Karbon elyaf nedir, nerelerde kullanılır?

Aksa tarafından Türkiye'de de üretilmeye başlanmasıyla sıkça gündeme gelmeye başlayan karbon fiber veya karbon elyaf bugün uçak, uydu ve roket sistemi, kişisel koruyucu ekipmanlar, basınçlı kaplar ve Formula 1 yarış arabalarının iskelet sistemlerinde yoğun olarak tercih edilirken dünyada da kullanımı hızla yayılıyor.

Karbon fiber veya karbon elyaf... O, isminin çağrıştırdığı gibi ne bir 'hava' ne de ünlü komedyen Cem Yılmaz'ın deyimiyle 'karton piyer'in kardeşi... O, dünyanın en dayanıklı elementi. Üstelik katma değeri çok yüksek ve stratejik bir ürün. Aksa tarafından Türkiye'de de üretilmeye başlanmasıyla sıkça gündeme gelmeye başlayan bu yeni ürün, ağırlıklı olarak, uzay ve havacılık sektöründe, kara ve deniz taşımacılığında, endüstriyel malzemelerde, bina ve altyapı güçlendirmelerinde, rüzgâr santrallerinde ve spor malzemelerinde kullanılıyor. Birçok uçak, uydu ve roket sistemi, kişisel koruyucu ekipmanlar, basınçlı kaplar ve Formula 1 yarış arabalarının iskelet sistemlerinde de karbon elyaf yoğun olarak tercih ediliyor.

NASA'nın yanı sıra Boeing ve Airbus gibi havacılık firmalarının da uçaklarında kullandığı karbon elyaf teknolojisi, diğer ülkelere satılmayarak sır gibi saklanıyor. Geniş bir kullanım alanı olan bu ürün çelikten 5 kat daha hafif ama ondan 3 kat daha dayanıklı.

Dünyada sadece 40 bin ton üretilebilen ve stratejik öneme sahip bir ürün olarak kabul edilen karbon elyaf, global pazarda bugüne kadar sadece Japonya, ABD, Almanya, Fransa, İngiltere, Macaristan, Çin ve Tayvan tarafından üretilebiliyordu. 1980'den beri de sektöre giren olmamıştı. Türkiye de 1971 yılından beri akrilik elyaf üretiyor ancak karbon elyaf üretemiyordu. Türkiye'nin ve dünyanın en büyük akrilik üreticisi olan Akkök Grubu'na bağlı Yalova'da kurulu bulunan Aksa Akrilik Kimya Sanayi A.Ş. 'yeni çağın materyali' olarak tanımlanan ve kompozit endüstrisinin hammaddesi olan bu ürünü 2009'dan itibaren 'AKSACA' markası ile üretmeye başladı. Şirket, 'kompozit' sektöründe, rüzgâr enerji santrali kanatları, yapı güçlendirme ve taşıma araçları gibi uygulamalarda şimdiden önemli bir tedarikçi olurken, dev firmaların alım yaptığı dünyadaki 9 üreticiden biri haline geldi. Dünyada 21. yüzyılın hammaddesi olarak bilinen karbon elyafın işlendiği ve asıl katma değerin oluştuğu sonraki yatırım halkaları henüz Türkiye'de bulunmadığı için üretiminin neredeyse tamamını dışarıya ihraç eden AKSACA, bu alandaki gelişimini de sürdürüyor. Şirket son olarak kimya devi Dow ile karbon elyaf ve karbon elyaf esaslı ürünlerde ortak girişim (Joint Venture) için ön anlaşma imzaladı. Anlaşmaya göre her iki şirket, karbon elyaf ve karbon elyaf esaslı yüksek teknoloji malzemelerinin üretimi ve dünya çapında pazarlanması amacıyla tüm değer zincirini içeren entegre üretim tesisleri kurma olanaklarını araştırmak üzere birlikte çalışacaklar. AKSA ve Dow, hammaddesi karbon elyaf olan kompozit endüstrisine geniş bir ürün yelpazesi ve teknik hizmet çözümleri sunmak için iş fırsatlarını da değerlendirecekler. Aksa'nın AKSACA markasıyla karbon fiber üretimine başlaması ve ardından kompozit alanında yaptığı anlaşmayla birlikte Türkiye'de katma değeri yüksek yeni bir sektörün ilk adımı da atılmış oldu.

