TMMOB GEM MHENDSLER ODASI adna Sahibi nci Gndz Baldoan Yaz leri Mdr ebnem Helvacolu Yayn Kurulu Ahmet Dursun Alkan Ahmet Tademir Hr Frtna Yaln nsan Sevilay Can Hasan Bar Karayel Metin Koncavar Baskya hazrlk Hilal Sakarya Nazan Ertrk Ynetim yeri Postane Mahallesi Tun Sokak No: 39 Tuzla/stanbul Tel: (0216) 447 40 30-31-32 Faks: (0216) 447 40 33 e-posta: info@gmo.org.tr http:// www.gmo.org.tr Basld Matbaa Patrol Ambalaj Matbaaclk ve Reklam Sanatlar San. Tic. Ltd. ti. Ramazanolu Mah. Barbaros Cad. No:8 Pendik - stanbul / Trkiye Tel: 0216 595 22 93 Fax: 0216 595 22 95 e-mail: info@patrolofset.com (ISSN-1300/1973) Bask tarihi: ubat 2009 Bask says: 3000 adet

Makale

6 Endstriyel Tasarmda Polimer Esasl Kompozit Malzemeler 16 Yat malatnda Kullanlan CTP Malzeme ve malat Yntemleri 22 Yat malatnda Kullanlan CTP Malzeme ve malat Yntemleri 28 Yat malatnda Kullanlan CTP Malzeme ve malat Yntemleri 32 Yat malatnda Kullanlan CTP Malzeme ve malat Yntemleri Blm IV : Yntemlerin Deneysel Karlatrlmas (an Gen ve A.Armaan Arc) Blm III : nfzyon Yntemi (an Gen ve A.Armaan Arc) Blm II : Vakumlama Yntemi (an Gen ve A.Armaan Arc) Blm I : El Yatrma Yntemi (an Gen ve A.Armaan Arc) (Ayhan Enici)

NDEKLER

Gr

36 Basit Kapal Kalp Enjeksiyon Yntemi (L-RTM) Yeni na iin Yeni Balast Tank Ynetmelii

39 Koruyucu Boyalar iin IMO Performans Standartlar (PSPC) 41 Tersane, Tekne mal ve ekek Yerlerine Getirilen Yeni Dzenlemeler 43 Devrim Arabalar ve Pendik Sulzer Ortak Kader 50 Tandm Mustafa 48 Mesleimiz, Haklarmz, Etik ve Sahip ktmz Deerler

Odadan Haberler

54 GMO SG Komisyonu lk Eitimini Gerekletirdi 54 GMO Filika Kazas Raporunu Aklad 55 Bilirkiilik Etimi Yapld 55 GMO Yelken Kulb Logo ve Flama Yarmas Dzenledi 56 Gemi Mhendisleri Camialt Tersanesinde Bulutu 58 Gemi Mhendisleri Cumhuriyette Bulutu 60 zmir ubesi Etkinlikleri 65 IMOdan Haberler 68 Etkinlik Takvimi 63 TMMOB Etkinlikleri

TMMOBden Haberler Sektrden

74 Tersanelerimizde na Edilen Gemiler 77 Tescilli Brolarmzdan yelerden 84 Yeni yelerimiz 86 Kim Kimdir 79 Denize ndirme

85 yelerden Haberler

Kitap

88 Kitap Kesi

GEM ve DENZ TEKNOLOJS, TMMOB Gemi Mhendisleri Odasnn ayda bir yaynlanan, yelerinin meslekle ilgili bilgilerini gelitirmeyi, sosyal yaamlarn zenginletirmeyi, ulusal ve askeri deniz teknolojisine katkda bulunmay, zellikle sektrn lke karlar ynnde gelimesini, teknolojik yeniliklerin duyurulmasn ve sektrn yurtii haberlemesinin salanmasn amalayan yayn organdr. Basn Ahlk Yasasna ve Basn Konseyi ilkelerine kendiliinden uyar. GEM ve DENZ TEKNOLOJSnde yaynlanan yazlardaki gr ve dnceler ile bunlara ilikin yasal sorumluluk yazara aittir. Bu konuda GEM ve DENZ TEKNOLOJS herhangi bir sorumluluk stlenmez. Yaynlanmak zere gnderilen yazlar ve fotoraflar, yaynlansn ya da yaynlanmasn iade edilmez. GEM ve DENZ TEKNOLOJSnde yaynlanan yazlar, kaynak belirtmek koulu ile tam ya da zet alnt yaplabilir.

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

3

ANKARA Ostim Bektaolu Otomotiv (312) 354 11 65, ANTALYA Setur Marina smail Tut (535) 713 43 20, Finike Setur Marina Antalya Gemi (242) 855 50 30, Kemer Park Marina (242) 814 14 90 BURSA Tan Oto (224) 441 16 39 STANBUL Kartal As Marin (216) 488 54 57, Nina Motor (216) 387 38 28, Kadky Best Marin (544) 208 08 65, Kkyal Boazii Marin (216) 332 21 82, Maltepe Toyota stif Malz. (216) 459 43 94, Maslak Kuzey Marin (212) 276 17 62, Rami A.Marin Teknik (532) 247 00 30, Besa Marin (216) 276 25 18, mraniye Yce Makina (216) 313 15 90, ZMR Balova Yakamoz Makina (232) 461 87 31, eme Mjdat Arabacoullar ve Ort. (232) 723 33 53, KOCAEL zmit Tan Oto (262) 335 01 42, MULA Bodrum Milta Marina Mehmet Gktuna (533) 542 47 63, Yalkavak Marina Tuncar Marin (252) 316 88 79, D-Marin Marina Tuncar Marin (252) 382 29 33, Gcek West Marin (252) 645 12 92, TRABZON General Motor (462) 227 57 88

YAYINCIDANDeerli meslektalarmz,

Gemi ve Deniz Teknolojisi Dergimizin Ekim 2008 says ile sizleri selamlyoruz. Bu saymz kompozit malzeme ve kompozit ile retim tekniklerine ayrdk. Hem akademik hem de sektrel kurululardan konu ile ilgili teknik makaleler ve bilgilendirme yazlar temin ettik.

Endstriyel Tasarmda Polimer Esasl Kompozit Malzemeler, balkl makalede kompozit malzeme ile ilgili genel bir bilgi verilmi ve malzemenin nasl, nerelerde kullanld da ksaca aklanmtr. Bunun yan sra Arc ve Genin yaptklar ok detayl bir akademik almann, gzel bir zeti yine bu saymzda 4 makaleyi ieren seri halinde yaynlanmtr. Akademisyenlerin yapt bu aratrma ve almalar, sektrde kompozit malzemeyi reten ve kullanan kurulularn yazlar ile desteklenmitir. Baz konular bir iki almada tekrarlanmtr; ancak konunun makale iindeki btnln bozmamak amac ile ksaltma veya dzeltmeye gidilmemitir.

Koruyucu Boyalar iin IMO Performans Standartlar (PSPC: Yeni na iin Yeni Balast Tank Ynetmelii) balkl yaz, kurallarla ilgili gelime ve yenilikleri yelerimize duyurma amacn tayan yazlardan biridir. Deerli Adem Kocada bilgi ve tecrbesini bizimle paylayor. Dergimiz kapsamnda, Denizcilik Mstearl Gemi naat ve Tersaneler Genel Mdrlnn destei ile yelerimizi bilgilendirici, yazlara yer vermekteyiz. Bu saymzda da tersane, tekne imal ve ekek yerlerine getirilen yeni dzenlemelerle ilgili bir almay bulacaksnz. Devrim arabalarndan yola karak, Pendik Tersanesi Makine Fabrikasnn yksn anlatan alma, mesleki tarihimize k tutuyor. Hsranla biten baar hikayesinin gen meslektalarmza umut ve k olmasn diliyoruz. Bu gibi tarih sayfalarnn ve tecrbelerinin dergimizde paylalmasn umuyoruz.

Bir meslektamzn iten karlmas ile balayan sreci ve buna dayanarak haklarmz ne kadar biliyoruz, hayatn ak iinde meslektalarmza ne kadar sahip kyoruzu sorgulad yazsn bir tartma balatmas amac ile grlerinize sunuyoruz. Yine bu saymzda, Atatrk ile tanma erefine nail olmu bir meslektamz, ailesi kanal ile ahit olduu bir dnem ile ilgili bilgilerini bizlere aktaryor. Uluslararas Kural Kuruluu IMOdan haberler ksmn hazrlayan arkadamz Blent alar stn bir gayret ve titizlikle bilgi birikimini bizlerle paylamaya devam ediyor.

Gemi ve Deniz Teknolojisi dergisi, yelerimizin bilgi ve tecrbe alverii iin kullanabilecei ortak bir platformdur. Bunun etkin bir biimde kullanlmas, dergi kalitemizin artmas sizlerin destek ve ilgisine baldr. Her saymzda olduu gibi bu sayda da sizlerle ibirlii yapmaktan onur duyacamz hatrlatmak isteriz. Sizlerle odamzdan, sektrden ve yelerimizden haberleri paylamaya devam ediyoruz. Bir sonraki sayya kadar rzgarnz ve umudunuz bol olsun Sayglarmzla, Yayn Kurulu

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

5

MAKALE

ENDSTRYEL TASARIMDA POLMER ESASLI KOMPOZT MALZEMELERAyhan Enici1

A composite is composed of two or more different materials, with the properties of the resultant material being superior to the properties of the individual material that make up itself. Polymer composites are made from matrices and reinforcements. Matrices are generally comes from epoxies, polyesters and some other termosets and a few thermoplastics. The reinforcements in the polymer composites, like fibers, metal and ceramic based materiala are added to polymers to enhance mechanical properties. The reinforcements in polymer composites could be in the form of fibers, fillers, particulates, powders and other matrix reinforcements to provide improved strength and/or stiffness. Most known polymer composites include fiber reinforced plastics (FRPs), epoxy reinforced kevlar, sheet molding compounds (SMCs), bulk molding compounds (BMCs), pre-preg materials, and fabricated composite parts. Today composites are being used in many products from musical instruments to space technologies which causes designers and engineers to open new visions to innovative products. Beside polymer composite materials have been used for applications with low production volumes because of their relatively shortened lead times and lower investment costs. However they are being mass production materials increasingly for every type of industrial products Anahtar szckler: Endstriyel Tasarm, Kompozit malzemeler.

Polymer Based Composites in Industrial Design

1. GR

Kompozit malzeme tanm, temel olarak iki veya daha fazla malzemenin bir arada kullanlmasyla oluturulan ve meydana geldii malzemelerden farkl zelliklere sahip yeni tr malzemeleri belirtmek iin kullanlmaktadr. Genel olarak ise kompozit malzeme denildiinde -ve bu yazda bahsedilecek olan- elyaf ile glendirilmi plastik esasl malzemeler anlalmaktadr. lk modern sentetik plastiklerin 1900'lerin banda gelitirilmesinin ardndan, 1930'larn sonunda plastik malzemelerin zellikleri dier malzeme eitleri ile boy lr dzeyde gelimeye balamtr. Kolay biim verilebilir olmas, metallere oranla dk younlukta olmas, stn yzey kalitesi ve korozyona kar dayanm plastiin ykselmesindeki en nemli zelliklerdir. Birok stn zelliinin yansra, sertlik ve dayankllk zelliklerin dk olmas plastik malzemelerin glendirilmesi iin almalar yaplmasna neden olmuur. Bu eksikliin

1. T Endstri rnleri Tasarm

giderilmesi amacyla 1950'lilerde polimer esasl kompozit malzemeler gelitirilmitir. Kompozitler, zellikle polimer kompozitler yksek mukavemet, boyut ve termal kararllk, sertlik, anmaya kar dayankllk gibi zellikleriyle pek ok avantajlar sunarlar. Ayrca kompozit malzemeler dayankllk ve sertlik ynnden metallerle yarabilecek olmasna ramen ok daha hafiftirler. Kompozit malzemeler farkl yaplardaki reine (Matrix) ve takviye (Reinforcement) bileenlerinden oluurlar (Tablo 1). Kompozitler temel olarak kalp grevi gren reine iine gmlm srekli veya krplm elyaflardan olumaktadr. Bu bileenler birbirleri iinde zlmezler veya karmazlar. Kompozit malzemelerde elyaf sertlik, salamlk gibi yapsal zellikleri, plastik reine malzemesi ise elyafn yapsal btnl oluturmas iin birbirine balanmas, ykn elyaf arasnda dalmasn ve elyafn kimyasal etkilerden ve atmosfer artlarndan korunmasn salar.

