Karbon Elyaf Nedir?

Karbon fiber elyaf dokuma veya karbon fiber olarak adlandırılan endüstriyel malzeme, dünya genelinde 40 bin ton ve üzerinde üretilir. Türkiye’de de bu malzemenin üretimi yüksek hacimde başarıyla gerçekleşmektedir. Üretimi giderek artan bir malzeme olduğu için, çeşitli sektörlerin de tercihi haline gelmiştir. Karbon elyafın özellikleri arasında şunlar sayılabilir:

• İpeksi bir dokusu olsa da çelikten çok daha fazla güçlü ve dayanıklı bir malzemedir.
• Üretimi, karbon şeritlerinin uzun, ince lifler haline gelene kadar ısıtılması ve gerilmesiyle gerçekleşir. Daha sonra ise kumaş oluşturmak amacıyla birleştirilerek örülür.
• Düşük ağırlığına karşın yüksek mukavemetiyle birçok taşıma kapasitesi gerektiren yapılarda kullanılır.
• Günlük hayattan endüstri alanına kadar uzanan geniş bir kullanım ağı vardır.
• Aşınma miktarı düşüktür.
• Yanmaya karşı dayanıklıdır.
• Düşük yoğunluğa sahip olup tok bir yapısı vardır.
• Elektriksel iletkenliği vardır.

Genel olarak karbon fiber elyaf dokuma ürününün özelliklerini bu maddelerle açıklamak mümkündür. Bu özellikleri nedeniyle güçlendirme sisteminden savunma sistemlerine kadar çeşitli alanlarda kullanılır. Günümüzde, olası depremlere karşı güvenlik sağlaması açısından kullanılması, karbon elyafın ne kadar önemli bir malzeme olduğunu ortaya koyar.

Karbon Elyaf Üretimi

Karbon fiber üretimi, dünya üzerinde birçok ülkede gerçekleşir. Türkiye, bu üretim sıralamasında dünyada sekizincidir. Yüksek kârlı üretim yapılan ülkemizde, karbon elyaf üretimi özel bir süreçle gerçekleşir. Bu fiberin üretiminde kullanılan ana malzemeler arasında naylon, katran ve orlon vardır. Bu üretim sürecinde izlenen adımlar şu şekildedir:

Oksidasyon: Oksidasyon aşamasında orlon maddesi 300 °C’de ısıtılarak içeriğindeki hidrojenden ayrılması sağlanır. Hidrojenden arındırıldığında bu ana malzemeye oksijen takviyesi yapılır. Bu sayede ürün, yanmaz özellikte üretilmiş olur.

Karbonizasyon: Elyaflar 3000 °C’ye kadar ısıtılır. Bu işlemin amacı, liflerin tamamen karbonlaşmasıdır.

Yüzey iyileştirme: Bobine sarılan orlon malzemesi, kompozit reçinesiyle birlikte işlenir. Yüzey iyileştirme işlemiyle, reçineye daha iyi yapışması sağlanır. Bunun için karbon yüzeyi temizlenir ve ardından, sağlam olması için elektrolit banyoya yatırılır.

Kaplama: Reçineyle bütünleşmeyi sağlayan kaplama işleminde orlon epoksi malzemesi kullanılır. Epoksi elyaf ve reçine arasındaki ara yüz oluşturulduktan sonra istenen karbon fiber ürünü elde edilmiş olur.

4 farklı aşamadan geçen karbon elyafın üretimi kısa ve basit görünür. Ancak yüksek sıcaklık ve basınç dengesinin bu süreçte iyi bir şekilde ayarlanması önemlidir. Ayrıca kullanılan kimyasalların da bu malzeme ile kullanılarak uygun form alması sağlanmalıdır. Tüm bunlar, üretim tesislerinde profesyonel kişiler tarafından gerçekleşir.

Karbon Elyaf Hangi Alanlarda Kullanılır?

Farklı türlerde ve farklı amaçlarla kullanılan karbon fiber elyaf dokuma, günümüzde yaygın olarak tercih edilir. Ancak karbon elyaf güçlendirme sisteminin en sık kullanıldığı alanın yapı sektörüdür. Yeni veya eski yapılar fark etmeksizin yapıları sağlamlaştıran karbon elyaf türleri ile kullanım alanı geniştir. Karbon elyafın kullanım alanları şunları içerir:

• Denizcilik
• İnşaat
• Otomotiv sanayi
• Havacılık
• Elektrik ve rüzgâr enerjisi
• Rekreasyon
• Taşımacılık
• Özel veya kamu altyapı çalışmaları
• Spor ekipmanları
• Savunma sanayi
• Yalıtım uygulamaları

Karbon Elyaf Türleri Nelerdir?

Çeşitli alanlarda kullanılan karbon fiber, farklı türlerde mevcuttur. Genelde güçlendirme sistemlerinin vazgeçilmezi olan bu ürün, kullanım alanına ve tercihe göre farklı seçeneklerde sunulmuştur. Yüksek performansa sahip olan karbon elyaf güçlendirme sisteminin yaygın olarak kullanılan türleri şunlardır:

• Püsküllü Ankraj
• Karbon Mesh (FRCM)
• Çelik Helis Ankraj
• Karbon Plaka (CFRP)
• Karbon Kumaş (FRP)

Bunlar, genel olarak güçlendirme sistemlerinde kullanılan karbon fiber elyaf dokuma türleridir. Bu nedende eskimiş, depremden hasar görmüş veya yeni inşaat projelerinde uygulanabilir. Restorasyon gerektiren tarihi yapılarda da karbon elyaf malzemesi türleri devreye girer. İnovatif çözümler sunan karbon fiber güçlendirme ürünleri, yüksek performansı ile yapı projelerinin ana bileşenlerinden biridir.

Karbon Elyaf Kullanımının Avantajları Nelerdir?

Karbon fiber elyaf dokuma kullanımı birçok avantajı ile kullanıldığı alanlara değer ve yüksek performans katar. Çeliğe göre 5 kat daha dayanıklı olan bu malzemeyi yapı, otomotiv, taşımacılık ve daha birçok sektörde kullanmak mümkündür. Bu fiberin avantajları genel olarak şunlardır:

• Çelikten 4 kat daha hafif olmasına rağmen 5 kat daha dayanıklıdır.
• Bükülmezlik özelliği yüksektir. Ancak farklı uygulamalarda esneklik ve şekillendirilebilirlik özelliklerini sergiler. Bu sayede kavisli alanlarda rahat bir kullanım sunar.
• Karbon fiber güçlendirme, korozyona ve yorulmaya dayanıklıdır. Yorulmaya dayanıklı olması, yük kapasitesinin yüksek olduğunu ortaya koyar.
• Elektrik iletkenliği ve ısı yalıtkanlığı vardır.
• Aşırı sıcaklara dayanıklıdır.
• Çeşitli uygulama alanlarında kullanılabilir.
• Uzun ömürlü olduğu için yıllarca kullanılabilir.

İnovatif ve efektif bir çözüm olan bu ürün, çeşitli projelerde kullanılarak yaygınlaşmıştır. Gelişen teknoloji ve üretim sistemleri bu malzemenin farklı sektörlere dağılımını desteklemiştir. Günümüzde de karbon fiber elyaf dokuma özellikleri ve kullanımı geliştirilmeye devam etmektedir. Bu da karbon fiberin gelecek dönemler için de daha etkili ve farklı şekillerde kullanılabileceğine işaret etmektedir.