kaplanm kumalar, yanmaz kumalar, anti bakteriyel kumalar, ameliyat iplikleri gibi.
9.2.Teknik Tekstillerden Beklenen zellikler
Teknik tekstil reticileri ile tketici arasndaki iletiim ancak malzemeden
beklenen zelliklerin belirlenmesi ile salanabilir. Tketici ihtiyac olan zellii belirtir,
retici ise bu zellii salayacak malzeme ve retim teknolojisini tespit ederek
malzemeyi retir. Teknik tekstillerin zelliklerinin ok fazla olmas nedeniyle bu
zelliklerin drt ana grup altnda snflandrlabilir.
9.2.1. Mekaniksel zellikler
Teknik tekstillerden beklenen mekaniksel zellikler gruba ayrlabilir.
Bunlardan ilki mukavemettir. Emniyet kemeri, daclk ipleri, balama ipleri, hava yast,
balistik yelek gibi teknik amal kullanlacak tekstillerden istenen zellik yksek
mukavemettir. rnn mukavemetli olmas yksek mukavemetli lif kullanm yannda tekstilyzeyinin doku yapsyla da yakndan ilgilidir. Teknik tekstillerden beklenen dier
mekaniksel zellik ise Takviyelendirme (matriksin kuvvetlendirilmesi)dir. Teknik tekstiller,
termoset veya termoplastik polimer reineler, kauuklar, betonlar, metaller, seramikler gibi
matriksleri takviyelendirecek dayanm ve katlk zelliklerine sahiptir. Helikopter pervaneleri,
roket motoru, uak kanad, golf sopas, kayak gibi malzemelerde olduu gibi matriks-tekstil
yzeyi arasndaki yapma zelliinin iyi olmas halinde istenen kuvvetlendirme zellii
kullanlacak lif cinsi ve oluturulacak doku yapsna bal olarak salanabilir. Teknik
40
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
41/58
tekstillerden beklenen nc mekanik zellik elastikiyettir.
Teknik tekstil rnleri, sahip olduu esneklik ve elastikiyet sayesinde otomobil
endstrisinden paketleme endstrisine kadar geni bir yelpazede kullanm alan bulduu
belirtilmektedir.
9.2.2. Deitirme zellikleri
Teknik tekstiller gzenekli malzemeler olmas nedeniyle belirli byklkteki
partikllerin gemesine izin vermesi, daha byk partikllerin geiini engellemesi, s iletim
veya yaltm, elektrik iletim veya yaltm gibi zellikleri sayesinde bir malzemenin
durumunda deiiklik yapabilme zelliine sahiptirler. Deitirme zellikleri be gruba
ayrlabilir. Bunlardan ilki filtrasyondur. Tekstil yzeyleri yaplarnda gzenekler olmas
nedeniyle filtre amal kullanlabilir. Bu tip filtreler, kat-gaz, kat-sv ve sv-sv ayrmnda
kullanlan filtrelerdir. Kompleks ve kaln yaplarnn getirdii avantajlar nedeniyle dokuma ve
dokusuz filtre kuma kullanm olduka yaygndr.
Deitirme zelliklerinin dier bir parametresi de izolasyon ve iletkenliktir. Elektrik
iletimi veya yaltm, s yaltm ve ses yaltmnn seilen uygun lif ve malzeme doku
yapsyla salanabilecei bir gerektir.Deitirme zelliklerinin nc parametresi drenajdr.Youn ve yksek gzenekli tekstil yzeyleriyle ortamdan yksek miktarlarda su transfer
edilerek (dokuya dik veya paralel olmak zere iki ynde) topran su ile birlikte gitmesi
engellenebilmekte ve yapnn stabil kalmas salanmaktadr. Bu zellik filtrasyon ve erozyon
kontrolnde nemli bir faktrdr. Su geirmezlik teknik tekstillerin deitirme zelliklerinin
dier parametresidir. Spor malzemeleri, ayakkablar, at alt gibi nefes alabilen ancak su
geirmeyen malzemeler iin nemli bir zelliktir. Tekstil yzeylerinin reine ile
kaplanmasyla da jeomembran ve at kaplamalarnda kullanlan hem sv hem de gazgeirmez malzemeler yaplabilir. Emicilik (sv), tp, ambalaj, hijyenik gibi alalarda istenen
bir zelliktir. Bu zellik tekstil yzeyinin kalnlna, lif inceliine, gzenekliliine ve
zellikle de hidrofil veya hidrofob zelliine baldr.