6

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

MAKALEMatris Malzemeleri Polimerler Metaller Seramikler Tablo 1; Matris, Takviye eleman ve Kompozit malzeme yap tipleri (Olcay ve di, 2002) Takviye Elemanlar Lifler Whiskers Pudra Yonga Granl Kompozit Yapnn ekli Tabakalar Film-Folya Honey-Combs (Bal petei) Filaman Sarlm Yaplar Kaplamalar

2. KOMPOZT MALZEMELERN KULLANIMI

2.1. Kompozit malzemelerin kullanmnn avantajlar;

2.2. Kompozit malzemelerin kullanmnn dezavantajlar;

a- Farkl mekanik zellikler elde etmek iin farkl katmanlardan ve farkl birleimlerde kompozit malzeme ina edilebilir. b- Kompozit malzemeler kimyasallara, korozyona ve hava artlarna dayanrlk gsterir. c- Karmak paralarn tek olarak retilebilmesinden dolay para saysnn azalmasn salarlar. Bylece ara birletirme detay ve paralarnn azalmasyla retim sresi ksalmaktadr. d- Yksek dayankllk/ younluk oran e- Yksek modls/arlk oran a- Hammaddenin pahal olmas; Uaklarda kullanlabilecek kalitede karbon elyafnn bir m2lik kumann maliyeti yaklak 50 $ dr b- Lamine edilmi kompozitlerin zellikleri her zaman ideal deildir, kalnlk ynnde dk dayankllk ve katlar aras dk kesime dayanrlk zellii bulunmaktadr c- Malzemenin kalitesi retim yntemlerinin kalitesine baldr, standartlam bir kalite yoktur. d- Kompozitler krlgan (gevrek) malzeme olmalarndan dolay kolaylkla zarar grrler, onarlmalar yeni problemler yaratabilir. Malzemelerin snrl raf mrleri vardr. Baz tr kompozitlerin soutularak saklanmalar gerekmektedir. Scak kurutma gerekmektedir. Kompozitler onarlmadan nce ok iyi olarak temizlenmeli ve kurutulmaldr. Baz durumlarda bu zor olabilir. Baz kurutma teknikleri uzun zaman alabilmektedir

3. KOMPOZT MALZEMELERDE MATRS OLARAK KULLANILAN MALZEMELER

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

Kompozit malzemelerde kullanlan matrisler, polimerlerden (termosetler ve termoplastikler) metal ve seramiklere kadar deimektedir. Polimerler dk younluklu greceli olarak dk dayankllktadr. Ba-

lca polimer matris malzemeleri polyester, epoksi, fenol ve vinil esterdir. Kompozit malzemelerde takviye amacyla kullanlan elyaflar; 1- Doal elyaflar (artk yerlerini sentetik elyaflara brakmlardr) 2- Sentetik, organik elyaflar; Naylon, aramid (dk younluklu ve gl elyaflardr) 3- Sentetik inorganik, elyaflar; Cam, karbon boron vb. En ok kullanlan kompozit malzeme birleimleri; Cam elyaf+ polyester, karbon elyaf+epoksi ve aramid elyaf+epoksi birleimleridir. Kompozit malzemeler katl tabakalar veya ince tabakalar halinde uygulanabilmektedir. 1940larn sonlarnda gelitirilen CTP (Cam Takviyeli Polyester-CTP/ Glassfiber Reinforced Polyester/GRP, FIBERGLASS) gnmzde en ok kullanlan ve ilk modern polimer esasl kompozit malzemedir. Bugn retilen tm kompozit malzemelerin yaklak olarak % 85i CTPdir ve ounlukla tekne gvdeleri, spor aralar, paneller ve araba gvdelerinde kullanlmaktadr. CTP ve dier kompozit birleimleri gnmzde tercih edilmesinin ve kullanmlarndaki artn mutlak sebepleri salamlklar ve hafiflikleridir. eitli plastik malzemelerin seramik, metal bazen de sert polimerlerin elyaflar ile glendirilerek ileri derecede faydalar salayan malzemeler retmek mmkndr. indeki plastik sayesinde kolaylkla ekil verilebilen ve takviye elyaflar sayesinde son derece salam, sert ve hafif olan bu malzeme birleimleri, kompozitler her gn yepyeni uygulama alanlarnda karmza kmaktadrlar. Ayrca metallere kyasla malzeme yorulmas, malzeme zerinde hasarlarn tolere edilmesi ve korozyona dayankllk zellikleri bakmndan avantaj salamaktadr. Tm bu faydalarna ramen kompozitlerin tamamyla metalin yerine gememesinin drt ana sebebi vardr; 1- Titanyum ve elik gibi metallerin baz uygulamalarda ihtiya duyulan kritik dzeyde s, mekanik zellikleri gnmz kompozitleri karlamamaktadr. 2- Yeni gelitirilen matris malzemelerle, elyaflarn tm karakteristik zellikleri metaller kadar bilinememektedir. 3- Baz karmak biimler dk maliyetler ereve7

MAKALE

4. MATRSLER

sinde retilememektedir. 4- Kompozitler kg bana den retim maliyeti rakamlar metallerden, zellikle aluminyum, daha yksektir.

4.1. Termoplastik Matrisler

Kompozit malzemelerde polimer esasl matrislerin yansra metal, seramik trevi malzemeler de matris olarak kullanlmaktadr. Dier matrislerin kullanlmasna ramen kompozit malzemelerin % 90 polimer esasl matrislerle retilmektedir. Matris malzemelerinin genellikle plastik esasl olmasndan dolay kompozit malzemeler de genellikle takviye edilmi plastikler olarak adlandrlrlar. Metal matrisler byk apl uygulamalarda kullanlmak iin ok pahal ve allmalar ok zordur. Seramik matrisler ise yksek oranda krlgan olmalarndan dolay yeterli dayanklla sahip olmamalar nedeniyle kullanm alanlar yksek s ile kullanlan yerlerle snrlanmaktadr. Karbon matrisli kompozit malzemeleri retmek ok zor ve ok pahaldr. En ok tercih edildikleri uygulamalar yar arabalarnn ve uaklarn fren balatalardr. Tm dier matris alternatifleri arasnda ticari olarak en uygun olanlar ise en ok kullanlan termoset esasl polyester ve epoksi reineleridir. Matrisler gl yaptrma, evre ve atmosfer artlarna yksek dayanm ve yksek mekanik zellikler gsterirler. Bir matrisin ncelikle salad mekanik zellikler yksek sertlik ve yksek dayankllk deerleridir. yi bir malzeme sert olmaldr, fakat gevrek bir malzemenin gsterdii davranlardan dolay performans dmemelidir. Bu zellikleri byk lde karlayan polimer esasl matrisler, termoplastik ve termoset matrisler olarak iki tr olarak bulunmaktadr; Termoplastik polimerlerinin eitlerinin ok fazla olmasna ramen matris olarak kullanlanlar snrldr. Termoplastikler dk scaklklarda sert halde bulunurlar, stldklarnda yumuarlar. Termosetlere gre matris olarak kullanmlar daha az olmakla birlikte stn krlma tokluu, yksek sertlik ve arpma dayanm zellikleri, Malzeme PP PA PES- poli eter slfon PEI- polieterimid PAI- poliamid imide PPS- polfenilen sulfit PEEK- polieter eter keton

Tablo 2: Belli bal termoplastik reineleri ve ilem slar ( Azom ) Erime Derecesi Aral(C) 160-190 220-270 290-340 350-390

hammaddenin raf mrnn uzun olmas, geridnm kapasitesi ve sertleme sreci iin organik zclere ihtiya duyulmamasndan dolay gvenli alma ortam salamas gibi avantajlar bulunmaktadr. Bunun yansra termoplastik para ilem sonras stlarak yeniden ekillendirilebilir (Tablo 2). Oda scaklnda kat halde bulunan termoplastik soutucu iinde bekletilmeden depolanabilir. Termoplastiklerin kompozit malzemelerde matris olarak tercih edilmemelerinin balca nedeni retimindeki zorluklarn yansra yksek maliyetidir. Oda scaklnda dk ileme kalitesi salarlar, bu onlarn retimde zaman kaybna yol amasna neden olur. Baz termoplastikleri istenilen ekillere sokabilmek iin zclere ihtiya duyulabilir. Termoplastiklerin hammaddesi termosetlere kyasla daha pahaldr. Balangta amorf yapl reinelerden polietersulfon (PES) ve polieterimid (PEI) matris olarak kullanlmaktayd. Sonraki dnemde ise havaclk sektr uygulamalar iin zclere kar dayanm nemli bir kriter olarak ortaya kmtr. Bu ihtiya sonrasnda Polietereterketon (PEEK) and Polifenilen sulfid (PPS) gibi yar-kristal yapl plastik malzemeler gelitirilmitir. Ayrca snrl oranlarda Poliamidimid (PAI) ve Poliimid gibi plastiklerde kullanlmaktadr. Bu polimerler dier termoplastiklerden farkl olarak polimerizasyonlarn kr aamasnda tamamlarlar. En youn almalar ise PA, PBT/PET ve PP gibi dk scaklklarda kullanlan polimerlerin zerine yaplmtr. Tm bu polimerlerin haricinde ABS, SAN, SMA (StirenMaleikAnhidrit), PSU (Polislfon), PPE (Poifenilen Eter) matris olarak kullanlr. Termoplastik reineler malzemenin ekme ve eilme dayanmlarnn artrlmas iin kullanlrlar. Otomotiv sektrnde yaygn olarak kullanlan termoplastikler uak sanayisinde de yksek performansl malzeme zmlerinde kullanlmaktadrlar. ounlukla enjeksiyon ve ekstrzyon kalplama yntemleri ile retilen termoplastiklerin retiminde GMT (Glass Mat Reinforced Thermoplastics / Preslenebilir Takviyeli Termoplastik) olarak da retilmektedir (Bkz. kompozit malzeme retim yntemleri). Bu yntemle hazrlanan takviyeli termoplastikler souk plaMaks. lem Iss. (C) 110 170 180 170 230 240 250

8

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

kalarn basklanabilmesi ve geri dnm srecine uygunluundan dolay zellikle otomotiv sektrnde tercih edilmektedir. Termoset esasl kompozit malzeme matrisleri olarak en ok kullanlanlardr. Termoset plastikler sv halde bulunurlar, stlarak ve kimyasal tepkimelerle sertleir ve salamlarlar. Termoset polimerlerin polimerizasyon sreci termoplastiklerden farkl olarak geri dn olmayan bir sretir. Yksek scaklklarda dahi yumuamazlar. ou termoset matris sertlememeleri iin dondurulmu olarak depolanmak zorundadr. Dondurucudan karlp oda scaklnda bir mddet (1-4 hafta aras) bekletildiinde sertlemeye balar ve zelliklerini kaybederek biim verilmesi zor bir hl alr ve kullanlamaz duruma gelir. Dondurucu iinde olmak artyla raf mrleri ise 6 ila 18 ay arasnda deimektedir. Termoset reineler kimyasal etkiler altnda zlmez ve olaand hava artlarnda dahi uzun mrl olmaktadrlar. Aada en youn kullanlan terrmoset esasl matrisler ve genel zellikleri yeralmaktdr; 1. Polyester; zellikle denizcilik ve inaat alannda en ok kullanlan termoset reinedir. Kompozit malzemelerde kullanlan 2 tr polyester reine vardr; daha ekonomik olan ortoftalik ve suya dayanm gibi daha iyi zelliklere sahip olan isoftalik polyester. Polyester reinelerini polimerizasyon srelerinin tamamlamas iin katalizr ve hzlandrc olarak adlandrlan ek maddelere ihtiya duyarlar. Trkiyede Cam Elyaf A.. nin yansra Boytek Reine, Boya ve Kimya Sanayi Ticaret A.. gibi firmalar da genel amal kullanmlar iin polyester retmektedir. Reinelerin avantaj ve dezavantajlar; Kolay kullanm ok dk maliyet, 0,5 1 $/kg Sertleme srasnda yksek oranda ekme Zehirli Sitiren gaz yayma Orta mekanik zellikler Ksa raf mr 2. Epoksiler; geni kullanm alanna sahiptirler. (prepregs olarak) havaclk, spor, ulam, askeri ve deniz aralar elemanlar. yi mekanik zellikler Suya dayanm Islakken 140C, kuruyken 220Ca kadar s dayanm Sertleme srasnda dk oranda ekme Yksek maliyet, 5 25 $/kg Cilde ar zararl Doru karm son derece nemli (Hayati)Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

4.2. Termoset Matrisler

3. Vinilester Son derece yksek kimyasal/evresel dayanm Polyesterden daha yksek mekanik zellikler Ar sitiren iermesi Polyesterden daha pahal, 4 7 $/kg yi zellikler iin ikincil kr ilemi gerekir. Sertleme srasnda yksek oranda ekme 4. Bismaleimid (BMI); Uak motorlarnda ve yksek sya maruz kalan paralarda kullanlr Son derece yksek s dayanm, Yaken 230C, kuru halde 250C ok yksek maliyet, 80 $/kg 5. Fenolikler; Atee dayanm ihtiyac olan yerlerde kullanlr. Kr ileminin buharlama zellii hava boluklarn olumasna ve yzey kalitesinin dmesine neden olur. Uaklarn i blmlerinde, deniz aralarnn motorlarnda ve demiryollarnda kullanlr Yksek ate dayanm Dk maliyet, 4 8 $/kg Ya halde son derece zararl Olduka krlgan Dk yzey kalitesi 6. Silikon Yksek ate dayanm Yksek slarda rn zelliklerini koruyabilme Kr ilemi iin yksek s gereklidir Maliyeti 30 $/kgdan az 7. Cynate Esters; Esas olarak uak endstrisinde kullanlr. Mkemmel yaltkanlk zelliine sahiptir. Ya durumda 200Ca kadar dayanm vardr. 8. Poliimidler 9. Poliretan

MAKALE

5. TAKVYE MALZEMELER ( ELYAFLAR )

Kompozit malzemelerde kullanlan elyaflarn fiziksel biimleri, oluturulan yeni malzemenin zellikleri zerinde ok nemli bir faktrdr. Takviyeler temel olarak 3 farkl biimde bulunmaktadrlar; paracklar, sreksiz ve srekli elyaflar. Parak genelde kresel bir biimde olmamasna ramen her ynde yaklak olarak eit boyutlardadr. akl, mikrobalonlar ve reine tozu parak takviyelerine rnekler arasnda saylabilir. Takviye malzemelerinin bir boyutu dier boyutlarna gre daha fazla olduunda elyaflardan bahsetmeye balarz. Sreksiz elyaflar (doranm elyaflar, tlm elyaflar veya whiskers-pskl) birka milimetreden birka santimetreye kadar deien llerde olabilmektedir. ou lifin ap birka mikrometreyi gememektedir. Bu nedenle elyafn parack halden lif haline geii iin ok fazla bir uzunlua gerek yoktur. Srekli elyaflar ise tel sarma yntemi gibi yntemlerde kesilmeden ip eklinde kullanlmaktadr. Elyaflar en9

MAKALE

yksek mekanik zelliklerini enlerinden daha ok boylarna gsteririler. Bu zellikler kompozit malzemelerin metallerde rastlanmayan ar anisotropik malzeme zellii gstermelerine neden olur. Bu nedenle tasarm aamasnda elyaflarn reine iindeki yerleimleri ve geometrilerini gz nnde bulundurmak ok nemlidir. Malzemenin anisotropik zellii tasarm aamasnda rnn uygun yerinde kullanlarak avantaja dnebilir. Baz durumlarda malzemenin dayanm artrmak, tm ynlerde eit mukavemet elde etmek iin elyaflar kuma olarak dokunurlar. Srekli liflerle hazrlanan dokuma elyaf kumalarnn farkl amalar iin gelitirilmi trleri vardr (Resim 1).

