MAKALELER / FİBERGLAS MALZEMELERİ - REÇİNELER
REÇİNELER*
Fiberglas teknelerde kullanılan reçineler sıcaklıkla sertleşen reçinelerdir ve bu reçineler sertleştikten sonra tekrar sıcaklık etkisiyle eritilip yeni form kazanamaz. Kullanılacak reçinenin seçimi için aşağıda belirtilen değişkenlerin göz önünde bulundurulması gerekir :
*
Polyester, epoksi, vinil ester: 3 temel reçine türü vardır. Bunlar polyester ,vinil ester ve epoksi ‘dir. Uygun şartlar sağlandığında epoksi yüksek gerilme dayanımı sağlar. Fakat FRP tekne yapımında polyester ve vinil ester epoksiye oranla daha fazla kullanılır. Bunun sebebi ise ;
*
·******* Polyester ve vinil ester daha ucuzdur.
·******* Bir çok epoksinin sıcaklık artışı karşısında viskozite kaybı vardır. Bu viskozite kaybı da zamanla eğimli yüzeylerde epoksinin akmasına neden olur, bu durum tekne formunun ve yapısının bozulmasına neden olur.
·******* Polyester ve vinil ester reçineler en basit ve çok yönlü üretim tekneiklerinde çok kolaylıkla uygulanabilir. Ayrıca epoksinin sebep olduğu kişisel kazalara sebep olmaz.
·******* Dayanıklı kimyasal yapısı vardır.
·******* Daha iyi kalıbı kaplama özelliğine sahiptir.
·******* Daha yüksek sıcaklık direnci vardır.
*
Vinil ester reçineler laminatın fiziksel özelliklerinde önemli üstünlükler sağlar. Yüksek uzama kabiliyeti, yüksek elastiklik sınırı ve polyestere göre yüksek korozyon direncine sahiptir. Ayrıca yoğunluğu ve su tutuculuğu da azdır, fakat fiyat olarak polyesterden pahalıdır.
Epoksi yüksek sürtünme direncine sahiptir, daha az su tutar ve daha az büzülür. Ayrıca uygun şartlar altında fabrikasyon olarak oluşturulan laminat ,polyester ve vinil estere göre daha mukavimdir. Epoksi bu kadar mukavim olması yanında fiyatı polyester ve vinil estere göre daha fazladır.
Esneklik: Esnek veya yarı rijit reçine kullanımı laminat direncini özellikle büyük darbelere karşı oldukça arttırır. tüm tekne gövdesinde yüksek bir esnekliğe ssebep olması nedeniyle ana gövde yapısı için bir avantaj sağlar. Bu yüzden laminat yapısında genel amaçlı reçineler kullanılır.
*
Yanmayı geciktirme: Daha önce de belirtildiği gibi, polyester ve vinil ester reçineler yanmayı geciktirici FRP yapı malzemeleri olarak sınıflandırılmıştı. Bu reçineler ateş kaynağı ortadan kaldırıldığında yanma devam etmez ayrıca bu malzemeyi tutuşturmak da oldukça zordur. Bu özellik reçineye kimyasal olarak veya antimon trioksit eklenmesiyle kazandırılmıştır. Yanma olması durumunda bu reçineler klorin gazı çıkarırlar ,bu gaz alevi bpğar. Bu tür reçineler yüksek maliyet ve yüksek ağırlıkların dolayı yat yapımı ticaretinde popüler değildir. Fakat bu yapı sahil güvenlik botlarında kullanılmaktadır. FRP laminatlar yanmaya karşı kimyasal olarak güvenli olsa da üzerlerine ayrıca ,yanmaz koruyucu bir boya sürülür.
*
FRP üzerinde geniş yanma testleri yapılmaktadır ve olması beklenen gerçek yanmanın demosu oluşturulmaktadır. Bu sayede FRP’nin tüm yapısal özellikleri bilinmektedir. Ayrıca yanma başladığında oluşan sıcaklıktan teknenin diğer metal yapılarının nasıl etkilendiği de incelenir. Bir çok deniz uygulamalarında FRP’nin yanıcılığı ; çok sayıda yolcunun bulunacağı uygulamalarda kullanımını sınırlamıştır. Bu gibi durumlar için çok geniş izolasyon sistemlerinin kurulması gerektirir çünkü belli bir sıcaklık değerinin üzerinde laminat mukavemet kaybedilebilir ve çakma olabilir.