9.2.3. nsan Sal le lgili zellikler
Tekstil malzemeleri, mikro organizmalara kar korunma, protez, ameliyat
41
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
42/58
malzemeleri, dokulara uyumlu paralar veya biyolojik olarak vcutta znebilen malzemeler
olarak insan sal asndan nemli olan bir ok alannda kullanlmaktadr.Teknik
tekstillerden beklenen nemli zelliklerden biri anti - bakteriyel zelliktir. giyim, orap ve
ameliyat nl, hasta yatak rtleri gibi amalarla kullanlan tekstiller, anti-bakterial zellii
ile mikro organizmalara ve sonucunda oluan pis kokulara kar korunma salanmaktadr.
Ameliyat iplii, protez, yapay doku gibi malzemelerde vcuda uyumluluk zellii onun toksik
olmamas ve istenmeyen tepkimeye girmemesi ile belirlenirken, biyolojik bozunmas makro
molekllerinin mikro organizmalardan tarafndan paralanmas ile ilgilidir ki aa kan
rnler zararl olmamaldr. Bu amala vcuda uyumlu ve biyolojik olarak bozunabilen
tekstiller gelitirilmitir.
9.2.4. Koruma zellii
Koruma ilemi ok eitlilik gstermektedir. Kullanlan tekstil malzemesi ile
kullananlarn sl, mekaniksel, kimyasal, elektriksel ve radyasyon gibi etkilerden korunmas
salanabilir. Isl koruma liflerin s iletimi ve doku iindeki hava tabakas ile yakndan
ilgilidir. lave katklarla tekstil yzeyinin termal koruma zellikleri gelitirilebilir (faz
deitiren malzemeler). Atee kar koruma insan sal ile ilgili dier bir zelliktir.Tekstillerin aleve kar dayankllk zellii kullanlan yere ve ihtiya duyulan seviyeye
baldr. En iyi koruma itfaiyeci elbiselerinde olduu gibi, termostabil ve aleve dayankl lif
kullanm ve uygun doku yapsyla salanabilir. Tekstil malzemesinin alev alma davran,
tutuma direnci, yaylma sresi ve byme sresinin llmesiyle belirlenir. Mekanik koruma
ile tekstillerin, balistik, bak kesmeleri, delinme, arapnel paralarna kar, metal eriyik
sramalarna ve saldrlara kar vcudu korumas belirtilmitir. Bu zellik ise yksek
performansl lif kullanm ve uygun doku yapsyla elde edilir. Bir ok endstri kollar zararlkimyasal ve gazlar kullanmaktadr. Bu gibi zararl maddelerin vcuda temasnn nlenmesi
yine teknik tekstillerin kimyasallara kar koruma zellii olarak karmza kmaktadr. Bu
amala sreli kullanml, sresiz kullanml ve atlabilir koruyucu elbise ve eldivenler
yaplmtr. Uygun reinelerle kaplanm kumalar bunlara bir rnektir. Korunma
zelliklerinin dier bir maddesi nefes alabilme ve geirmezlik zelliidir. Bu zellik,
malzemenin su buharn geirmesi ancak suyun sv olarak gemesine msaade etmemesi
anlamna gelmektedir. Bu zellik ise tekstil yzeyinin mikro gzenekli kaplamalarla
42
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
43/58
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
44/58
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
45/58
uygun rn tantm ve pazarlamas yeterli deildir. Endstriyel Tekstiller (Indutech)
%10,3; teknik giysiler (Clothtech) %3,8; zirai tekstiller (Agrotech) %3,9 yllk byme
oranlar ile mit vaat eden branlardr. Yap tekstilleri (yllk 5,7 byme oran) ve
jeotekstiller (yllk %2,4 byme oran) ekonomideki bymeye, yeni yollara yaplan
yatrmlara ve jeotekstil kullanmnn yaygnlamasna bal olarak oranlar artacak
tekstillerdir. Jeomembranlar ve dier jeotekstil rnleri bugn iin kullanm yaygnlamam
rnler olmakla birlikte yakn gelecekte de mit verici bir pazar gsterememektedirler.