Cam elyafnn gnmzde en ok kullanlan ve geerli takviye malzemesi olmasna ramen gelimi kompozit malzemelerde genellikle saf karbonun elyaf kullanlmaktadr. Karbon elyaf (Resim 2) cam elyafna oranla daha gl ve hafif olmasna ramen retim maliyeti daha fazladr. Hava aralarnn iskeletlerinde ve spor aralarnda metallerin yerine kullanlmaktadr. Karbon elyafndan daha gl ve ayn zamanda daha pahal olan ise bor elyafdr. Polimerler matris olarak kullanlmalarnn yansra kompozitler iin elyaf retilmesinde de kullanlmaktadr. Kompozit malzemeye ok yksek dzeyde salamlk katan ve sertlik kazandran Kevlar (Aramid) bir polimer elyafdr. Hafiflik ve gvenilir yapsal zellikler amalanan rnlerdeki kompozit malzemelerde aramid kullanlr. Malzeme E-Cam S-Cam Aluminyum Karbon Kevlar 29 Kevlar 4910

Resim 1: Elyaf Dokuma Trleri

5.1. Cam Elyaf

Kompozit malzemelerde kullanlan balca elyaf trleri; 1- Cam elyaf, 2- Karbon (Graphite) elyaf, (PAN polyacrylonitrile ve zift kkenli) 3- Aramid (Aromatic Polyamid) elyaf, (Ticari ismi; Kevlar-DuPont) 4- Bor elyaf, 5- Oksit elyaf, 6- Yksek younluklu polyetilen elyaf, 7- Poliamid elyaf, 8- Polyester elyaf, 9- Doal organik elyaflar Bu elyaflar arasndan en ok Cam, Karbon ve Aramid elyaflar kullanlmaktadr. Bu elyaf tr de gl, sert ve srekli biimde retilebilmektedirler. En ok kullanlan elyaflarn karlatrlmas aadaki Tablo 3deki gibidir.

Resim 2: Karbon Elyaf rnekleri

Cam elyaf silika, kolemanit, aluminyum oksit, soda gibi cam retim maddelerinden retilmektedir. Cam elyaf, elyaf takviyeli kompozitler arasnda en bilinen ve kullanlandr. Cam elyaf zel olarak tasarlanm ve dibinde kk deliklerin bulunduu zel bir ocaktan eritilmi camn itilmesiyle retilir. Bu ince lifler soutulduktan sonra makaralara sarlarak kompozit hammaddesi olarak nakliye edilir. Elyaflar ilem srasnda dayankllklarnn Modls (GPa) 80 89 297 525 64 136

Younluk (g/cm3) 2.55 2.49 3.28 2.00 1.44 1.44

Tablo 3: Belli bal elyaflarn karlatrlmas

ekme Dayanm (MPa) 2000 4750 1950 2900 2860 3750

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

%50sini kaybetmelerine ramen son derece salamdrlar. Cam elyaf halen aramid ve karbon elyaflarndan daha yksek dayankllk zelliine sahiptir. Elyaf kumalar genellikle srekli cam elyafnn lifleri ile retilmektedir. lemler srasnda deiik kimyasallarn eklenmesi ve baz zel retim yntemleri ile farkl trde cam elyaf retilebilmektedir (Resim 3);

laylkla kaldrlabilen ve suyla zlebilen polimerler kullanlmaktadr. Elyaf ile reinenin birbirine iyi yapmas ok nemlidir. yi yapmamaktan dolay birbirinden kayan takviye malzemesi ve matris, kompozit malzemenin sertliini ve salamlk performansn drr. Bu durumun engellenmesi iin elyaf kimyasallarla kaplanr Karbon elyaf ilk defa karbonun ok iyi bir elektrik iletkeni olduu bilinmesinden dolay retilmitir. Cam elyafnn metale gre sertliinin ok dk olmasndan dolay sertliin 3-5 kat artrlmas ok belirgin bir amat. Karbon elyaflar ok yksek sl ilem uygulandnda elyaflar tam anlamyla karbonlarlar ve bu elyaflara grafit elyaf denir. Gnmzde ise bu fark ortadan kalkmaktadr. Artk karbon elyafda grafit elyaf da ayn malzemeyi tanmlamaktadr. Karbon elyaf epoksi matrisler ile birletirildiinde olaanst dayankllk ve sertlik zellikleri gsterir. Karbon fiber reticileri devaml bir geliim ierisinde almalarndan dolay karbon elyaflarnn eitleri srekli deimektedir (Tablo 4). Karbon elyafnn retimi ok pahal olduu iin genellikle uak sanayinde, spor gerelerinde veya tibbi malzemelerin yksek deerli uygulamalarnda kullanlmaktadr. Karbon elyaflar 2 biimde piyasada bulunmaktadr: Srekli Karbon Elyaf Dokuma, rg, tel bobin uygulamalarnda, tek ynl bantlarda, ve prepreglarda kullanlmaktadr. Btn reinelerle kombine edilebilirler. Krplm Karbon Elyaf - genellikle enjeksiyon kalplamada ve basnl kalplarda makine paralar ve kimyasal kimyasal valf yapmnda kullanlrlar. Elde edilen rnler mkemmel korozyon ve yorgunluk dayanmnn yansra yksek salamlk ve sertlik zelliklerine de sahiptirler. Tablo 4: Karbon Elyaf SnflarKarbon Elyaf Snflar (Grades) Standart modls Karbonizasyon 1000e kadar 1000-1500 1500 - 2000 (Grafit) 2000 + Iss (C) Karbon elyaf snf Elastic 200e kadar modls (GPa) Dk modls 200 - 250 Orta modls 250 - 325 Yksek modls 325 +

MAKALE

5.2. Karbon Elyaf

A Cam - Pencerelerde ve ielerde en ok kullanlan cam eididir. Kompozitlerde ok fazla kullanlmaz. C Cam - Yksek kimyasal diren gsterir. Depolama tanklar gibi yerlerde kullanlr. E Cam -Takviye elyaflarnn retiminde en ok kullanlan cam trdr. Dk maliyet, iyi yaltm ve dk su emi oran zelliklerine sahiptir. Trkiyede Siecam Grubuna bal olan Cam Elyaf Sanayii A.. tarafndan E cam elyaf retilmektedir. Hem yurtiine, hem yurt iine sat yapan firmadan dorudan veya bayileri aracyla rn satn almak mmkndr. 1976dan beri faaliyet gsteren firma Avrupann nemli elyaf reticilerinden biridir.

Resim 3: Cam elyaf retimi (Phillips, 1989)

S + R Cam - Yksek maliyetli ve yksek performansl bir malzemedir. Yalnz uak sanayisinde kullanlr. Elyaf iindeki tellerin aplar E Camn yars kadardr, bylelikle elyaf says fazlalar dolaysyla birleme zelliklerinin daha gl olmas anlamna gelen daha sert yzey elde edilebilmektedir Cam elyafnn kullanm amacna bal olarak elyaf sarma biimleri farkl olabilir. Elyaf ap ve demetteki lif says farkllaabilir. Cam elyaf biimlendirildikten sonra ypranmaya dayanmn artmas iin kimyasallarla bir kaplama ilemi yaplr. Kaplama malzemesi olarak genellikle elyafn kompozit malzemeye uygulanmasndan nce koGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

Karbon Elyafnn retim Sreci Karbon elyaf ounlukla iki malzemeden elde edilir; Zift PAN (Poliakrilonitril) Zift tabanl karbon elyaflar greceli olarak daha dk mekanik zelliklere sahiptir. Buna bal olarak yapsal uygulamalarda nadiren kullanlrlar. PAN tabanl karbon elyaflar kompozit malzemeleri daha salam ve11

MAKALE

daha hafif olmalar iin srekli gelitirilmektedir. PANn karbon elyafna birbirini takip eden drt aamada dntrlmektedir; Oksidasyon: Bu aamada elyaflar hava ortamnda 300 derecede stlr. Bu ilem, elyaftan Hnin ayrlmasn daha ucucu olan O nin eklenmesini salar. Ardndan karbonisazyon aamas iin elyaflar kesilerek graphite teknelerine konur. Polimer, merdiven yapsndan kararl bir halka yapsna dnr. Bu ilem srasnda elyafn rengi beyazdan kahverengiye, ardndan siyah olur. Karbonizasyon: Elyaflarn yanc olmayan atmosferde 3000 Cye kadar stlmasyla liflerin 100% karbonlama salanmas aamasdr. Karbonizayon ileminde uygulanan scaklk retilen elyafnn snfn belirler; Yzey yiletirmesi karbonun yzeyinin temizlenmesi ve elyafn kompozit malzemenin reinesine daha iyi yapabilmesi iin elektrolitik banyoya yatrlr. Kaplama; Elyaf sonraki ilemlerden (prepreg gibi) korumak iin yaplan ntr bir sonlandrma ilemidir. Elyaf reine ile kaplanr. Genellikle bu kaplama ilemi iin epoksi kullanlr. Kompozit malzemede kullanlacak olan reine ile elyaf arasnda bir arayz grevi grr. Karbon elyafnnn tm dier elyaflara gre en nemli avantaj yksek modls zelliidir. Karbon elyaf bilinen tm malzemelerle eit arlkl olarak karlatrldnda en sert malzemedir.

6. KOMPOZT MALZEME LE RETM YNTEMLER 6.1. Elle Yatrma (Hand Lay-up)

Uygulama alanlar Genellikle polimer matrisler iin takviye eleman olarak kullanlan aramid elyafnn baz kullanm alanlar; Balistik koruma uygulamalar; Askeri kasklar, kurun geirmez yelekler... Koruyucu giysiler; eldiven, motorsiklet koruma giysileri, avclk giysi ve aksdesuarlar Yelkenliler ve yatlar iin yelken direi Hava aralar gvde paralar Tekne gvdesi Endstri ve otomotiv uygulamalar iin kemer ve hortum Fiberoptik ve elektromekanik kablolar Debriyajlarda bulunan srtnme balatalarnda ve fren kampanalarnda Yksek s ve basnlarda kullanlan conta, salmastra vb. En ok bilinen ve kullanlan aramid elyaf Dupont firmasnn tescilli ismi olan Kevlardr. Kevlar 29, and Kevlar 49 olarak iki eidi bulunmaktadr. Kevlar 29 stn darbe dayanm zelliine sahiptir ve bu nedenle ounlukla kurungeirmez yelek gibi uygulamalarda kullanlrlar.

5.3. Aramid Elyaf

12

Aramid kelimesi bir eit naylon olan aromatik poliamidden maddesinden gelmektedir. Aramid elyaf piyasada daha ok ticari isimleri Kevlar (DuPont) ve Twaron (Akzo Nobel) olarak bilinmektedir. Farkl uygulamalarn ihtiyalarn karlamak iin birok farkl zelliklerde aramid elyaf retilmektedir. nemli zellikleri Genellikle rengi sardr Dk younlukludur. Yksek dayankllk Yksek darbe dayanm Yksek anma dayanm Yksek yorulma dayanm Yksek kimyasal dayanm Kevlar elyafl kompozitler Cam elyafl kompozitlere gre 35% daha hafiftir E Cam tr elyaflara yakn basn dayankll Aramid elyafnn dezavantajlar 1- Baz tr aramid elyaf ultraviole nlara maruz kaldnda bozulma gstermektedir. Srekli karanlkta saklanmalar gerekmektedir. 2- Elyaflar ok iyi birlemeyebilirler. Bu durumda reinede microskopik atlaklar oluabilir. Bu atlaklar malzeme yorulduunda su emiine yol amaktadr.

stenilen zelliklerde ve biimde kompozit malzeme retimi iin bir ok yntem bulunmaktadr. Bu yntemlerden balcalar aadadr; Dokuma veya krplm elyaflardan oluan kumalar, hazrlanm olan kalp zerine elle yatrlarak zerine sv reine elyaf katmanlarna emdirilir. Elyaf yatrlmadan nce kalp temizlenerek jelkot srlr. Jelkot sertletikten sonra elyaf katlar yatrlr. Reine ise en son srlr Bu ilemde elyaf kumana reinenin iyi nufuz etmesi nemlidir. El yatrma tekniinde en ok kullanlan polyester ve epoksinin yansra vinil ester ve fenolik reineler de tercih edilmektedir. Elle yatrma youn iilik gerektirmesine ramen dk saydaki retimler iin ok uygundur. Pskrtme yntemi elle yatrma yntemini aletli ekli olarak kabul edilebilir. Krplm elyaflar kalp yzeyine, iine sertletirici katlm reine ile birlikte zel bir tabanca ile pskrtlr (Resim 4). Elyafn krplma ilemi tabanca zerinde bulunan ve bamsz alan bir krpc sayesinde yaplr. Pskrtlme ilemi sonras yzeyin bir rulo ile dzeltilmesiyle rn hazrlanm olur.Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

6.2. Pskrtme (Spray-Up)

MAKALE

6.3. Elyaf Sarma (Filament Winding)

Resim 4: Pskrtme Yntemi ve tabancas

Bu yntem zel biime sahip rnlerin seri retimine uygundur. Elyaf sarma yntemi srekli elyaf liflerinin reine ile slatldktan sonra bir makaradan ekilerek dnen bir kalp zerine sarlmasdr. Srekli liflerin farkl alarla kalba sarlmasyla farkl mekanik zelliklerde rnler elde edilebilir (Resim 5). Yeterli sayda elyaf katnn sarlmasndan sonra rn sertleir. Ardndan dner kalp ayrlr. Bu yntemle yaplan rnler genellikle silindirik, borular, araba aftlar, uak su tanklar, yat direkleri, dairesel basn tanklardr.

lenir. Reine basn altnda kalba pompalanr. Bu sre daha fazla zaman ister. Matris enjeksiyonu souk, lk veya en ok 80 Ca kadar stlm kaplarda uygulanabilir. Bu yntemde ierideki havann dar karlmas ve reinenin elyaf iine iyi ilemesi iin vakum kullanlabilir. Elyafn kalba yerletirilmesini gerektirmesinden dolay uzun saylabilecek bir iilik gerektirir. Kalp kapal olduu iin ise zararl gazlar azalr ve gzeneksiz bir rn elde edilebilir. Bu yntemle karmak paralar retilebilir. Concorde uaklarnda, F1 arabalarnda baz paralar bu yntemle hazrlanmaktadr.