*
Jelatin katman: Reçine sürülmüş jelatin katman kalıbın için konulur. Böylece laminatın en dıştaki katmanının dış tarafı jelatinle kaplanmış olur. Bu işlem laminata mukavemet kazandırır ve dış ortamla ilişkisini keser. Ayrıca boyanacak yüzey en dıştaki laminat katıdır; jelatin katman boyama için uygun bir yüzey sağlar.
*
Hava teması ile sertleşen ve sertleşmeyen reçineler: Polyester temel olarak hava temasıyla sertleşen reçinedir ve hava ortamında polyestere tamamıyla istenilen şekil kazandırılamaz. Sertleşme süresini uzatmak için genellikle reçineye parafin eklenir. Parafin; ısıtma sonucu reçinenin dış tarafına çıkar ve reçinenin hava ile olan temasını keser. Bu tür reçineler hava teması olmadan sertleşen reçineler olarak adlandırılır ve yat üretiminde bu tür reçineler tercih edilir. yüzeyde oluşan mum filmi boyama problemine sebep olur. Bu yüzden kumlanmalıdır veya solvent ile yıkanmalıdır.
*
Dolgu malzemeleri ve eklemeler: Silikon dioksit gibi dolgu malzemeleri reçineyi tiksotropik yapmak için kullanılır. Örneğin viskozitenin arttırılması dikey yüzeylerdeki uygulamalar için uygundur Bu yüzden gövde yapısının bu bileşenleri için dikey veya açı oluşturacak şekilde üretilmesi tavsiye edilir. Tiksotropik reçinelere imalatçıdan alındıktan sonra istenilen özellikler doğrultusunda eklemeler yapılabilir. Dolgu malzemeleri aynı zamanda jelatin katman reçinelerine büzülmeyi azaltmak için , çatlakları minimuma indirmek için ve yüzey köşelerini güçlendirmek için eklenir. Bütün reçinelere ve jelatin katmanlara kalıcı renk sağlamak için laminatın görünüşü bozulduğu halde pigment maddesi eklenir. Fakat bu yöntem ticari uygulamalarda hoş karşılanmaz.
Daha önce de belirtildiği gibi ek maddeler yanmayı geciktirmek için kullanılır. Çinko borat alevin yayılmasını azaltıcı etki yaptığı için en çok eklenen madde “antimon trioksit” ‘tir. Diğer maddeler laminatın uzun süre güneş ışınlarına maruz kalmasından dolayı oluşabilecek çatlak ve kırılmaları azaltmak için eklenir.
*
2.2 CAM GÜÇLENDİRİCİLER
*
Güçlendirme malzemeleri çok ince cam lifleri olarak bir arada kullanılır. Bu lifler demet olarak kumaş şeklinde kullanılır. Bu kumaş matris veya çok yönlü olabilir. Cam lifleri genellikle yüksek kimyasal dayanımları olan ve nem tutmayan , mono boksit brosilikat (Al2O3-2H2O) E tipi düşük alkali bileşikli camlardan oluşur. En yüksek gerilme değerine sahip S tipi camların fiyatı E tipi camların ortalama 4 katı olmasından dolayı kullanılmazlar. Güçlendirme malzemeleri genellikle rulo şeklinde 7,5-10 santimetre kalınlığında 1,8 metre yüksekliğinde satılırlar. İstenilen kalınlık elde edilinceye kadar laminasyonun tüm katmanları reçine ile doyurulur.
*
Kumaş: Kumaş düzgün olarak dokunmuş cam yününden oluşan bir malzemedir. Küçük tekne yapımında tekne gövdesinin açık alanlarının kaplanmasında kullanılır. Aynı zamanda hasarlı laminatların onarımında çok başarılıdır. Fakat çok pahalıdır ve ekonomik olması istendiğinde ise genel yapı ince olacağından yeteri kadar mukavim olmaz. En çok kullanılan kumaşın ağırlığı 205-342 gr/m2’dir. 1inchlik laminat oluşturabilmek için 40-50 kat kumaş kullanmak gerekir.
*
Fitil dokuma: Fitil dokuma güçlendiriciler yassılaştırılmış liflerden oluşan sıklıkla dokunmuş bir malzemedir. Bu malzemeyi göz önünde canlandırmak için halı yapısını düşünebiliriz. Halı dokunurken kullanılan ana ipler yerine fitil dokuma ile özel hazırlanmış cam yünü lifler ipler kullanılır. Sonra arası aynen halı dokunurken olduğu gibi cam yünü ile dokunur.
*
Fitil dokuma genellikle deniz uygulamalarında kullanılır. Kalıp uygulamalarında woven rovingin avantajları şunlardır.
