•Karbon Fiberin Tanımı ve Fiziksel Özellikleri
Karbon fiber veya karbon elyaf, teknoloji ürünü ipliksi bir tür maddedir. Ana bileşimleri Karbonlaşmış akrilik elyaftır (Orlon), katran ve naylondur. Kaynak, karbon fiberin yapısının çelikten 4,5 kat daha hafif olmasına rağmen 3 kat daha dayanıklı olduğunu belirtmektedir.
Kaynağa göre karbon fiber, naylon gibi esnek ve orlon gibi de orta derecede dayanıklı değildir. Bunun yerine daha sert ve çok daha dayanıklı bir yapı sergiler. Bu fiziksel özellikler, karbon fiberin üretiminde kullanılan ham maddelerin farklı fiziksel ve kimyasal uygulamalarla işlenmesinden kaynaklanmaktadır.
Karbon Fiber Üretiminin Ham Maddeleri ve Sınıflandırılması
Orlon, naylon, katran ile bazı başka yan maddelere türlü fiziksel ve kimyasal uygulamalar ile “Karbon fiber” adı verilen madde oluşturulur. Kaynak, katran maddesi ve orlon maddesinin kullanımına göre karbon fiber türünün ikiye ayrıldığını açıklamaktadır: Katran temelliler ve PAN (Orlon’a “PAN” denmektedir) tabanlı karbon fiber.
Kaynağın aktardığı veriye göre katran temelli karbon fiber üretimi dünya üretiminde %6 iken, PAN temelli karbon fiber üretimi %94’ü bulmaktadır. Bu üretim dağılımının coğrafi dağılımı konusunda kaynak, katran temelli üretimin özellikle Japonya, PAN temelli üretimin ise ABD tarafından tercih edildiğini belirtmektedir.
PAN Temelli Üretim Sürecinin Dört Aşaması
Karbon fiberin, PAN temelli üretimi dört ana aşamada gerçekleşmektedir: “Oksidasyon”, “Karbonizasyon”, “Yüzey iyileştirmesi” ve “Kaplama”.
Oksidasyon aşamasında Orlon maddesi 300 °C’ye kadar ısıtılmaktadır. Isıtılma aşamasında maddede bulunan Hidrojen maddesi ayrıştırılıp, Oksijen maddesi eklenmektedir. Bu sayede üretilecek olan Karbon Fiber’e yanmazlık özelliği kazandırılmaktadır.
Karbonizasyon aşamasında bobinlerdeki orlon, 3000 °C’ye kadar ısıtılmaktadır. Bu esnada maddede %100 karbonlaşma sağlanmaktadır. Kaynak, bu işlemde sıcaklığın yüksekliğine göre üretilen karbon fiberin sınıfının belirlendiğini açıklamaktadır.
Yüzey iyileştirmesi esnasında bobindeki orlon, reçineye daha iyi yapışması için elektrotik ortamda iyileştirilir.
Kaplama aşamasında işlenmiş orlon, reçine ile kaplanır. Bu sayede “PAN Tabanlı Karbon Fiber”in üretimi tamamlanmaktadır.
Diğer Karbon Fiber Çeşitleri
Katran Tabanlı Karbon Fiberler, katran tabanlı olan bu karbon fiber çeşididir. Kaynağa göre diğer karbon fiber çeşitlerinden çok farkı yoktur. Nemden etkilenmezler, sürtünmeye ve aşınmaya dayanıklıdırlar.
Aramid Karbon Fiberlerin adı “Aromatik polyamid”in kısaltılmasından gelmektedir. Bu karbon fiber çeşidinin molekülünde 6 Karbon atomu, birbirlerine Hidrojen ile bağlanmaktadır. Kaynak, bu karbon fiberin üretiminin 2 Amerikalı şirketi tarafından yapıldığı için farklılık gösterdiğini ve iki türe ayrıldığını belirtmektedir: “Kevlar” 29 ve “Kevlar 49”. Bu karbon fiberin maliyeti düşük, darbeye olan direnci yüksektir.
Bor Karbon Fiberler, Tungstenden oluşan bir çekirdeğin, Bor maddesiyle kaplanması sonucu oluşan karbon fiber çeşididir. Kaynağa göre maliyeti yüksek olduğu için henüz proje aşamasındadır. Uçak yapımında bu karbon fiberler kullanılması amaçlanmaktadır.
Silisyum Karbür Karbon Fiberler, Tungstenden oluşan bir çekirdeğin, Silisyum karbür bileşiğiyle kaplanması sonucu oluşan karbon fiberdir. Bu fiberler jet uçağı motorlarında kullanılmaktadırlar.
Alümina Karbon Fiberler, Alüminyum ve Oksijen tarafından oluşturulan bileşik olan “Alümina” kaplı çekirdeğin, Silisyum ve Oksijen tarafından oluşturulan “Silisyum dioksit” maddesiyle kaplanması sonucu oluşan karbon fiber çeşididir. Bu fiberler, yüksek sıcaklığa dayanabilme özelliğine sahip oldukları için Uçak motorlarında kullanılmaktadırlar.
Karbon Fiber Üretiminin Coğrafi Dağılımı
Kaynağa göre karbon fiber üretimi dünya üzerinde gittikçe artmaktadır. Dünyada sadece 8 ülke, karbon fiber üretebilmektedir. Bu ülkeler; Japonya, ABD, Almanya, İran, Fransa, İngiltere, Macaristan ve Tayvan’dır.
Kaynak, dünyada karbon fiber üretimi yapan iki firma olduğunu ve bu firmaların biri Japon, diğeri de Amerikalı olduğunu belirtmektedir. Dolayısıyla karbon fiber üretim teknolojisine sadece Japonya ve ABD sahiptir. Türkiye, karbon fiber üretimini kendisi yapabilmekte olan 3. ülkedir ve karbon fiber üretim miktarında dünya 8.’si durumundadır.
Kaynağın aktardığı tarihsel veriye göre 2009 yılında Türkiye, 40 bin ton kadar karbon fiber üretti ve bundan 1.5 milyar dolar kâr etti.
Karbon fiber üretimi için birçok dünya kuruluşu rekabet içerisindedir. Karbon fiber, geleceğin teknolojisi olarak görülüyor. Kaynağa göre şimdilik uzay araçlarında, uçaklarda, gemilerde, motorlarda, çok dayanıklı olması gereken diğer yüzeylerde kullanılmaktadır ama gelecekte kullanım alanı çok daha genişleyeceği düşünülmektedir. Bu nedenle karbon fiber üreten kuruluşlar, karbon fiberin nasıl yapıldığını tam olarak açıklamamaktadır.
Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.