6.4. Reine Transfer Kalplama RTM / Reine Enjeksiyonu

Resim 5: Elyaf sarma Makinas

Bu kompozit retim ynteminde elle yatrma sistemlere daha hzl ve uzun mrl olmakla birlikte iki paral kalp kullanmak gereklidir. Kalbn kompozit malzemeyle yaplmas elik kalp maliyetine gre daha dk kalmasna neden olmaktadr. RTM yntemi (Resim 6) ounluk jelkotlu veya jelkotsuz her iki yzeyinde dzgn olmas istenen paralarda kullanlr. Takviye malzemesi kuru olarak kee, kuma veya ikisinin birleimi kullanlr. Takviye malzemesi nceden kalp boluu doldurulacak ekilde kalba yerletirilir ve kalp kapatlr. Elyaflar matris iinde ge znen reinelerle kaplanarak kalp ierisinde srklenmesi n-

6.5 Profil ekme / Pultruzyon (Pultrusion)

Resim 6: RTM yntemi

Pultruzyon ilemi srekli sabit kesitli kompozit profil rnlerin retilebildii dk maliyetli seri retim yntemidir. Pull ve Extrusion kelimelerinden tretilmitir. Sisteme beslenen srekli takviye malzemesi reine banyosundan geirildikten sonra 120-150 Ca stlm ekillendirme kalbndan geilerek sertlemesi salanr. Kalplar genellikle krom kaplanm parlak elikten yaplmaktadr. Srekli elyaf kullanlmasndan dolay takviye ynnde ok yksek mekanik mukavemet elde edilir. Enine ykleri karlayabilmek iin zel dokumalar kullanmak gerekmektedir.13

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

MAKALE

6.6. Hazr Kalplama / Conmpression Molding (SMC, BMC)

6.7. Enjeksiyon Kalplama (Injection moulding)

Hazr kalplama bnyesinde cam elyaf, reine, katk ve dolgu malzemeleri ieren kalplamaya hazr, hazr kalplama bileimleri olarak adlandrlan kompozit malzemelerin (SMC, BMC) scak bask kalplarla rne dntrlmesidir. Karmak ekillerin retilebilmesi, metal paralarn bnye iine gmlebilmesi, farkl cidar kalnlklar gibi avantajlar bulunmaktadr. Ayrca rnn iki yzde kalp ile ekillenmektedir. Dier kompozit malzeme retim tekniklerinin olanak vermedii delik gibi kark ekiller elde edilebilmektedir. Iskarta oran dktr. Bu yntemin dezavantajlar kalplama bileimlerinin buzdolaplarnda saklanmalar gereklilii, kalplarn metal olmasndan dolay dier kalplardan daha maliyetli olmas ve byk paralarn retimi iin byk ve pahal preslere ihtiya vardr. Hazr kalplama ynteminde kullanlan bileimler ieriklerine gre eitlilik gstermekle beraber en ok iki tr hazr kalplam bileimi kullanlmaktadr.; SMC (Sheet Moulding Composites) / Hazr Kalplama Pestili SMC takviye malzemesi olarak krplm lif ve dolgu malzemesi ieren bir reinenin nceden birletirilmesi ile oluan pestil biiminde malzemedir. Srekli liflerden 25-50 mm krplm ve kompozitin %25-30 arlnda demetler kullanlr. Genellikle 1m geniliinde ve 3mm kalnlnda retilir. BMC (Bulk Moulding Composites) / Hazr kalplama Hamuru BMC takviye malzemesi olarak krplm lif ve dolgu malzemesi ieren bir reinenin nceden birletirilmesi ile oluan hamur biiminde malzemedir. Hazr Kalplama Bileimlerinin avantajlar; ok geni tasarm esneklii Dzgn yzey Kolayca laklanabilme, boyanabilme ve kalp iinde yzeyin kaplanabilmesi Geri dntrlebilme ve hazrlnda geri dnm malzeme kullanabilme Metal gmme paralarn yerletirilmesi ile montaj kolayl Yksek alev dayanm Is dayanm Soukta krlgan olmama Bu yntem RTMye benzer bir yntemdir. Farkll reine/elyaf karmn kalp darsnda karm ve eritilerek basn altnda bo kalp iine enjekte ediliyor olmasndadr. Sadece dk viskoziteye sahip termoset reineler bu yntemde kullanlabilir. Dier yntemlere gre daha hzldr. ouk oyuncaklarndan uak parala14

rna kadar birok rn bu yntemle retilebilmektedir.

6.8. Preslenebilir Takviyeli Termoplastik/Glass Mat Reinforced Thermoplastics (GMT)

7. KOMPOZT MALZEME KULLANIM ALANLARI

Kee trnde elyaf takviyesi ieren termoplastik reine ile yaplm plaka eklinde basklanabilir kalplamaya hazr zel amal bir takviyeli termoplastik eidini tanmlamaktadr. GMT nin hazrlanmas SMC ye benzemektedir. Ekstruderden ekilen bir termoplastik levha zerine yumuak haldeyken bir elyaf takviyesi yerletirilir. Bu katmanlarn zerine bir dier termoplastik levhada yumuakken yerletirilerek souk hadde silidirlerinin arasndan geirilir. Sertleen plakalar kesilerek, basklanmaya hazr duruma getirilir. Kompozit malzemeler artk gittike artan oranlarda ve yeni sektrlerde kullanlmaya balanmtr. Uzun zaman uak sanayisindeki ihtiyalarn ynlendirdii kompozit malzeme geliimleri son dnemde yeni birok sektrde birok farkl ama iin kullanlmaktadr. Kompozit malzemelerin kullanm ncelikli olarak gelimi endstrilerde olmak zere kullanm hzla artmaktadr (Tablo 5). Tablo 5: ABDnin 1991-1994 yllar arasnda milyon kg cinsinden kompozit malzeme ithalat (Azom)Pazar Uak ve Uzay sanayi Ticaret gereleri naat 1991 17.6 61.3 67.4 1992 14.7 65.0 73.6 1993 11.5 66.9 75.2 1994 11.0 72.9 79.3

Tketici rnleri Elektrik Deniz Dier Ulam Toplam

190.5 161.0

219.1 150.7

240.4 159.7

270.7 170.7

Korozyona Dayankl rnler

104.8 124.7 309.4 33.5

117.9 138.1 340.2 37.8

124.7 144.8 372.9 40.5

135.8 164.9 428.9 46.2

1070.2

1157.1

1236.6

1380.4

Polimer Esasl malzemelerin kullanm alanlarna bal olarak rn rnekleri; Havaclk Zemin Plakas; Airbus 300/600 uaklarnda kullanlan karbon takviyeli Polieterimid, Uak EAPS kapa; (Karbon Elyaf+PEEK) Denizcilik Sanayi Yelkenli Gvdesi; CTP, Balsa ve polimer kpk stne cam, aramid karbon dokumalar ile kaplanmas, Yat, Tekne Arkas Platform ve Basamaklar; CTP, Yelken Direi; Kevlar+Epoksi Spor Aralar Su kaya; Termoplastik prepreg, Kar kaya; AhapGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

zerine sarlm karbon, aramid, cam elyaf karm+epoksi Kano krei; ( %33 Cam+Poliftalamid), Su kaydraklar: CTP, Srf Tahtalar; CTP, Bisiklet; (Karbon+Poliamid 6), yaklak 1kg arlnda, Golf Sopas; Karbon Fiber+Epoksi, Tenis Raketi; Aramid (Kevlar)+Epoksi, Zpkn Gvdesi; Karbon Fiber+Epoksi, Palet; Karbon Fiber+Epoksi Korozyona Dayankl rnler Su tank; CTP, Mazgal Oluklar; CTP, Marketlerde Dondurulmu Gda Reyonu Kaplamas; CTP, Rasathane Kubbesi; CTP, Ak Saha Dolaplar: CTP, it; CTP, lan Panolar; CTP Salk Tekerlekli sandalye; Cam veya Karbon Elyaf takviyeli Polyester, Tbbi Tetkik Cihazlar D Muhafazalar; CTP Ulam Traktr Kaporta, Kabin, Oturma Birimi; SMC, Toplu Tama Aralar Oturma Birimi; SMC, Konteyner Taban; GMT, Otobs Havalandrma Kanallar, Port Bagaj Paralar,Gsterge Paneli; CTP, Ak Alan Servis (Golf Arabas) aralar kaporta, tavan; CTP, Teleferik; CTP, Maka teleferii Otomotiv Cam Silecei; %30 Cam+PBT, Fitre Kutusu; Mercedes, %35 Cam+Poliamid 66, Pedallar; %40 Cam+Poliamid 6, Dikiz Aynas; %30 Cam+ABS, Far Gvdesi; BMW, %30 Cam+PBT, Hava Giri Manifoldu; BMW, Ford, Mercedes, %30 Cam+Poliamid 6, Otomobil Gsterge Paneli; GMT, Otomobil Spoiler; CTP, Otomobil Yan Gvde skeleti; Ford, CTP, Otomobil kaporta; Corvette, SMC CTP Mzik Aletleri Keman; Karbon Fiber+Epoksi, Gitar; Karbon lamine tabakalar aras polimer kpk, Akustik Gitar; GrafitEpoksi, ello; Karbon +Epoksi naat Kpr Taban, Trabzan, Yrme yollar, Tayc Konstruksiyon; CTP, Balkon Korkuluu; CTP, Kap; CTP, Tayc Konstruksiyon, Yzme Havuzu, Kap Saa, Yer karolar; SMC, Bina Kaplama Panelleri: CTP, Kvet; CTP, Lavabo; CTP, Sokak Lambas; CTP, F1 Arabalar; Formula 1 arabalarnn yapmna ait dzenlemeler ok zeldir Tasarm mhendisleri en az arlkla en salam zm bulmak durumundadrlar. Daha nceleri yar arabalarnda hafif bir metal olan alminyum kullanlmaktayd artk kompozit malzemeler ok daha dk arlklarla sertlik deerlerini ikiye katlanabilmektedir. Ayrca karmak paralarn kompozit malzemelerle retilebilmesi ile F1 otomobillerin retiminde gerekli para says azaltlabilmektedir. Almninyumla 200den fazla paraylaGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

8. SONU

retilen gvde ve sae be paraya drlmtr.

MAKALE

KAYNAKLAR

Bu yazda gnmzde hzla gelimekte olan malzeme teknolojilerinin iinde nemli bir yere sahip olan polimer esasl kompozit malzemelerin temel zellikleri ve rn tasarmnda kullanmlarnn rnekleri ele alnmtr. Kompozit malzemeler hafifl olmalarna karn stn mekanik ve dayankllk zellikleri rnlerin geliimine nemli bir katk salamaktadrlar. Formula 1 arabalar, uak ve uzay sanayi gibi ileri dzeyde malzeme teknolojileri kullanlan alanlardan sonra artk gnlk yaam ierisinde de pek ok rn zerinde de kompozitlerin avantajlar kefedilmeye balanmtr. Kompozit malzeme zelliklerinin gnlk rnlerle birlemesiyle endstriyel tasarmda yeni ufuklar belirmektedir. Kompozit malzemelerin geleneksel malzemelere kyasla stn zellikleri, greceli olarak kolay retimi ve rn biiminin belirlenmesi asndan saladklar geni olanaklar endstriyel rnlerde kullanlmalarn artrmaktadr. Gelecek zamanlarda ok daha artarak kullanlacak olan kompozitleri endstriyel tasarmclarn tanmalar ve malzeme zelliklerine hakim olmalarn gerektirmektedir. Gnlk yaamamza daha ok girecek olan kompozitlerin salad ekonomik avantajlarlar hem retici hem de kullanc asndan yksek art deerler retmektedir. Yaz, kompozit malzemelerin trlerine ve farklarna bal olarak rn tasarmda dikkate alnacak temel zellikleri ortaya koymaktadr.

Olcay Y., Akyol M., Gemci R., 2002, Polimer Esasl Lif Takviyeli Kompozit Malzemelerin arabirim Mukvemeti zerine Farkl Kr Metodlarnn Etkisinin ncelenmesi, Uluda niversitesi Mhendislik-Mimarlk fakltesi, Cilt 7, Say 1, Bursa Philips N. L.,1989, Design with Advance Composite Materials,Springer-Verlag, The Design Council, Great Britain Younnossi O., Kennedy M., Graser J. C I., 2001, Project Air Force, RAND, Pittsburg, USA Cam Elyaf, 1997, Blten Say 6, Cam Elyaf Sanayii A.., http://www.science.org.au/nova/059/059key.htm http://www.fibersource.com http://plastics.about.com/library/weekly/aa060297.htm http://www.fibreglast.com

ZGEM

Ayhan ENC 1998 ylnda T Endstri rnleri Tasarm Blmnden mezun oldu. eitli firmalarla altktan sonra, Aralk 1999da .T.. Endstri rnleri Tasarm Blmnde retim eleman olarak balad grevine halen devam etmektedir. 2001 ylndan itibaren internet zerinden yaynlanan Designophy Endstri rnleri Tasarm dergisinin editrlk grevini yrtmektedir ve serbest tasarm almalarn srdrmektedir. 2002 ylnda ise ayn blmden yksek lisans derecesi ald. Doktora almalarina Hollanda TUDelft niversitesi Endstriyel Tasarm Mhendislii blm ile ibirlii ierisinde Tasarm Metodolojisi zerine devam etmektedir.

15

MAKALE

YAT MALATINDA KULLANILAN CTP MALZEME VE BLM I: El Yatrma Yntemian GEN1 ve A.Armaan ARICI2

MALAT YNTEMLER

Three different methods of yacht building were explained with the properties of fiber and resin in this study. These methods are hand lay-up, vacuum bagging and vacuum infusion. The tensile, bending and impact tests were performed to specimens prepared from the sheets of these methods according to EN-ISO standards. Tensile strengths were increased with increasing fiber ratios but bending and impact values were decreased after a certain ratio. The best mechanical performance was seen for vacuum infusion method.

