Bağlayıcı Maddeler
Birçok plastik uygulamasında ara yüzlerin durumu son uygulamada verimliliği etkileyen önemli bir değişkendir. Diğerlerine ek olarak dolguların/fiberlerin ve sıvıların veya farklı dolguların/fiber yapıların buluştuğu ara yüzler geliştirilmektedir.
Buna örnek olarak bir plastik kompozitte dolgu maddelerinin ve takviye malzemelerinin birleştirilmesi verilebilir. Çok sayıda moleküler ve fiziksel kuvvet bu fazlar arasındaki bu bağın ne kadar kuvvetli olduğunu belirler. Bağlayıcı maddelerin amacı bu fazlarda olabildiğince fazla sayıda kararlı ilave bağ oluşturmaktır.;
Bu katkı maddeleri mekanik bağlanmayı olumlu yönde etkileyebilir, birleşme kolaylaşır ve mekanik dayanım artar.
BYK’nin Karbon Fiberler için İlk Bağlayıcı Maddesi: BYK-C 8013
BYK-C 8013 karbon fiberler için üretilmiş ilk bağlayıcı maddedir. Bu katkı maddesi karbon fiber takviyeli vinil ester ve doymamış polyester reçinelerde kullanılır. Enine dayanım ve eğilme dayanımı önemli ölçüde arttığından tasarım özgürlüğü de artmış olur.
Termoset karbon fiber takviyeli plastikler (CFRP), yüksek malzeme dayanım ihtiyacı kompozit parçaların hafif özelliklerine olan talebi karşıladığında kullanılmaktadır. Bu uygulamalara örnek olarak havacılık ve otomotiv endüstrisi, elektro mobilite ve rüzgâr enerjisi uygulamaları verilebilir.
Epoksi bazlı termosetlerin yanı sıra vinil ester ve doymamış polyester bazlı kompozitler de bu alanda önemli bir rol oynamaktadır. Karbon fiberler plastik malzemenin mekanik özelliklerini geliştirse de daima dayanımın daha fazla geliştirilmesi istenir.
CRFP laminatındaki bir bozulmanın EM görüntüsünden görüleceği üzere karbon fiberler yüzeyde herhangi bir reçine artığı oluşturmaz, yani reçine matriksi ve fiber arasındaki yapışma gelişmeye yer bırakır.
Bağlayıcı Maddeler Sınırlamaları Aşmaya Nasıl Yardım Eder?
Bağlayıcı maddeler, termoset kürleme işlemi sırasında dolgu maddesi/fiberin yüzeyiyle güçlü bağlar oluşturarak ve matrikse çapraz bağlanarak parçacık dolgu ve fiber malzemeleri ve organik reçine matriksi arasında bir köprü oluşturma işlevi görür.
Formülasyonun iki bileşeni arasındaki bu ilave köprüler son kompozit malzemenin mekanik dayanıklılığının artmasını sağlar. Bağlayıcı maddenin yalnızca kompozitteki en zayıf bağ dolgu veya fiber ve reçine arasında ara yüz olması halinde fayda sağlayabileceğine dikkat edilmelidir.
BYK-C 8013 Vinil Ester ve Doymamış Polyester Bazlı Karbon Fiber Kompozitleri Geliştirmek için Tasarlanmıştır
BYK-C 8013’ün yapısı iki özel fonksiyonel grup sağlar: (i)Bir radikal çapraz bağlama işlemine kolaylıkla katılabilen bir reaktif çift bağ ve (ii) karbon fiber yüzeyler için en uygun afiniteye sahip yüzey aktif grup. Bu etki elektron mikroskop görüntüsünde de görülebilir.
BYK-C 8013’teki geliştirilmiş fiber-matriks bağ hem enine çekme dayanımını hem de kompozitin eğilme dayanımını artırır. Katkı maddesinin kimyasal bileşimi fiberlere ve eş zamanlı olarak reçine matriksine bağlanma sağlar.
Bu benzersiz özellik bileşik tasarımında değişiklik yapılmasına ve daha dayanıklı parçalar üretilmesine imkân sağlar. BYK-C 8013, özellikle SMC/BMC, pultruzyon, prepreg veya RTM gibi sıcak kürleme işlemlerinde mekanik dayanımı kayda değer düzeyde artırır.
Şekil 1. Vinil esterle uyumlu tek yönlü kumaş içeren bir vinil ester CFRP’deki mekanik gelişim.
Şekil 2. Epoksi uyumlu tek yönlü kumaş içeren bir vinil ester CFRP’deki mekanik gelişim.
Fiber üretimi sırasında dolguya veya işlemeden kısa bir süre önce reçineye reaktif katkı maddesi eklenebilir. Bir sonraki “İkinci Dolgu” olarak adlandırılan BYK-C 8013, önceki birinci dolgunun çıkarılmasına gerek kalmadan püskürtülerek fiberin üstüne uygulanabilir.
Tüm karbon fiber tipleri ile kombinasyon halinde vinil ester ve doymamış polyester reçineler için idealdir.
BYK-C 8013’ün işlenmesi kolaydır ve bu nedenle kompozit imalat sürecinin farklı adımlarında uygulanabilir. Etkisi, iplik başına düşen filamentten, fiber uzunluğundan ve uygulama yönteminden bağımsızdır. Ek olarak hem kısa hem de sürekli fiberlerle gelişme sağlanabilir.
Günümüzdeki bağlayıcılar mevcut üretim ekipmanıyla benzer bir işlemde fiberlere uygulandığından ikinci dolgulama işlemi üretim sırasında kolaylıkla uygulanabilir.
İkinci dolgulama işleminde reaktif bağlama maddesi kompozit üretiminden önce fibere uygulanır ve böylece bileşiğin ve son parçanın mekanik özelliklerini önemli ölçüde artırabilir.
BYK-C 8013 karbon fiber takviyeli kompozitler için piyasada satılan ilk bağlama maddesidir.
Derleyen: Cansu Güler
Plastik Teknik Satış Müdürü
IMCD Türkiye
Yazan: Lee Robyn Gunning
Kompozit Geliştirme Müdürü
BYK Katkı ve Ekipmanlar
