Sandviç Malzemeler

Kompozit malzemeler tek parça veya sandviç yapıya sahiptirler. Tek parça yapı, cam, aramid, karbon ve elyaf, reçine katmanlarından oluşurken sandviç yapı ise, dış ve iç kısımdaki elyaf tabakalar ve bunların arasındaki sandviç malzemeden oluşur. Sandviç

16

yapıda kalınlık arttırılarak form direnci elde edilir ve tek parça yapıya sahip kompozite göre hafiflik ve mukavemet alanlarında avantaj sağlar. Sandviç malzemeler kullanım alanına ve uygulama tipine bağlı olarak farklı özellikler göstermekle birlikte çeşitli malzemelerle kullanılmaya uygundur.

3.2.1. Sandviç Malzemelerin Çeşitleri

Sandviç malzemeler, yüzey ve çekirdek kısımlarından oluştuğu için tek bir yapı olarak sınıflandırmaya tabii tutulamazlar. Fakat ihtiva ettiği kısımlar sınıflandırmaya uygundur.

3.2.1.1. Yüzey Çeşitleri

Yüzey kısmında kullanılan malzemeler kullanılma yerine göre ağırlıklı olarak cam veya fiber takviyeli plastik yapılar olmakla birlikte nadir olarak paslanmaz çelik, çelik ve alüminyumdur. İstenilen mukavemeti sağlaması için kullanılan kuvvetlendirici elyaflar ise kendi başlığı altında ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Cam elyaflar; Kompozit panellerinde ilk olarak cam elyaflar kullanılmıştır. R, E, S olarak isimlendirilen farklı mukavemet değerlerine sahip cam elyaflar bulunmaktadır ve kullanımı, reçine özümsemesi oldukça elverişlidir.

Aramid elyaflar; Aramid elyafların kullanımı en yaygın olanı Dupont de Nemours’

un 1960’ların sonlarında piyasaya arz ettiği kevlar aramidlerdir. Çeliğin çekme mukavemetinden beş kat daha üstün bir mukavemete sahip olan aramid elyaf, bu özelliğinden ötürü balistik korumada tercih edilmektedir ve bu avantajlarından dolayı çeşitli türlerde aramid elyaflar üretilmiştir. Sürtünme, aşınma ve çekme mukavemetleri avantaj sağlamasına rağmen basma mukavemeti ve yoğunluğunun düşük olması, sudan kaçınma özelliğinin naylon altyapıya sahip olması dezavantajlı özellikleridir. Ayrıca reçinenin çok kaliteli bir yapıya sahip olması durumunda bile elyaf oranı %50’yi geçmemektedir ve depolanması durumunda rutubet aldıklarında ıslanma olarak adlandırılan işlem zorlaşacağından yapı zarar görecektir.

Karbon elyaflar; Aramid ve cam elyaflardan mukavemet açısından üstündürler ve düşük ağırlıklarda özellikle darbelerin etkisi altında kalması durumunda rijit yapı sağlarlar. Kırılgan bir yapıya sahip olması ve uzama seviyesinin düşük olmasından ötürü problemler ortaya çıkmasına rağmen son gelişmelerle birlikte uzamalı karbon elyaflar geliştirilmiş olup yaşanan problemlerin önüne geçilmiştir. Karbon elyafların plastik yapıya sahip matris içerisindeki ıslanabilme kabiliyeti uygundur.

17

Boron elyaflar; Boron elyaflar metal takviyeli kompozitlerde kullanılırlar. Yüksek ısı altında çok iyi mukavemet göstermesi istenilen türbin kanatları gibi yerlerde matris olarak alüminyum oksit kullanmak suretiyle boron elyaflardan yararlanılır.

Diğer plastik elyaflar; Naylon ve polietilen elyaflar, kompozit malzemelerde kullanılma amacına bağlı olarak nadiren kullanılmaktadırlar.

3.2.1.2. Reçine Çeşitleri

Kompozit malzemelerde ilk kez matris olarak reçineler kullanılmıştır ve reçine

çeşitlerinin özellikleri başlıklar halinde sırayla açıklanmıştır.

