1 / 30

KARBON FİBERLER

KARBON FİBERLER. Anlatacağımız Başlıklar. Karbon fiber nedir ? Tarihçesi Ana maddesi nedir ? Üretimi K arbon liflerinin özellikleri Avantajı ve Dezavantajı Kullanım Alanları. Karbon Fiber Nedir?.

misae
Download Presentation

KARBON FİBERLER

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. KARBON FİBERLER

  2. Anlatacağımız Başlıklar • Karbon fiber nedir ? • Tarihçesi • Ana maddesi nedir ? • Üretimi • Karbon liflerinin özellikleri • Avantajı ve Dezavantajı • Kullanım Alanları

  3. Karbon Fiber Nedir?

  4. Karbon fiber veya karbon elyaf, Arapça dilinden gelme olan, teknolojiürünü olan ipliksi türü bir maddedir. Ana bileşimleri Karbonlaşmış akrilik elyaf (Orlon), katran ve naylondur. • Karbon elyaf (ya da karbon fiber) ileri teknoloji ürünü, ipliksi bir tür plastik madde olup Akrilik elyafın belli proseslerden geçirilmesiyle elde edilir. • Yüksek dayanıklılık, düşük yoğunluk, düşük sürtünme ve düşük ağırlık özelliklerinin üstün bileşimi ile uzay ve havacılık sanayii, savunma, otomotiv sanayilerinde, spor gereçlerinde (tenis raketi, board), yapı güçlendirme alanlarında, enerji depolamada tercih edilen bir üründür. • Karbon fiberin yapısı, çelikten 4,5 kat daha hafif olmasına rağmen 3 kat daha dayanıklıdır. • Karbon fiber, naylon gibi esnek ve orlon gibi de orta derecede dayanıklı değildir. Daha sert ve çok daha dayanıklıdır.

  5. KARBON FİBERİN DİĞER MALZEMELERLE KIYASLANMASI

  6. Karbon Fiberin Tarihçesi Sanayide yaygın bir kullanımı olan karbon lifleri 19. yüzyılın sonlarında bulunmuş ve ilk kez ABD'li mucit Thomas Edison'ın 1879'da yaptığı elektrik ampulünde tel (filaman) olarak kullanılmıştır. 1879 yılında aldığı patent karbon liflerinin varlığını gösteren ilk belgedir. O zamanlar karbon elde etmek için pamuk, bambu ya da yapay ipek lifleri kapalı bir fırında kömürleşinceye kadar yakılıyordu. Ama bu yöntemle elde edilen liflerin mekanik özellikleri yetersizdi.

  7. İlk lif yapısı 1889 yılında oluşturulmuştur .1990’lıyıllarda petrol fiyatlarının hızla düşmesi ve uygun özellikleri nedeniyle karbon liflerinin kullanımı hızla artmıştır. Kompozitmateryallerde karbon liflerinin kullanımı 1960’lı yıllara dayanmaktadır. 1963 yılında yüksek dayanıma sahip karbon liflerinin üretim metotları geliştirilmiş ve 1968 yılından itibaren ticari olarak üretilmeye başlanmıştır

  8. Dünya’daki Üreticiler, Kapasiteleri 2006 yılı itibariyle Dünya da: • 27.000 ton Karbon Elyaf üretimi olmuştur. • Sektör değeri 1,3 milyar USD’dır. • Ana üretici ülkeler: Japonya, Amerika, Almanya, Fransa,MacaristanTayvan

  9. Kullanım Alanlarına Göre Talebin Yıllara Göre Dağılımı- ton/yıl

  10. Aksa Karbon Elyaf Üretim Tesisi • Kapasite: 1.500 ton/yıl (200 kg/saat), Karbon Elyaf • Fabrika sınırları içinde; 6.000 m2 kapalı alan

  11. KARBON FİBERİN ANA MADDESİ NEDİR? HANGİ LİFLERLE KARBON FİBER ÜRETİLEBİLİR? Karbon, yoğunluğu 2.268 gr/cm3 olan kristal yapıda bir malzemedir. Karbon elyaflar cam elyaflardan daha sonra gelişen ve çok yaygın olarak kullanılan bir elyaf grubudur. Hem karbon hem de grafit elyaflar aynı esaslı malzemeden üretilirler. Bu malzemeler hammadde olarak bilinirler