Teknik tekstiller iinde paylar yllk %3,9 ve 2,4 olan zirai tekstiller (Agrotech) ve ekolojik
tekstiller (Oekotech) iin de durum ayndr. Fakat evrenin korunmasna ynelik ekolojik
endieler arttka uzun vadede ekolojik tekstillerin nem kazanmas beklenebilir.Brezilya'da
polipropilen tm teknik tekstil rnlerinin %68'inde yer alarak en nemli yere sahip olmakla
birlikte onu %21,2 ile polyester, %9 ile polyamid izlemektedir. Gelecek iin uzmanlar
transport pazarnda polyamid kullanmnn kord bezlerinde polyester kullanlmas sebebiyle
azalacan tahmin etmektedirler.leri teknoloji tekstillerinin 60'larda ve ilerleyen yllardaki
ortaya k, genilemesi ve olgunlamas, tekstille ilgili sanayilerde takdirle karland.
Asya'daki gelimekte olan lkelerde ileri teknoloji tekstillerine olan talep, yksek ekonomik
byme ve gelien hayat standartlar sayesinde artmtr. Gelimi lkelerle senkronize olarak
baz rnlerin yannda Asya pazarnn kendisi de teknik tekstiller alannda spesifik olarak yeralmaya balamtr.
Asya'daki gelimekte olan lkeler, konvansiyonel tekstil pazarnn doygunlua
ulamas, retimin ileri teknoloji rn olan teknik tekstillere kaymasn mecburi klmtr.
Ancak bu alandaki pazar geliiminde rekabet iin henz yeteri kadar nitelikle halde
olmadklarndan bir ok can alc teknolojik noktalardan gelimeye ihtiya
duymaktadrlar.Asya'daki in gibi bir tekstil devinin yan sra Hindistan da AR-GE ve teknik
tekstiller alannda son yllardaki atlmlaryla ykselen yldz olma yolundadr. Blgedekiyksek byme oranlaryla birlikte ziraat, inaat, giyim, ev tekstilleri, tbbi tekstiller,
otomotiv tekstilleri ve ekolojik tekstiller yksek miktarlarda spesifik-uygulamaya ynelik
tekstil gerektirirken dnya nfusunun %65'ini barndrmas da Asya blgesini gelecek
asndan cazip klmaktadr. Asya'nn 1990'l yllarn sonlarnda yaad ekonomik krizleri
frsatlara dntrmesi de teknik tekstiller pazarnn olumas ve yeni seenekler yaratmas
asndan nemlidir.Asya'da sentetik liflere olan ihtiyacn artmas, teknik tekstillerin
retiminde art da gndeme getirir. Blgede Japonya hem AR-GE hem de teknik tekstil
45
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
46/58
retimi asndan liderdir. Japonya'daki teknik tekstil retiminin ou denizar pazarlar
iindir. Ancak son yllarda dier lkelerde gerekletirilen teknik gelimeler Japonya'y
pazarlama ynn daha yksek teknik seviyeli rnler ortaya karmakla birlikte kendi i
pazarnda da gelime aramaya zorlamaktadr. Bu gne kadar Japonya'daki toplam lif
tketiminin %45'i (doal lifleri de iermek suretiyle) ileri teknoloji rn tekstiller iin
gerekletirilmitir.