GRP Materials and Production Methods of Yacht Building

1.GR

Anahtar szckler: Cam Elyaf Takviyeli Plastik, el yatrma yntemi, yat inas

Bilim ve teknolojinin byk bir hzla ilerledii gnmzde her geen gn yeni ve stn zelliklere sahip malzeme ihtiyac ortaya kmaktadr. Bu ihtiyalar kompozit malzemelerin gelitirilmesi iin itici g olmutur. Son yllarda elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerin retimi ve havaclk, savunma, ev aletleri ve i ekipmanlar, yap sektr, gda sektr, korozyon dayanml rnler, elektrik ve elektronik, denizcilik, otomotiv gibi ok eitli endstriyel alanlarda kullanm olduka artmtr. Bu alanlarda kullanlan kompozit malzemelerde, tketim ve sat miktarlar asndan, en geni lde kullanlan takviye malzemesi cam elyafdr. Cam Elyaf Takviyeli Plastiklerin (CTP) retim yntemlerinden el yatrmas, vakumlama ve infzyon yntemleri imalat aamasnda en ok kullanlan yntemler olup dier yntemlere de temel tekil etmektedir [1]. Toplam drt blmden oluan bu almann CTP ile ilgili ksa bilgiler verilip bunlarn yukarda belirtilen imalat yntemi anlatlm ve bu yntemlerle elde edilen CTP paralarna uygulanan mekanik zellik deneylerinin sonular karlatrlmtr. lk blmde CTP malzemeden bahsedilmi ve el yatrma yntemi anlatlmtr.

2. CAM ELYAF TAKVYEL PLASTKLER

2.1 Reineler

CTPyi oluturan iki ana malzeme reine ve cam elyafdr. Sistemde cam elyaf takviyeyi, reine ise matrisi oluturur. Bunlarn doru etkileimleri CTPnin zelliklerini belirler. Kompozitteki cam elyaf oran ve cam elyafn geometrisi ile yn gibi etkenler dnda kullanlan cam elyafn ve reinenin zellikleri de belirleyicidir [2].

2.1.1 Polyester Reine

1) Gemi n. ve Gemi Mak. Yk. Mh. 2) Do. Dr. Makina Mh.

16

Polyester reineler en basit ve en ekonomik reine sistemidir. zellikle doymam polyester reineler kompozit endstrisinin lokomotifi konumunda olup, toplam kullanlan reine miktarnn %75ini oluturur. Polyesterler, dikarboksilik asitler ve polihidrik alkollerin (glikoller) kondensasyon polimerizasyonu sonucu oluurlar (ekil 1). Buna ek olarak doymam polyesterler dikarboksilik asit bileeni olarak maleik anhidrit veya fumarik asit gibi doymam bir madde ierirler. rn olarak alnan polimer a yapsn oluturabilmek ve dk vizkozitede bir sv elde edebilmek amacyla stiren gibi reaktif bir monomer iinde zlr. Bu reine sertletiinde, monomer polimer zerindeki doymam ular ile reaksiyona girer ve onu bir kat termoset yapya evirir. Hemen hemen btn polyesterler havay tutarlar ve havayla temas halindeyken krlemezler. Bu nedenle polyester ierisine parafin de ilave edilerek krleme annda polyester ile hava arasnda koruyucu bir bariyer oluturur [1,3].Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

MAKALE

Ancak yaplacak olan ikincil bir balama da parafin yapma yzeyini zayflatacaktr, dolaysyla bu tip ilemler iin yzeyin parafinden arndrlmas gerekir. Polyesterin s olmadan krlemesi katalizrle birlikte hzlandrcnn katks ile salanr. Jelleme sreleri, laminasyon kalnl ve ortam ss gz nne alnarak yeterli karm yaplr. Tablo 1de en bilinen katk malzemeleri verilmitir [3].Katalizr

ekil 1: Tipik bir isoftalik polyester kimyasal yaps

2.1.3 Epoksi Reine

ekil 2: Tipik bir vinilester kimyasal yaps

Tablo 1: Polyester katk malzemeleri

Metil Etil Keton Peroksit (MEKP) Kumen Hidroperoksit

Kobalt Naptanat

Hzlandrc

Manganez Naptanat

2.1.2 Vinilester Reine

Standard laminasyon ileminde kullanlan iki tip polyester vardr. Ortoftalik polyester birok retici tarafndan kullanlan standart ekonomik bir reinedir. Isoftalik polyester ise imdilerde mkemmel suya direnci sayesinde deniz endstrisinde tercih edilmektedir [3].

Vinilester reineler epoksi reinelerin avantajlar ile doymam polyester reinelere zg kolay ileme ve hzl sertleme gibi zellikleri birletirmek zere gelitirilmitir. Epoksi reine ile akrilik ya da meta akrilik asidin reaksiyona sokulmas sonucu elde edilmektedirler (ekil 2). Bu reaksiyon maleik anhidrit kullanldnda polyester reinelerde olduu gibi doymam bir u zerinde meydana gelmektedir. Fakat reaktif ksmlarn yerleri farkldr. Bu ksmlar molekl zincirinin ularnda bulunur. Bylece molekl zincirinin kalan uzun ksm ok yklemeleri karlayacak ekildedir. Bylece vinilesterin polyestere gre daha dayankl ve esnek olduu sylenebilir. Polyester reinede olduu gibi benzer bir sv elde etmek iin retilen polimer, stiren iinde zlr. Vinilesterler polyester reinelerde kullanlan geleneksel organik peroksitlerle sertletirilebilir. Vinilester, mekanik dayanm ve mkemmel korozyon dayanm salar. Bu stn zellikleri sayesinde epoksi reinelerdeki gibi karmak proses veya zel kullanm becerisi gerektirmezler. Vinilesterde polyestere gre bulunan daha az ester grubu sayesinde reine hidrolizde daha az zarar grr. Bu zellii sayesinde vinilester bazen polyester laminasyonunda bariyer kat olarak kullanlr [1-3].

Epoksi reineler, geni bir yelpazedeki kompozit paralarn retiminde en yaygn kullanma sahip reinelerdendir (ekil 3). Epoksiler, dier reine gruplarna gre, mekanik zelliklerde ve evresel etkilere kar direnlerde daha iyi zellikler gsterir. Epoksi terimi, iki karbona bal oksijen atomunun oluturduu gruptan adn alr. En basiti 3 elemanl halka yaps oluturur buna alfa epoksi denir. Epoksi reineler, spesifik performans zellikleri salamak zere deiik ekillerde formle edilebilirler veya dier epoksi reinelerle kartrlabilirler. Epoksi reineleri, her moleklde iki veya daha fazla epoksi grubunu veya daha genel tanmlamada glisidil gruplarn ihtiva eden maddelerdir. Proses gereklerini yerine getirmek iin uygun sertletirici sistemi seilerek sertleme hzlar kontrol altnda tutulabilir. Genellikle epoksi reineler bir anhidrit veya bir amin sertletirici eklendiinde sertleme reaksiyonuna girer. Her sertletirici farkl bir sertleme profili gsterir ve son rne farkl zellikler katar. Tipik sertleme maddeleri birinci ve ikinci derece aminler, poliaminler ve organik andhidritlerdir. Bu maddeler reineye stokiometrik oranlarda eklenir ve sertleme iin s gerektirir. Kullanlan dier sertletirici maddeleri arasnda, bor triflorid kompleksleri gibi katalitik sertleme maddeleri de bulunur. Bu maddeler katalitik miktarlarda kullanlp, az bir sya veya s sertlemesine ihtiya gsterirler. Epoksi vinilester gibi uzun zincir molekl yaplarna sahiptir, bunlarda da reaktif ksmlar ulardadr fakat reaktif ularnda ester yerine epoksi bulunur. Sonuta kan sertlemi reine genelde mkemmel kimyasal, mekanik ve elektrik zellikleri olan sert termoset maddelerdir. Epoksi reineler ncelikle stn mekanik zellikleri, ok iyi yapma zellii, korozif svlara ve ortamlara dayanm, stn elektriksel zellikleri, yksek s derecelerine dayanm veya bu deerlerin bir kombinasyonu olarak yksek performansl kompozit rnlerinin retimi amac ile kullanlmaktadr.

ekil 3: Tipik bir epoksi kimyasal yaps17

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

MAKALE

2.2 Cam Elyaf

Krleme annda ok az ekme zelliinin olmas nedeniyle de elyaf izini karmaz ve i gerilmeleri azaltr. Epoksi reineler genellikle stn performansl fakat daha yksek maliyetteki reine sistemlerinin kullanmn ngren kritik uygulamalarda tercih edilmektedir. Epoksi reineler denizcilik, otomotiv, elektrik/elektronik ve dier eitli sektrlerdeki kompozit paralarn retiminde performans faktrnn maliyet faktrnden daha nemli olduu uygulamalarda kullanlmaktadr. Ancak, epoksi reinenin vizkozitesinin ou polyester reineninkinden yksek olmas ve stn mekanik zellikler elde etmek iin post-kr gerektirmesi nedeniyle epoksilerin kullanm zordur. Epoksi reineler zellikle vakum torba, otoklav, vakum infzyon, pres, elyaf sarma ve el yatrmas gibi kompozit retim tekniklerinde kullanma elverilidir [1-3]. Cam elyaf takviyesi plastik kullanlan ilerin %90nda yer alr. Nedeni ise ucuz olmas ve bununla birlikte iyi bir arlk/mukavemet oran vermesidir. Cam elyaf retiminde; eitli talar yaklak 1600 Cda sv halde birleerek cam olutururlar. Bu sv ok ince kovanlardan geerek 9 ile 25 mikron aplarndaki cam elyaf ipliklerini oluturur. Bu iplikler de sk bir ekilde birleerek lifleri ya da gevek bir ekilde fitilleri oluturur. Bunlar daha sonra eitli kimyasallarla kaplanarak ipliklerin yapma zellikleri oluturulur ve anmaya kar direnci arttrlr. Cam elyaf iyi bir kimyasal diren ve kolay ilenebilirlik gsterir. ekme mukavemetleri mkemmeldir. Buna ramen uzun sreli ykler altnda kaldklarnda bozulabilirler. Kullanlan talarn tiplerine gre deiik cam elyaf tipleri oluturulabilir [3]. E cam elyaf; Almina, kire ve borosilikat ana malzemesidir. ekme, basma mukavemeti ve elektrik zellikleri iyidir. Dierlerine gre daha ucuzdur fakat darbeye kar dayanm azdr. C cam elyaf; Kimyasal etkilere kar dayankldr. Genellikle kimyasal ya da su borularnda veya tanklarda i yzey kat olarak kullanlr. R, S ve T cam elyaf; E camndan daha iyi ekme mukavemeti ve modlne sahiptir. Islak halde de yksek mukavemet zellikleri gsterir. Genelde uzay ve savunma endstrisinde ve a balistik kalkanlarnn imalatnda kullanlr. E cama gre pahaldr [2]. Keeler, genellikle birim alan arl ile ifade edilmektedir. rnein; 300-450 gr/m2 krplm demetten keenin birim alan arl 300-450 gr. olacaktr. Keede elyaflar 7-10 cm. boylarnda olup rastgele yerletirilmitir. Dk elyaf uzunluu sebebiyle ok gl deildir. Buna ramen izotropiktir. Bu zellie sahip tek elyaf eitidir. En ucuz ve en ok kullanlan takviye eklidir. Kalp ve para imalatnda kullanlr [1].

ok sayda bkml veya bkmsz iplikler kullanlarak retilen dokunmu cam kumalarda mevcuttur. Bu kumalar farkl dokuma eitleri olup drt ynde ve farkl birim arlklarda retilirler. Bu kumalardan ynlendirilmi mukavemet ve yksek elyaf oran elde edilebilir. Ayrca, reine uygulandnda kuma kalp ierisinde srklenmez, sabit olarak kalr. Kumalar hem elyaf oran olarak hem de takviyenin yerleimi bakmndan gerekli rn zelliklerini karlamaktadr. Birok kumata, elyafn devamllk zellii sayesinde mukavemet/arlk oran, kee elyaflara gre daha yksektir. Kumalarda kendi aralarnda iki snfa ayrlrlar; dokunmu ve dikilmi kumalar (ekil 4). Dokunmu kumalar yaklak elli yldan beri kompozit endstrisinde kullanlmaktadr. Dokunmu kumalar sk rlm cam elyafndan bir plaka oluturur. Cam fitillerinin bkmsz olarak dokunmasyla veya bobin zerine sarlmadan nce tekstil balaycl ve devaml cam elyafn bkml hale getirilmesi ile elde edilen tekstil ipliklerinin dokunmas ile elde edilen rnlerdir. Cam lifleri kalp zerine yerletirildikten sonra veya nce de reine emdirilebilir. Dokunmu kumalar dokuma tipine gre farkl isimlerde tanmlanabilir. Genellikle bir kuman mekanik zellikleri, dokuma tarzndan byk lde etkilenmektedir. rnein dz dokuma kumalar ok sayda atk ve zgye sahip olup dk mekanik zelliklere sahiptir. Dikilmi kumalar ise takviye rnleri alanna yeni katlan bir rndr. Bu kumalar dokunmam olarak da bilinir. Farkl ynlerdeki elyaf kumalar takviye performanslarna katkda bulunmayan ok ince polyester iplikle dikilerek birletirilir. Bu tr kumalar, eit arlktaki dokunmu kumalarla karlatrldnda daha yksek performans ve mekanik deerlere sahiptir [1,3].

ekil 4. Dokuma ve dikilmi kuma Tablo 2de bilinen baz cam elyaf ve reinelerin mekanik zellikleri verilmitir.Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

18

Tablo 2: Cam Elyaf ve Reineye ait baz zelliklerMALZEME Ortoftalik Polyester softalik Polyester Vinilester Epoksi

EKME EKME YOUNLUK GERNM MUKAVEMET MODL % gr/cm3 Mpa Gpa 1,23 1,21 48,3 71,1 4,07 3,90 1 2

3.2 alma artlar

MAKALE

1,12 1,20 2,49

76-83 48-76 4589 3450

3,38 3,66

4-5 5-6 4.8 5.7

S Cam Elyaf

E Cam Elyaf Dokuma

2,60

72,45 86,94

3. CAM ELYAF TAKVYEL PLASTKLERN EL YATIRMA YNTEM LE RETM

3.1 Kalp Hazrl

Bir basn uygulamas olmadan reinenin takviye elyaflara yedirilmesi ile altndaki kalbn eklinin verilmesi ilemidir. Bu ilem birka aamada yaplr. Bunlar; Uygun malzemelerin seilmesi (Reinenin cinsi, cam elyaf gramaj ve eidi), Gerekli miktarlarn hesaplanmas, Kalbn hazrlanmas, Jelkot uygulamas (gerekli ise), Elyaf zerine yeterli reinenin srlmesi, Kalptaki laminasyonun krlemesi iin uygun koullarda braklmas. Kalp yzeyinde izik, toz ya da ya tr bulunmamaldr. Eer kalp daha nce de kullanlmsa zerindeki kalp ayrc kalntlarndan da arndrlmaldr. lk olarak tavsiye edilen uygulama alt saat arayla kez kalb cilalamaktr, daha sonra da kalp ayrc uygulamasna geilir (ekil 5). Bundan sonraki uygulamada ise, kalb bir kere cilalamak yeterlidir [4]. Kalp ayrc uygun miktarda (reticinin temin edecei kullanma klavuzuna uyarak) pskrtme tabancas ya da fra ile kalp yzeyine uygulanr. Kalp ayrc srme ilemi bittikten sonra kullanma klavuzundaki bekleme sresine bal kalnarak kurumaya braklmaldr. Aksi takdirde gerektii gibi bir yzey olumaz ve rn kalba yapr [4].