·******* iyi kaplanabilirlik ve işlenebilme özelliği
·******* hızlı laminasyon oluşturma
·******* matrise göre daha sert ve dayanıklıdır
·******* darbelere karşı çok iyi mukavemet gösterir
*
Küçük tekne yapımında en çok kullanılan fitil dokuma ağırlığı 821 gr./m2 ’dir ve ana ipler yönünde 1 santimetrede 2 demet bulunur. Ayrıca ana iplere dik dokuma malzemesi olarak 2 santimetrede 3 demet bulunur. Bu malzemeden 1 santimetrelik laminasyon malzemesi oluşturmak için ortalama 10 kat kullanmak gerekir.
Fitil dokuma 1814 gr./m2 lik ağırlığa kadar kullanılabilir , fakat normal kullanımı 821 gr./m2’dir. Bu ağrılıktaki fitil dokuma laminatlar geniş gövdeli teknelerde kullanılır. Mekanik doyurma cam yünü reçine oranının kontrol edilmesini sağlar. Aynı zamanda cam fiberlerin ıslaklığını arttırır, reçine harcamını azaltır ve reçineye yüksek viskozite kazandırır.
Cam keçe: Tüm tekne formunu oluşturmadan önce bölüm bölüm tekne kısımlarını oluşturmak mümkündür. Bu kısımlar rastgele düzenlenmiş parça cam liflerin bir araya uygun bir reçine kullanarak getirilmesinden oluşur. “Chopper-Sprey” tabancası yardımıyla kalıbın üst yüzeyi kaplanabilir. Matris güçlendiricilerin bazı avantajları aşağıda beliryilmiştir;
·******* düşük laminat maliyeti
·******* her yönde homojen olması ve aynı fiziksel özellikleri göstermesi
·******* tekne birden fazla parça halinde kalıplanabilir
*
En çok kullanılan matrisin kuru ağırlığı 318-159 gr./m2 ve 1 santimetre kalınlık oluşturabilmek için 8 kat cam keçe kullanmak gerekir.
Matris laminatlar fabrikasyon laminatlara göre daha az cam içerdiği için gerilme dayanımı daha düşüktür. Bu yüzden matris laminatlar fabrikasyon laminatlarla aynı mukavemeti gösterebilmesi için daha kalın yapılmalıdır. Fakat homejen bir kalınlık elde etmek oldukça zordur.
*
Çok yönlü ve dengesiz malzemeler: Denizcilik uygulamalarında kullanılan çok yönlü fiber uygulamalarında pahalı olmasına karşı çok iyi mukavemet sonuçları vermektedir. Bu malzemeler birbirine paralel olan sürekli devam eden fiberglas liflerden oluşmaktadır. Bir demet içindeki cam yüzdesi ve yönü geniş bir aralıkta seçilebilir. Bu malzemeler demetteki liflerin yönünde maksimum mukavemet sağlarlar. Bu malzemelerin en büyük avantajı ağırlık-mukavemet hesaplarının birlikte yapılabilme kolaylığıdır. Bu malzemeler fitil dokumaya göre daha pahalıdır.
*
Matris-fitil kompozit güçlendiriciler : Değişik matris katmanları ve fitil dokumadan oluşan kompozit fiber güçlendiriciler küçük tekne yapımında ana gövde malzemesi olarak kullanılır. Katmanlar tek tek veya birkaç tanesi dikilerek ve yapıştırılarak kullanılır. Ağırlık-mukavemet ve ağırlık-sertlik özellikleri küçük tekne gövdelerinin yapımı için idealdir. En çok kullanılan malzeme ile aynı ağırlıkta ; küçük tekne yapımında en iyi değerler elde edilir. En çok kullanılan bu kompozit malzeme 680 gram fitil dokuma ve 14 gram matristen oluşur.
*
Doyurulmuş Güçlendiriciler: Bu tip güçlendiriciler reçine ile doldurulur. Bu işlem genellikle bir makine tarafından yapılır. Bu sayede cam-reçine oranı daha iyi optimize edilir. Daha iyi reçine-cam oranı optimizasyonu ile doyurulmuş güçlendiriciler cam fiberlerin ıslaklığının artmasına ve reçine kullanımının azalmasını sağlar. Bunun yanında yüksek viskoziteli reçine kullanımına da imkan sağlar. Bu malzemenin en büyük dezavantajı kullanımının küçük teknelerle sınırlı olmasıdır.
