Karbon Fiber

Karbon fiber veya karbon elyaf, Arapça dilinden gelme olan, teknoloji ürünü olan ipliksi türü bir maddedir. Ana bileşimleri Karbonlaşmış akrilik elyaftır (Orlon) , katran ve naylondur. Karbon fiberin yapısı, çelikten 4,5 kat daha hafif olmasına rağmen 3 kat daha dayanıklıdır. Karbon fiber, naylon gibi esnek ve orlon gibi de orta derecede dayanıklı değildir. Daha sert ve çok daha dayanıklıdır.

Karbonlaşmış Akrilik Elyaf (Orlon) Nedir ?

Orlon, görünüşü ipeğe benzeyen ısıyı çok iyi yalıtan sentetik elyaf. Akrilonitrilin (CH2=CH-C=N) polimerizasyonu ile elde edilen akrilik elyafın ticari ismi. İlk defa 1948 yılında akrilik elyaf orlon ismi altında Du Pont de Nemours Company tarafından üretildi ve satıldı. Daha sonra başka isimler altında piyasaya sürüldü. Orlonun başlangıç maddesi; kireç taşı, kömür, petrol ve sudur. Aslında akrilonitrilin başlangıç maddesi asetilendir. Asetilen ise petrolden veya kireç taşından elde edilen karbid’e su etki ettirmekle elde edilir. Asetilene, bakır-I-klorür, amonyum klorür ve hidroklorik asit mevcudiyetinde siyonür asidi (HCN) etki ettirmekle akrilonitril elde edilir. Bu madde, polimerize olmaya çok yatkındır. Orlon erimeksizin 250 °C’de bozunur. Bu bozunma ürünü elyaf, naylon ve perlon elyafı gibi bükülemez. Orlon yumuşak olup, bükülebilen bir elyaftır. Havaya, gün ışığına, birçok kimyasal maddeye dayanıklıdır. Endüstride filtre imalinde birçok giyeceklerin, battaniye, halı ve çocuk çamaşırlarının, çorapların imalatında kullanılır.

 

Nasıl Üretilir ?

Orlon, naylon, katran ile bazı başka yan maddelere türlü fiziksel ve kimyasal uygulamalar ile “Karbon fiber” adı verilen madde oluşturulur. Katran maddesi ve orlon maddesinin kullanımına göre karbon fiber türü ikiye ayrılır; Katran temelliler ve PAN (Orlon’a “PAN” denmektedir) tabanlı karbon fiber. Katran temelli karbon fiber üretimi dünya üretiminde %6 iken, PAN temelli karbon fiber üretimi %94’ü bulmaktadır. Katran temelli üretimi özellikle Japonya PAN temelli üretimi ise ABD tarafından tercih edilmektedir.

 

Karbon Fiber Çeşitleri


Katran Tabanlı Karbon Fiberler:
 Katran tabanlı olan bu karbon fiber çeşididir. Diğer karbon fiber çeşitlerinden çok farkı yoktur. Nemden etkilenmezler, sürtünmeye ve aşınmaya dayanıklıdırlar.

Aramid Karbon Fiberler: Bu karbon fiber çeşidinin adı “Aromatik polyamid”in kısaltılmasından geliyor. Bu karbon fiber çeşidinin molekülünde 6 Karbon atomu, birbirlerine Hidrojen ile bağlanmaktadır. Bu karbon fiberin üretimi 2 Amerikalı şirketi tarafından yapıldığı için farklılık göstermektedir. İki türe ayrılır: “Kevlar” 29 ve “Kevlar 49”. Bu karbon fiberin maliyeti düşük, darbeye olan direnci yüksektir.



Bor Karbon Fiberler:
 Tungstenden oluşan bir çekirdeğin, Bor maddesiyle kaplanması sonucu oluşan karbon fiber çeşididir. Maliyeti yüksek olduğu için henüz proje aşamasındadır. Uçak yapımında bu karbon fiberler kullanılması amaçlanıyor.

Silisyum Karbür Karbon Fiberler: Tungstenden oluşan bir çekirdeğin, Silisyum karbür bileşiğiyle kaplanması sonucu oluşan karbon fiberdir. Jet uçağı motorlarında kullanılmaktadırlar.

Alümina Karbon Fiberler:
 Alüminyum ve Oksijen tarafından oluşturulan bileşik olan “Alümina” kaplı çekirdeğin, Silisyum ve Oksijen tarafından oluşturulan “Silisyum dioksit” maddesiyle kaplanması sonucu oluşan karbon fiber çeşididir. Alümina Karbon Fiberler, yüksek sıcaklığa dayanabilme özelliğine sahip oldukları için Uçak motorlarında kullanılmaktadırlar.

Dünyada Karbon Fiber Kullanımı