3.3 Jelkot

deal olarak ortam scakl en az 10C olmaldr. Eer scaklk bu deerlerin altndaysa, katalizr veya sertletirici oran % 4 e karlmal veya k iin kullanlan katk maddesi eklenmelidir. Eer scaklk 5C veya altndaysa en iyisi laminasyona ortam artlar iyileince balamaktr. Klk katk maddeleri rnn jellemesini ve souk havada reaksiyona girmesini kolaylatrabilir ancak hibir zaman rnn tam olarak krletiinin garantisi olamaz [4]. En nemli etken ise havann yeteri kadar kuru olmas gerekir. Hibir zaman laminasyon iini nemli ortamlarda yapmamak gerekir. Havadaki nemden dolay bulunan su zerrecikleri reinenin tam olarak grevini yapmasn engeller. Bu durum kimyasal katklarla bile iyiletirilemez [4]. Reine bazl bu malzeme rnn kalptan istenilen renkte kmasn salar. Bylece kalplama ileminden sonra rn hazr olur. Bunun iin zel jelkot reinesi kullanlmaldr. Eer renksiz bir rn elde edilmek isteniyorsa sadece bu reine kalba srlr. Ancak renkli bir rn isteniyorsa reine uygun renk pigmentiyle hava kabarcklarn nleyecek ekilde kartrlr. Eklenen pigmentler reineye iyice kartrlmaldr. Reine katalizr kullanarak aktif hale getirdikten sonra geni ve yumuak bir fra ile jelkot kalp zerine tek ynde birer kat eklinde srlmelidir (ekil 6). Bu ekilde jelkot hep tek ynde srlmeli, fra ayn anda hem ileri hem de geri ynde kullanlmamaldr. Yatay yzeylerde jelkot yzey zerine dklerek fra ile datlabilir. Sonu olarak ulalmas geren kalnlk 0.25 ile 0.5 mm arasnda olmaldr. Eer koyun ynnden yaplm bir fra var ise bu kalnla tek katta ulalabilir. lk kat atldktan sonra ikinci kata geilmeden nce alttaki jelkotun jellemesi ya da dokunulduunda yapkanlk zelliini kaybetmesi gereklidir. (Bu dokunma testi rnn kullanlmayacak ksmnda yaplmaldr, aksi takdirde jelkot jellememise rn zerinde parmak izi kabilir.). Bundan sonraki ilemlere de gemeden jelkotun jelletiinden emin olunmas gerekir [4].

1) Kalbn cilalanmas ve 2) Kalp ayrcnn uygulanmasGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

ekil 5:

ekil 6: 3) Jelkot reinesinin srlmesi19

MAKALE

3.4 Reinenin Hazrlanmas

Jelkot jelletikten sonra kullanlmak zere, gerekli miktarda reine ve reine sertletiricisi kartrlr. Dolgu ya da macun malzemeleri el yatrmas yaplacak reineye katlmamaldr. Bir kat reine jellemi jelkot zerine srlr (ekil 7.4). Daha sonra bunun zerindeki yzeye uygun kesilmi cam elyaf yatrlr (ekil 7.5). Sert fra ile yatrlm cam elyaf zerine, nokta vuru hareketleri yaplarak elyafn reineyi emmesi salanr. Aksi halde fra sprme hareketi ile reine datlrsa zellikle mat kullanlan durumlarda elyaf dalabilir. Daha sonra rulo kullanlarak elyafn reineyi iyice emmesi salanr (ekil 7.6). Son olarakda Laminasyon bittikten sonra kenarlara tam reine hala jellememiken keskin bir bak ile alnabilir (ekil 7.7). Burada dikkate alnmas gereken iki nemli konu vardr: 1) Btn elyafn reineyi emdiinden emin olunmaldr. Bu, durum elyaf zerindeki beyazms rengin effafa dnmesi ile anlalr. Dolaysyla laminasyon zerinde beyazms bir renk kalmamaldr. 2) Elyaf reine iine iyice bastrlm olmaldr. Laminasyon iinde hi hava kalmamaldr. Aksi halde hava kalan blmlerde laminasyon zayflk gsterir [4].

3.5 alma Prosedr

Genelde reine reticiden alndnda iinde hzlandrc bulunur. Fakat olmad durumlarda ilk nce retici firmalarn tavsiye ettii oranda hzlandrc reineye kartrlr. Baz durumlarda reine iine, pigment ya da macun eklinde kullanlacaksa bu ama iin kullanlan katk maddelerinin eklenmesi gerekir. Bu malzemeler reineye katldktan sonra ok iyi kartrlmal ve reine havadan arndrlmaldr. Bu ilem sonrasnda da reine kabnn alkalanmamas gerekir. nk hava kabarcklar tekrar reineye girebilir. Eer gerekliyse, reine kab bir sre durgun olarak bekletilerek hava kabacklarndan arndrlabilir. Katalizr (sertletirici), reine srlmeye hazr hale geldikten sonra eklenmelidir. nk eklendikten sonra reinenin snrl bir raf mr kalr. Katalizrn katlma oran ok kritik deildir, genelde arlk olarak %3 oran yeterlidir fakat bundan nce reticinin tavsiye ettii oran kullanmak gerekir. Bu oran, hzl bir jelleme zaman isteniyorsa ya da laminasyon yaplan ortamda s dk ise %4e karlabilir ya da jelleme zaman uzatlmak isteniyor veya ortam scak ise oran %2lere drlebilir. Eer s ok dk ise zel katalizr ya da k katks kullanlmal ve oranlar iinde retici firmaya danlmaldr [4].

Cam elyafn kvrml yzeylere yatrlmas pek problem yaratmaz ancak sert keleri olan kalplarda elyafn istenilen ekilde yatmamas halinde elyaflar erit halinde kesilip yatrlabilir [4]. Elyaf birleimleri ile ilgili fikirler farkldr. En gvenli birleimi elde etmek iin, yanyana gelecek iki elyaf kumandan biri, dierinin zerine 35-50 mm arasnda bindirilmelidir. Sonra bu birleim yeri zerinde alp niform bir yzey elde edilmelidir. Buna bal olarak elyaf kumalar yan yana da yatrlabilir. Bylece daha dzenli bir yzey elde edilir, fakat bu biraz riskli bir yntemdir. Kuman birleim izgisinde incelmeler meydana gelebilir ve laminasyonun mukavemeti der nk, bu hizada cam elyafa oranla daha fazla reine miktar mevcuttur. Bu yntemde riski azaltmann en iyi yolu birleim yerlerinin rastgele getirilmesi ve birbirlerinin zerine gelmemesinin salanmasdr [4]. lk kat cam elyaf kuman kullandktan sonra dier kat atmak iin reinenin jellemesini beklemeye gerek yoktur, hatta katlar reine slakken atmak daha iyidir. Sonuta oluan laminasyonun daha homojen olmas salanr [4]. Buna karlk baz istisnalara da dikkat etmek gerekir. rnein st ste fazla elyaf kullanlan durumlarda malzeme zelliine bal olarak yaklak 5-7 mmye ulaacak laminasyona izin vardr. Aksi takdirde ortaya ekzotermik bir reaksiyon ktndan rn ar snr ve bu da istenmeyen sonulara yol aar. Bu gibi kaln laminasyonlarda beklenip ilk katlarn jellemesi ya da krlemesinden sonra tekrar ie balanabilir. Buradaki en nemli unsurlardan biri de laminasyona balamadan nce jellemi ya da sertlemi laminasyon yzeyinde hazrlk yaplmasdr [4]. Laminasyonun kuvvetini arttrmak iin ekstradan ekGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

ekil 7: 4) Laminasyon reinesi kalba bolca srlr 5) Elyafn ilk kat slak kalp yzeyine yatrlr 6) Elyaf rulo ile reineye yedirilir bylece laminasyon iindeki hava kabarcklar da karlm olur 7) Laminasyon bittikten sonra kenarlara tam reine hala jellememiken keskin bir bak ile alnabilir.

20

lenecek mukavemet elemanlarnn da ayn dnce gz nne alnarak rnn zerine balanmas salanmaldr. Bu nedenle, rnn sertlemesi beklenmeli daha sonra bu elemanlarn retilmesi veya balanmas gerekir. Bu ekilde kalp iindeki rnn arplma ihtimali ortadan kalkar [4].

3.6 rnn Kalptan karlmas

Krlenmeden kalptan karlan rnde arplmalar meydana geleceinden rn, kalptan karlmadan nce yeterince beklenmelidir. Kritik olmayan laminasyonlarda bile en kt 24 saat beklenmelidir ve rnn nemine gre bu sre iki katna kadar karlabilir [4]. rnn kalptan karlmas ileminde ise kalp ayrcmz ne kadar iyi kullanlm olursa olsun, rn kalptan ok kolay bir ekilde kmaz. Genelde rn, kenarlarndan ucu sivri bir malzeme ile kanrtlr (ekil 8.8). Fakat bu ilemi yaparken ok zenli davranlmal, rn ve kalp yzeylerine zarar verilmemelidir. Bunun iin kama veya benzeri sivri ulu bir alet rn ile kalp arasna sokulup btn kenarlarn almas salanr ve bu esnada rn yava yava kalptan kurtulur. Bazen ayrmak iin kullanlan aleti tm kenar boyunca gezdirmek gerekirken kalp ekline bal olarak birka harekette de rn kalptan ayrlabilir (ekil 8.9). Bununla birlikte, rnn kalba tamamen yapm olma olasl da sz konusudur. Bu durumda ayrmak iin kalba ve rne en az hasar verecek ekilde alma yaplmaldr. Durum daha kt ise artlar gzden geirilip rn ya da kalptan birini feda etmek gerekir [4].

lr. Bu deerin altndaki her durum o rnn ne kadar az krlendiini gsterir. Krleme sertlii ayn zamanda kullanlan reinenin cinsine gre de deiir. rnein 934/1 tipindeki barkol aletini testlerde kullandmzda, tamamyla krlenmi bir polyester reineli kompozit malzemenin sertlik deeri 80 ile 90 arasnda deimektedir. Buna gre, bu deerin hemen hemen yarsna veya bunun altna den deerler iin rnn krlemediini syleyebiliriz [4]. ekil 9da el yatrmas yntemindeki aamalarn bir arada gsterildii ematik resim verilmitir.

MAKALE

ekil 9: El yatrma ilemi

KAYNAKLARekil 8: 8)rn krletikten sonra kama ile kalp kenarnda kanrtlarak kalptan ayrlmas salanr 9) rn kalptan karlr8-44, 2000 16,(1998)

1. Yurdda, ., Afar, E., CTP Teknolojisi, 4. basm, Cam Elyaf, 2. SP Systems, SP Systems Guide to Composites, SP Systems, 93. Greene,E.,1998,MarineComposites, Annapolis ABD, , (Ziyaret 4. Warring, R., H., The Glassfibre Handbook, Sixth Edition,

tarihi: 03 ubat 2006)

rn karldktan sonra krlenip krlenmediini basit bir test ile kontrol edebiliriz. Madeni bir paray kan rnn zerine hafife vurduumuzda kan ses yanklanyorsa, rn krlenmitir. Ancak dzgn bir ses kmyorsa mmknse tekrar kalbn iine konulup arplmadan krlenmesi salanmaldr. Aksi takdirde darda krlenirse, rnde arplmalar meydana gelecektir. Bilimsel bir yntemle rnn krletiini anlamak iin barkol aletini kullanmamz gerekir. Basit olarak buradan aldmz deer karlatrma iin kullanlr. Burada tam olarak krlenmi bir rnn barkol sertlik deeri karlatrma iin kullanGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

Argus Books Ltd., 65-72, (1997)

ZGEM

versitesi Gemi naat Blmnden 1997 ylnda Gemi naat ve MaSan. ve Tic. A.. firmasnda grev yapmaktadr. A.Armaan ARICI, 1972 ylnda dodu. Yldz Teknik niversi-

an GEN, 1974 ylnda zmitte dodu. stanbul Teknik ni-

kinalar Mhendisi olarak mezun oldu. Halen Sirena Marine Denizcilik tesi Makina Mhendislii Blmnden 1994 ylnda mezun oldu. Halen lmnde retim yesi olarak grev yapmaktadr.

Kocaeli niversitesi Mhendislik Fakltesi Makina Mhendislii B-

21

MAKALE

YAT MALATINDA KULLANILAN CTP MALZEME VE BLM II: Vakumlama Yntemian GEN1 ve A.Armaan ARICI2

MALAT YNTEMLER

Three different methods of yacht building were explained with the properties of fiber and resin in this study. These methods are hand lay-up, vacuum bagging and vacuum infusion. The tensile, bending and impact tests were performed to specimens prepared from the sheets of these methods according to EN-ISO standards. Tensile strengths were increased with increasing fiber ratios but bending and impact values were decreased after a certain ratio. The best mechanical performance was seen for vacuum infusion method.

