Kompozit Malzeme Nedir?

Kompozit malzeme, isminden de anlaşabileceği üzere, birden çok malzemenin bir araya gelerek farklı bir hale gelmesiyle ortaya çıkan malzeme tipidir. Biraz daha detaylı şekilde anlatmak gerekirse, taşıyıcı bir malzemenin matris malzeme ile bir araya gelmesiyle oluşan, tek başına mukavemet sağlayamayan ancak diğeriyle birleştiği zaman işlevsel hale gelen malzeme tipidir.

Dolayısıyla kompozit malzeme bir çok farklı tipte olabilmektedir. Mesela çelik çubuklar ile betonun birleşmesiyle ortaya çıkan malzeme en aşina olduğumuz ve hayatımızın bir çok alanında kullanılan en yaygın kompozit malzeme tipidir.

Yüksek teknoloji kompozit malzeme olarak adlandırdıklarımız ise cam, bazalt, aramid veya karbon lifleri ile polyester, vinilester veya epoksi reçineden oluşanlardır. Ayrıca günümüzde termoplastik reçineden mamül kompozitler artan bir ivme ile pazarda kendilerine yer bulmaktadırlar.

Burada malzemenin özelliklerini etkileyen 3 önemli faktör vardır. İlki taşıyıcı olan, fiber olarak adlandırdığımız malzemedir. Genellikle en çok kullanılan tipleri cam ve karbondur. Ayrıca aramid, volkanik bir taş olan bazalttan üretilen fiber, polietilen gibi bir çok türü vardır. Başta karbon olmak üzere bu fiberlerinde bir çok tipi bulunmaktadır. Mesela karbon fiberler standart modulus, intermediate modulus, high modulus ve ultra high modulus olarak 4 gurupta sınıflandırılırlar.

Reçinelerde ise temel sınıflandırma termoset ve termoplastik şeklindedir. Yaygın tipte kullanılan reçineler termoset olanlardır. Bunlarda başlıca polyester, vinilester, epoksi, poliüretan, akrilik olarak ayrılırlar.

Yukarıda saydığımız her malzemenin avantaj ve dezavantajları vardır. Mesela polyester fiyat olarak en uygun ama mekanik özellikler anlamında en düşük olanıdır. Vinilester korozyona en mukavim reçinedir, dolayısıyla korozif bir ortamda vinilester tercih edilir. Epoksi ise, fiyat olarak pahalı, uygulaması daha fazla emek isteyen bir reçinedir, buna karşılık mekanik ve fiziksel özellikleri en üst seviyededir.

Uygulamalarda ise, yani reçine ve elyafın bir araya getirilerek kompozit malzemenin ortaya çıkması, bir çok farklı seçenek vardır. Bu seçenekler arasındaki fark ise uygulamanın maliyeti ve kompozit ürünün kalitesiyle alakalıdır.

Bu uygulamaların en yaygını ve basit olanı el yatırmasıdır. Bu uygulamada kumaşlar reçine ile fazlaca ıslatılıp kendi ağırlıkları ile bir önceki katmana yapışırlar. Bitmiş ürünün kalitesi düşük ama uygulaması basit ve ucuzdur. Burada bitmiş ürünün kaliteini belirleyen en önemli iki faktör, bitmiş üründe elyaf oranının reçineye göre fazlalılığı ve içinde kalan hava oranıdır.

Eğer uygulamada vakum basıncı kullanılırsa (infüzyon veya prepreg) reçine oranı azalır elyaf yani fiber oranı artar, ayrıca içeride kalan hava da azalır. Basınç arttıkça hava oranı azalmaya, fiber oranı artmaya devam eder.

Mesela iyi bir el yatırmasında hava oranı %10, elyaf reçine dağılımı ise 50/50’dir. Buna karşılık infüzyonda hava oranı %3, elyaf reçine dağılımı ise 68/32 civarındadır. Otoklav fırın içerisinde 3-4 bar basınç altında kürleme yapıldıığında hava %1, elyaf reçine ise 70/30’a düşer. Tabi bu oranlar iyileştikçe maliyetler parabolik olarak artar. Bu sebeple ihtiyaca göre malzemenin ve uygulamanın belirlenmesi gerekir.