Polyesterler; Islak yatırma işlemi için uygun olan bu malzemeler katılaşması

sürecinde çoğuzlaşması ekzotermik tepkimeyle gerçekleşmektedir. Bu işlemin gerçekleşmesi esnasında solventi stiren monomeri ortaya çıkar. En çok kullanılan polyester çeşitleri genel amaçlı dayanım sağlayan izoftalik veya kimyasal dayanımı sağlayan ortoftaliktir. Aşındırıcı ve sulu ortamlarda katkısız olarak, polyesterin mukavemeti avantaj sağlamaz. Saf polyesterin imalat ortamında çalışma süresi ortalama 35 dakikadır. Çalışma süresinin uzatılması ancak önleyici maddeler ilave edilmesiyle mümkün olur. Reaksiyon esnasında ekzotermik tepkime göstermesi ve tepkime hızının kontrolünün zor olması imalat sürecinde dezavantaj sağlar.

Vinilesterler; Bu malzemeler polyester malzemelerde olduğu gibi, ıslak yatırma

işlemi için uygundurlar ve katılaşması sürecinde çoğuzlaşması ekzotermik tepkimeyle gerçekleşmektedir. Bu işlemin gerçekleşmesi esnasında solventi stiren monomeri ortaya çıkmakla birlikte önleyici maddeler vasıtasıyla çalışma süresi ortalama 11 saate kadar arttırılabilir. Böylece vakum etkisi altında yapılan geniş yüzey uygulamalarının gerçekleştirilmesi mümkün olur.

Epoksiler; Epoksi reçine, sertleşme esnasında vinilester ve polyester gibi davranış göstermekle birlikte tepkimenin gerçekleşmesi esnasında monomer açığa çıkmaz. İmalat ortamında çalışma süresi ise 25 °C sıcaklıkta ortalama 15 saattir. 0 °C altında karışım halinde en fazla iki ay depolanabilir.

3.2.1.3. Çekirdek Çeşitleri

PVC köpükler; Su soğurma direnci iyi olan pvc köpükler en çok tercih edilen çekirdek malzemesi olup 40-300 kg/m3 _{aralığında yoğunluğa sahiptirler. Pvc köpükler}

yapılarına göre şu şekilde incelenebilir;

• Doğrusal yapıya sahip pvc köpük, yapısında değişme meydana gelebilir, mukavemet özellikleri değişmez ve yüksek ısıya direnç gösterebilir.

18

Şekil 3.6 Altıgen hücreli petekli yapı [44]. • Çapraz bağlı yapıya sahip pvc köpük, kırılgan yapıya sahiptir.

Balsa; Yüzeyle doksan derece açı yapacak şekilde kesilen balsa ağacı çekirdek malzeme olarak kullanılır. Bu ağaç kullanılarak yapılan malzemeler balsa çekirdekli sandviçler olarak adlandırılır ve ani kırılmalara, büyük boyutlara, rijitliğe sahiptirler. Yüksek yoğunluklu ve doğal bir malzeme kaynaklı olduğundan pvc’ nin sağlamış olduğu geniş seçim aralığını sunmaz ve standartlaştırmaya imkan vermez.

Tahta; Lamine ve kontrplak biçime sahip olan ve basma dayanımına maruz kalan yerlerde çekirdek malzemesi olarak kullanılırlar. Standartlaştırılması balsaya nazaran avantaj sağlarken, ağırlığı çalışmalarda olumsuz etki sağlar.

Bal peteği (Honeycomb); Kompozit veya metalik yapıya sahip olan bal peteği, metalik yapıya sahip olduğunda çok ince alüminyum malzemeden, kompozit yapı tercih edildiğinde ise naylon, kağıt, fenolik veya epoksi reçineden üretilirler. Dış yüzeylere uygulanması basit olmamakla birlikte ağırlıklarına göre mukavemetleri oldukça iyidir. Eğime sahip yüzeylerde uygulanması gerektiğinde ise özel teknikler uygulanmalıdır. Bal peteği yapılarından aleve ve ısıya üstün dayanım sağlayan nomex en çok tercih edilenlerdendir.