GRP Materials and Production Methods of Yacht Building

1.GR

Anahtar szckler: Cam Elyaf Takviyeli Plastik, el yatrma yntemi, yat inas

Bilim ve teknolojinin byk bir hzla ilerledii gnmzde her geen gn yeni ve stn zelliklere sahip malzeme ihtiyac ortaya kmaktadr. Bu ihtiyalar kompozit malzemelerin gelitirilmesi iin itici g olmutur. Son yllarda elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerin retimi ve havaclk, savunma, ev aletleri ve i ekipmanlar, yap sektr, gda sektr, korozyon dayanml rnler, elektrik ve elektronik, denizcilik, otomotiv gibi ok eitli endstriyel alanlarda kullanm olduka artmtr. Bu alanlarda kullanlan kompozit malzemelerde, tketim ve sat miktarlar asndan, en geni lde kullanlan takviye malzemesi cam elyafdr. Cam Elyaf Takviyeli Plastiklerin (CTP) retim yntemlerinden el yatrmas, vakumlama ve infzyon yntemleri imalat aamasnda en ok kullanlan yntemler olup dier yntemlere de temel tekil etmektedir [1]. Toplam drt blmden oluan bu almann CTP ile ilgili ksa bilgiler verilip bunlarn yukarda belirtilen imalat yntemi anlatlm ve bu yntemlerle elde edilen CTP paralarna uygulanan mekanik zellik deneylerinin sonular karlatrlmtr. Bu blemde vakumlama yntemi anlatlmtr.

Vakumla sktrma yntemi, atmosferik basnc kullanarak lamine edilmi parann krleene kadar basn altnda sktrlmasdr. Artk modern oda scaklnda krleebilen reinelerin retilmesiyle, bu yntem eskisi gibi pahal ve kark ekipmanlara gerek duymadndan, ortalama bir laminasyon atlyesinde bile kullanlmaktadr. Vakumla sktrma ynteminde her trl elyaf, reine ve kpk kombinasyonundan oluan malzemelerle kompozit rnler elde edilebilir [2]. Vakum ynteminde laminasyonu sktrmak iin atmosferik basndan yararlanlr. Yaplan laminasyon hava geirmez bir dzenek iinde tutulur. Bu dzenek genelde bir taraf kalp yzeyi dier taraf ise hava geirmez naylon kaplamadan oluur (ekil 1). Naylon, kalbn zerine yaptrlarak ierisindeki ortamn hava geirmezlii salanr. Bu anda dzenein iindeki ve dndaki hava basnc birbirine eittir. Sonra vakum pompas altrlarak dzenek iindeki hava ekilir ve ortamn vakum altnda kalmas salanr. Ortamdaki hava basnc dtnden, dzenek yzeyinde dardaki atmosferik basntan dolay bir bask oluur. Dzenek iindeki ve dndaki basn deerlerinin fark ise laminasyon yzeyine uygulanan bask kuvvetini tayin eder. Teorik olarak ortamda yaratlabilecek maksimum basn 1 atm dir. Bu da dzenek iindeki tm havann alnmas ile salanr. Fakat gereki olarak baktmzda basn fark yaklak olarak 0.4-0.8 bardr [2].

2. CAM ELYAF TAKVYEL PLASTKLERN VAKUMLAMA YNTEM LE RETM

2.1 Teori

1) Gemi n. ve Gemi Mak. Yk. Mh. 2) Do. Dr. Makina Mh.

22

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

MAKALE

2.1.1 Vakum Ynteminin Avantajlar

ekil 1: Vakumlama yntemi prensibi

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

Vakumla sktrma ynteminin dier sktrma mantna dayanan yntemlere gre avantajlar vardr. Mekanik sktrma yntemlerinde, bask homojen olarak dalmaz ve krlgan ara malzemenin zarar grmesine neden olabilir ya da baz blgelerde yeterince basn salanamadndan buralarda yeterli balanma meydana gelmez. Sktrlm ortamda en fazla basn, mekanik sktrma aparatlarnn olduu blgelere denk gelmektedir. Bu da bazen rn bozulmasn diye bu noktalara daha fazla takviye koymay gerektirir [2]. Vakumla sktrma ynteminde ise dzgn olarak dalm ve iindeki rnlerin zelliklerine bal olmayan bir bask kuvveti salanr. Bu zellii sayesinde vakum yntemini ok geni rn yelpazesinde kullanarak iyi bir ba salanr. Vakumun oluturduu ayn bask ile laminasyon daha ince ve hava boluu olmayan bir rn elde edilir. Atmosferik basncn kesintisiz olmas sayesinde de reinenin szmaya alt balant noktalarna bile basn uygulanr [2]. Vakumla sktrma ayn zamanda ortamdaki fazla reineyi de kontrol ederek, yksek elyaf-reine oran salar. Bu da yksek mukavemet/arlk oran ve reticiye dk maliyet demektir [2]. Bir baka nemli avantaj ise vakumla sktrma ynteminin basitlii ve ok eitli kalplarda kullanlabilmesidir. Unutulmamaldr ki, atmosfer sadece rn yzeyine bask yapmamaktadr, ayn zamanda rnn btnne bask yapp alt tarafnda kalbn basksna maruz kalmasn salamaktadr. Atmosferik basn rn zerinde eit bir ekilde bask uyguladndan, altta bulunan kalbn sadece rn yzeyinin bast yerin rn krleene kadar basnca kar koyabilecek gte olmas gerekir. Bu da dier yntemlerdeki gibi ekstra takviyeler gerektirmez [2].

2.2 Vakumla Sktrma Ynteminde Kullanlan Ekipmanlar

Vakumla sktrma ynteminde kullanlan ekipmanlar (ekil 2), hava geirmez dzenekler ve dzenein iinden havay vakumlayacak sistemler olarak ikiye ayrlr. Bu blmde bu yntemin ekipmanlarn inceleyeceiz. Bunlardan bazlar zel malzemeler bazlar ise genel olarak kullanlan malzemelerdir [2].

2.2.1 Vakum Pompalar

ekil 2: Vakum sistemi ekipmanlar

2.2.1.1 Vakum Basnc

Bu yntemin kalbi vakum pompalardr. Vakum pompas mekanik olarak hava kompresrleri ile benzerlik gsterir, fakat alma yn terstir. Bylece havann ortamdan emilmesi salanr ve atmosfere verilir. Vakum pompalar, vakum basn deerlerine, debisine veya gcne gre snflandrlrlar [2]. Tavsiye edilen vakum gc en fazla olan pompay kullanmaktr. Bu vakum seviyesi, olabilecek en byk sktrma basncn oluturmaldr. rnein 1 m2 lik bir23

MAKALE

laminasyon iin 0.7 barlk vakum uygulamasnda 70 kPa lk bir basn ortaya kacaktr. Bu da tm laminasyon zerinde 7138 kg lk bir kuvvet uyguland anlamna gelir. Ayn basnla 3 m2 bir alanda vakum yaparsak bu kuvvet bu sefer 21414 kg lk deere ular [2].

2.2.1.2 Debi

2.2.1.3 Beygir Gc ve Performans

Pompa seiminde pompann birim zamanda tayaca hava hacminin de (genelde Litre/dak. ile llr) nemi vardr. Eer vakum sisteminde naylon, kalp, balantlar ve tesisat hava geirmez ise vakumda olabilecek maksimum deere ulalabilir. Ancak mkemmel bir vakum sistemi yaratmak, zellikle karmak ekilli ve byk bir sistem iin neredeyse imkanszdr. Bu nedenle pompann debisi arttka, istenilen ideal vakum koullarna yaklalr ve ufak tefek kaaklara ramen istenilen vakum deerlerine ulap gerekli bask kuvveti oluturulur. Ayn zamanda debisi yksek bir pompa ile istenilen vakum deerine daha hzl ulalr. Bu da kullanlan reinenin kullanm zamanlarn tutturabilmek iin nemli bir kriterdir [2]. Bir pompann beygir gc gereksinimi, o pompann yaplacak vakum ilemine gre ve ne kadar faydal olmas gerektiine gre bulunur. Pompa seerken beygir gc yerine maksimum vakum deeri ile debi deeri n planda tutulur. Belli bal ufak iler iin sadece maksimum vakum deeri ya da debi deeri belirleyici olabilir. Bu zamanlarda kk gl pompalar tercih edilir. Ancak genelde hem yksek vakum hem de debi zellii istendiinde, seilecek pompann gc de artar. rnein bir tekne atlyesinde vakum sistemi iin kullanlan pompalar ile 2 bg arasndadr [2].

ve kaln laminasyonun yapld durumlarda, 0.7 ile 0.95 bar civarlarnda vakum deerlerine sahip pompa yeterli bask basncna eriecektir. Eer retilen paralar 0.1m2lerde snrl kalyorsa, yksek basn deerli 30-60 litre/dak. lk bir pompa yeterlidir tabii kurulan sistem iyi izole edilmi ise. Buna ramen geni bir panel veya bir teknenin vakumu iin 280-300 litre/dak. lk pompalarla istenilen bak1} kuvveti yaratlabilir ve elyaf katlarnn reine ile daha iyi yapma yzeyi salanr. Genel olarak belirli bir vakumlama operasyonunda en iyi pompay semek iin, makul glerde alan bir pompann yeterli vakum deerlerine baklmal veya bask kuvvetine ulamas iin en yksek debili olan seilmelidir [2].

2.2.1.5 Pompa eitleri

2.2.1.4 Pompa Seimi

24

Kalbn ekli ve boyutu, yaplan laminasyonun ekli ve miktar, minimum pompa deerlerini belirler. Eer ince ve dz paneller imal ediliyorsa, 0.14-0.2 bar aras vakum deeri salayacak bir pompa seilebilir. Eer retilen panel 0.1 m2 civarnda ise 30-60 litre/dak. lk bir pompa yeterli olacaktr. Panel alan arttka, debi deeri de ayn oranda artacaktr. rnein 100 lt/dak. lk bir pompa 5m lik bir panel iin yeterli olacaktr. Daha byk iler iinse 250-300 lt/dak.lk pompalar gereklidir. Sistemde hava kaaklar iyi izole edilemez ise istenilen vakumu salamak iin daha kapasiteli bir pompaya ihtiya duyulur. Buna gre ne kadar hava geirmez bir sistem kurulursa, pompa o kadar kk seilebilir [2]. Eer kark ekilli bir kalpta daha fazla bask basncna ihtiya duyuluyorsa maksimum vakum deerli pompa seilebilir. Kvrml ya da ok paral kalplarda

Vakum pompalar piston, rotary vane, trbin, diyafram ve venturi prensibiyle alr. Bunlar pozitif ya da pozitif olmayan deplasmanl pompalar olabilir [2]. Pozitif deplasmanl vakum pompalar yalamal veya yalamasz olabilir. Yalamal pompalar yksek vakum basnlarnda alabilir, daha verimlidir ve mrleri yaszlara gre daha uzundur. Buna ramen yasz pompalar daha temizdir, az bakm ve takip gerektirir ve belirli deerlere kadar sistemi kolayca vakum altna alr. Pozitif deplasmanl pompa eitlerinden baz tipleri vakum yntemi iin yararldr, bunlar piston tip ve rotary vane tipli pompalardr, piston tipli pompalar rotary vane lere gre daha yksek vakum deerlerine karlar, yalnz bu beraberinde grlt ve titreimi de getirir. Rotary vane pompalar piston tipli pompalara gre daha az vakum yapabilir, fakat piston tipli pompalara gre birka avantaj bulunmaktadr. Bunlarn vakum deerleri birok vakum ilemine uygun sonular verir, ayn zamanda daha fazla havann dzenekten dar verilmesi salanr. Dier bir deile dzenekten hava daha abuk bir ekilde karlr ve bir ok kaa tolere etmi olarak sistemin istenilen vakum deerlerinde kalmas salanr. Rotary vane pompalarna ek olarak daha yumuak almalar, daha az gce ihtiya duymalar ve daha ucuz olmalar gsterilebilir [2]. Pozitif olmayan deplasman pompalar yksek debilere sahiptir, fakat birok vakumlama ilemi iin vakum basn deerleri dktr. Elektrik sprgesi pozitif olmayan pompa tiplerine rnektir [2]. Havayla alan vakum jeneratrleri basit ve ucuzdur. Venturi ekipmanlar hava kompresrlerinin salad hava sayesinde vakum yaratrlar. Tanabilir olmalar, ucuz olmalar ve kompresrlerin birok atlyede olmas sebebiyle birok kk lekli vakum ilemleri iin idealdir. Tek kademeli jeneratrlerin yksek vakum deerleri vardr fakat dk debide alarak vakumlama ileminin boyularn snrlarlar. rnein West Systems firmasna ait bir venturi vakum jeneratr 30 litre/dak. debide 0.7Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

barlk vakum retir. Bunlar bir atlyede bulunabilen en azndan 60litre/dak. lk debi de 4.2 barlk basn reten hava kompresrlerinde rahatlkla alr. ki kademeli jeneratrler ise pompalarla kyaslanabilecek llerde vakum retebilirler fakat bunlarn sistemini kurmak iin daha byk hava kompresrlerine ihtiya duyulur [2]. Kk apl imalatlarda st sama makinalar veya elektrik sprgeleri bile kullanlabilir. Eer kullanlm bir pompa ile ilem yaplmak isteniyorsa da pompann debi ve basn deerleri vakum ileminin ne apta yaplabilecei hakknda bir fikir verir. Unutulmamaldrki nemli olan pompann reine krleene kadar istenilen vakum deerlerini salamasdr ki bu ilem kullanlan sertletirici ve ortam scaklna bal olarak 8 ile 12 saat srer [2].

lietilen plastii vakum naylonu olarak kullanabiliriz. effaf bir naylon opak bir naylona gre tercih sebebidir, bylece laminasyonun krlenip krlenmediinin kontrol salanabilir. Daha yksek vakum ve scaklk deerlerinde ise zel retilmi vakum naylonlarnn kullanlmas gerekir. Genelde iyi izolasyon macunu ve iyi bir naylon kullanldnda daha kk pompaya ihtiya duyulur. Gerektii gibi yaplamayan izolasyonlar ya da hava kaana izin verilen malzemeler kullanldnda, gerekli vakum basncn elde etmek iin daha yksek kapasiteli pompalara ihtiya duyulacaktr [2].