Dünyada kullanımı hızla artıyor

Dünya genelinde hızla büyümesi öngörülen karbon elyaf tüketiminin iyimser tahminlere göre 2015'te 80 bin, 2020 yılında 160 bin ton seviyesinde olması öngörülüyor. Yanmayan, korozyona uğramayan hafif bir ürün olan karbon elyafın hızla günlük hayatta kullanılan ürünlerin ana malzemesi olması beklenirken, şimdiden pek çok alanda dayanıklılığı güçlü metallerin yerini almaya başladı. Örneğin; dünyada daha çok bilgisayar gövdeleri, cep telefonu kasaları ve 1.000 barın üzerinde dayanıma sahip basınçlı kapların üretiminde öne çıkan karbon elyaf teknolojisi Türkiye'nin önünde önemli bir fırsat kapısı olarak görünüyor. Ayrıca kompozit sektörünün hammaddesi olan karbon elyafın kullanımını hızla artırdığı sektörlerin başında otomotiv de geliyor. Günümüzde artık tamamen kompozit otomobiller üretiliyor. 100 kilometrede 1 litre harcayan hibrid ve 'city car' olarak adlandırılan elektrikli otomobillerde (EV) karbon elyaf ağırlıklı olarak kullanılıyor. Havacılık sanayi de kompozit kullanımının hızla arttığı sektörler arasında. Yeni nesil yolcu uçaklarının gövdelerinde kompozit kullanımı artıyor. Bu oran yüzde 10'lardan bugün A380 ile yüzde 50'ye kadar çıkıyor. Örnek olarak bir uçakta yaklaşık 25 ton karbon elyaf kullanılıyor, 2013'de piyasaya çıkacak A350 ile kullanım miktarının 40 tona ulaşacağı öngörülüyor. Yine yük alan helikopterler ve uçakların arkasındaki kapaklar da tamamen kompozitten üretiliyor. Denizcilik sektöründeki kompozit kullanımının ise yat endüstrisinde hızla arttığı görülüyor. Norveç'te kompozit malzemeden imal edilen bir feribotun 40 ton daha hafif olduğu kaydedildi. 40 ton, 100 kiloluk 400 yolcunun sıfır maliyetle taşınması anlamına geliyor. Kompozit kullanımının öne çıktığı önemli bir sektör de inşaat sektörü.

Özellikle deprem bölgesinde bulunan Türkiye'de önümüzdeki 5 yılda karbon elyafın en çok depreme karşı bina güçlendirmesi ve altyapıda kullanılacağı tahmin ediliyor. İnşaat sektöründe cephe kaplamalarında da kullanılmaya başlayan kompozitler seramiğe göre daha düşük yoğunlukta olduğu için tercih ediliyor. Örnek olarak 2.7 gr/santimetreküp olan seramiğin kullanımı yerine yoğunluğu 1.8 gr/santimetreküp olan kompozit malzemelerinin tercih edilmesi binanın taşıyacağı yük miktarının azaltılmasına imkân sağlıyor. Diğer yandan malzemenin korozyona dayanıklı olması bina ömrünü 1.000 yıla kadar uzatıyor. Karbon elyafın yaygın ve gelişmeye açık olarak kullanıldığı alanlardan bir diğeri de enerji sektörü. Özellikle rüzgâr santrallerinde kanat üretiminde karbon elyaf kullanımı artıyor. Malzemenin hafif ve dayanıklı olma özelliği kanat uzunluklarını artırma olanağını sunuyor. Uzun kanatlarla 4 m/sn rüzgâr hızlarında dahi enerji üretebilirlik yeteneği kazanılıyor.

Fenollü reçinelerle birleştirilmiş karbon lifli dokumalar, yavaş yanma özellikleri nedeniyle, ısı kalkanları ile roket ve balistik araçların burunlarında kullanılıyor. Karbon lifi ve karbon kompozitleri, normal grafitten daha iyi mekanik özellikler taşıdıklarından, roket motoru parçalarında, yataklarda ve nükleer uygulamalarda tercih ediliyor.

KARBON ELYAF NEDİR?

Karbon fiber veya karbon elyaf, Arapça dilinden gelme, teknoloji ürünü olan ipliksi türü bir maddedir. Ana bileşimleri karbonlaşmış akrilik elyaf (orlon), katran ve naylondur. Karbon fiberin yapısı, çelikten 5 kat daha hafif olmasına rağmen 3 kat daha dayanıklıdır. Karbon elyaf, naylon gibi esnek ve orlon gibi de orta derecede dayanıklı değildir. Daha sert ve çok daha dayanıklıdır. Karbon elyafın molekül yapısı bal peteği biçiminde olduğu için parçacıklar birbirini bırakmıyor. Karbon elyafla saç telinden 10 kat daha ince bir ip yapmak mümkün.

Kaynak: Tekstil İşveren