MAKALELER / FİBERGLASLARDA LAMİNASYON
Mühendislik dizayn tarihinde yeni materyallerin geliştirilmesine yol açan ihtiyaçlar vardır. Bu ihtiyaçlar teknik ilerleme meydana getirmektedir. Denizcilik sektöründe demirin ve daha sonra çeliğin, ağaca alternatif olarak kullanılması yarım yüzyıldan daha kısa bir sürede gerçekleştirilmiştir. İlk fiberglas tekneler ikinci dünya savaşından hemen sonra askeri ve ticari amaçlı araştırmalar sonucunda geliştirilmiştir. Geliştirilen fiberglas yapılı tekneler hafifliği, su geçirmezliği, dayanıklılığı, kolay bakım ve onarımı ile diğer yapı malzemelerinin yerini almıştır. Günümüzde küçük tekne üretiminde en geçerli yöntem olarak kullanılmaktadır.
Fiberglasın bu popüleritesine rağmen, birçok kişi tarafından çok egzotik bir malzeme olarak görülmektedir ve yatların yapısal dizaynında matematiksel hesaplamalardan ziyade sanatsal çizimlere dayanmaktadır. Bir çok tasarımcı literatürde yapısal malzeme olarak fiberglas davranışlarını kullanmada zorluk çeker. Çünkü genellikle fiberglas yapısı tasarımcının kullanacağı yer için uygun bir forma getirilmesi zor bir malzemedir. Aynı zamanda pek çok küçük tekne üreticisi tasarım yaparken aynı ölçüler için deney ve pratiğe dayalı sonuçların saklandığı daha önce denenmiş bilgilerden yararlanırlar.
*
Sunulan bu çalışma küçük tekne tasarımında bazı temel dizayn bilgilerini içermektedir. Temel olarak anlatılmak istenen; fiberglas malzemelerin seçimi, boyutlandırılması ve uygulanmasıdır. Bu çalışma aynı zamanda fiberglas teknelerin yelkenli veya makinalı, ticari, zevk için veya askeri amaçlar için 100 feet uzunluğuna kadar bütün modellerdeki teknelerin yapısal tasarımına yardımcı olacaktır.
*
1.1 TEMEL PRENSİPLER
*
Fiberglas genellikle bize yanlış şeyi ifade eder, çünkü fiberglas iki yapısal matris bileşeninden yalnızca birisidir. Diğer matris bileşenleri fiberglas üzerine sürüldükten sonra kimyasal reaksiyon ve sıcaklığın etkisiyle sertleşen ve fiberglas liflerle birlikte kompozit malzemeyi oluşturan termoseptik bir sıvı reçinedir. Bu yüzden fiberglas yerine “fiberglas güçlendirilmiş plastik” (Fiberglass Reinforced Plastic)(FRP) veya “cam yünlü güçlendirilmiş plastik” (Glass Reinforced Plastic) isimlerini kullanmak daha doğru olacaktır. Fiberglas ve laminasyon konusuna hakim olabilmek için cam yünü ve reçine dışındaki kompozit malzeme bileşenleri olan karbondan yapılmış arimid fiber ve diğer kuvvetlendiricileri ilerleyen konu başlıklarında anlatılacaktır.
*
Fiberglas kuvvetlendiricisi çok ince cam yünü liflerinin birleşmesinden oluşur ve dokunmuş matris kullanımına uygundur. Üst üste gelen güçlendirici katmanlar oyuk şekil veya matris kalıp hazırlanmadan önce reçine ile doyurulur. Reçine kullanmak güçlü yapısı istenilen formda laminal yapısı ve kalıpta yüzey kalitesi açısından çok iyidir.
*
FRP’yi meydana getiren malzemelere tek tek bakıldığında çok dayanıklı olmadıkları fakat bir arada kullanıldıkları zaman çok dayanıklı kompozit malzemelerin ortaya çıktığı görülür. Matrisin plastik reçine kısmı nispeten zayıf fiziksel özelliklere sahiptir ve yapısal malzeme olarak uygun değildir. Sadece gerilmeye dayanıklı cam yünü liflerinde oluşan malzeme fabrikasyon yapılarda kullanılır. Bu iki malzemenin birleşiminden oluşan matris veya laminasyon çok yüksek fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir. En önemli özelliklerinden birisi de su geçirmez olmasıdır.