Tayvan ve Kore, tekstil sanayiinde benzer gemilere sahip olduklarndan, rekabet
ortamnda daha gl olabilmek iin ibirlii yapmlardr. ki ekonomi de ithalatta varlk
gstermekte ve 1995-2005 yllar arasnda kendi i ihtiyalarnda %4-6 byme oran
beklemektedir. Kore'nin pazar pay Tayvan'dan daha fazladr .Japonya'nn ardndan en byk
teknik tekstil alc pazar in'dir. Ekonomideki hzl byme ve inaat sektrndeki artan
byk lekli projeler sebebiyle in'deki toplam lif tketiminin %37'sinin teknik tekstiller
kapsamnda olduu ve 2005'te in'in bu alandaki tketimde en yksek noktada olaca
dnlmektedir.Japonya %29 ile ikinci sradadr. En sonda ise %6 ile Tayvan
bulunmaktadr. Kore ve Tayvan'da spor tekstilleri, ev tekstilleri ve teknik giysiler en st
sradaki anahtar rnler olmakla birlikte bazen dier teknik tekstil alanlarnda mkemmel
rnler de bildirilmektedir.Asya pazarnda baz endstriyel tekstillerin pazar aratrmalar
yledir:Jeotekstiller: Japonya, blgedeki birok profesyonel retim ve uygulama projelerini
baaryla bitirmi bir lke olarak (rnein Osaka liman tneli projesi) jeotekstillerin
kullanm konusunda ok daha fazla paya sahiptir. Genellikle jeotekstillerin kullanm
hkmet tarafndan yrtlen projelerde sz konusu olur ve teknik spesifikasyon
gereksinimleri de ok skdr. Bu nedenle fiyat rekabeti de daha iddetli olur. Ancak jeotekstil
pazar bir lkenin finansal durumuna bamldr yoksa sabit, dzenli bir tabana oturmaz.
Byle olmasna ramen Asya'da zellikle gelimekte olan lkelerde jeotekstillerin pazar payveya kullanm frekans gelecekteki Avrupa veya Amerika pazarndan daha iyi grnmektedir.
rnein Tayvan'daki yksek hzl tren projesi 5 milyar metrekareden fazla jeotekstil
kullanmn gerektirmektedir. Bu da hem Tayvan hem de dier lkelerin jeotekstil retiminin
canlanmasn beraberinde getirir.
Sportif Tekstiller: Yeni sentetik liflerin bulunmas ve kullanm ile sportif
tekstillerin retiminde art sz konusudur. Asya bu alanda hem retim hem tketim asndan
dnyadaki en hzl byme oranna sahiptir. Bunun bir sebebi de artan gelir oran sebebiyle
46
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
47/58
sportif faaliyetlere daha fazla zaman ayrlmasdr. Hala bu alandaki retimde Tayvan
liderliini srdrmektedir ve bu durumun yakn gelecekte deimesi de beklenmemektedir.
Sportif giysilerin yannda spor salonu ve gnelik iin kanvas, suni tohumlama, kamp
adrlar ve yzme havuzu rtleri de sportif tekstil retimi arasnda saylmaktadr ancak
bunlarn byk ksm ihra edilmektedir.
Teknik Giysiler: Asya'daki teknik giysilerdeki rekabet birka yl nce balad.
Teknik giysi retimi iin AR-GE almalar yaplmaktadr. Asya'daki retimin yaklak
%60' Avrupa ve ABD'ye ihra edilirken kalan %40' kendi i ihtiyalar iin
kullanlmaktadr. Asya'da bu alandaki son trend teknik kumalarn nde gelen spor giyim
markalaryla ibirlii yapmasdr. Tabii bunu gerekletirirken hedef pazara ait tketici
davran iyi tahlil edilmeli ve retim iin dikkate alnmaldr. rnein Avrupal insanlar
futbol ve tenis zerinde younlamken Amerikallar beysbol ve basketbol ok severler.
Asya'da da zellikel sportif giysiler daha ok tketilmektedir. Blgeler arasnda az yada ok
fark vardr ve bu fark evre ve yaam standartlaryla yakndan ilikilidir.
