Karbon Elyaf Nedir?

Karbon elyaf ya da karbon fiber, günümüz koşullarında pek çok sektörde kullanılan malzemelerden biridir. Özellikle inşaat sektörünün vazgeçilmezleri hâline gelen bu malzeme karbon atomlarından elde edilir. Bina güçlendirmelerinde sıkça karşılaşılan karbon elyaf kendi içinde farklı türlere ayrılır. 

Genellikle cephe kapmalarda sıkça duyulan karbon fiberler, hiç akla gelmeyecek sektörlere ana malzeme olabilir. En dikkat çeken özelliğiyle çelikten 3 kart daha dayanıklı olmasına rağmen 4,5 kat daha hafif olmasıdır. Aynı zamanda karbon kumaşlar, esnek dokusuyla da ön plana çıkar. Dayanıklı yapısı nedeniyle başta inşaat olmak üzere uçak, roket, Formula 1 araçları ve uydu sistemlerinde sıkça kullanılır. Peki, karbon elyaf nedir, ne amaçla kullanılır ve hangi avantajları sağlar? Bu konuda merak edilen tüm detayları sizler için detaylı bir şekilde ele aldık.

Karbon Elyafın Genel Özellikleri

Dünya genelinde 40 bin tondan fazla üretilebilen karbon elyaf ülkemizde başta olmak üzere pek çok ülkede kullanılır. Öte yandan üretimi giderek artan malzemeler arasında yer alır. Enerji sektöründe de karşılaşılan karbon kumaşlar ipeksi yapısına rağmen çelikten çok daha güçlü bir malzemedir. 1958 yılında bulunmasıyla pek çok sektöre kolaylık sağlayan bileşenin genel özelliklerini şu şekilde açıklayabiliriz: 

Görüldüğü üzere karbon fiber ile güçlendirme özellikle inşaat sektörü içi fazlasıyla önemlidir. Hele ki deprem açısından riskli tanımlanan bölgelerde bu tarz güçlendirmeler hayati önem taşır. Aynı zamanda eski yapıların yeniden kullanıma hazır hale getirilmesinde de bu tarz malzemelerden destek alınır. 

Karbon Elyafların Avantajları

Kullanım alanı geniş olan karbon elyaf, genel özellikleri itibariyle tercih edildiği sektörüne göre sayısız fayda sunar. Günümüz koşullarında kullanımı giderek yaygınlaşan karbon fiber çeşitlerinin sağladığı avantajları listelemek gerekirse:

• Aşırı sıcaklara karşı dayanıklı yapısıyla tolerans sağlar.
• Sertliği yüksek malzemelerden olduğu için dayanıklılık konusunda garanti sunar.
• Kimyasala karşı dayanıklılığı oldukça yüksektir.
• Hafif yapısı nedeniyle kolay taşıma, muhafaza etme ve kullanma imkânı sunar.
• Çekme mukavemeti bir hayli yüksektir. 
• Termal genleşme miktarı düşük olduğu için güvenilir güçlendirme malzemeleri arasında gösterilir.
• Esnekliği yüksek olduğu için özellikle kavisli alanlarda rahat kullanım imkânı yaratır. 
• İletkenlik açısından verimli olduğu için enerji ve ısınmada en çok tercih edilen malzemelerdendir.

Güçlendirme faaliyetleriyle isminden söz ettiren Carbonier aracılığıyla böyle malzemeleri daha yakından tanıyabilirsiniz. Kullanım alanına göre çeşitlenen karbon kumaş türleri ve fiyatları hakkında hemen şimdi bizlerle iletişime geçmeniz yeterli olacaktır.

Karbon Elyaf Nasıl Üretilir?

Günümüzde karbon elyaf üretiminin olduğu ülkeler; ABD, Japonya, İran, Almanya, İngiltere, Fransa, Tayvan ve Macaristan’dır. Karbon fiber üretiminden dünya 8.’si olan Türkiye’de de bu üretim faaliyetleri yüksek kârlı olarak devam eder. Bileşen, 4 ayrı aşama sonrasında üretilir.

Naylon, katran ve orlon ana malzemeleri kullanılarak üretilen karbon kumaşlar, üretim durumuna göre kendi içinde 2’ye ayrılır. Katrandan üretilen ve PAN yani Orlon’dan üretilenler olarak gruplandırılır. Dünya genelindeki üretime bakıldığında katran temelliler sadece %6’lık bir oranı oluşturur. Ancak %94’lük bir kısım Orlon yani PAN temellidir. Buna göre üretimi süreci; oksidasyon, karbonizasyon, yüzey iyileştirme ve kaplama olmak üzere 4 adımdan oluşur.

1) Oksidasyon

Karbon elyaf üretiminin ilk aşaması olan oksidasyonda orlon maddesi 300 °C’de ısıtılır. Isıtma aşamasının amacı içeriğinde bulunan hidrojenden ayrılmasını sağlamaktır. Hidrojenden arındırılan orlona oksijen ilavesi yapılır. Bu ayrıştırma ve oksijen eklenmesi üretilecek karbon fiberin yanmaz özellik kazanmasını sağlar.

