Giriþ: Cam Elyaf Takviyeli Polimer Kompozit Malzemeler (CTP), günümüzde havacýlýk, uzay, savunma, otomotiv, yapý, elektronik, tarým, denizcilik vb. birçok sektörlerde geniþ bir uygulama alanýna sahiptir. Bu malzemelerin üretimi esnasýnda farklý dolgu maddeleri ve matris malzemeleri kullanýlmaktadýr. CTP malzemelerden imal edilen parçalar, çalýþtýklarý yerlerde çeþitli kimyasal, termal, korozif ortamlara ve temas yüzeylerinin birbirine göre izafi hareketi nedeniyle, aþýnmaya da maruz kalabilmektedirler. Amaç: Cam elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin kimyasal içeriklerinin ve çevresel þartlarýn aþýnma üzerindeki etkilerinin incelenmesidir. Kapsam: Kompozit malzemeler takviye ve matris malzemelerine göre sýnýflandýrýlabilmekte ve sahip olduklarý yüksek mukavemet, rijitlik, korozyona dayanýklýlýk ve düþük yoðunluklarý nedeniyle günümüzde geleneksel malzemelerin yerine yaygýn olarak kullanýlabilmektedirler. Plastiklerin bir çoðunda ekstra bir mukavemet gerektiðinde matris içinde ilave takviye malzemesi kullanýlarak daha yüksek mukavemetli ve kullanýþlý yeni bir malzeme elde edilebilmektedir. Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemeler, reçineli polimer matris (polyester, vinilester, epoksi vb) ve sentetik fiber takviye malzemesinden (cam elyaf, karbon elyaf, aramid elyaf) oluþmaktadýrlar. Matris malzemesi olarak kullanýlan polyesterler çoðunlukla cam elyaf takviyelidir. Cam ve karbon elyaflar, düþük genleþme oranýna ve yüksek elastiklik modülüne sahip olmalarý nedeniyle yaygýn olarak kullanýlan takviye malzemeleridir. Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemeler, ayný zamanda nihai ürünün kalitesini yükselten dolgu ve katký maddelerini de içermektedirler. CTP kompozit mazlemelerde kalsiyum karbonat (CaCO3), cam kürecik, cam tozu, alümina (Al2O3), polimetilmetakrilat (PMMA), çinko oksit (ZnO), titanyum dioksit (TiO2), alüminyum trihidrat (ATH) gibi farklý dolgu maddeleri kullanýlmaktadýr. Adheziv aþýnma, temasta olan ve birbirine göre izafi hareket eden cisimlerden sürtünme etkisiyle oluþan malzeme ve kütle kaybý olarak tanýmlanmaktadýr. CTP kompozit malzemelerde elyaf ve dolgu maddeleri kullanýlarak tribolojik özelliklerinin geliþtirilmesi ile ilgili olarak geçmiþte çeþitli bilim adamlarý tarafýndan birtakým araþtýrmalar yapýlmýþtýr. Yapýlan bazý çalýþmalarda çeþitli yükler, hýzlar ve kayma mesafeleri koþullarýnda katkýsýz ve cam elyaf takviyeli polyester reçineli kompozitlerin aþýnma davranýþlarý incelenmiþtir. Su ortamýnda CTP kompozit malzemelerin sürtünme ve aþýnma karakteristiklerinin incelendiði birtakým çalýþmalar da bulunmaktadýr. Bazý çalýþmalarda ise termoset polyester kompozitlerin sürtünmesi ve aþýnmasý üzerinde sýcaklýðýn etkileri incelenmiþtir. Sýnýrlýklar: Burada yapýlan deneysel çalýþmada en fazla 6 ay süreli korozif ortamlar dikkate alýnmýþtýr. CTP kompozit, polimer bir malzeme olup yüksek sýcaklýlara karþý dayanýmý sýnýrlýdýr. Bu nedenle yaþlandýrma testleri 70 °C sýcaklýkta yapýlmýþtýr. Yöntem: Bu çalýþmada farklý dolgu ve matris maddelerini içeren CTP deney numunelerinin üretimi Sami Tongün Cam Elyaflý Polyester Ürünleri A.