  12. Karbon elyafların üretiminde üç adet hammadde mevcuttur. Bunlardan ilki rayondur (suni ipek). Bu hammadde inert bir atmosferde 1000 - 3000 °C civarına ısıtılır ve aynı zamanda çekme kuvveti uygulanır. Bu işlem mukavemet ve tokluk sağlar. Ancak yüksek maliyet nedeniyle rayon elyaflar uygun değildirler. • Elyaf imalatında genellikle rayonun yerine poliakrilonitril (PAN) kullanılır. PAN bazlı elyaflar 2413 ila 3102 MPa değerinde çekme mukavemetine sahiptirler ve maliyetleri düşüktür. • Petrolün rafinesi ile elde edilen zift bazlı elyaflar ise 2069 MPa değerinde çekme mukavemetine sahiptirler. Mekanik özellikleri PAN bazlı elyaflar kadar iyi değildir ancak maliyetleri düşüktür. 

  13. Karbon elyafları piyasada 2 biçimde bulunmaktadır: 1-Sürekli Elyaf: Dokuma, örgü, tel bobin uygulamalarında, tek yönlü bantlarda, ve prepreg‘ larda kullanılmaktadır. Bütün reçinelerle kombine edilebilirler. 2-Kırpılmış Elyaf : genellikle enjeksiyon kalıplamada ve basınçlı kalıplarda makine parçaları ve kimyasal valf yapımında kullanılırlar. Elde edilen ürünler mükemmel korozyon ve yorgunluk dayanımının yanı sıra yüksek sağlamlık ve sertlik özelliklerine de sahiptirler.

  14. KARBON FİBER ÜRETİMİ • Karbon fiber %90’dan fazla karbondan oluşur. Karbon fiber üretimi çoğunlukla iki malzemeden elde edilir: • Zift • PAN ( poliakrilonitril) • Zift tabanlı karbon elyaflar göreceli olarak daha düşük mekanik özelliklere sahiptir. Buna bağlı olarak yapısal uygulamalarda nadiren kullanılır

  15. Poliakrilonitril (PAN) polimerlerinden hem yaş çekim ve hem de kuru çekim yöntemleriyle lif üretilebilmek mümkün olmakla birlikte, üretimin yaklaşık % 85’i yaş çekim yöntemiyle, kalanı ise kuru çekim yöntemiyle gerçekleştirilmektedir.  • Yaş çekimle elde edilen liflerin enine kesitleri yuvarlak veya böbrek biçimindedir.Kuru çekimle elde edilenler ise büyük fasülya tanesi kesitini andırır

  16. Kuru ve Yaş Çekim Yöntemiyle PAN Üretimi

  17. Pan Lifinden Karbon Fiber Üretim Aşamaları

  18. 1.Oksidasyon: Bu aşamada elyaflar hava ortamında 300 0C ısıtılır. Bu işlem, elyaftan H’nin ayrılmasını daha uçucu olan O‘nin eklenmesini sağlar. Ardından karbonizasyon aşaması için elyaflar kesilerek graphiteteknelerine konur. Polimer, merdiven yapısından kararlı bir halka yapısına dönüşür. Bu işlem sırasında elyafın rengi beyazdan kahverengiye dönüşür,ardındansiyah olur.

  19. 2.Karbonizasyon: Elyaflarınyanıcı olmayan atmosferde 3000° C’ye Kadar ısıtılmasıyla liflerin 100% karbonlaşması sağlanması aşamasıdır. Karbonizasyon işleminde uygulanan sıcaklık üretilen elyafının sınıfını belirler. 3.Yüzey İyileştirmesi: Karbonun yüzeyinin temizlenmesi ve elyafın kompozitmalzemenin reçinesine daha iyi yapışabilmesi için elektrolit banyoya yatırılır. 4.Kaplama: Elyafı sonraki işlemlerden (prepreg gibi) korumak için yapılan nötr bir sonlandırma işlemidir. Elyaf reçine ile kaplanır. Genellikle bu kaplama İşlemi için epoksikullanılır.Kompozitmalzemede kullanılacak olan reçine ile elyaf arasında bir arayüzgörevi görür.