Cam yünü ve reçine matrisi fiberglas güçlendiriciler gibi üzeri kaplanmış çelik barlarda esas yük taşıyıcı bileşenlerdir. Reçinenin kuruyup sertleştikten sonra güçlendiren ve konumlandıran bir fonksiyonu vardır.
*
1.2 AVANTAJLARI VE DEZAVANTAJLARI
*
Küçük tekne yapımında FRP‘nin diğer yapı malzemeleri karşısındaki avantajları aşağıdaki gibidir:
*
1.Deniz ortamına olan direnci: FRP korozyona uğramaz; şekil değiştirmez aksi durumda uzun süre tuzlu hava veya suda koruyucusuz kaldığı zaman kullanılamaz duruma gelirdi. Aynı şekilde FRP yakıtlardan ve denizde bulunan kirliliğe sebep olan kimyasal maddelerden de etkilenmez. FRP zamanla ağaç ve çelik teknelerde olduğu gibi midye gibi deniz canlıları tarafından kaplanır. Bunu önlemek için teknenin karina kısmının özel koruyucu bir boya ile boyanması gerekir.
*
2.Hafif oluşu: Uygun tasarım ile fabrikasyon olarak üretilen FRP tekne malzemeleri eş ölçülerdeki ağaç ve çelik yapılı teknelerin ağırlıklarının yarısına eş olur. FRP yapılı malzemeler alüminyum yapılı malzemelerle hemen hemen aynı ağırlıktadır.
*
3.Yüksek gerilme dayanımı: FRP’nin gerilme dayanımı aralığına bağlı olarak değişir ve uzun süre deniz ortamında kalması FRP’nin özelliğini az da olsa değiştirebilir.
*
4.Dikişsiz yapı: FRP yapılı teknelerin gövdesi kalıp yardımıyla fabrikasyon olarak tek parça su sızdırmaz olarak üretilir. üzerinde dikiş bulunmaz.
*
5.Kimyasal yapısı: FRP tuzlu sudan veya deniz suyundaki kimyasal bileşiklerden etkilenmez ve elektrolize uğramaz.
*
6.Yönlü kullanım kabiliyeti: Gelen kuvvetlerin yönüne göre cam yünü liflerinin yönü uygun şekilde ayarlanır. Böylece istenilen maksimum gerilme dayanımı elde edilir. Burada tasarımcının metal yapıya bağlı olarak gerilme, ağırlık ve ekonomik optimizasyonu çok iyi yapılmalıdır.
*
7.Kompleks şekillerin yapılabilme özelliği: FRP malzemesi ekonomik parametrelere bağlı olarak çok kompleks şekillerin yapımında kullanılabilir.
8.Esneklik: FRP’nin düşük esneklik modülü çarpışmadan doğan kuvvetleri sönümlemede oldukça etkilidir. Fakat bu sönümleme özelliği tasarımcının tasarımıyla doğrudan bağlantılıdır.
*
9.Uygun fiyat: FRP’nin pound başına düşen fiyat ağaç ve çelik malzemelere göre her ne kadar fazla da olsa ;teknenin bütünü göz önüne aldığımızda eş ölçülere sahip ağaç veya çelik yapılı teknelerden az bir fiyat farkı olduğunu görürüz; ki bu fiyat içine kalıplama ,işçilik ve tüm özel işlemler de girer.
Prototipler ve az sayıda üretilen tekneler pahalı olabilir. Fakat FRP genellikle yüksek hacme sahip alüminyum teknelerden daha ucuzdur.
*
10.Boyama kolaylığı: FRP’yi oluşturan plastik çok geniş bir renk periyodunda elde edilebilir. yapılan bu boya tekneyi bir çok mevsim boyunca idare eder. Fakat maddeleri içeren teknenin boyası zamanla solar.
*
11.Kolay tamir imkanı: FRP yapılı tekneler kolay ve ucuz bir şekilde tamir edilebilir.
