Bu yazımızda çok iyi bir takviye elemanı olan ve birçok farklı alanda kullanılan özellikle de inşaat sektöründe aranan bir malzeme olan cam elyafı inceleyeceğiz. Cam elyaf temel olarak, eritilmiş haldeki camın çok çok küçük deliklerden eritilerek akıtılıp daha sonrasında ise sertleştirilmesi ile üretilir. İnsanlığın, ileriki yıllarda sanayinin birçok dalında gelişim göstereceği aşikâr. Özellikle havacılık, savunma ve uzay alanındaki gelişim, bizlere yeni ihtiyaçlar doğuracaktır. Bu ihtiyaçlar listesinin başını, malzemeler çekmektedir. İhtiyaç duyulacak malzemelerden beklenen en önemli kabiliyetler: hafif ve yüksek mukavemet göstermesi olacaktır. Hafiflik ve yüksek mukavemete duyulan ihtiyaç, kompozit malzemeler aracılığıyla giderilebilir. Kompozit malzemeler denilince hem kendisi hem de bir takviye elemanı olarak kullanılan cam elyaf, ilk olarak akıllara gelen malzemelerdendir. Cam elyafı daha iyi tanıma serüvenine, cam elyafın tarihçesiyle başlayalım.
Cam elyafın tarihçesine baktığımız zaman, bilim tarihini özetler nitelikte bir süreç görmekteyiz. Modern atomun keşfi, fizik kanunlarının keşfi ve cam elyafın icadı gibi önemli süreçler, tek bir kişi tarafından değil de birçok önemli ve önemsiz kişinin sürece katkıda bulunarak ortaya çıkardığını görmekteyiz. Takım olabilme ya da birbirinden bağımsız gibi görünen ama aslında birbiriyle içli dışlı olan insanların birbirinden aldığı fikirleri benimseyip geliştirerek, bir sonraki kişiye aktarması, bilimin ilerlemesi adına şifre niteliği taşımaktadır. Cam elyafın ortaya çıkışı, gelişimi ve endüstriyel anlamda üretimi de bu tarz süreçlerden geçmiştir. Cam elyafı bu denli önemli kılan etmenler nelerdir? Gibi bir soru yumağının zihninizden geçtiğini düşünerek, yazıya cam elyafın özellikleriyle devam ediyorum.
Birbirinden önemli özellikleri bulunan cam elyaflar nasıl mı üretiliyor? Sorusunun cevabıyla yazımıza devam edelim.
Cam elyaf temel olarak, eritilmiş haldeki camın çok çok küçük deliklerden eritilerek akıtılıp daha sonrasında ise sertleştirilmesi ile üretilir. Cam elyaf üretiminin, basit anlamda nasıl gerçekleştiğini öğrendiğimize göre beş başlık altında daha detaylı inceleme vakti geldi.
Cam elyaftan beklenilen kabiliyetlere veya kullanılacağı alanlara göre cam elyafa istenilen özelliklerin kazandırılması amacıyla, takviye elemanlarından yararlanılır. Bu işlem ise harmanlama adı altında gerçekleştirilir. Birkaç örnek ile bu adımı pekiştirelim. Cam elyafın sıcaklığa olan dayanımını arttırmak için cam elyaf ile bor harmanlama işlemine maruz bırakılabilir. Başka bir örnek verecek olursak, cam elyafta çekme dayanımını iyileştirmek isteyen mühendisler, SiO2 ile cam elyafını harmanlayabilirler.
Harmanlama işleminden çıkan karışımın eritilmesi için ortalama 1400ºC gibi yüksek sayılabilecek sıcaklıkta, doğal gazla çalışan bir fırında eritilme işlemi gerçekleştirilir.
Erimiş haldeki cam, bir rafineriye aktarılır. Bu rafinerinin sıcaklığı ise 1370°C’dir. Erimiş camın, liflere preslenmesi için dört ila yedi kovandan oluşan bir sistem kullanılır. Eritme işleminin gerçekleştirildiği fırının işletilmesi zorlu süreçtir. Bu zorluk, cam eritilmeye başlanıldığı zaman tuğlaların aşınmasıyla görülmeye başlanır. Üretimi yarıda kesip, yeni tuğlalar ekleme işlemi mümkün olmadığından, cam elyaf üretiminde kullanılan tuğlaların ömründe iyileştirmeler yapmak adına birtakım araştırmalar ve deneyler günümüzde de devam etmektedir.
Eritme işlemi bitti, sıra elyaflaştırma işlemine geldi. Bu aşama sonunda oluşan ürünler ile etrafımızda gördüğümüz kullanıma hazır elyaflar hemen hemen aynı görüntüye sahiptir. Elyaflaştırma işlemi iki basamaktan oluşur. Bunlar ekstrüzyon ve zayıflamadır, sırasıyla bunları da anlamaya çalışalım.
Erimiş haldeki cam, 200 ila 8,000 delikten oluşan bir burçtan geçer. Bu burçtaki deliklerinde çok ince delikler olduğunu söylemekte fayda var. Burç plakaları elektronik olarak ısıtılır ve sabit bir cam viskozitesini korumak için sıcaklıkları tam olarak kontrol edilir. Elektronik olarak ısıtılmasının nedeni ise homojen bir ısınma süreci geçirmesi içindir. Peki viskozite ne demektir? Viskozite, akmaya karşı gösterilen dirençtir. Camlar erimiş bir halde burç deliklerinden çıkarken, devreye su jetleri girer. Su şetlerinin buradaki görevi ise burçtan çıkan çok çok ince yapıdaki camları 1204°C’de iken soğutmaktır.