MAKALE

2.2.2.4 Mastik Szdrmaz Macun

2.2.2 Vakum Ekipmanlar

2.2.2.1 Ayrc Kuma (Release Fabric)

Vakum sistemini oluturmak ve sisteme yardmc olmak iin eitli malzemeler kullanlr. Bunlar; Bu kuma reineye yapmad iin, laminasyon ile kuman zerinde bulunan ve sistemin havasnn emilmesinde kolaylk salayan hava alc kuman yapmasn nler. Fazla reine bu kuman zerine kar ve laminasyon krletikten sonra kumala beraber laminasyonun zerinden soyulur. Laminasyon yzeyinden ayrldktan sonra trtkl bir tabaka brakr bu da laminasyon zerine yaplacak ekstra balamalar iin yzey hazrl gerektirmez. Bu kuman birok eidi retilmektedir. Piyasada bunlar pil play, ayrc film ya da ayrc kuma olarak bilinir. Bunlarn ou yksek scaklklarda alabilecek ekilde ya da zerlerinden geebilecek reine miktarn kontrol edebilecek ekilde imal edilirler. Yksek basnl vakum sisteminin kullanld yava krleen reine sistemlerinde ya da ince laminasyonlarda delikli plastik film ayrc kuma ile birlikte kullanlabilir bu film reinenin laminasyon iinde tutulmasn salar [2]. Hava geirici kuma (breather, bleeder) havann dzenein iinden kollektre toplanmasn salayp ayn zamanda laminasyonla vakum naylonu arasnda ince bir hava tabakas kalmasn salar. Kuma hava geiini salarken fazla reinenin emilmesini de salar. Sineklik, uval bezi, cam elyaf ve yzme havuzlarndaki kaymaz rtler de kullanlabilir [2].

2.2.2.5 Tesisat

Vakum naylonu ile kalp evresindeki szdrmazl salamak iin, yaptrc zelliine sahip mastik izolasyon macunu kullanlr. Macunu ayn zamanda kollektr dzenee balamak iin ve dzenekte bir kaak olduu zaman kullanlabilir [2]. Vakum pompas ile dzenek arasnda hava geirmez bir tesisat sistemi kurulmaldr. Bu sayede vakum pompas ile dzenek iindeki tm hava emilerek dzenek iindeki hava basncnn drlmesi salanr. Basit bir sistem; hortum veya boru, kapan, ve tesisatn dzenee balanmasn salayan balant kanal ile oluturulur. ok ynl bir sistemde ise kontrol vanas ve vakum klapesi ile dzenek iindeki vakum deerlerinin kontrol altnda tutulmas salanr. Byk laminasyonlarda da sisteme birok balant yaplr ya da bu balantlar bir kollektrde toplanp tek bir pompaya ak salanr. Vakum altnda skmaya dayankl ve szdrmaz olan her trl boru vakum tesisatnda kullanlabilir [2]. Vakum hortumu ise zellikle vakum altnda almas iin dizayn edilmi zel bir hortumdur. Vakumlama zerine malzemeler satan zel firmalarda bu hortumlar balantlar, pompalar vakum ekipmanlar ile bulunabilir. Yksek maliyetlerinden dolay byle bir sistemi ancak geni lekli retimlerde kullanmak mantkldr. Dier laminasyonlarda ise telli hortumlar kullanlabilir, yalnz bunlarn ezilmeye kar dayankl olmas gereklidir ve krleme zamanna bal olarak vakum testinden geirilmelidir. Yeterli kalnla sahip yar rijid borularda tesisatta kullanlabilir, fakat bunlar ou zaman problem karrlar. Eer laminasyona n-krlenme uygulanacaksa, boru ya da hortumlarn scakla da dayankl olmas gereklidir. Oda scaklnda dayankl gzken plastik hortum ya da borular scaklk arttka yumuayabilir ve vakum altnda bzebilir. Rijid PVC ya da CPVC borular, dirsekleri, Tleri ve vanalar ile ideal bir sistem oluturulabilir. Bu malzemenin en byk avantaj kolayca her yerde bulunabilmesi, ucuz olmas ve kolay iiliidir.25

2.2.2.2 Hava Geirici Kuma (Breather Material)

Vakum naylonu hemen hemen her zaman laminasyonun bir yzeyinin etrafna sarlarak sistemin hava izolasyonunu salar. Eer oda scaklnda 0.3 bardan az vakum basnc kullanlacaksa, 0.15 mm kalnlnda poGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

2.2.2.3 Vakum Naylonu

MAKALE

Byle bir sistem kk lekli retimler iin idealdir [2] Balant kanal; Vakum dzeneine tesisatn balanmasn salar. Piyasada bu i iin retilmi soketler mevcuttur ya da elimizdeki malzemeleri kullanarak da byle bir para imal edebiliriz. En basit soketlerden birisi de alt delik kupadr. Soket vakum dzeneinde bir kesik alarak zerine yerletirilir ve izolasyonu yaplr [2]. Kontrol vanalar; Vakum hattn oluturan tesisatn zerinde emilen hava debisini kontrol etmek zere debi kontrol vanas yerletirilir. Debi kontrol vanas hatta hava geiini kontrol etmek iindir, basn iin kullanlmaz. kinci bir vana olan basn ayar valfi ise dzenee bir Te ile balanarak sistemde kaak yaratp dzenein basn deerini ayarlar. Bu valf genelde debi kontrol vanas ile dzenek arasna balanr. En uygun balant ekli vanalarn dzenee yakn balanmasdr [2]. Tuzak dzenee en yakn noktaya konulmaldr. Tuzak vakum hatt tarafndan ekilen fazlalk, reinenin hatta birikmesini veya pompaya ulamasn nlemek amacyla kullanlr. Bir Te balants ile tek taraf krlenmi bir borunun sisteme balanmas ile sistemde tuzak oluturulabilir [2]. Vakum Geyci, vakum esnasnda laminasyonun krlenene kadar geen zaman iinde sistemin vakum basncn deerinin kontrol edilmesini salar. Genelde geyler 0-1 bar deeri okuyacak ekilde seilir. Geycin zerinden llen negatif basn, dzenek zerine atmosfer tarafndan uygulanan pozitif basnca eittir [2].

2.3 Vakum Uygulamalar

2.3.1 Dii kalpta Laminasyon Uygulamas

Byk ya da kk lekli profesyonel, amatr veya hobi amal retimlerde kullanlabilecek pratik bir sktrma yntemidir. Tekne inasnda, rzgar tnel kanatlarnda, mobilyada, mzik enstrmanlarnda, yar arabalar paralarnda veya model imalatnda vakum yntemi, tercih edilebilir bir yntemdir [2]. Bu blmde eitli vakumlama rnekleri anlatlacaktr. Bu rnekler vakumlamann temel prensiplerinin ortaya konmasn salayacaktr. Unutulmamaldrki bu rneklerden yararlanarak kendi vakum ekipmanlarn, kalplarn ve malzemelerini belirlememiz gerekir. Her durumda sonu olarak ayn mantk uygulanacaktr. Eer vakum yntemine veya reineye kar tecrbeli deilseniz nerilen, kk bir proje ile balayp reinenin ve vakumlamann karakteristiklerini kefetmektir. Ayn zamanda prosedrlerin srasn ve zamanlamasn da kefetmi oluruz [2]. Vakumlama ilemi iin ilk olarak dikkat edilecek husus, titiz bir hazrlk aamasndan geer. Balamadan nce btn ekipmanlarn altndan emin olunmas ge-

26

reklidir. zellikle de pompann gerekirse yalanp alr duruma getirilmesi lazmdr. Lamine edilecek elyaf ilk olarak konulaca yere uygun ekilde kesilmesi gerekir, daha sonra reine ile slatlmas ve kolayca kalba yerletirilmesi iin uygun bir yere konur. Daha sonra naylon, hava geirici kuma ve ayrc kuma kalba uygun olarak kesilir ve katlanp uygun bir yere konulur. Yzeyi plastikle kaplanm bir zemin oluturulup burada laminasyon ileminin yaplabilmesi iin uygun bir ortam salanr tercihen bu blm kalba yakn olmaldr [2]. lemin btn safhalar balamadan nce tekrar gzden geirilmelidir. Reineyi kullanacak kiiler muhakkak koruyucu eldiven kullanmaldr. Reine, ona eklenen sertletirici ve ortam scaklna gre maksimum alma zaman hesaplanmaldr. Unutulmamaldr ki bu alma zaman dahilinde laminasyon yaplabilmektedir. ekil 3de verilen rnekte, yar silindirik bir dii kalpta uygulama yaplacaktr [2]. kat araba vaks kalp yzeyine srlr, bu malzeme kalb rnden ayrmak iin kullanlr. Vaks laminasyonla ayrlmasn diye son kat parlatlr. Eer gerekli ise bir kat jelkot uygulanr ve krlemesi beklenir. Jelkot rnde przsz bir yzey brakacak ve elyafn print through ad verilen izlerinin gzkmesi nlenmi olacaktr. Hava kalmas muhtemel noktalar ise reine macunu ile doldurulup krlemesi beklenmelidir. Krlemi jelkot yzeyi su ile ykanr ve zmpara ile yzeyi temizlenir bylece reineden dolay oluan amine blush da kaldrlm olur. Sonra yzey kat havlu ile kurulanr. Amine blush kalrsa jelkot ile ilk kat arasndaki balarda problem yaratabilir. kntlar ve yzeyi bozuk ksmlar zmpara ile dzeltilmelidir ki laminasyon kalp zerine tamamyle yatrlabilsin. Mastik izolasyon band kalp evresine yaptrlr. Mastii yaptrrken sk bir ekilde bastrp yzeye yaptndan emin olunmaldr ve sonlar birbirlerinin zerine bindirilmeli bylece hibir kaaa izin verilmemelidir. Laminasyon ile bant arasna makul bir uzaklk braklp reine ile temas etmesi nlenmelidir ve zerinde kat koruyucu naylon sarlana kadar karlmamaldr. Reine bulam bir bant ile dzenei kapatmak neredeyse imkanszdr. Elyafn ilk kat kalpta yerini alr. Bu rnekte elyafa kalbn iinde reine srmek kolaydr. Fazla reine kalptan ekilmelidir bylece reine birikintileri nlenmi olur. lk reine karm hazrlandktan sonra prosesin tm sresi belirlenmi olur. Bu reine krlemeye balamadan nce sktrma vakumuna dzenein ulamas gerekir. Son elyaf kat da kalp zerine serilir ve reine srlr. Yine fazla reine ortamdan ekilir. Laminasyon ilemi tamamlandktan sonra eldivenler karlmaldr ki mastik banda veya naylona bulamasn. Ayrc kuma laminasyon zerine yerletirilir. Bunun sayesinde ilem bitip ayrc kuma kaldrldnda laminasyonun ileme hazr bir yzeyi olacaktr ve dzeGemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

Gemi ve Deniz Teknolojisi, Say: 178, Ekim 2008

nekteki fazla epoksi de bu kuma sayesinde dar akacaktr. Eer bir kollektr kullanlacaksa, ayrc kuman zerine yerletirilecektir. Kollektr laminasyonun tepesine yerletirildikten sonra manifold altndaki plaka basncn dalmasn salayacak ve bylece laminasyonun zerinde basn dmesine olanak vermeyecektir. Birok ilemde kollektre gerek duyulmaz . Hava geirici kuma kollektr gibi davranp laminasyon zerinde vakumsuz blge brakmaz. Bu kuma ayn zamanda fazla reineyi de emer. Hava geirici kuma laminasyon ve kollektrn zerine kaplanr. Burada resimde hava kabarckl kuma tr kullanlmtr. Kabarcklarn yanndaki boluklar kollektre doru hava kanalcklar oluturur. Vakum naylonu ile laminasyon kaplanr ve mastik banda yaptrlr. Bu ileme keden balanr ve mastik zerindeki kat koruyucu sklr. Bir yandan koruyucu sklrken dier yandan naylonda mastik zerine bastrlarak yaptrlr bylece naylonda krklklarn olumas nlenir. Naylon evresi kalp evresinden fazla olduu iin dzenek tamamen izole edildikten sonra fazla naylon katlanmaldr. Naylonu keserken kalp yzeyini dikkate almak gerekir derin bir kalp sz konusu ise ona gre fazlalk braklmaldr ki vakum verildiinde naylon tm yzeylere basabilsin. Fazlalk naylonlar mastik ile birbirlerine yaptrlabilir. Bylece naylon evresinde komple bir hava geirmezlii salanm olur. Bu prosedr kalbn evresindeki tm naylona uygulanmaldr. Vakum hatt Naylona balanr. Bu rnekte kollektr kullanlmaktadr. Naylon zerinde delik almak suretiyle kollektrn ucu yaklak 15mm karlarak vakum hattna balanr. Daha sonra naylon etrafna mastik ile yaptrlr. Eer vakum kanal kullanlacaksa bu laminasyonun hemen hemen ortasna konulmaldr. Geni paralarda bazen birden ok kanal balants gerekebilir. Vakum pompas altrlp vana alr ve dzenekten hava ekilmeye balanr. Eer gerekirse vakum geici olarak durdurulur ve naylon dzeltilir. Havann tamamna yakn dzenei terk ettiinde, dzenek zerinde kalp kenarlarnda ve kollektr balantsnda hava kaa olup olmad kontrol edilir. Eer kaak var ise mastik bant ile izole edilir. Dzenek zerinde bir delik alarak vakum geyci yerletirilir. Hafif bir tslama sesi ile vakumun geyten hava ektii anlalr. Gey dzenein ortasna vakumun ekildii hattn mmkn olduunca uzana konmaldr. Krleme anna kadar vakum basnc kontrol altnda tutulmaldr. Krlemeden emin olunduktan sonra vakum kapatlabilir.

MAKALE

KAYNAKLAR

ekil 3. Vakum admlar

an GEN, 1974 ylnda zmitte dodu. stanbul Teknik niversitesi Gemi naat Blmnden 1997 ylnda Gemi naat ve Makinalar Mhendisi olarak mezun oldu. Halen Sirena Marine Denizcilik San. ve Tic. A.. firma