*
12.Ucuz bakım maliyeti: Korozif olmayan FRP küçük tekneler genellikle ağaç ve çelik yapılı teknelere göre daha az bakıma gerek duyulur. Büyük gövdeli teknelerde tüm yüzeyi kazıyıp tekrar karina boyası atılmak gerekmiyorsa ağaç ve çelik yapılı teknelere göre yine daha ucuz olabilir.
*
13.Dayanım: Düzenli bakım ve uygun koruma ile FRP teknelerin çok uzun kullanma ömürleri vardır. Öyle ki birleşmiş milletlere ait FRP malzemelerden yapılmış sahil güvenlik tekneleri 20 yaşın üzerinde olmalarına rağmen halâ hizmet vermektedir.
*
14.Sertlik: FRP laminatların elâstiklik modülü çoğunlukla 2x106 PSI’dan daha düşüktür. Çelik malzemelerde 30x106 PSI ve alüminyum malzemelerde 10x106 PSI’dır. çok yönlü ve yüksek gerilme dayanımlı karbon-cam yünü laminatlar kullanıldığında bu değer 4x106 – 6x106 PSI değerine kadar çıkar. Fakat kritik noktalardaki uygulamalar için FRP kullanmak avantajlı değildir.
*
15.Gövde dayanımı ve gerilmeler: FRP üzerindeki kısa süreli basit gerilmeler tatmin edici olduğu halde bağıl elastikliği () metallerden düşüktür. Bu değer tekne tasarımı yapılırken dizayn yüklerinin seçiminde ve güvenlik faktörleri düşünülürken göz önünde bulundurulmalıdır. FRP malzemelerin çentik dayanımı ; keskin köşeler, stiffner kenarları veya güverte , kısaca sürekli olmayan, köşeli kenarlar için hesaplanmalıdır. FRP’ nin düşük flambaj gerilmesi basit yapısal kavramların hesaplanmasını garanti eder.
*
16.Akma gerilmesi (): FRP uzun süreli yüklemelere maruz kalırsa akmaya (akma gerilmesindeki durum) eğilimi vardır. Bu bir dezavantaj gibi görünse de normal yapılar için bir problem oluşturmaz.
*
17.Titreşim: Eğer uygun sertlik değeri sağlanmazsa ; FRP malzemelerin düşük elastiklik modülü tekne üzerindeki pistonlu makinalardan ve pervane hareketlerinden kaynaklanan yapısal titreşimler nedeniyle probleme sebep olabilir.
*
18.Sürtünme: FRP malzemelerin sürtünme veya kazıma karşısındaki direnci metallere göre kötü olmasına rağmen ağaç yapı ile karşılaştırırsak bu özelliğin daha iyi olduğu görülür. Bu yüzden aşırı yüklerin ve sürtünmelerin olduğu kısımlara tampon ve sürtünme plakaları kullanılmalıdır.
*
19.Yanıcılık: FRP laminatlar yanıcı bir madde olan reçine ile oluşturulur ki bu reçine kontrplak ağaç yapının yanma kabiliyetiyle eş değer sayılabilir. FRP yanıcı olmasına rağmen yanmayı geciktirici özel tipleri de vardır. Ateş kaynağı söndürüldükten sonra yanma kendiliğinden söner. Fakat bazı sıcaklık derecelerinde yine de yanıcıdır. Yanma olayı laminasyonun mukavemetini kaybetmesine sebep olur. Ayrıca FRP’nin yanması sırasında zehirli bir duman ortaya çıkar. FRP genel anlamda yanıcı bir yapı malzemesi olmasına rağmen, gerekli yalıtım ve koruma sağlandığında istenilen yanmama güvenliği sağlanır.
*
Yukarıda anlatılan FRP’nin bir çok üstünlüklerinin yanında dezavantajlarının çokluğu da dikkati çekmektedir. Genel olarak bakıldığında FRP ‘nin üstünlükleri baskın çıkar.
FRP, 50 yılın üzerinde bir süredir geliştirilmektedir. Günümüzde teknolojinin gelişmesi şüphesiz FRP malzemelere de yansımıştır. Eskiden çok pahalı olduğu için ağaç ve metal yapılı teknelerle rekabet bile edemezken, bugün aynı fiyata ve hatta bazı durumlarda daha ucuza bile mal edilebilmektedir.
YAPI KİMYASALLARI ANSİKLOPEDİLERİ
SOLVER KİMYA