  20. KARBON LİFLERİNİN ÖZELLİKLERİ VE SINIFLANDIRILMASI Karbon lifinin özellikleri kullanılan hammadde, üretim aşamaları ve işlem sıcaklığı ile belirlenmektedir. Bu Nedenle karbon liflerinin sınıflandırılması yapılırken bu özellikler dikkate alınarak, modüllerine, gerilim dayanımlarına ve son işlem sıcaklıklarına göre yapılmaktadır.

  21. KARBON FİBERİN AVANTAJLARI • Yüksek Mukavemet: Mekanik uygulamalarda, dışarıdan gelecek herhangi bir darbeye karşı beklenmedik sonuçların ortaya çıkmaması için, malzemenin gerekli en uygun cevabı veya davranışı verebilmesi istenir. • Kalıcı Renklendirme:Kompozit malzemeye, kalıplama esnasında reçineye ilave edilen pigmentler sayesinde istenen renk verilebilir. Bu işlem ek bir masraf ve işçilik gerektirmez.

  22. Kolay Şekillendirilme:Büyük ve kompleks parçalar tek işlemle bir parça halinde kaplanabilir. Bu da malzeme ve işçilikten kazanç sağlar. • Korozyona Ve Kimyasal Etkilere Karşı Mukavemet: Kompozitler, hava etkilerinden, korozyondan ve çoğu kimyasal etkilerden zarar görmezler. • Titreşim Sönümlendirme: Kompozit malzemelerde süneklik nedeniyle doğal bir titreşim sönümleme ve şok tutabilme özelliği vardır.

  23. DEZAVANTAJLARI • Kompozit malzemelerde hava zerrecikleri malzemenin yorulma özelliğini olumsuz etkilemektedir. • Kompozit malzemeler değişik doğrultularda değişik mekanik özellikler gösterirler. • Aynı kompozit malzeme için çekme, basma, kesme ve eğilme mukavemet değerleri farklılıklar gösterir. • Kompozit malzemelerin delik delme, kesme türü operasyonları liflerde açılmaya neden olduğundan, bu tür malzemelerde hassas imalattan söz edilemez.

  24. Karbon Elyafının Kullanım Yerleri • Havacılık ve Uzay • Endüstriyel Malzemeler • Askeri Amaçlı Malzemeler • Spor Malzemeleri

  25. Havacılık ve Uzay Uygulamaları • Uçak: - Uçak gövdesi, kanat ve kuyruklarında - Tavan, kiriş ve koltuklarda • Roketler: • Enjektör konisi, motor kutusu • Uydular: • Antenler, batarya panelleri

  26. Askeri Amaçlı Malzemeler • Hava Uygulamaları : Uçaklarda (F-22, F/A-18, AV-8B ve B-2) • Deniz Uygulamaları: Gemi • Kara Uygulamaları: Zırh uygulamaları, Tanklar, Silah taşıma kapları, • Kişisel Koruyucu Ekipmanlar: Zırh, Gözlük, Miğfer • Uzay araçları: Gövde ve fren diski ve burun kısmı Titan IV solidrocket motor upgrade

  27. Endüstriyel Malzemeler • Basınçlı kaplarda: Hidrolik/gaz silindirlerinde • Makine parçaları: Rüzgar türbinleri kanatları, Pervaneler, Robot kolları, Dişliler • Taşıma araçlarında • Denizcilik: Yelkenliler, Yarış botları, Gemi direği • Otomobiller: Şaftlar, Yarış arabaları • Hızlı Trenler: Tren gövdeleri • İnşaat Sektörü: Bina ve köprü deprem güçlendirmelerinde • Elektrik/Elektronik malzemelerde: Antenler, Hoparlörler • Proses ekipmanlarda: Borular, Tanklar, Karıştırma ekipmanlarında, • Korozyona dayanıklı malzeme: Pompalar, vb

  28. Spor Malzemeleri • Balıkçılık: Oltalar, makaraları • Golf: Golf sopası • Raketler: Tenis • Bisiklet: Tekerlekler, Gövde, Dümen • Motosikletler: Gövde, Kasklar, Susturucular • Diğer:Beyzbol sopaları, Kayaklar, Kendo kılıçları, Bilardo malzemeleri...

  29. Kaynaklar • Aksa Yatırımcıları bilgilendirme toplantısı 11.04.08 • www.kompozit.com.tr • TÜBİTAK dergisi • Bilim teknik dergisi • www.aksaca.com • www.webhatti.com • www.uludagsozluk.com 9

More Related