Tbbi Tekstiller: Tbbi tekstiller pazarnn artna hem dnya nfusundaki art
hem de gelimekte olan lkelerde artan refah seviyesi neden olmutur.Ayrca teknolojideki
gelimeler de eitli salk koruma ve tbbi ihtiyalar da beraberinde getirmitir. Artan refaha
bal olarak yal nfustaki art ta tbbi tekstiller pazarnn bymesini temin etmitir.zellikle batl lkelerde bu pazar gelimi olmakla birlikte Asya'da da insanlarn daha fazla
tbbi bakma ihtiya duymasyla gelimektedir. Disposable ya da recyclable rnlerin seimi
tartlabilir bir konu olmakla birlikte Tayvan'da genel olarak disposable rnler tercih
edilmektedir. Asya iin tbbi tekstil kullanmnda 2005 ylna kadar yllk %5,5 orannda art
beklenmektedir. Pazardaki byk ve tekel firmalarn varl yeni ve kk markalarn
markete girmesini zorlatrmakla birlikte yeni uygulama alanna ynelik rnler iin bu
durum daha kolaydr Avrupa'da teknik tekstillerin genel tekstil retimi iindeki pay epeyyksektir. Almanya'da bu oran %40 civarndadr, giysi ve ev tekstilleri ise %30'ar orannda
yer bulmaktadr. Ancak bu son iki sektrn paylar ok kk oranda art gstermektedir.
Almanya ve tm Avrupa Birlii lkelerinde teknik tekstillerin genel tekstil retimi iindeki
pay giderek artmaktadr. 2000 ylnda teknik tekstiller iin dnya pazar 11 milyon tonla 60
milyar ABD dolar iken Asya'nn pay 3,4 milyon tonla Kuzey Amerikann nnde 3,6 milyon
ton olarak gereklemitir. Bat Avrupa'nn pay ise 2,7 milyon tondur.
47
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
48/58
9.4. Sonu
Teknik tekstillerin kullanm alanlarnn bu kadar geni bir platforma yaylmas, her
bir kullanm zelliinin tespit edilme ihtiyacn da beraberinde getirmitir. Bu ise retilen
malzemelerin istenen zelliklere sahip olup olmadnn laboratuvar koullarnda test
edilmesini gerektirir. Aksi taktirde kullanm aamasnda ortaya kan sorunlarn giderilmesi
maddi zararn yannda zaman israfna da neden olmaktadr. Teknik tekstillerden beklenen
zelliklerin konvansiyonel tekstillerden beklenen zelliklerden farkl olmas nedeniyle farkl
test yntemlerinin kullanlaca aikardr. Bu ise farkl test cihazlarnn gelitirilmesini
gerektirmektedir. Teknik tekstillerin zelliklerinin test edilmesi konvansiyonel tekstillere gre
zor ve uzun sre alan almalardr. rnein, yol yapmnda kullanlan ayrma veya drenaj
gibi teknik tekstil malzemelerinin mukavemet zellikleri tespiti, ortam artlarnn
ayarlanmasndaki zorluk ve malzemeden uzun sreli dayanm istenmesi nedeniyle laboratuvar
simlasyon almalarnn gelitirilmesine ihtiya duymaktadr. Bu zorluklara ramen teknik
tekstillerin zelliklerinin tespitinde bir ok standart metot gelitirilmitir. Bu standart metotlar
teknik tekstil malzemesinin kullanm amacna uygunluunun tespitinde kullanlr. Trkiye'de
teknik tekstil retimi her ne kadar kstl olsa da kullanm yelpazesi ok genitir.[4],[5]
10. GELECEN TEKSTL RNLER
Son 60 yl boyunca tekstil dnyas, polimer ve elyaf biliminde yeni ufuklar aan
keifler tarafndan atelenen sentetik elyafta hzl bir byme yaamtr. Yakn tarihlerde
48
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
49/58
bakm kolayl ve doal-benzeri estetie sahip elyaflar ile birlikte yksek performansl ve
fantazi elyaflar zel bir neme sahip olmutur.
Bir zamanlar endstrinin hzl bymesini salayan birok sentetik elyaf rnleri,
artk dk byme ve dk kar marj ile karakterize edilen olgunlam ticari rnler haline
gelmitir. Youn global maliyet basks, yksek tketici beklentileri, yksek derecede
eitlilik gsteren mteri taban ve azaltlm Ar&Ge harcamalar, tekstil dnyasndaki ar
bymenin nedenlerini oluturmaktadr. Gelecek iin zm; rn ve retimde yaplacak
teknolojik yenilikler ile endstrinin tekrar canlandrlmas ve i uygulamalarnn global
ierikte tekrar deerlendirilmesidir.