Elyaflaştırma işleminin son basamağı olan zayıflamada, yüksek hızlı bir sarıcı, erimiş haldeki cam elyaflarını yakalar ve dakikada 2 km-3 km çevresel hızda dönerek toplar. Bu hız erimiş camın burçlardan çıkmasından çok daha hızlıdır.
Burç plakalar pahalı malzemelerdir ve cam elyaf üretiminde çok önemli bir konumdadır. Cam elyaf üretimini verimli bir şekilde gerçekleştirmek istiyorsanız, burç plakalara çok önem vermeniz gerekiyor. Bu denli önemli olan burçlar, araştırılmakta ve nasıl daha verimli yapılabilir? gibi soruların cevapları halen aranmaktadır.
Bu aşamada, kimyasal kaplamalar uygulanır. Kaplama için: yağlayıcılar, polyester reçineler ve epoksi reçineler kullanılır. Kaplama işleminin amaçlarına gelecek olursak, aşınma ve kopmalara karşı direnç kazandırmak (yağlayıcılar ile yapılır), elyaf ile matris arasındaki yapışkan bağı güçlendirmek (bu da reçineler ile yapılır).
Son olarak, boyutlandırılmış filamentler bir demet halinde toplanır. Bu filamentler, makara şeklindeki biçimlendirme tamburu üzerine sarılır. Daha sonrasında ise paketleme işlemi gerçekleştirilip, gönderilmeye hazır bir şekilde bekletilirler.
Cam elyaf kısacası, hafiflik, mukavemet, yalıtım ve kimyasal maddelere dayanım gerektiren hemen hemen her koşulda görevini büyük bir başarıyla yerine getirebilmektedir. Üretim, bir ülkenin geleceğidir. Yazımın sonlarına yaklaşırken Türkiye’deki cam elyaf üretimine bir göz atalım…
1975 yılından beri, ülkemizde cam elyaf üretimi yapılmaktadır. Bu üretimin öncüsü ise Şişecam firmasıdır. Son yıllarda üretim hacmini geliştirmek amacıyla, 2019 yılının ilk aylarında, Balıkesir’de cam elyaf üretim tesisi kuran Şişecam, Avrupa’da da cam elyaf üretiminde önemli bir konumdadır. Şişecam, cam elyaf konusundaki uzmanlığı ile rüzgâr enerjisi, elektronik, otomotiv, inşaat, savunma sanayi, denizcilik ve mühendislik plastikleri gibi birçok sektöre malzeme sağlamakla beraber, ülke ekonomisine de önemli katkılarda yapmaktadır.
Cam elyafın ilk kullanıldığı topluluk Fenikeliler ve Mısırlılar olmuştur. 1930’lu yıllar cam elyaf için altın yıllardı. 1930’lu yıllarda patent başvurularını ve halk arasında üretilen cam elyafın fabrikalara taşınma serüvenini görmekteyiz. 1930’lı yılların bitmesiyle beraber, işi profesyonel bir ortama taşıyan cam elyaf üreticileri, büyük bir Pazar oluşmasına vesile oldu. Günümüzde kullanılan cam elyaf üretim yöntemleriyle eski zamanlardaki üretim yöntemleri arasında çok büyük farklar bulunmamaktadır. Sadece daha verimli ve daha hızlı bir şekilde üretimi gerçekleştirebiliyoruz. Cam elyafın, ağırlık-mukavemet oranın iyi değerlerde olması ve uzun ömürlü olması bu malzemeyi önemli kılan en büyük etkenlerden biridir.
Genellikle takviye elemanı olarak kullanılan cam elyaflar, çok geniş bir kullanım yelpazesine sahip. Bu önemli ve büyük pazarda bizde varız. 1935 yılında kurulan Şişecam’ın, cam elyaf üretiminde 45 yıllık bir tecrübesi bulunmakta. Bu tecrübeyi günümüz teknolojisiyle birleştirerek, Balıkesir’de kurduğu fabrika ile Avrupa’nın önemli cam elyaf üreticileri arasında yerini aldı. Cam elyaf sektörünün çok daha büyük bir pazar olacağı aşikâr. Önemli olan büyük bir hızla gelişen bu pazarda yerimizi alıp, güzel başarılar elde etmek. Yazımı son bir örnekle bitirmek istiyorum. Otobanda hareketsiz duran bir araç olduğumuzu düşünelim, biz kendimize göre ne ileri ne de geri gitmekteyiz ama yanımızdan son süratle geçen araçlara göre sürekli gerilemeye devam ediyoruz, bundan dolayı gelişmeden yerinde sayan toplumlar gerilemeye mahkumdur sözünü benimseyerek buna göre hayatlarımızı şekillendirmemiz gerekmektedir.
Türkiye'nin Hızlandırıcı ve Işınım Laboratuvarı (TARLA), sonunda süper iletken elektron hızlandırıcısını aktif hale getirdi. Bu…
Bisiklet fren sistemlerinin tarihsel gelişimi, teknoloji ve tasarım yeniliklerinin bir özeti gibi düşünülebilir. İlk bisikletlerde,…
Çin merkezli MingYang, rüzgar enerjisi sektöründeki liderliğini göstermeye devam ediyor. Firma, son zamanlarda dünyanın en…
Sodyum, lityuma kıyasla daha bol miktarda bulunmasıyla dikkat çekiyor ve batarya teknolojileri bu potansiyeli keşfetmek…
Giysilerimizin yıkandığında boyutlarının küçülmesi, genellikle üzücü bir deneyim olabilir. Ancak tüm giysileri, etiketlerinde belirtilen bakım…
Avusturya'nın Linz şehrinde bulunan Johannes Kepler Üniversitesi'nden araştırmacılar, avuç içi boyutlarındaki dronelara ultra ince ve…