Þ. tarafýndan özel olarak gerçekleþtirilmiþtir. Öncelikle farklý dolgu maddelerini içeren CTP hammadde mikserde karýþýma tabi tutulmuþ ve daha sonra deney numuneleri, sýcak pres kalýplama yöntemi ile 140 °C sýcaklýkta, 150 bar basýnç altýnda ve 3 dak. kalýplama süresince preslenerek üretilmiþtir. Deney numunelerinde matris malzemesi olarak ortoflatik polyester ve izoflatik polyester kullanýlmýþtýr. CTP kompozit malzemelerde kalýpta parça imalatý esnasýnda malzemenin hacimsel çekmesini düþürerek kalýptaki þekli almasý ve parça yüzeyinin düzgün olmasý için farklý tipteki çekme katkýlarý kullanýlmaktadýr. Bu çalýþmada kullanýlacak olan deney numunelerinin üretiminde plastifiyen ve polisitiren malzemeleri çekme katkýsý olarak polyester malzeme içinde kullanýlmýþtýr. Üretimi yapýlan bir kýsým numuneler korozyon, yaþlanma vb. çevresel þartlara maruz býrakýldýktan sonra aþýnma deneyleri yapýlmýþtýr. Deney numuneleri 6 ay sürede tuzlu su ortamýna maruz býrakýlmýþtýr. Tuzlu suya maruz kalan numunelerin korozyon sonrasý aþýnma dayanýmlarý malzemenin kimyasal içeriðini dikkate alarak incelenmiþtir. Ayrýca deney numuneleri 70C sýcaklýkta 96 saat ýsýl iþlem fýrýnýnda hýzlandýrýlmýþ yaþlandýrma iþlemine maruz býrakýlmýþtýr. Bir kýsým deney numuneleri ise 6 ay sürede 0.3 M HNO3 nitrik asit ortamýna maruz býrakýlmýþtýr. Üretimi yapýlan numunelerin yoðunluklarý Yoðunluk Ölçüm Cihazý (AND-200 Microbalance) kullanýlarak ölçülmüþtür. Çevresel koþullara tabi tutulan numuneler kuru sürtünme durumlarýnda Adheziv Aþýnma Test Cihazýnda (Plint Partner) sabit yük ve hýzda test edilmiþtir. Aþýnma deneylerinde 500 d/d disk hýzýnda, 60 N normal yükte 2 saat sürede 11,2 km kayma mesafesine ulaþýlmýþtýr. Aþýnma deneyleri esnasýnda temas yüzeyleri arasýndaki sürtünme kuvveti ölçülmüþtür. Ýþlem görmüþ ve iþlem görmemiþ numunelerin sertlik ölçümleri Sertlik Ölçüm Cihazý (Zwick Barcol Tester) kullanýlarak yapýlmýþtýr. Ayrýca numunelerin yüzey pürüzlülükleri Laser Profilometre ile ölçülmüþtür. Bulgular: Tuzlu suya maruz kalan numunelerin aþýnma test sonuçlarý incelendiðinde tuzlu su ortamýnýn CTP malzemelerin aþýnma dayanýmýna etkisinin olmadýðý görülmüþtür. Asit ortamýna maruz kalan numunelerde ise CTP malzemelerin aþýnma direncinin zayýflamýþ olduðu ve iþlem görmemiþ malzemelere göre daha fazla aþýndýðý tesbit edilmiþtir. Hýzlandýrýlmýþ yaþlandýrmaya maruz kalan numunelerde ise CTP malzemelerin aþýnma direncinin arttýðý ve iþlem görmemiþ numunelere göre daha az aþýndýðý tesbit edilmiþtir. Sonuç: CTP mazemelerin kimyasal içeriklerinin ve çevresel þartlarýn aþýnma üzerinde etkin olduðu tesbit edilmiþtir. Asitli ortamlar genel olarak malzemelerin aþýnma direncini zayýflatmýþtýr.
Anahtar Kelimeler: CTP, Aþýnma, Yaþlanma, Korozyon, Dolgu malzemeleri
|