Gelecein tekstil rnlerinin baars, uzun kullanm sresi ve maddelerin her
birinden, elden karmaya kadarki aamalarda kullanm ekline baldr. Yaygn olarak doal
elyaflarn ekolojik olduu dnlmektedir. Doal elyaflarn biyolojik olarak bozunabildii
dorudur ancak bcek ilalarnn, mantar ilalarnn ve gbrenin olumsuz etkisi gz ard
edilmektedir.
Biyoloji ve genetik alanlarnda kaydedilen gelimeler hastala dayankl ve doal
olarak renklendirilmi pamuk varyasyonlar elde edilmesini salamaktadr. Bundan dolay
doal elyaftaki gelimeler bu nemli piyasa kolunda yeni olanaklar sunmaya devam edecektir.
10.1. Biyolojik Olarak Bozunan Elyaflar
Baz sentetik elyaflarn evre tarafndan tamamyla asimile edilen bileenlere
dnmesi uzun zaman almaktadr. Bu ilemi hzlandrmak iin, biyolojik olarak bozunan
elyaflarn gelitirilmesi konusunda aratrmalara balanmtr. Baz sentetik elyaflarn kabul
edilebilir bir maliyetle hammadde haline dntrlebilmesi veya biyolojik olarak bozunan
duruma getirilmesi halinde pazarda varlklarn srdrebilecei grlmektedir.Polyester sz konusu olduunda atk, "metnoliz" ad verilen bir prosesle
bileenlerine ve yeni rnler haline geri dntrlebilmektedir.
Naylon iin tekrar ileme teknolojileri de olduka gelikin dzeydedir ve atk hallar
tekrar ileme sokulabilmektedir. Akrilik elyaflarn paralarna ayrlmas ve tekrar ileme
sokulmas u an iin mmkn deildir ve sonu olarak akrilik elyaflarn pazar payn
kaybetmesi beklenmektedir.
49
-
7/30/2019 yksek performasnl lifler
50/58
Birok mevcut retim ileminde, polimerizasyon iin evreye zarar veren metal
kataliz kullanlmaktadr. Polyester sz konusu olduunda antimon ve kobalt katalizlerinin
yerini daha yksek polimer sonular veren yeni jenerasyon zeolit bazl bileikler almaktadr.
Yeni yksek verimlilie sahip kataliz teknolojisi ile ilk gei verimi %95'ten daha yksek
olabilmektedir ve atk olduka azaltlmtr.
Boyahaneler, atk su boaltma problemi ile uramak zorunda kalmtr. Kuma
terbiyesi ve kuru temizleme iin biyolojik olarak uygun boyalarn kullanld yeni
teknolojiler gelitirilecektir. stenen renk dzeyini elde etmek iin ince numaral filament
iplikler olduka fazla boya gerektirdii iin, hem retim hem de evdeki ykama ilemlerindeki
suyun iindeki fazla boya ile ilgili sorunlar n plana karlmtr. DuPont bu problemi reaktif
boyarmadde teknolojisinin kullanm sayesinde zmeye almaktadr.
Bu alanda ortaya kan rnler arasnda klasik boya teknolojilere gre ok daha az
sayda kimyasal madde gerektiren ve dikkat eken bir ykama haslna sahip DuPont'un
Tactel Colorsafe rn vardr. rn, renginin uzun mrl olmas ve evre asndan zararsz
ilem salamas nedeniyle, hem tketiciye hem de elyaf reticisine ok sayda avantaj
salamaktadr. Reaktif boyarmadde teknolojisinin 21. yzylda endstri standard olmas
beklenmektedir.
10.2. retim Teknolojileri
Ticari elyaf teknolojisi genel olarak olgunlamtr ve yatrmclara aktr. Sonu
olarak proses teknolojisindeki rekabet avantajlar hzla azalmaktadr ve gelecek dier gler
tarafndan oluturulacaktr. Bu gler, istisnai kalite ve proses verimliliinin yksek kapasiteli
reticiler iin byk bir neme sahip olduu rekabeti bir dnya pazarn kapsamaktadr.
Ticari elyaf retimi muhtemelen artan sayda retici tarafndan gerekletirilirken,fantazi elyaf rnleri