*
Yüksek mukavemetli güçlendiriciler : FRP yapılı tekne yapımında kullanılan bir çok yüksek mukavemetli malzeme vardır. Yüksek maliyetinden dolayı bu gibi malzemelerin kullanımı; yarış yelkenlileri , powerbotlar ve hafifliğin çok önemli olduğu alanlarla sınırlıdır. Endüstriyel anlamda kullanımı az olmasına rağmen hafifliğin ve yüksek mukavemetin gerekli olduğu kritik uygulamalarda tercih edilir. Konvensiyonel laminatların fazla kalınlık olmadan uygun mukavemeti sağlayamadığı yerlerde ince sandviç panelleri olarak kullanılır.
Bu tipte en çok kullanılan fiber güçlendirici fiber S cam , Kevlar ve karbon fiber içerir. Tek yönlü veya çok yönlü olarak minimum sayıda çapraz fiber kullanılarak dokunur. Bu uygulama birim kalınlıktaki mukavemet ve serlik değerini arttırır.
E camlı kompozit güçlendiriciler de kullanılmaktadır. Malzemenin mukavemetinden maksimum derecede yararlanabilmek için katmanlar düzgün yerleştirilmelidir.
Daha önce de belirtildiği gibi bu tür malzemelerden daha geniş bir alanda kullanılamamalarının sebebi malzemenin çok pahalı olmasıdır. Bazı fiyat örnekleri aşağıda verilmiştir;
*
Fitil dokuma = $1.98- $2.95/kg
Cam = $11/kg
Kevlar = $39,6/kg
Karbon = $22,2-990/kg
*
2.3 DOLGU MALZEMELERİ
*
Bir çok malzeme yapısal dolgu malzemesi olarak profil ve sandviç panellerinde kullanılır. Bu tür malzemeler ağaç ve köpük yapılı plastik içerirler. Tercih edilen dolgu malzemesinin kesme gerilmesi değeri yüksek olmalı ,rijit olmalı, hafif olmalı,suya dayanıklı olmalı ve kolay birleştirme imkanı sağlamalı.
*
Ağaç: Yumuşak ağaç , kontrplak ,tropik amerikan ağacı (balsa) kullanılan tipik ağaç malzemelerdir. Kontrplak çok dayanıklıdır ve rijittir. Fakat kontrplak diğer ağaç malzemelere göre daha ağırdır. Sert ağaçlar FRP uygulamalarında tercih edilmez, çünkü sert ağaçların şişme eğilimleri vardır. Şişme sonucu laminata zarar verir ayrıca laminata iyi yapışmaz. Çam gibi yumuşak ağaçlar ,küçük ağaç parçalardan oluşan kısımlarda kullanılır. Çam ağacının da şişme problemi olmasına rağmen FRP’ye iyi yapıştığı için tercih edilir. Su altında kalan kısımlarda ve tank gibi yerlerde özel önlemler alınmadan ağaç kullanılmamalıdır.
Tropik amerikan ağacı balsa 75-113 kg/m3 yoğunluğa sahiptir ve genellikle hafif malzeme olarak küçük tekne yapımında kullanılır. Balsa kalas halinde satılır ayrıca eğri yüzeyleri kaplamak için hafif bir ağacın üzerine 20cm2’lik parçalar halinde kaplanmış şekilde de üretilir.
*
Köpük plastikler : Poli sitren , poli üretan ve poli vinil klorid (PVC) gibi köpük yapılı plastik malzemeler hafif olmaları ,suya dayanıklı olmaları nedeniyle küçük tekne yapımında bir çok kullanılır. Ayrıca mantar tutmazlar ve çürümezler. Kolay kesilebilirler, oldukça dayanıklıdır ayrıca titreşim ve lokal yükleri çok iyi tutabilirler.
Poli üretan oldukça rijit olmasına rağmen eğrisel yüzeyleri kaplayamadığı için tercih edilmez. Bu yüzden en çok PVC tercih edilir. PVC 93 ’nin üzerine çıkarıldığında erir ve eğrisel olan yüzeyin üzerini kaplayarak yapışır ve tekrar oda sıcaklığına dönüldüğünde eski sertliğine geri kavuşur. Fakat tekne üzerinde kullanılan bazı yerlerde yüksek ve değişken sıcaklıklar nedeniyle PVC’nin özelliği zamanla kaybolabilir. Bunu engellemek için poli üretanla birlikte kullanılır.
*
Yüzen köpükler: Poli üretan ve poli sitren köpükler 25 kg/m3 yoğunluğundadır ve küçük tekneleri suya indirme işleminde kullanılırlar. Poli üretan köpükler polil ve toluen disokrat (TDI) karışımınan meydana gelmektedir.
SOLVER KİMYA