2) Karbonizasyon

Elde edilen liflerin %100 karbonlaşması için yapılan ikinci işlemde karbon kumaşlar, 3000 °C’ye kadar ısıya maruz bırakılır. İşlem sonunda liflerin %200 karbonlaşması hedeflenir. Öte yandan bu esnada kullanılan ısı derecesi karbon elyafın ya da fiberin türünün belirlenmesinde de kullanılır.

3) Yüzey İyileştirme

Bobine sarılı haldeki orlon malzemesi yüzey iyileştirmede kompozit malzemesinin reçinesiyle birlikte işleme alınır. Reçineye daha iyi yapışabilmesi adına gerçekleştirilen yüzey iyileştirme karbon elyaf yüzeyin temizlenmesiyle başlar. Temizlenen karbon kumaşın yüzeyi sağlamlık açısından elektrolit banyoya yatırılarak sonlandırılır.

4) Kaplama

Karbon elyaf üretimindeki son aşama olan kaplama isminden de anlaşılacağı üzere reçineyle bütünleşmesidir. Tamamen reçine kaplamasına alınan orlon epoksi işlemiyle tamamlanır. Burada kullanılan epoksi elyaf ve reçine arasındaki ara yüzü oluşturur. İşlem sonlandırıldığı anda elde edilmek istenen karbon fiber türüne sahip olunur. 

Karbon Fiber Kullanım Alanları

Farklı amaçlarla kullanılan karbon elyafların en sık rastlandığı sektör inşaat alanıdır. Sadece yeni yapılar değil tarihi binaların güçlendirilmesinde de yine karbon fiber çeşitlerinden faydalanılır. Özellikle FRP malzemeleri bu işlemlerde görebilirsiniz. Güçlendirme, dayanıklılık ve esneklik gibi amaçlarla tercih edilen karbon kumaşların genel kullanım alanları şu şekildedir:

• İnşaat,
• Hava ve uzay sanayi,
• Telekomünikasyon,
• Otomotiv sanayi,
• Denizcilik,
• Rüzgâr enerjisi,
• Kamu ve özel altyapı çalışmalarında,
• Elektrik – elektronik,
• Spor ve eğlence alanlarında,
• Tarihi yapıların güçlendirilmesinde,
• İş ekipmanlarının üretiminde.

Karbon Elyafların İnşaat Sektöründe Kullanımı

Kullanım alanında çeşitlenen karbon elyaflar en sık inşaat sektöründe karşımıza çıktığı için bu alanda kullanılan türlere odaklanılabilir. Kendi içinde 5 farklı grupta ele alınan karbon fiber türlerine daha yakından bakılacak olursa;

• FRCM (Karbon Mesh): Tarihi yapıların güçlendirilmesi için tercih edilen malzemelerdendir. Öte yandan inşaat temeli, yığma duvarlar ve havuz gibi yapıların zemininde FRCM kullanımı görülebilir. Çatlak oluşumunu en aza indiren bu malzemeler uygulama kolaylığı sunan ürünlerdendir. Yanmaz özellikleriyle dikkat çekerler. 
• CFRP (Karbon Plaka): Güçlendirme malzemeleri arasında üst sıralara yükselen karbon plaka öncelikle depreme karşı dayanıklılık açısından tercih edilir. Kirişlerin eğilme dayanıklılığını artırır. Öte yandan beton zeminin ağırlığa karşı dayanıklı olmasına katkı sağlar. Bu tarz kullanışlı karbon plakalar çöp kanalları, havalandırma kanalları ve tesisatlarda meydana gelen kayıpların yok edilmesinde kullanılır.
• FRP (Karbon Kumaş): Karbon lifli polimer ismiyle de anılan FRP kumaşı andıran görünümüyle dikkat çeker. Görünüşüne aldanılmaması gereken böyle malzemeler zayıf betonun güçlendirilmesinde kullanılır. Öte yandan hem ahşap hem de doğal taş tuvarların kaymalarını önlemek amacıyla da kullanılır. Yapı etrafına sarılarak kullanılır.
• Püsküllü Ankraj: Kendi içinde farklı türlere ayrılan ankrajlar çökmelerin yaşanabileceği alanlarda tercih edilir. Beton tutturma demirleme amacıyla tercih edilen böyle malzemeler geçici ya da kalıcı olabilir. Yer altı otoparkları, yer altı ulaşım güzergâhları, baraj, köprü ve deprem yoğunluğunun bulunduğu alanlarda tercih edilir. Öte yandan derz aralarının güçlendirilmesinde de kullanılır.
• Çelik Helis Ankraj: Farklı boyutlarıyla dikkat çeken çelik helis ankrajlar derz aralarının güçlendirilmesinde kullanılır.

Güçlendirme malzemeleri için çeşit ürün skalasına sahip Carbonier sayesinde sizlerde dilediğiniz karbon kumaşa kısa sürelerde ulaşabilirsiniz. Sadece malzeme temini değil projelendirme, güçlendirme ve mühendislik alanlarında da destek veren firmamıza 7/24 ulaşabilirsiniz. Malzeme çeşitleri, kullanım alanları ve fiyatları hakkında birinci elden bilgi edinmek için hemen şimdi iletişime geçin!